Eine gemeinsame Methode

Model-Based System Engineering

Das zukünftige Netz ist Software-basiert.

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Smart Grids erfordern auch smartes Testen.

 

Der Einsatz leistungselektronischer Komponenten verursacht tiefergreifende Veränderungen im Energiesystem. Diese neuartigen, mittels Software digital geregelten Komponenten, machen das Energiesystem zwar smart, erhöhen aber auch die Komplexität in Bezug auf Schutzmaßnahmen und Regelung. Es gilt also sicher zu stellen, dass alle Netzkomponenten in allen Betriebszuständen und Fehlerfällen einwandfrei zusammenarbeiten. Dies gelingt nur mit neuen, smarten Testmethoden!

Neue Anforderungen an smarte Tests

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Heutzutage lassen sich mittels Simulation alle Betriebszustände und Fehlerfälle klassischer Stromnetze einwandfrei darstellen. Verschiedenste namhafte Hersteller bieten hierzu Simulationsumgebungen an, in welchen das gesamte über Dekaden angesammelte Wissen zur mathematischen Repräsentation physischer Komponenten eingeflossen ist.
Hingegen bereitet es größte Mühe die Cyber Schicht, also die Funktionalität von Software, wie sie in der Regelung leistungselektronischer Komponenten und sonstiger Regelungstechnik verwendet wird, als Simulation abzubilden. Gleichzeitig ist es aber so, dass immer mehr smarte Komponenten mit softwarebasierter Regelung ins Netz eingebracht werden. Smarte Tests sind also unumgänglich.

Mit der Modell-basierten Testmethode von Typhoon HIL wurden die Werkzeuge geschaffen, welche für die Transformation der Netze zu Smart Grids benötigt werden. Auch für Smart Grids lassen sich mit Model-Based System Engineering Ansätzen implementieren. Fürs Testen werden Regelungs- und Schutzgeräte als echte Komponenten mit einer Echtzeitsimulation der restlichen Komponenten verbunden. Damit lassen sich alle Software-Funktionalitäten für alle Betriebspunkte und Störfälle automatisiert und zerstörungsfrei prüfen. Dies auch bei Updates und Umbauten im Netz!

Optimales Kosten-Nutzen-Verhältnis

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Ein Controller HIL ermöglicht es.

Neue Netz-Komponenten zu testen ist anspruchsvoller geworden. Der Softwareumfang digitaler Regler wächst ständig.

Schon früher wurde versucht mit Hilfe von Modellen, die Kosten und den Zeitaufwand für das Testen von Netz-Komponenten zu minimieren. Einerseits hat man skalierte Modelle hergestellt, was aufwendig und teuer war, ohne dass damit wirklich repräsentative Testresultate erzielt wurden. Andererseits hat man versucht alles zu simulieren, wobei man bei der Modellierung der Regelungstechnik jeweils schnell an Grenzen gestoßen ist und die Resultate ebenfalls ungenau waren.

Dank dem Fortschritt in der Computertechnologie ist eine weitere Variante hinzugekommen. Mit der Hard- und Software von Typhoon HIL kann der Leistungsteil von Netz-Komponenten als digitales Echtzeit-Modell emuliert und mit physisch vorhandener Schutz- und Regelungstechnik verbunden werden. Damit wurde eine neue, smarte Testmethode geschaffen. Dies bei einem optimalen Kosten-Nutzen-Verhältnis.

Zeitgemäße Testmethode für Umrichtersoftware

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Validieren Sie das Verhalten für alle denkbaren Betriebsbedingungen und Fehlerfälle.

Bei der Controller HIL Methode (C-HIL) wird der Leistungsteil eines elektrotechnischen Objekts als digitales Modell in einer Echtzeitsimulation nachgebildet. Damit werden physisch vorhandene Schutz- und Regelungsgeräte verbunden. Deren Software kann man mit einem solchen Aufbau kostenoptimal auf Herz und Nieren prüfen.

Mit der C-HIL Methode gelingt es Controller-Hardware, -Firmware und –Software in tausenden von Betriebspunkten und für tausende von Fehlerfällen automatisch, sicher, zerstörungsfrei und reproduzierbar zu prüfen.

Anforderungen an die Testgeräte

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Nur mit den besten Testgeräten lassen sich technisch anspruchsvolle Prüflinge eingehend untersuchen.

Die technischen Anforderungen an die Testgeräte steigen, wenn Ihre Produkte die Prüfung der Marktreife bestehen sollen. Nur mit den besten Testgeräten vermeiden Sie teure Untersuchungen zur Software-Überprüfung im Leistungslabor.

Zur Prüfung von Leistungselektronik bestehen folgende Anforderungen an ein C-HIL System:

  • Umfassende Komponenten-Bibliothek und Beispiele zur Modellierung
  • Gute zeitliche Auflösung der Realtime-Simulation (Zeitschritte unter 1us)
  • Gute zeitliche Auflösung für Analogsignale (entsprechend der zeitlichen Auflösung der Simulation)
  • Gute zeitliche Auflösung für Digitalsignale (Oversampling im Nanosekunden-Bereich für jitterfreie PWM-Signale bei Schaltfrequenzen oberhalb von 100 kHz)

Nebst den minimalen Anforderungen an ein HIL-System sollen weitere Kriterien in Betracht gezogen werden. So z.B. minimiert die vertikal integrierte Lösung von Typhoon HIL mit Hard- und Software aus dem gleichen Haus die Diskussion mit dem Support. Ebenso gilt es zu klären welche zusätzlichen Dienstleistungen erforderlich sind. Typhoon HIL bietet Expertenunterstützung für die Testautomatisierung, On- und Off-Site Engineering Services und Hilfe bei der Modellierung durch unsere Experten.