Оптимизация микросети с использованием DDS и OFMB

Что это демонстрирует: упрощенная работа Microgrid с использованием шины данных Службы Распространения Данных (DDS) и Открытой Шины Обмена Сообщениями (OFMB). Показывает взаимодействие между солнечной энергией c панелей, накопителем энергии, устройством повторного включения и нагрузкой.

Что это позволяет делать: отключить и снова подключить Microgrid с батареей и солнечной панелью. Это также позволяет пользователю контролировать функциональность системы хранения. Это моделируемая среда с веб-страницей, отображающей состояние различных компонентов.

Предполагаемая проблема

С увеличением производства электроэнергии на местном уровне возрастает потребность в микросетях для передачи контроля над системой электроснабжения конечному пользователю, что делает ее более децентрализованной и демократичной. Эти решения обеспечивают крупных потребителей электроэнергии энергетической независимостью и обеспечивают более надежную и устойчивую к дестабилизации энергосеть.

Микросетки и интеграция блоков DER (распределенные энергоресурсы) в целом создают ряд эксплуатационных проблем, которые необходимо решать при проектировании систем управления и защиты. Чтобы обеспечить существенное влияние на нынешние уровни надежности и полностью использовать потенциальные преимущества блоков распределенной генерации, критически важно развитие архитектуры системы. Для работы микросетей необходима эффективная, передовая инфраструктура связи, контроля и учета на границе (край локальной сети подстанции - EDGE). Взаимосвязанность между устройствами для стабилизации напряжения и частоты, обеспечения возможности автоматического подключения DER и правильного распределения текущего состояния между ними имеет решающее значение. Именно здесь C-next и OFMB играют важную роль. Тестовый код обеспечивает структуру и эталонную архитектуру для взаимодействия границ сети и распределенного интеллекта. Среда состоит из бизнес-ориентированного, нисходящего бизнес-сценария, варианта использования, моделирования данных и подходов к реализации.

Следующая диаграмма иллюстрирует связь внутри и между различными компонентами.

Сетка будущего потребует обработки данных по-разному; использование метаданных и локальный анализ для обработки множества новых данных, доступных благодаря новым технологиям. Традиционные системы головных станций опирались на относительно немного источников полевой информации. Новые классы активов в сети (интеллектуальные инверторы, PMU и т. Д.) Добавили большие объемы данных, которые могут быстро и точно описать состояние энергосистемы. Традиционные системы головных станций не были предназначены для обработки этого увеличенного объема информации так быстро, как это необходимо для реагирования на текущие операционные сценарии и полной реализации преимуществ этих новых краевых активов сети.

Информация больше не должна поступать в центральную систему для принятия решений. Федеративные локальные данные могут и будут на порядок более надежно-доступны между активами на границе сетки для более быстрого выполнения критических операций на подстанции. В узлах OFMB размещаются приложения, которые анализируют информацию для выработки более быстрой ситуационной осведомленности и предоставляют возможность влиять на локальное управление в координации с другими операционными решениями.

Что доказывает этот пример

Эта демонстрация Microgrid использует симуляторы вместо реальных устройств и выбор одной технологии, а не множественные, чтобы проиллюстрировать рабочие взаимодействия между полевыми устройствами и узлами OFMB. Демо симулятор состоит из следующих симуляторов и процессов:

• Фото симулятор (solarsim)

• ESS симулятор (batersim)

• Симулятор нагрузки (loadim)

• Recloser (recloser)

• Балансировщик нагрузки (island балансировщик)

• Визуализация системы (HMI)

Демонстрация показывает возможности связи между равноправными ресурсами и не фокусируется на подробном моделировании мощности. Возможный сценарий islanding по отключению пользователя recloser:

1. Начать с режима обслуживания - только при подключенной сетке

2. Пользователь отключает реклоузер

3. Islanded - воображаемый режим для установки источника напряжения, посылаемого устройством повторного включения при отключении

4. Приложение «Балансир острова» отправляет уставку на батарею для балансировки системы

5. Пользователь включает реклоузер

6. Leaving Islanding - отправляется реклоузером при закрытии реклоузера

7. Затем приложение устанавливает режим «Поддерживать», отправленный реклоузером

Различные приложения подключаются через шину данных C-next, как показано на следующем рисунке. Другими словами, каждое приложение использует C-next DDS для обмена данными через логическую шину данных.

Модель данных в формате Enterprise Architect для OFMB доступна в репозитории облик.онлайн на Github. В этой демонстрации используется версия 2 модели данных OFMB.

Каждое приложение имеет файл конфигурации (файл.properties), который настраивает частоту обновления и любые другие специфичные для приложения параметры.

Моделирование солнечной панели (PV)

Солнечная симуляция публикует показания солнечных панелей (текущий выход PV) и статус Солнца. Солнечный статус в настоящее время не подписан ни на какое приложение. Значения солнечной генерации читаются из файла (load.tsv). Чтобы увидеть значения, изменяющие файлы конфигурации, есть конфигурация джиттера. Фактическое значение рассчитывается следующим образом:

(InputValue (from) file * scale + offset) + ((jitterRange * random.double) – (jitterRange/2))

Интервал публикации настраивается в файле конфигурации. По умолчанию это 2 секунды.

Симулятор нагрузки

Класс Load Publisher имитирует 24-часовую коммерческую загрузку. Сценарий - один из заводов, который работает 2 полных смены с 7:00 до полуночи, а затем третий сменный ремонт с полуночи до 7:00. Значения KW публикуются с определенной скоростью, определенной в файле конфигурации. Скорость публикации по умолчанию составляет 5 секунд. Симулятор использует время внутренних часов для построения и индексации в 24-часовой таблице. Получены значения KW текущего часа и следующего часа, между двумя значениями выполнена линейной интерполяцией и применен случайный джиттер. Цель состоит в том, чтобы обеспечить разумную кривую пиковой нагрузки 150 кВт для моделируемой работы фабрики.

Симулятор батареи

Этот симулятор имитирует батарею. Имитатор батареи подписывается на управляющее событие и в зависимости от состояния батареи поддерживает режим ожидания, зарядку или разрядку. Емкость аккумулятора, а также скорость заряда можно настроить в файле свойств. Аккумулятор будет публиковать статусные события и текущие показания (состояние заряда).

Симулятор реклоузера

Recloser имитирует соединение с сеткой. Он подписывается на все показания (PV, ESS и нагрузка), а также на управляющее событие. В зависимости от события реклоузер отключится или подключится к сетке и опубликует информацию о статусе и событии.

Симулятор баланса

Балансировщик контролирует батарею в случае остановки.

HMI

HMI предоставляет веб-сервер, который отображает состояние системы. Визуализация состоит из серверного и клиентского компонентов. Серверный компонент собирает весь трафик с шины сообщений и создает пакет для использования клиентом HMI. Следующая таблица показывает состояние микросети и информацию о ресурсах.

Два верхних поля содержат сводную информацию. Нижние блоки являются динамическими, поэтому, когда новое устройство подключается к сети, появляется новое поле с соответствующей информацией.

URL-адрес страницы состояния - localhost: 8080