OpenDSSとTyphoon HILの協調シミュレーション

導入

注:このアプリケーションノートで説明されているモデルは、Typhoon HIL のパッケージマネージャーサービスにあります。このサービスには、Typhoon HIL コントロールセンターツールチェーン内のツールとして、またはパッケージマネージャー Web サイトからアクセスできます。

電力潮流解析は、電力システム分野における意思決定を支援する上で重要な役割を果たします。複数の負荷源を含む電力潮流のモデリングは非常に複雑になる可能性があるため、系統レベルでの電力潮流解析を容易にするツールがいくつか開発されています。OpenDSSは、 EPRIが提供する配電系統シミュレータ（DSS）です。簡単に言えば、系統の基本周波数における電力潮流を解析することができます。

この例では、OpenDSSソフトウェアとの協調シミュレーションによる電力システム分野におけるTyphoon HILソフトウェアの適用例を示します。Typhoon HILとOpenDSSは、電力システムバスを介した電圧・電力交換によって相互にインターフェースできます。このインターフェースは、Python APIを介してHIL SCADAレベルで実現されます。これは、特定のバスへの電力注入に関する情報をOpenDSSシミュレーションに提供し、電力フローのスナップショットを解析した後、HILデバイスで実行されているエミュレーションに同じバスの新しい電圧設定値を提供することで機能します。OpenDSS側では、インターフェースされるバスは通常のバス（P、Qノード）です。Typhoon HIL側では、インターフェースされるバスは、端子に三相電力測定装置が接続された三相電圧源です。

モデルの説明

太陽光発電プラントのモデルは、太陽光発電パネル、太陽光発電インバータの平均モデル、および三相電圧源で構成されています。太陽光発電インバータ（平均）コンポーネントは、マイクログリッドライブラリから直接使用されます。

OpenDSS モデルは、同等のグリッドソース、変圧器、および同じバスに接続された一定電力負荷で構成されます。

OpenDSS制御、Typhoon HILのグリッドコンポーネント、そしてPVインバータのPおよびQ電力からのバス電圧がバスにフィードバックされます。OpenDSSは電力潮流のスナップショットを作成し、バス電圧を更新します。

シミュレーション

このアプリケーションには、図5に示すような、あらかじめ構築されたSCADAパネルが付属しています。シミュレーション実行時の監視や操作に必要な最も重要なユーザーインターフェース要素（ウィジェット）が提供されており、ニーズに合わせてさらにカスタマイズできます。

Typhoon HIL Control Centerから同一PC上のロードフローソルバーにアクセスするために、OpenDSSのインストールは不要です。Typhoon HILはPythonベースであるため、OpenDSSシミュレーションを使用するには、Typhoon HIL SCADA初期化ファイルにOpenDSSDirect.pyをインポートするだけで済みます。このファイルは、HIL SCADAメニューバーの「パネル初期化ダイアログを開く」ボタンからアクセスできます。このファイルは、OpenDSSエンジンへの直接ライブラリインターフェースを実装するクロスプラットフォームPythonパッケージです。最後に、すべてのファイル（.tse、SCADAなど）を同じフォルダに保存する必要があります。

このインバータの機能は非常にシンプルです。インバータを有効にすると、最大電力点に到達します。また、「インバータ制御」オプションで無効電力を設定することもできます。2つのモデル間で電圧と電力を交換するには、まず通信を有効にしてからインバータをオンにする必要があります。OpenDSSにはHIL SCADAを介して制御されるコンタクタがあり、これを閉じておく必要があります。電力潮流レポートを作成するには、「電力潮流レポートの生成」ボタンをクリックする必要があります。

図7は、スイッチが閉じている場合の電力潮流レポートを示しています。図からわかるように、有効電力と無効電力はほぼ等しく、値の変動はわずかです。これは、変圧器が一連のインダクタンスと磁化インダクタンスを備えているためです。

図8と図9は、スイッチが開いている場合を示しています。この場合、共通バスの電圧は0であり、インバータからOpenDSSに送信される電力も0です。

テスト自動化

この例のテスト自動化はまだありません。ご協力いただける場合はお知らせください。アプリケーションノートへの署名を喜んで承ります。

要件の例

表1は、モデルをリアルタイムで実行するためのファイルの場所とハードウェア要件に関する詳細情報と、この最小限のハードウェア構成でモデルを実行した場合のHILデバイスのリソース使用率を示しています。この情報は、モデルの実行とカスタマイズを必要に応じて行う際に役立ちます。

表1 .最小要件
ファイル
Typhoon HILファイル	OpenDSSとTyphoon HILの協調シミュレーション opendss 電力フロー協調シミュレーション.tse opendss 電力フロー協調シミュレーション.cus opendss_model.dss PV_250KW.ipvx
最小ハードウェア要件
HILデバイス数	1
HILデバイスモデル	HIL402
デバイス構成	1
HILデバイスのリソース利用
処理コア数	1
最大マトリックスメモリ使用率	2.22%
最大時間枠利用率	46.25%
シミュレーションステップ、電気	1マイクロ秒
実行率、信号処理	マルチレート（50 µs、100 µs、1 ms、0.5 s）

著者

[1] ヨヴァナ・マルコビッチ

[2] シミサ・シミッチ