Im Rahmen einer fortlaufenden Blogpost-Serie über unsere wichtigsten Produkteinführungen des Jahres 2018 haben wir mit HYPERSIM Etienne Leduc gesprochen. Etienne kommentiert hier die Einführung der neuen OPAL-RT EMT-Vorbereitungsplatz-Plattform, HYPERSIM on Demand. Es ermöglicht Anwendern, das Prototyping, die Entwicklung und die Tests von Stromversorgungssystemen auf Remote-Servern zu beschleunigen, ohne sich Gedanken über IT-Ressourcen, Lizenzierung oder die Verfügbarkeit von Leistungsstark hardware machen zu müssen.
Das vielleicht innovativste Merkmal ist jedoch, dass, da die Cloud unendlich Skalierbar ist und HYPERSIM on Demand auf der Grundlage eines Preismodells "Anzahl der Kerne mal Anzahl der Stunden" arbeitet, Szenarien, die die Industrie bisher nicht abdecken konnte, plötzlich verfügbar werden und frühere Beschränkungen aufgehoben werden. Ein Zughersteller mit einem neuen Netzentwurf könnte beispielsweise 20.000 Simulationsstunden benötigen, um die Anforderungen der Branche zu erfüllen. Die Rechnung ist einfach: 20 Kerne mal 1.000 Stunden pro Kern - oder 200 Kerne mal 100 Stunden pro Kern: Sie haben die Wahl!
Wir sprachen mit Etienne, als er sich auf die Teilnahme des Unternehmens an der CIGREeinem Weltforum für Energiesysteme , das für einige der Branchen von OPAL-RT von Bedeutung ist.
Interviewer [IV]: "Also, Etienne. Guten Tag. Sie sind der HYPERSIM , und das schon seit einer Weile. Wie sehen Sie diese Reihe von Werkzeugen als Ergänzung zu den Simulationsfähigkeiten in einer bestimmten 'Werkstatt'?"
Etienne Leduc [EL]: "Guten Tag! Nun, zunächst einmal ist es möglich, Echtzeitsimulationen nur auf unseren HIL-Simulatoren durchzuführen, um externe Geräte wie PMUs und Steuerungen zu testen. Insofern ist die Cloud-Implementierung nicht dazu gedacht, alles für alle zu sein; aber was sie eröffnet und im Überfluss möglich macht, ist an und für sich sehr spannend."
"Wir waren bereits sehr stolz auf die Geschwindigkeit, mit der der Benutzer dank unseres Know-hows bei der Parallelisierung von Berechnungen seine Echtzeitsimulation vorbereiten und Offline-Tests auf seinem eigenen Windows-PC durchführen kann. Dies wird als 'beschleunigte Simulation' oder 'schneller als Echtzeit' bezeichnet. Diese besondere Fähigkeit ist derzeit auf dem Markt für die Simulation von Energiesystemen nicht verfügbar, und mit der Cloud-Simulation haben wir sie um mehrere Stufen erweitert - es ist wirklich erstaunlich!"
"Ein weiterer Punkt, den wir derzeit untersuchen, ist die Sicherstellung, dass die Latenz zwischen den Rechenzentren und der hardware im Labor des Anwenders niedrig genug ist, um Tests mit Ethernet-basierten Kommunikationsprotokollen wie C37.118, OPC-UA oder anderen SCADA-Protokollen durchzuführen. Die Remote-Cloud-Server-Lösungen werden erwachsen und füllen Nischenbedürfnisse, Anwendungsfälle und Szenarien, die schon immer existierten, aber vielleicht aufgrund verschiedener Einschränkungen bisher nicht direkt angesprochen wurden."
"Wir haben den Markt dank der 'sehr hohen Leistung zu sehr niedrigen Kosten', für die unsere Cloud-Services stehen, bereits verändert, und wir werden ihn weiter verändern, sobald wir die cloudbasierte Hardware ermöglicht haben."
IV: "Wir sind das erste Unternehmen in unserem Markt, das es in die 'Cloud' schafft - was halten Sie davon, dass wir auf diese Weise 'disruptiv' sind, und wie könnte das den Markt unterstützen oder verändern?"
EL: "Wissen Sie, bei OPAL-RT ging es schon immer um disruptive Innovation und die Demokratisierung der Echtzeitsimulation. Seit 1997 träumen wir davon, einen High-End-Simulator auf den Schreibtisch eines jeden Ingenieur:innenzu stellen", so unser Credo. Jean Bélanger und Lise Laforce, unsere Gründer, meinten und meinen dies sehr ernst. Um diesen Traum zu verwirklichen, müssen wir an mehreren Aspekten unserer Produkte arbeiten, wie Leistung, Benutzerfreundlichkeit, Zuverlässigkeit, einfacher Zugang usw."
"Und Cloud-Dienste decken genau diese Aspekte ab. Wenn Sie Ihre Simulationen von Amazon berechnen lassen, ist die Datensicherheit gewährleistet, Sie haben Zugriff auf die neueste hardware und können von jedem Ort der Welt aus simulieren, solange Sie über eine Internetverbindung verfügen. Immer mehr Tools - leistungsstarke, erstklassige Tools - sind heutzutage direkt über einen Webbrowser oder über das Geschäftsmodell Software as a Service [SaaS] verfügbar, und das ist auch ein nächster Schritt, den wir anstreben; wir haben einige Meilensteine dafür vorgesehen. Eine der Möglichkeiten, wie dies für unsere Kund:innen in verschiedenen Branchen wirklich spannend wird, besteht darin, dass der Benutzer völlig von der Verwaltung von software , Subsystemen, Lizenzen und hardware befreit wird, und wer in dieser Woche an der Reihe ist, die IT-Ressourcen zu nutzen, usw. All das wird in diesem Stadium einfach zu einem Nicht-Thema."
IV: "Wie könnten bestehende OPAL-RT Kund:innen oder neue Kund:innen dies in ihre Simulationsroutinen einbauen, je nachdem, welche Kategorie sie bearbeiten?"
EL: "Die Antwort darauf ist so einfach, dass sie auch störend ist! Aus der Sicht der software muss der Benutzer den virtuellen Simulator einfach wie jedes andere Ziel hinzufügen, indem er den Zielmanager von HYPERSIMverwendet und die IP-Adresse eingibt. Vom Standpunkt des gewohnten Arbeitsablaufs aus gesehen, müssen alle Benutzer verschiedene Elemente ihres Modells/ihrer Modelle in verschiedenen Phasen validieren und Testfälle vorbereiten, bevor sie in Echtzeit arbeiten.
"Wenn der Zugang zum Simulator begrenzt ist, weil er beispielsweise mit Kollegen geteilt wird oder sich in einem anderen Gebäude befindet, konnten die Nutzer ihre Simulationen bisher nur auf ihren eigenen Rechnern durchführen. Und daran hat sich jeder gewöhnt! Das mag für kleinere Modelle problemlos funktionieren, aber wenn man komplexe oder viel größere Modelle hat, ist man schnell ziemlich eingeschränkt, wenn man zusieht, wie sein Rechner an der Simulation kaut. Und ein extrem leistungsfähiger Personalcomputer (der vielleicht nur für einen kleinen Teil der Zeit benötigt wird) liegt nicht unbedingt in der Reichweite jedes Benutzers oder Universitätsbudgets oder Designlabors."
"Sobald der Nutzer also das Gefühl hat, dass seine Simulation zu langsam läuft - was heutzutage bei der Integration von dezentraler Erzeugung, komplexeren Steuerungs- und Schutzsystemen, FACTS und HGÜ usw. häufig der Fall ist - kann er mit einem Klick zu einem virtuellen, schnellen parallelen Simulator wechseln und auf die enorme Serverleistung von Amazon zugreifen. Und die Leistung ist bei weitem nicht das einzig Tolle an diesem System. Bei der Validierung eines Modells kann man viel Zeit damit verbringen, die Daten nach der eigentlichen Simulation zu analysieren, indem man zurückgeht und verschiedene Elemente forensisch untersucht. Mit dem Service, den wir anbieten, zahlt der Nutzer nur für die Zeit, in der er den virtuellen Simulator tatsächlich nutzt - nicht für die Zeit, in der er zum Beispiel während der Datenanalyse ungenutzt herumsteht."
"Es gibt verschiedene ideale Anwendungsfälle für HYPERSIM on Demand, und was sie alle gemeinsam haben, ist der hohe Bedarf an kurzfristiger Rechenleistung und sofortigem Zugriff auf Ressourcen: Studenten mit riesigen Projekten und Abschlussarbeiten in den Ingenieurwissenschaften; oder Hersteller, die in kurzer Zeit lähmend große Mengen an Simulationen durchführen müssen. Dies ist eine Lösung, deren Zeit gekommen ist, und wir erhalten viele begeisterte Rückmeldungen aus verschiedenen Branchen."
IV: "Warum sollte ein Kunde HYPERSIM on Demand nutzen, wenn er bereits einen schnellen Echtzeitsimulator hat - entweder HYPERSIM oder eine andere Lösung der Konkurrenz?"
EL: "Es ist eine Frage der Optimierung der Anlagen. In der Praxis müssen mehrere Simulationsspezialisten mehrere Monate lang Offline-Simulationsstudien mit software wie PSCAD und EMTP-RV durchführen, bevor sie Echtzeit-Simulationstests für hardware(HIL) mit einem externen Steuerungsnachbau durchführen. Diese Spezialisten müssen das globale Stromnetz, einschließlich der Schutz- und Steuerungssysteme, mit Hilfe numerischer Näherungsmodelle optimieren. Mehrere Teams müssen gleichzeitig arbeiten, um die kritischen Fälle zu finden, die später mit echten Nachbildungen von Schutz- und Steuerungssystemen simuliert werden sollen.
"Theoretisch könnte der Echtzeitsimulator verwendet werden, um Offline-Studien schneller durchzuführen, da er die parallele Verarbeitung nutzt. In der Praxis sind Echtzeitsimulatoren jedoch ein wertvolles Gut, das immer zum Testen tatsächlicher Schutz- und hardware verwendet wird. Daher bietet die Verwendung von HYPERSIM on Demand die Möglichkeit, mehrere Simulationsstudien gleichzeitig von mehreren Teams durchführen zu lassen, während der Echtzeitsimulator beschäftigt ist. Dies wird als 'Software' bezeichnet, was bedeutet, dass Steuerungs- und Schutzsysteme in software simuliert werden, anstatt die tatsächliche hardware zu verwenden."
IV: "Was sind die wirklichen Vorteile von HYPERSIM on Demand gegenüber klassischen Methoden, bei denen mehrere Einzelprozessor-Simulationen parallel laufen?"
EL: "Es stimmt, dass 100 Simulationen, die jeweils zehn Minuten dauern, nach zehn Minuten 100 Ergebnisse liefern, wenn 100 Prozessoren für die Simulation eines mäßig großen Netzes verwendet werden. Andererseits liefert HYPERSIM aufgrund seiner sehr effizienten parallelen FunktionenEffizienz mit der Komplexität und Größe des Stromnetzes zunimmt, alle sechs Sekunden ein Ergebnis. Dies bedeutet zwei Dinge. Erstens, dass die Benutzer eine viel bessere Interaktivität erhalten! Das ist wie HIL, aber mit einem Human-in-the-Loop! Wenn die Simulation aus irgendeinem Grund schlecht läuft, muss man nicht erst 10 Minuten warten, bis man es merkt. Das bedeutet, dass die Benutzer mit der Simulation interagieren können, um mit menschlicher Intelligenz und Intuition Worst-Case-Szenarien zu finden. Und zweitens bedeutet dies auch, dass man ein automatisches Tests entwickeln könnte, das auf cleveren Algorithmen oder künstlicher Intelligenz basiert, um die schlimmsten Fälle zu finden und die Parameter automatisch und in kürzerer Zeit zu optimieren. Es geht darum, anspruchsvollere Tests in kürzerer Zeit durchzuführen, um die Zeit bis zur Inbetriebnahme zu verkürzen, selbst bei zunehmender Netzgröße und Komplexität."
IV: "Etienne, ich möchte Ihnen für Ihre Zeit und für diesen Einblick in die mögliche Zukunft der Simulation danken. Sehr informativ und unterhaltsam - danke."
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Etienne Leduc | Produktverantwortlicher von HYPERSIM®
Etienne Leduc erwarb 2013 seinen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik an der Hochschule Bremen und trat nach seiner Rückkehr nach Kanada in die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von OPAL-RT ein. Nachdem er ein Jahr lang im Bereich Schutz und IEC 61850 bei HYPERSIM gearbeitet hatte, konzentrierte sich Etienne auf die Bereitstellung von Dienstleistungen für die wachsende Zahl vonKund:innen. Im Jahr 2015 wurde Etienne zum Product Owner von HYPERSIM befördert und widmet sich seitdem der Planung und Gestaltung der Weiterentwicklung der software .
Mehr über HYPERSIM on Demand: https://www.opal-rt.com/hypersimondemand/