Experimental Testbed for Electrical Distribution Networks

Smart Grid-konceptet i stor utsträckning forskat och prototyper under det senaste decenniet. Med införandet av omfattande distribuerad energiproduktion, vilket motiverar dubbelriktat flöde av energi, måste nuvarande elnätet att utvecklas från energileveransnätverk i ett Energy Exchange nätverk dvs energi Internet. Vi har utvecklat en prototyp av ett distributionsnät, där vi kan modellera och testa våra Smart Grid lösningar.

Smart Grid lovar en effektiv, hållbar och tillförlitlig elinfrastruktur, där varje medlem i gallret (konsument, energi återförsäljare, operatör och generationen) är en aktiv deltagare i snabba realtidsenergimarknaden.

För att styra en sådan komplex och distribuerad infrastruktur, har Smart Grid att anställa ny generation av distribuerade automationssystem, dvs Distributed Grid Intelligence (DGI). DGI är ett nätverk av distribuerade noder som utför intelligent styrning för att uppnå mål och lokala deltar i övergripande Smart Grid drift och styrsystem för att uppnå målen. Dessa noder är i huvudsak aktörer som är verksamma självständigt reagera på miljön och proaktivt förhandlar bland tillfånga att förverkliga system mål, uppvisar socialt beteende. DGI av Smart Grid är bäst förverkligas som en distribuerad multiagentsystem (MAS).

För att testa vår agent baserade system vi utvecklat en provbänk. Testbädden gör att vi kan modellera olika configuraitons av distributionsnäten. Vi har nu möjlighet att testa och demonstrera våra Smart Grid projekt: design, utveckling och genomförande.

FLISR testbed v2.png

LAB stand modeller distributionsnät fria matare. Varje matare har 4 sektioner. Matare är anslutna till intilliggande matare via tie växlar.

Monter modellerna en generisk distributionsnät. Den kan konfigureras för att modellera ett specifikt nätverk genom att öppna / stänga omkopplare och effektbrytare (Figur 3).

Mellan varje par av matare finns det slips omkopplare som ansluter sektioner av angränsande matare (ROS121-ROS133). Varje matare matas av den aktuella zonen understation. Varje matare har brytaren upptill och is uppdelad i fyra sektioner av delning växlar (ROS11-ROS33). Varje sektion har variabel last (Load 1 och LADDA2). Stand har kapacitet att simulera fel vid varje sektion av mataren genom att "Fel" signal.

Stativet har följande funktioner:

  1. Kontrollerbar växlar och brytare;
  2. Ström och spänningsmätning (avläsningar);
  3. Möjlighet att injicera fel (simulera kortslutning);
  4. Två belastningsnivåer för att simulera dynamisk belastning.
  5. Möjlighet att konfigurera stativet för att modellera en mängd olika distributionsnät.

Nedan är bilden av stativet.

Flisr stand photo.jpg
flisr schematic.png

Denna demonstration stativ kan användas för demon strating scenario FLISR - Fel läge, isolering och restaurering Leverans av kraftdistributionsnätet. Vi utvecklade distribuerade multiagentsystem som detekterar, lokaliserar och isolerar felet utan central ingripande kontroll, och sedan finner alternativ strömförsörjning för de friska delarna av mataren.

Scenario: Fel läge, isolering och restaurering Supply i en liten elektrisk distributionsnät

FLISR schema and configured testbed.PNG

Multi-agent styrsystem implementeras med hjälp av IEC 61499 nxtStudio IDE och distribueras till flera Beckhoff industriella styrsystem och PLC nxtMini.

Multi-agent system är utvecklat i IEC 16499 FBS. Varje agent modelleras som komposit FB och representerar ett visst kraftsystem skyddsfunktionen, såsom överström eller återinkoppling.

Vanligtvis testar vi våra system genom gränssnitt PLC till dator som kör Matlab simulering. Ström- och spänningsmätningar överförs från Matlab till PLC via Ethernet.

 

co simulation.png

Nu har vi utvecklat elektriska distributionsnät på den fysiska monter med laptop, imitera beteende och vissa dynamiken i distributionsnätet.

Nedan följer en beskrivning av det scenario som vi har simulerat.

Scenariot börjar med ett träd som faller på 11 kV elnätet, vilket orsakar en permanent fel på matar F1 mellan CB1 och ROS1. Matarskyddet löser ut brytaren CB1 zonen vid transformator B. delning växlar ROS1 och ROS2 inte registrera passagen av felströmmen. Efter ett försök till automatisk återinkoppling, CB1 går att lockout. Växlar ROS1 och ROS2 inte längre aktiveras, och de fortplantar sig en "rop på hjälp" mot en zon transformator av de intilliggande matare. CB2 zon station vid A, och CB3 vid zon transformator C, svarar med information om den fria höjden (överkapacitet) tillgängliga. Den här informationen fortplantar tillbaka ned matare F2 och F3. Växlar ROS3 och ROS4, jämföra de tillgängliga överkapacitet withtheir respektive lasterna. Omkopplarna överens om nödvändiga åtgärder för att återställa försörjningen: den mellersta delen av matar F1 kommer överförs till Feeder F2; svansen delen kommer att överföras till Feeder F3; huvudsektionen willhave att invänta reparation. Under tiden sänder styrcentralen besättningen för att reparera felet lokaliseras och sänder sedan ett kommando till noderna i systemet för att återställa de pre-feltillstånd.

Agenter XCBR och TCTR är gränssnitt till brytare och strömmåttenheter motsvarande sätt. Kommunikation utförs med hjälp av UDP kommunikationsfunktionsblock. Matlab simulering körs parallellt med IEC 61499 agent-baserade system.

Felet simuleras på den del av brytaren CB1. Felet rensades i 0:03 sekunder av tiden simulering efter återförslutning. Leverans till avsnitten ROS1 och ROS2 återställdes nästan omedelbart, de 0025 sekunderna av simuleringstiden. Som det kan ses, har sektionerna ROS1 och ROS 2 återställd tillförseln från matare 2 och 3 på motsvarande sätt. Det bör noteras, att tiden simulering är av en annan skala från den verkliga tiden.

1.png

Simuleringsresultat: graf över mataren 1.

feeder 1.png

Agenter av mataren 1: TCTR, XCBR, PTRC, RREC, PIOC, CSWI.

system.png