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RT20 | HYPERSIM: Gemeinsame Simulation cyber-physikalischer Energiesysteme für das auf der Norm IEC 61850 basierende Programm zur Digitalisierung von Umspannwerken bei Hydro-Québec
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2020-06-18
| Diese Präsentation befasst sich mit dem Einsatz von „ HYPERSIM “ zur gemeinsamen Simulation cyber-physikalischer Energiesysteme im Rahmen der Digitalisierung von Übertragungsumspannwerken gemäß der Norm IEC 61850 und der Aufrechterhaltung von Maßnahmenplänen zur Fehlerbehebung (Remedial Action Schemes, RAS). Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen den Bereichen Elektrik, Telekommunikation und Cybersicherheit gleichzeitig zu analysieren, um umfassende Studien im Rahmen von „ zahlreiche “ durchzuführen. Dieses Innovationsprojekt am Forschungsinstitut von Hydro-Québec, dem IREQ, unterstützt die Vision von Hydro-Québec TransÉnergie hinsichtlich Systemkonvergenz und Automatisierungsentwicklung im Hinblick auf Simulationen und umfassende Leistungsstudien. Es wird intern von den Teams für Automatisierung (IEC-61850-Modelle, Algorithmen und hardware sowie konvergente Sichtweise), Telekommunikation (Architektur), Cybersicherheit und Systemstudien geleitet. HYPERSIM bildet den Kern der Co-Simulationsplattform. Es wird verwendet, um das Echtzeitverhalten des Stromnetzes für verschiedene Zeitbereichsanalyse-Szenarien zu simulieren, IEC-61850-Signale durch die Integration von Datenmodellen gemäß dem Standard zu erzeugen und zu empfangen sowie die Anbindung von Automatisierungsgeräten im Hardware-In-the-Loop (HIL) zu gewährleisten. Bei der Einrichtung der Analyse des gesamten Co-Simulationssystems im ersten Projektschritt, der sich auf die Erzeugungsunterdrückung und den ferngesteuerten Lastabwurf (RAS) konzentrierte, gab es eine Reihe technischer Herausforderungen. Dazu gehörten: (1) die Erstellung des Modells „ HYPERSIM “, insbesondere die Entwicklung oder Anpassung detaillierter Modelle unter Gewährleistung der Echtzeitleistung gemäß der Norm IEC 61850; (2) die Erstellung von Modellen und Werkzeugen zur Simulation der Telekommunikationsinfrastruktur im „Discrete-Event“-Zeitbereichsmodus für LAN- und WAN-Geräte; und (3) die Erstellung numerischer Modelle der Algorithmen und deren Anbindung an HIL durch die Integration ihrer IEC 61850-SCL-Dateien in „ HYPERSIM “ sowie in das Telekommunikationssystem. Die Ergebnisse ermöglichten es uns, Szenarien der Erzeugungsrückweisung und des ferngesteuerten Lastabwurfs in einem Stromnetz für ein großes System unter Verwendung eines 16-Kern-Rechners zu untersuchen. Das Spannungs- und Frequenzverhalten entsprach den erwarteten Einstellungen. Die Störungen im Telekommunikationsbereich konnten im Stromnetz und im RAS analysiert werden. Zu den laufenden und zukünftigen Schritten gehören die Ausweitung auf andere RAS-Funktionen und das Hinzufügen weiterer Module für die Lastabwurfsteuerung in HIL sowie die Verbesserung der Einbindung von IEC-61850-Datenmodellen in die Simulatoren. Die erwarteten Vorteile dieses Projekts für Hydro-Québec TransÉnergie sind: • Analyse von Telekommunikationsstörungen im Zusammenhang mit Cybersicherheit und damit der strategische Vorteil, Eindringversuche in digitalisierte RAS zu verhindern • Frühzeitige Erkennung von Konstruktionsproblemen • Verkürzung der RAS-Einführungszeit (Erzeugungsabschaltung und ferngesteuerte Lastabwurf) durch umfassende Tests • Unterstützung beim architektonischen Entwurfsprozess und bei Proof-of-Concepts für alle Punkte in den Vision-Phasen des Programms zur Systemkonvergenz und Automatisierungsentwicklung • Neue Möglichkeiten zur vollständigen Optimierung des Stromnetzes, die eine gleichzeitige Analyse und umfassende Tests |