HYPERSIM ist eine High-End-Modellierungs- und Simulationsplattform für die Verwaltung und Unterstützung großer Stromnetze, die eine ständige und genaue Überwachung, Einstellung und Wartung erfordern.
Wir sprachen mit Shijia Li, Team Lead-Protection and Smart Grid bei OPAL-RT, über die Anstrengungen, die ihre Abteilung bei der Entwicklung der HYPERSIMunternommen hat. Shijia nahm sich ein paar Minuten Zeit, um mit uns über diese Erweiterung der HYPERSIMzu sprechen.
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INTERVIEWER [IV]: "Also, danke, dass du mit uns gesprochen hast, Shijia! Yihr habt mir gesagt, dass diese Schutzrelais-Bibliotheken sind eine Art Verbesserung der Arbeitsabläufe für diejenigen, die im Schutzbereich arbeiten?"
Shijia Li [SL]: "Ja, so sehr, dass dass sie ziemlich universell sind. Sie sind eine LBibliothek mit vorgefertigten Komponentenoder Blöcken, für a Modellierung/Simulation Plattform wie HYPERSIM. Sie sind normalerweise Signal verarbeitende Module, plus mathematisch gesteuerte Funktionen und logische Operationen. Sie werden normalerweise installiert in Unterstationen oder dergleichen."
IV: "Was sind sind einige Beispiele für einige der Elemente der Schutzrelais-Bibliothek in HYPERSIM?"
SL: "Wir fangen gerade erst an, aber bis jetzt: Überstromschutz; Unter- oder Überfrequenzrelais; Unter- oder Überspannungsrelais; Abstandsschutz (gemessen in Impedanz); Transformator-Differential, das den Strom auf beiden Seiten misst, und Verlust der Erregerspannung für den Generator.(gemessen in Impedanz); Transformator-Differential, das den Strom auf beiden Seiten misst, und der Verlust der Erregerspannung für den Generator. Diese Modelle stellen die allgemeinen Funktionen der in Umspannwerken installierten Schutzrelais dar. Und wir haben noch mehr vor."
IV: "Würde jemand im Allgemeinen... wissen, welche davon in einer bestimmten Situation zu verwenden sind, oder ist das automatisiert?"
"Dies ist ein äußerst komplexes Thema, über das man ein Buch schreiben könnte. Aber in einem Verteilernetz von, sagen wir, etwa 10 kV, mit Verteilereinspeisungen zu den Verbrauchern, würden wir in der Regel Überstromschutz und Wiedereinschaltvorrichtungen. Bei einer Übertragungsebene von 500 kV würden wir beispielsweise Distanzschutz und Leitungsdifferentialschutz. Es handelt sich also um unterschiedliche Funktionen, die wir in verschiedenen Situationen einsetzen.
"Aber euch darüber hinaus gibt es Überlegungen über die Kategorie der zu schützenden Ausrüstung und wie diese Prioritäten gesetzt werden, die Kritikalität der Ausrüstung und wie viel die Ausrüstung selbst kostet, ist ein wichtiger Faktor dafür, wie, wann und was wir schützen. Wie gesagt, es ist ein ziemlich komplexes Thema, und ich vereinfache hier zu sehr, um Ihnen eine kurze Antwort zu geben."
IV: "Welchen Vorteil hätte der Einsatz eines Echtzeitsimulators für die Durchführung von Schutzstudien?ies?"
SL: "Nun, erstens gibt es keine praktische Möglichkeit, in realen Situationen zu testen, da dies zu einer Unterbrechung des Dienstes führen könnte. Wenn man einen Echtzeitsimulator verwendet, um die Relais mit realistischem Verhalten und Szenarien zu testen, 'denkt' die gesamte Relaisausrüstung, dass sie mit dem echten Gerät verkabelt ist; deshalb nennen wir es einen Echtzeit Deshalb nennen wir ihn Echtzeitsimulator, denn die Relaisausrüstung verhält sich in jeder Hinsicht so, wie sie es in realen Situationen tun würde. Es gibt also nur Vorteile und keine Nachteile.Nahezu realistisch mit wenig Risiko. Ich denke, dass die Menschen die tatsächlichen Kosten solcher Ereignisse nicht kennen, aber es kann leicht Millionen von Dollar pro Stunde kosten, wenn eine Großstadt wie Montreal eine Zeit lang ohne Strom ist."
"Zum jetzigen Zeitpunkt [2018] sind Echtzeitsimulatoren eine ausgereifte Technologie, die wir in großem Umfang für Berechnungen in Tests einsetzen. Aber jetzt gehen wir noch einen Schritt weiter. Bei herkömmlichen Tests werden lediglich einige Berechnungen in der software durchgeführt oder ein Signalgenerator an das zu prüfende Gerät angeschlossen, der lediglich Einheitstests durchführt, um festzustellen, ob das Relais bei bestimmten Schwellenwerten funktioniert. Auf diese Weise wird jedoch nichts kontextbezogen getestet. Was wir jetzt häufiger tun, ist die Erzeugung einer Reihe von realistischeren Signale in Echtzeit zu generieren, so dass dieser Ansatz realitätsnäher ist und dem entspricht, was tatsächlich im wirklichen Leben passiert.
"Was wir jetzt machen, nennt man modellbasierte Tests oder systembasierte Testsist sozusagen die nächste Welle. Mit der Kombination aus Echtzeitsimulator und virtuellen sowie realen hardware handelt es sich um eine erweiterte Ebene von Tests."
Anmerkung der Redaktion:
In diesem Video werden Tests untersucht und Strategien zur Automatisierung von iterativen Tests mit Excel-basierten Tabellenkalkulationen aufgezeigt, sehen Sie sich bitte diesen Videoclip an.
IV: "Was wäre der Vorteil einernteiner virtuellen Bibliothek mit Relais für dies für die Nutzer?"
SL: "Auf diese Weise können wir verschiedene Teile des Schutzsystems simulieren und reale hardware integrierenHardware oder HIL). So ist es einfacher, komplexe Szenarien zu testen, die viele Relais und das Virtuelle umfassen. Für verschiedene Arten von Studien über Stromversorgungssysteme sind keine realen Relais erforderlich. Die Genauigkeit des Virtuellen ist gut genug für den ersten Schritt des Konzeptnachweises. Die Benutzer müssen die Relais nicht kaufen, sie müssen sie nicht einrichten (was dazu beiträgt, Konfigurations- oder Konnektivitätsprobleme zu vermeiden) ...."
"Es gibt auch verschiedene Ebenen der Modellierung und Simulation die wir betrachten können. Wenn wir ein Stromnetz simulieren, geht es meist um die primäre Ausrüstung. Wir können aber auch die Schutz- und Steuerungsebene simulieren, also die sekundären Anlagen, die nicht mit sehr hoher Spannung oder Stromstärke arbeiten. Außerdem gibt es verschiedene Kommunikationsmöglichkeiten zwischen den Schichten. Die Verwendung eines Echtzeitsimulators und virtueller Geräte bedeutet also, dass man ein komplettes System gründlicher und genauer testen kann - und, wenn die Umstände es zulassen, das Virtuelle durch das Reale ersetzen kann."
IV: "Können Sie über einige der anderen großen großartigen Funktions die für Schutzstudien in HYPERSIM?"
SL: "Nun, wir können Tests für komplexe Schutzsysteme mit TestView automatisieren, und zwar durch die Kombination von virtuellen Relais und realen Geräten, wie wir bereits erwähnt haben. Wir können Sequenzen für spezielle Arten von Schutzgeräten automatisieren, z. B. für den Distanzschutz. Wir können auch erweiterte Tests für Kommunikationsprotokolle verwenden. So haben wir zum Beispiel die so genannte Data Integrity Manipulation für IEC 61850-9-2 entwickelt, mit der der Benutzer die Robustheit des Schutzsystems bei Problemen mit dem Ethernet-Netzwerk oder sogar bei einem Cyberangriff testen kann. Ein weiteres Merkmal ist die Kompatibilität mit MATLAB/Simulink oder anderem externen Code, so dass ein Benutzer, der bereits Schutzalgorithmen in einem anderen Tool programmiert hat, diese in HYPERSIM importieren kann. Es gibt eine Vielzahl von zeit- und arbeitssparenden Möglichkeiten, diese Funktionen zu nutzen."
IV: "Cönnte ein Benutzer bauend einen eigenen Schutzblock auf der Grundlage unserer Bibliothekbauen, wenn er das wollte?"
SL: "Jaabsolut. Wir könnten Quellcode zur Verfügung stellen wenn sie wollen. Also a Benutzer eine Menge Zeit sparen, indem erldingungen ihre eigene Bibliothekrary: ausgehend von einem bestehenden Block können sie nach Belieben Funktionen hinzufügen."
IV: "Ich danke Ihnen sehr, dass Sie sich die Zeit genommen haben, mit uns zu sprechen, Shijia!"
SL: "Es war mir ein Vergnügen."
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Weitere Informationen über unsere Lösungen finden Sie auf der OPAL-RT-Webseite über Schutzsysteme: opal-rt.com/schutzsystem-uebersicht
Über die befragte Person
Shijia Li erwarb 2012 ihren Bachelor-Abschluss an der Zhejiang University, China, und 2015 ihren Master-Abschluss an der McGill University, Kanada, beide im Bereich der Energietechnik. Sie arbeitet seit März 2015 bei OPAL-RT, wo sie sich auf die Modellierung von Energiesystemen und Echtzeit-Simulationsanwendungen mit Schutzrelais und PMUs konzentriert. Shijia ist aktiv an der Entwicklung technischer Lösungen beteiligt und bietet Fortbildungen an, um Anwender bei der Nutzung von Echtzeit-Simulationstechniken zur Erforschung der neuesten P&C-/Smart-Grid-Technologien unterstützen . Gegenwärtig leitet Shijia das Schutz- und Smart-Grid-Team in der OPAL-RT-Abteilung für Anwendungen, eXpertise und elektrische Simulation.