導入
新興のマイクログリッドや先進的な船舶電力システムを含む現代の電力系統は、通信・制御ネットワークの重要性を増しています。これらのネットワークを通じて、太陽光発電インバータ、風力発電インバータ、蓄電システム、マイクログリッド制御システムなど、無数のスマートパワーエレクトロニクス機器やシステムが相互に通信を行っています。
さらに興味深いことに、これらのスマートデバイスはすべて、Modbus、IEC 61850、DNP3など、様々な通信プロトコルに対応しており、多様な言語に対応しています。そのため、最新のインテリジェント電子デバイス（IED）の徹底的なHIL（Controller Hardware in the Loop）テストには、統合された通信ツールボックスが不可欠です。
最先端の HIL テストにおいて通信プロトコルの完全なサポートが必須になりつつある 3 つの主な理由について説明します。
1.保護システムの構成をテストする
保護装置を効果的にテストするには、IEC 61850変電所構成言語（SCL）を完全にサポートする通信ツールボックスが必要です。このようなツールボックスは、物理ハードウェアをシミュレーションに接続するのではなく、構成ファイル（.ICD、.SSD、.SCD ファイルなど）を介して、リアルタイムシミュレータでモデル化された無制限の数の保護装置を組み込むことができるため、保護テストを全く新しいレベルに引き上げます。
そのメリットは画期的で、インバーターやその他の分散型エネルギーリソース (DER) を含むシステムの 1 µs タイム ステップでのリアルタイム HIL シミュレーション、保護構成の自動テスト、保護デバイス要件の実行可能な仕様などが含まれます。
2.総合的にテストする
現代のスマートグリッド接続デバイスは、相互通信に加え、監視制御・データ収集（SCADA）システムを介して配電管理システム（DMS）などと通信する必要があります。そのため、HILテストにおいて通信プロトコルの重要性はますます高まっています。
通信プロトコルを HIL リアルタイム シミュレーションに統合すると、実際のデバイスでもエミュレートされたデバイスでも、他のグリッド接続デバイスとの相互作用におけるテスト対象デバイス (DUT) の現実的なテストが可能になります。
言い換えれば、HIL と通信プロトコルの組み合わせは、DUT が自律的にも、また大規模なデバイス ネットワークの一部としても期待どおりに動作することを保証する総合的なテストを実現する確実な方法です。
3.複数のプロトコルでテストする
SCADA が MODBUS/TCP を話し、リレーが IEC 61850 を話し、電気自動車 (EV) のエンジン制御ユニット (ECU) が CAN を話し、マイクログリッド制御システムが DNP3 を話すマイクログリッド システムの例を考えてみましょう。従来のテストでは、これらすべてを同じシミュレーションに統合することは非常に困難です。
まさにこの理由から、汎用的な通信ツールとして設計され、完全に設定可能で、標準的なドラッグ＆ドロップ方式で回路図エディタに統合された通信ツールボックスが必須となります。あらゆる動作条件下で通信が期待通りに機能することを保証する手段が必要です。
試験対象のインバータコントローラがMODBUSスレーブモードでマイクログリッドコントローラと通信し、同時に2つの独立したIEC 61850チャネルを使用して2つの保護リレーと通信する状況を想像してみてください。同様に、EVのバッテリーストレージコントローラは、EVの他の部分とはCAN経由で通信し、充電ステーションとはメーカー独自のTCP/IPベースのプロトコルを使用して通信する場合があります。
しかし、それだけではありません。真に有用なツールボックスを実現するには、Python APIを備え、テスト実行の自動化や、テストシナリオの必要に応じて異なるプロトコル間でのメッセージ変換を容易にプログラムできる通信ツールボックスが必要です。言い換えれば、スマートグリッド通信言語のBabel Fishとなることです。
クレジット
著者| アレクサンダル・カヴギッチ
ビジュアル| 台風HIL
編集者| デボラ・サント
