Ausstattung

  RWTH Aachen

Die Zielsetzung ist klar definiert: Unterstützung von schnellem Prototyping für Regelungssysteme und Risikobegrenzung für neue Regelungsarchitekturen zur Anwendung in Energiesystemen.

Dies wird durch ein hochmodernes System an Echtzeitsimulatoren und Hardware Schnittstellen erreicht. Angesichts der Tatsache, dass unser Forschungsschwerpunkt bei komplexen Systemen liegt, und unter Berücksichtigung, dass die Simulation verschiedener Systeme und Situationen unterschiedliche Hardware- und Softwarelösungen beanspruchen können, war es unmöglich, eine einzige Plattform für den Echtzeitsimulator auszuwählen. Daher haben wir eine Struktur für das Labor entworfen, die sämtliche uns interessierende Szenarien abdeckt und alle absehbaren Anforderungen erfüllt.

Das Konzept besteht aus verschiedenen Simulationsplattformen, um folgende Anwendungen zu unterstützen:

  • Echtzeitsimulation komplexer Energiesysteme (RTDS und OPAL-RT)
  • Echtzeitsimulation dezentraler Systeme, z.B. Simulation von Windparks und Darstellung von Windfeldverteilungen (DSP-Cluster)
  • Echtzeitsimulation von multiphysikalischen Systemen, beispielsweise für die integrierte Simulation von elektrischen und thermischen Systemen (PC-Cluster)
  • Power-Hardware-in-the-Loop Schnittstelle zur Einbindung realer Hardware (bis zu 25 kVA) in der Regelungsschleife (Flexible Power Simulator FlePS)

Des Weiteren wird die Simulation von Kommunikationsinfrastruktur durch einen Netzwerkemulator realisiert, welcher auf der open-source Software WANem basiert. WANem ist ein Wide Area Network Emulator, mit welchem ein transparenter Gateway aufgebaut werden kann, mittels dem WAN Eigenschaften wie Zeitverzögerungen, Paketverluste, Datenkorruption, Unterbrechung, Datenpaket Umordnung, Jitter, emuliert werden können.

Unser RTDS (Real Time Digital Simulator) Aufbau stellt eine einzigartige Einrichtung am Institut dar und ist mit ihren 8 Racks eine der leistungsfähigsten Installationen Europas. Zur Ergänzung der Möglichkeiten zur Echtzeitsimulation wurde zudem eine Installation des eMEGAsim Simulators von OPAL-RT im Labor hinzugefügt.

Für die Echtzeitsimulation speziell dezentraler Systeme haben wir die Hardware und Software für ein simulatorbasiertes DSP-Cluster entwickelt. Der Simulator stellt eine einzigartige Einrichtung zur Untersuchung von dezentralen Energiesystemen dar. Die erste Anwendung besteht darin, große Offshore-Windparks in Echtzeit zu simulieren. Diese Plattform ist jedoch auch für jede andere Art von dezentralen Erzeugungssystemen geeignet.

In Hinblick auf die Echtzeitsimulation von multiphysikalischen Systemen haben wir für einen shared memory PC Cluster einen neuartigen Solver für komplexe Systeme entwickelt, der die Rechenkapazität von Multiprozessorgeräten nutzt.

Um Hardware in the Loop und Power Hardware in the Loop Tests zu unterstützen, wird der Echtzeitsimulationsaufbau mit den Testanlagen verbunden, welche teils lokal in unserem Labor, aber auch weiter entfernt angeschlossen werden können. Aus demselben Grund entwickeln wir in Anbetracht des hohen industriellen Interesses an diesem Thema einen Netzemulator, der direkt in diesem Labor stehen wird, um kleine Apparate zu testen (jeweils weniger als 25kW).

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Weitere Aufbauten unseres Echtzeitlabors bestehen aus der Integration der folgenden Komponenten:

  • Reales SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) System
  • PMUs (Phasor Measurement Units)
  • AC/DC Microgrid
  • Smart Meters
  • Automatisierungseinrichtungen für Verteilstationen (bald verfügbar)

Mit der Integration dieser Komponenten kann das Labor ein elektrisches Netz in Verbindung realer Hardware basierend auf aktueller und fortschrittlicher kommerzieller Technologie darstellen.