Solar- und Windenergieerzeugung sowie Batteriespeicher sind Teil der heutigen Microgrids. Zusammen mit Schutzrelais, Kommunikationsnetzen und Microgrid-Controllern sind sie komplexe Stromversorgungssysteme, die gründlich getestet und verifiziert werden müssen, bevor ihr sicherer und zuverlässiger Betrieb unter allen Betriebsbedingungen gewährleistet werden kann.
Die Verteilnetze unterliegen einem raschen Wandel, der durch die Einführung intermittierender und verteilter Stromquellen und durch die umfassende Anwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien vorangetrieben wird.
Dieser Wandel bietet die Möglichkeit, das Verteilnetz widerstandsfähiger und flexibler zu machen. Gleichzeitig braucht es fortschrittliche Test-Tools, um akzeptable Kosten für die Qualität sicherzustellen.
Was ist ein HIL Microgrid Testbed?
Ein Microgrid Testbed ist eine Sammlung von HIL-Geräten mit integrierten Schutzrelais, Microgrid-Controllern und Steuerungen von Solar-Wechselrichtern, Batterie-Wechselrichtern, Diesel-Aggregaten, Brennstoffzellen, etc.
Der Hauptzweck des Microgrid Testbeds ist es, die primäre und sekundäre Steuerung, die Kommunikation und den Schutz unter allen Betriebsbedingungen einschließlich Fehlern sowohl im Insel- als auch im Netzbetrieb umfassend zu testen und zu validieren.
Darüber hinaus kann das Microgrid Testbed alle Tests und die Erstellung von Testberichten im vollautomatischen Modus durchführen, wodurch die Produktivität gesteigert und die Testabdeckung weiter verbessert wird.
Wie funktioniert das C-HIL Microgrid Testbed?
Das HIL-Microgrid-Testbed verfügt über das gleiche Steuerungssystem wie ein reales Microgrid, nur die Leistungshardware ist innerhalb der HIL-Geräte digitalisiert.
High-Fidelity-Modelle von DER- und Verteilersystem-Hardware, bestehend aus smarter Wechselrichter-Hardware, PV-Panels, Batterien, Transformatoren, Generatoren, Schaltern, Kabeln, aktiven und passiven Lasten usw. werden auf dem Microgrid Testbed mit ultra-niedriger Latenzzeit mit Zeitschritten von nur 500ns simuliert.
Smarte Wechselrichter-Controller steuern den Betrieb der smarten Wechselrichter-Modelle, während Relais die Schutzschalter steuern und Microgrid-Controller die übergeordnete Steuerung übernehmen.
Ein neuer Maßstab für die Prüfung von Schutzkonzepten und -Geräten
Das HIL Microgrid Testbed ermöglicht Ihnen die Verbindung und Kommunikation mit Ihren eigentlichen Hardware-Relais. Mit der Typhoon HIL API und Python-Skripten können Sie Tests für Kurzschlüsse, Phasenverluste, Überspannungen, Low- und Over-Voltage-Ride-Troughs und Komponentenausfälle vollständig automatisieren.
Darüber hinaus können Sie mit dem HIL Microgrid Testbed eine Sensitivitätsanalyse des gesamten Netzes in Echtzeit durchführen. Da Schutzrelais und alle Steuerungskomponenten real sind und die industrieerprobten fortschrittlichen numerischen Modellierungsalgorithmen von Typhoon HIL eine unvergleichliche Genauigkeit aufweisen, können Sie Microgrid-Modelle bereits in der frühen Entwicklungsphase validieren.
Multi-Rate-Ausführung
Die HIL-Komponenten in Ihrem HIL-Microgrid-Testbed können unabhängig und on-the-fly konfiguriert werden.
Jede HIL604-Komponente in Ihrem HIL Microgrid Testbed kann unabhängig von den anderen konfiguriert werden und jeder HIL-Komponente kann ein bestimmter Teil der Schaltung zugewiesen werden. Jeder HIL604 kann entweder als Ultra-High-Fidelity-Simulator mit 1μs-Auflösung für die hochdynamischen Teile Ihres Netzes oder als Simulator mit 10μs-Zeitschritt für die weniger dynamischen Teile des Netzes arbeiten.
So können Sie Ihre Simulation nach Belieben anpassen und optimieren und die in Ihrem HIL Microgrid Testbed verfügbare Rechenleistung optimal nutzen.
Skalierbarkeit: Die Leistung liegt in den Zahlen
Mit dem modularen Microgrid Testbed können Sie Ihr Microgrid-Modell vergrößern. Verbinden Sie einfach HIL-Simulatoren miteinander und lassen Sie sie parallel laufen, wenn Sie große Microgrids modellieren müssen.
Egal, ob Sie ein Microgrid für einen Einzelkunden, ein partielles Feeder-Microgrid, ein komplettes Feeder-Microgrid oder sogar ein komplettes Substation-Microgrid modellieren müssen, Sie können sich auf das Typhoon HIL Microgrid Testbed verlassen, um die Aufgabe zu erledigen.
Support aller wichtigen Kommunikationsprotokolle
Durch die Integration verschiedener Protokolle können Sie die Algorithmen Ihrer Microgrid-Steuerungssoftware einfach für die Integration mit den bestehenden Kommunikationsprotokollen der Subkomponenten optimieren.
Da jeder HIL-Simulator im Microgrid Testbed mit einer Reihe von verschiedenen Hardware-Controllern verbunden werden kann, und angesichts seiner Kommunikationsfähigkeiten, kann das Typhoon HIL Microgrid Testbed auch als Backend für andere Formen von Tests verwendet werden.
Zum Beispiel kann Ihr Microgrid Testbed die Grundlage für Smart-Grid-Sicherheitstests unter realen Bedingungen sein, bei denen verschiedene Controller mit dem Netz interagieren, da sie auf die Auswirkungen der Penetration auf den Betrieb eines gesamten Microgrids, relevanter Subkomponenten oder sogar des Netzes als Ganzes getestet werden.
Erfahrungen vom Microgrid-Steuerungssymposium der Lincoln Laboratories des MIT
Beim Microgrid & DER Controller-Symposium 2017 standen die echten, unveränderten industriellen Microgrid-Controller von Eaton, General Electric, Schweitzer Engineering Laboratories und Schneider Electric im Mittelpunkt.
Die Controller betrieben ein 80-Bus-Netz mit all den Interoperabilitätsherausforderungen, die wir bekommen, wenn wir einen Dieselgenerator, ein Heizkraftwerk, netzgebundene Batteriespeicher und PV-Wechselrichter mit schwankenden Lasten verbinden. Das gesamte Netzwerk wurde mit einem Typhoon HIL-Microgrid Testbed mit realen Steuergeräten incl. Standard-Firmware simuliert. Alle Anwesenden konnten somit einen Einblick bekommen, wie die High-Level-Steuerung mit dem Spektrum der Störungen und den Anforderungen des Distribution Management System (DMS) umgeht – z.B. um Wirk-/Blindleistung zu liefern oder Teile des Grids in den Inselbetrieb zu schalten.
Volle P-HIL-Fähigkeiten
P-HIL ist die Erweiterung des C-HIL Microgrid Testbeds, die das Testen mit Leistung ermöglicht.
Durch das Hinzufügen von High-Bandwidth-Leistungsverstärkern ist es möglich, netzgebundene Umrichter und ihre Interaktion mit den virtuellen Netzkomponenten zu testen, indem eine elektrische Integration mit dem Haupt-Microgrid-Testbed eingerichtet wird, der eine 360°-Prüfung jedes leistungselektronischen Geräts ermöglicht.
Der Hauptzweck des P-HIL Microgrid Testbeds ist es, den gesamten Umrichter oder Wechselrichter in einer Vielzahl von Testszenarien, wie sie im realen Leben vorkommen können, umfassend zu testen.