Hybridsimulator für Energie- und IKT-Systeme
Final Report Abstract
Das Teilprojekt „Hybridsimulator für Energie- und IKT-Systeme“ detailliert und erweitert die in der ersten Phase entwickelte und zum Patent angemeldete Umgebung zur Verknüpfung von energie- und leittechnischen Modellen in Form des Hybridsimulators Integrated Co-Simulation of Power and ICT Systems for Real-Time Evaluation (INSPIRE). Darauf aufbauend wurden in dieser Phase detaillierte Untersuchungen zu den Auswirkungen der Simulationsgenauigkeit auf die Ausführungsgeschwindigkeit durchgeführt und Faktoren zur Minimierung von Synchronisationsfehler evaluiert. Als Konsequenz wurde die hybride Simulationsumgebung INSPIRE gemäß dem einem vorgeschlagenen Synchronisationsmechanismus überarbeitet und führte unter dem Namen INSPIRE evolved (INSPIREe) zur Weiterentwicklung der Hybridsimulation. Der umgestellte Synchronisationsmechanismus resultiert in der gewünschten Minimierung der Co-Simulationsunschärfe. Darüber hinaus wurde bei der Entwicklung der Erweiterungen von INSPIREe im Sinne einer möglichst breiten Modularität und Anwendbarkeit darauf Wert gelegt weitere wissenschaftliche Entwicklungs- und Evaluierungsumgebungen, wie z.B. Matlab, für die Entwicklung neuer Konzepte zu integrieren und prototypische Untersuchungen in Form von Hardware-in-the-Loop (HiL) zu ermöglichen. Ausgehend von energietechnischen Benchmarknetzen wird im Sinne der Energie-IKT- Referenznetzmodellierung für die Instanziierung von Co-Simulationsmodellen ein Verfahren vorgestellt, das mit Hilfe von Templates XML-basierte Beschreibungen für elektrische Energiesystemmodelle, XML-basierte Beschreibungen für IKT-Simulationsmodelle transformiert. Grundlagen für ein umfassendes Energie-IKT-Referenzmodell wurden geschaffen die aktuell in dem Forschungsprojekt SIMBENCH aktiv weiterverfolgt werden. Auf dieser Basis ermöglicht die Co-Simulation die Durchführung einer Evaluation funktionaler und nicht funktionaler Eigenschaften von Konzepten zur Überwachung- und Regelung zukünftiger Intelligenter Stromnetze. Sie unterstützt damit die simulationsgestützte Multi-Domain-Analyse des vorgestellten Validierungsprozesses. Zur Umsetzung der Co-Simulation werden zur Laufzeit Simulationsumgebungen für die Untersuchung elektrischer Netze und informationstechnischer Netzwerke, sowie für die Regelung und den Schutz der elektrischen Netze benötigte Simulationsumgebungen und mit Anwendungen ausgewählter Teilprojekte kombiniert.
Publications
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A Hardware-in-the-Loop Co-Simulation Architecture for Power System Applications in Virtual Execution Environments, in 2014 Workshop on Modeling and Simulation of Cyber-Physical Energy Systems (MSCPES), April 2014
B. Jablkowski, O. Spinczyk, et al.
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Analyzing Cyber-Physical Energy Systems:The INSPIRE Cosimulation of Power and ICT Systems Using HLA, in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 10, no. 4, Nov. 2014
H. Georg, S. C. Müller, C. Rehtanz and C. Wietfeld
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Co-Simulation Based Performance Evaluation of ICT Infrastructures for Smart Grids, in Dortmunder Beiträge zu Kommunikationsnetzen und –systemen, vol. 10, August 2015, ISBN: 978-3-8440-3824-8
H. Georg
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Holistic Modelling Approach for Techno- Economic Evaluation of ICT Infrastructures for Smart Grids, In IEEE SmartGridComm, Miami, USA, November 2015
N. Dorsch, S. Böcker, C. Hägerling, C. Wietfeld
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Validation of ICT-Based Protection and Control Applications in Electric Power Systems, in IEEE PowerTech Conference Proceedings, Eindhoven, July 2015
A. Kubis, L. Robitzky, et al.
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Interfacing Power System and ICT Simulators: Challenges, State-of-the-Art and Case Studies, in IEEE Transactions on Smart Grid Journal, March 2016
S. C. Mueller, H. Georg, et al.
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On the Suitability of Bluetooth 5 for the Internet of Things: Performance and Scalability Analysis, IEEE 28th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), Oktober 2017
S. Böcker, C. Arendt, C. Wietfeld
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Performance Evaluation of an IEEE 802.11 Mesh-based Smart Market and Smart Grid Communication System, In IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm), Oktober 2017
S. Böcker, P. Jörke, C. Wietfeld
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Transformation of Electric Power System Models into Information and Communication System Models, in IEEE 52nd International Universities’ Power Engineering Conference, Crete, August 2017
M. Kuech, C. Rehtanz
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vGridLab: A Testbed for Virtualized Smart Grids, in Springer Link Computer Science – Research and Development – Special Issue Paper: D-A-CH+ Energieinformatik 2017, Lugano, Oktober 2017
B. Jablkowski, M. Kuech, et al.
