はじめに｜マイクログリッド＆DERコントローラシンポジウム
マサチューセッツ工科大学リンカーン研究所のエリック・リンパーチャーの発案によるマイクログリッド＆DERコントローラー・シンポジウム2017では、超高忠実度コントローラーHIL（Hardware in the Loop）がスポットライトを浴び、光り輝いていた。その場にいたすべての電力エンジニアの心をつかんだ。
ワークショップのセンターステージでは、イートン、GE、SEL、シュナイダーが提供する産業用マイクログリッド・コントローラーが実際に動作していた。これらは、24バスの3つのフィーダー、ディーゼル発電機1台、熱電併給型天然ガス発電機1台、蓄電池、PVインバーター、多数の負荷から構成されるリアルタイム・シミュレーションを実行しているマイクログリッド・コントローラー-HILテストベッドと直接インターフェイスし、制御していた。
マイクログリッド制御装置は、さまざまな障害、放射照度プロファイル、負荷プロファイル、マイクログリッド制御装置に対する配電管理システム（DMS）の要求（有効/無効電力の輸出、アイランド化など）を含む、さまざまな妨害に対処しなければならなかった。
シンポジウムのデモに向けて、マイクログリッド・コントローラーのベンダーと協力しながら、将来の設計、テスト、検証、統合の苦労を軽減するのに役立つ6つの重要な教訓を学んだ：
- HILを使用すること。
- シンプルに始めよう。
- HILモデルによる通信の設定とテスト。
- 実際のコントローラーをループに入れてテストし、自信をつける。
- 容赦なくテストする。
- マイクログリッドのコントローラーのサイバーセキュリティをテストする。
1.HILを使用すること
マイクログリッド・コントローラーの設計とテストは、そのままでは難しい。適切なツールなしでマイクログリッドコントローラーを設計、テストすることは不可能に近い。現在、HILプラットフォームを持たないベンダーのマイクログリッドコントローラーの設計、テスト、試運転は、このようになっている：
- オフラインシミュレータを使用してパワーステージをシミュレートし（多くの場合、定常状態パワーフロー計算）、保護設定を取得する（限定的な定常状態解析に基づく）。
- オフライン・シミュレーションの結果を出発点として、マイクログリッド・コントローラーのプログラミングと設定を行う。
- 現場に行って、マイクログリッドのコントローラーを動かしてみる。
- 現場での試運転中、マイクログリッド・コントローラとDER間の通信と戦う。
- 基本的なコントローラーの機能と保護をテストし、マイクログリッドを試運転する。
- マイクログリッドがダウンした、という電話が早く来ないことを祈る。
HILマイクログリッドのテストベッドコントローラーの設計とテストでは、プロセスは大きく異なる：
- マイクログリッドのパワー・ステージ・モデルを構築し、バーチャルHILまたはオフライン・シミュレータを使用して、主要なマイクログリッド・パラメータを取得する。
- 個々のDERに対してユニットテストHILモデルを使用し、マイクログリッドのコントローラー通信を設定、テストします。一度に一つのDERを。(そしてこれらすべてを、暖かいオフィスで快適に楽しみながら行うことができます。）
- マイクログリッドのリアルタイムHILモデルを使用して、完全なマイクログリッドコントローラーをテストする（ループ内に実際のコントローラーはない - コントローラーを含むマイクログリッド全体がシミュレートされるため）。
- ループ内にコントローラを1つずつ追加し、テストを続ける。基本的なコントローラーの機能や保護機能から、複雑なモード切り替えなどまでテストする。
- マイクログリッドの現場に気軽に行き、コントローラーのファームウェアをサイトコントローラーにダウンロードし、マイクログリッドのコントローラーの試運転を自信を持って終了する。
2.シンプルに始める
マイクログリッドは複雑なシステムである。一方では、マイクログリッドのコントローラーとDERやリレー間の通信は複雑（複数の通信プロトコル）で標準化も不十分であり、他方では発電機や負荷の動的な挙動が複雑なシステム動作を生み出している。
したがって、制御を設計しテストする場合、単一のDERモデル（バッテリ貯蔵、ジェ ンセットなど）から始め、最初に通信をテストし、測定値を較正し、基準値を設定し、ステートをトグ ルするテストを行うべきである。その後で、同じ単純なビルドレベル0のユニットテストを使用して、ダイナミクスのテストに移る。
3.HILモデルによる通信の設定とテスト
DERやリレーの動的モデルを含め、マイクログリッドの構成要素について検証された超高忠実度モデルが最も重要である。超高忠実度シミュレーションモデルには、コインの表と裏があります：
- コミュニケーション・モデルの忠実性
- 動的モデルの忠実度。
4.実際のコントローラーをループに組み込んでテストし、信頼性を高める。
すべての単体テストが終了し、通信プロトコルが稼働し、完全に検証されたら、ビルド・レベル1（BL1）モデルに移行する時だ。
ビルド・レベル1とは、シミュレーションのループ内に実際のコントローラがあることを意味します。例えば、ループ内に実際のリレー、実際のインバーターコントローラー、実際のジェネセットコントローラーなどがあります。
5.容赦ないテスト
ビルド・レベル0とビルド・レベル1のモデルでマイクログリッド・コントローラを構築し、テストしたら、包括的なシステム・レベルのテストに入る準備ができた。
この段階では、故障シナリオ、さまざまな系統擾乱、さまざまな負荷および放射照度プロファイルを含む自動テストシーケンスのライブラリ構築を開始する。
6.マイクログリッドのコントローラーのサイバーセキュリティをテストする。
試運転前の最終段階は、マイクログリッドのコントローラーと通信のサイバーセキュリティのテストである。コントローラー・ハードウェア・イン・ザ・ループは、サイバーセキュリティとセキュリティ侵害の潜在的影響をテスト・検証するための完璧なテストベッドである。
実際、すべてのコントローラがループ内にあるため、通信と制御のアーキテクチャは、最終的なハードウェアのインストールと同一である。したがって、コントローラHILは、サイバーセキュリティのテストと検証のための完璧なサンドボックスを提供します。
結論 ｜面白い時代になりますように
文明として、私たちは電気エネルギーの生産、分配、利用方法を完全に再構築する大規模な変革の始まりに立ったに過ぎない。実際、分散型エネルギー資源の統合、再生可能エネルギー発電の導入、高度な分散型制御と調整を通じて、エネルギー・ネットワークをより強靭で、より柔軟な、より持続可能なシステムへと変革する過程にある。
これらの目標を達成する唯一の方法は、超高忠実度HIL（Hardware in the Loop）リアルタイム・シミュレーションを含む、新しいEDA（Electronic Design Automation）ツールの迅速な導入である。
クレジット
著者 ｜イヴァン・セラノヴィッチ
ビジュアル ｜Typhoon HIL
編集 ｜デボラ・サント
