OPAL-RTカンファレンス Real-Time2024開催レポート

RT24で報告された、先端的なリアルタイムシミュレータ関連の各講演を紹介いたします。

OPAL-RTカンファレンス Real-Time2024 in Japan開催レポート

RT24 UK | Power Conversion Putting the Real into Real-Time

Author : Martin Butcher

このプレゼンテーションでは、OP5707XGプラットフォームとEHSを使用したGEの4 MW PMSMとコンバータの実装について説明し、主な進歩点を強調します。
ネットワーク・カプラを使用せず、高速な時間ステップ（1 μs未満）で複雑なモデルを導入することで、忠実度が向上し、初めて接地寄生を含めることができるようになりました。
また、並列コンバータ・トポロジーのための時間ステップ補間とハードウェア公差との相互作用、さらに、より優れたコンバータ制御のための空間高調波効果の捕捉における正確な機械モデルの重要な役割についても探求しています。

RT24 UK | Development of a Facility For Mw-Scale Electrical Testing, Incorporating PHIL Technologies

Author : Max Parker

PNDCは、大型車、オフハイウェイ、航空宇宙分野を中心とした輸送用途の機械、駆動部品、システムのMWスケール試験用施設を完成させている。
この施設には、ACおよびDC電源、ダイナモメーターが含まれ、電気および機械システムコンポーネントをエミュレートするためにPHiL技術を採用している。
このプレゼンテーションでは、設備の概要、相互接続、さまざまなユースケースに影響される設計について説明する。
また、OPAL-RTハードウェアを使用し、リアルタイムで車両モデルとコントローラーをシミュレートする大型車両向けの水素燃料電池試験についても紹介し、異なるドライブサイクルと従来の試験方法での結果を比較します。

RT24 UK | Validation of Substation Automation usingReal-time simulator: a Blackstart use case

Author : Ngoc Bao Lai

エネルギー部門における変電所の自動化は、その長い歴史にもかかわらず、送電網の拡張と運用において、常に困難でありながらも不可欠なものでした。
再生可能エネルギーやエネルギー貯蔵システムの導入が進むにつれ、中電圧変電所にはこれまで以上に高度な自動化が求められています。
というのも、これらのシステムは多くの個別ユニットで構成されることが多く、ブラックスタートなどの高度な機能を提供するために調整する必要があるからです。
このような調整は、さまざまな制御システムが関与するため、しばしば複雑になります。
この課題に取り組むため、私たちはリアルタイム・シミュレーターを使用して、実際の制御ハードウェアでオートメーション・スキームを検証することを計画している（テストベッドは現在設置中）。
これにより、堅牢な実装を保証すると同時に、試運転や現場でのテスト工数を削減することができる。
本プレゼンテーションでは、このような高忠実度で汎用性の高いテストベッドを実現するために私たちが用いたアプローチを紹介したい。

RT24 UK | Finite Control Set-Model Predictive and AI-based Power Electronics Control Development using OPAL-RT

Author : Ning Li

このプレゼンテーションでは、先進的なパワーエレクトロニクス制御システムの検証を目的としたOPAL-RTのリアルタイムシミュレーションプラットフォームの2つの主要なアプリケーションを紹介します。
最初の研究では、長ホライズン有限制御セットモデル予測制御（FCS-MPC）の効率を向上させるFPGAベースのスレッド並列探索アルゴリズムを紹介し、ホライズン長5で計算時間を40～45%高速化します。
2つ目の研究では、FPGAに実装された圧縮1次元畳み込みニューラルネットワーク（CNN）を使用したAIベースのアプローチを実証し、性能を維持しながら、ハードウェアDSPリソース要件を従来の方法と比較して75%削減しました。
これは、最新のパワーエレクトロニクス・アプリケーション向けの複雑な制御戦略のシミュレーションと検証におけるOPAL-RTの能力を強調するものです。

RT24 UK | Combined Real-World Sites, RCP & PHIL for interoperable GFms Validation in Microgrid

Author : Ron Brandl, Jonas Steffen, Tobias Erckrath and Axel Seibel

再生可能エネルギー源やスマート電力システムの普及に伴い、信頼性の高いグリッド運用を確保するためには、高度な試験環境が不可欠です。
フラウンホーファーIEEの「ローカル・グリッド・サンドボックス」のような実環境の実験場は、ラピッド・コントロール・プロトタイピング（RCP）やパワー・ハードウェア・イン・ザ・ループ（PHIL）のような高度な技術に実際のコンポーネントを統合することで、従来の試験方法の限界に対処しています。
これらのサンドボックスは、グリッド形成（GFM）システムやエミュレートされた発電機セット（GenSets）を含むマイクログリッドにおける動的相互作用の現実的なテストを可能にします。
RCPとPHILを組み合わせることで、このセットアップでは、実際の運転条件下でのインバータ制御アルゴリズムの迅速な開発と検証が可能になり、グリッド発電の起動やフォールトトレランスなどの重要なシナリオをテストできる。初期の結果では、電流制限と故障管理の問題の複雑さが実証され、リアルタイムのグリッドダイナミクスを再現するサンドボックスの有効性が強調され、次世代電力システムの制御戦略開発が加速された。

RT24 UK | Use of HIL in the development of Zonal Autonomous Control for Power Systems

Author : Sean Norris

自動化のニーズと制御可能な資産の増加により、電力系統の運用は複雑さを増しており、高度な制御および試験ソリューションが必要とされています。
ゾーン制御方式や広域制御方式は、グリッド周波数、電圧管理、擾乱などの課題に対処すると同時に、高速で局所的な応答や既存システムとの相互運用性を可能にします。
OPAL-RTのようなHIL（Hardware-In-the-Loop）システムは、リアルタイム動作、通信プロトコル（IEEE C37.118、IEC 61850など）、エッジインテリジェンスを統合することにより、これらのスキームを開発し検証するための現実的なテストベッドを提供します。
重要なアプリケーションは、動的なシステム評価であり、リソースの利用を最大化し、リスクを最小化するために、リアルタイムの状況に基づいて再生可能エネルギーのディスパッチを自動化する。
最新の変電所計算プラットフォームとRT-LABやPythonインターフェースのようなツールを活用することで、これらのソリューションはシステムの信頼性を高め、革新的な電力系統運用の機会を開きます。
将来的には、HypersimとPMUデータを統合して、観測可能性と拡張性を拡大する予定です。

RT24 UK | Using OPAL-RT simulators for HIL testing of MicroGrid solutions ? practical experience

Author : Oleg Bagleybter

本プレゼンテーションでは、マイクログリッドおよび産業用パワーマネジメントソリューションのHIL（Hardware-in-the-Loop）テストにOPAL-RTリアルタイムシミュレータを使用したGE Vernovaの10年にわたる経験について説明します。
コントローラのHIL（Hardware-in-the-Loop）テストに焦点を当て、これらのツールが、規制への準拠、シームレスなモード遷移、マルチタイムフレーム制御の検証、多様なシステム特性など、マイクログリッドの主要な課題にどのように対応しているかを探ります。
また、GE VernovaのR&D製品リリースサイクルにOPAL-RTシミュレータを統合する際の課題と解決策についても検証します。

RT24 UK | Digital Twin for New Soft Starter Offer Based on HIL

Author : Simon Gervais

大電流要件（最大6,000アンペア）、マルチトポロジー、限られたベンチの稼働率という制約のある新しいソフトスターターの開発は、HIL（Hardware-In-the-Loop）技術を活用してテストの課題を克服することで実現しました。
モデルと実際のハードウェアを組み合わせたHILは、設計とテストのためのオールインワンソリューションを提供し、包括的なテストカバレッジと深い問題調査を可能にしました。
デジタル・ツイン上で体系的かつ安全な破壊テストを容易にし、それらを非再現テスト・プランに統合することで、HILは製品品質を向上させ、設計上の問題の再現を単純化することで開発を加速した。
このアプローチは、効率的で信頼性の高い製品開発を保証し、プロジェクトの成功に極めて重要でした。

RT24 UK | Modeling and Control of Sequence-Decomposed Grid-Forming IBRs with CHIL Validation

Author : Qian Liu

本発表では、技術規格やグリッドコードで要求されつつある、グリッド形成（GFM）インバータベースのリソースに負シーケンス制御を実装する際に生じる安定性の課題について検討する。
OPAL-RTコントローラのHIL（Hardware-in-the-Loop）テストプラットフォームを使用し、シーケンス分解されたGFM制御システムにおける副同期振動の問題を分析し、ロバストな減衰強化制御ソリューションを提示します。
さらに、適切なシーケンス電圧プロファイルを維持しながら、大きな系統擾乱を効果的に管理できる電流制限戦略の設計の複雑さについても言及しています。

RT24 UK | Challenges and Opportunities in Modelling Power Systems Under Clean Power 2030

Author : Yuan Chen

このプレゼンテーションでは、National Grid plcによる買収後、英国政府によって出資された新しい組織であるNational Energy System Operatorについて簡単に紹介する。
次に、政府のクリーン・パワー2030計画に対応した最近のNESOの発表について、重要なポイントを簡単に説明し、NESOが実現者の一組織として、電力系統モデリングの役割がますます重要になっていることを強調します。
最後に、電力系統モデルの検証や運用を行う際のいくつかの見解や課題を取り上げ、2030年のネット・ゼロ／クリーン・パワーへの移行において、電力業界、ベンダー、サプライヤーがどのように支援できるかを強調して、プレゼンテーションを締めくくります。

RT24 UK | On-line Admittance Identification in IBR-Dominated Power Systems via Power Hardware-in-the-Loop

Author : Yue Zhu

本講演では、IBRが支配する電力系統内の安定性解析と発振トレースにおけるアドミタンス・モデルの利用を探求し、系統強度評価と根本原因解析におけるアドミタンス・モデルの有効性を強調する。
また、システム・ノイズと誤差限界を考慮した、正確な測定のための最小注入振幅を決定する方法を紹介します。
さらに、オンライン・アドミタンス同定におけるOP1400 Power Hardware-In-the-Loop (PHIL)システムの応用について、OP8110パワー・アンプで周波数掃引を実行する模擬電力網に接続した実際の10kVA三相インバータを使用して実証します。

RT24 UK | Short-Term Control of Heat Pumps Supporting Power Grid Operation in Multi-Energy Systems

Author : Daniele Carta

電力網へのヒートポンプの統合には、変圧器やケーブルの過負荷などの課題があり、太陽光発電（PV）システム、バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）、熱エネルギー貯蔵（TES）などの分散型エネルギー資源（DER）を活用した強固な制御戦略が必要である。
本発表では、低温地域暖房（LTDH）ネットワーク用に開発されたモデル予測制御（MPC）システムを、リビング・ラボ・エネルギー・キャンパス（LLEC）の実環境シナリオでテストした。
MPCアルゴリズム、HIL（Hardware-in-the-Loop）コ・シミュレーションのセットアップ、および主要な発見を詳述し、このアプローチがいかに効果的にヒートポンプの電力消費を削減し、DERを統合して室内温度の柔軟性を最適化することで過負荷を軽減するかを紹介する。

RT24 UK | Traction system simulator - “SimHIL” project

Author : Florent Chabrier

このプレゼンテーションでは、SNCF Voyageursの鉄道車両エンジニアリング部門におけるHIL（Hardware-in-the-Loop）シミュレーションの役割について、トラクションシステムのテストと開発における重要な用途を中心に説明します。
トラクションテストベンチの目的と技術的ソリューションの概要を説明し、実用的な使用事例を紹介するとともに、FPGAソルバー技術の急速な進歩に対応する必要性を取り上げます。
HILシミュレーションを活用することで、SNCF Voyageurs社はトラクションシステムの信頼性と性能を確保するためのエンジニアリング能力を強化し、効率的で革新的な鉄道輸送ソリューションを提供するSNCFグループの独立子会社としての使命を支えています。

RT24 UK | PHIL Instability Prediction using Frequency Domain Impedance Analysis and the new PLUTON series/RT-LAB optical link

Author : Frederic Colas

本発表では、Power Hardware-in-the-Loop (PHIL)システムの不安定性を予測するための新しいアプローチについて、インピーダンス不整合や遅延などの課題に対処するための周波数領域インピーダンス解析に焦点を当てて議論する。
レイテンシと通信の忠実度を向上させるOpal-RT/PLUTONシリーズのアンプ光リンクを活用することで、PHIL実験の安定性と信頼性を高める。
この結果は、この方法論が、再生可能エネルギーやスマートグリッドを含む最新の電力系統のより信頼性の高い試験を保証すると同時に、先進のパワーエレクトロニクスやグリッド技術に取り組む研究者やエンジニアに価値あるツールを提供することを実証している。

RT24 UK | Flexible Laboratory Setups for Grid-Forming Control: Advances through RCP and P-HIL

Author : Jonas Steffen

本発表では、エネルギー転換期における分散型エネルギーシステムにとって重要なグリッド形成インバータをテストするためのRCPおよびPHIL技術の利用について紹介する。
RCPインバータとPHILセットアップを備えたマイクログリッドを用いて、同期や負荷分散などのグリッド形成機能をエミュレートし、解析する。
実環境とシミュレーション環境を組み合わせた柔軟な試験構造により、コンセプトから検証までの迅速な開発が可能である。
その結果、グリッド形成制御システムが様々な条件下でどのように反応するかを実証し、その性能とこの革新的な試験手法の利点に関する貴重な洞察を提供します。

RT24 UK | Digital Substation HIL Co-Simulation ?Challenges and Cybersecurity Aspects

Author : Gergely Durg? and Mate Rozsa

デジタル変電所HILコ・シミュレーション - 課題とサイバーセキュリティの側面」というプレゼンテーションでは、デジタル変電所、HIL（Hardware-in-the-Loop）コ・シミュレーション、サイバーセキュリティの革新的な交差点について探求します。
このセッションは、博士課程の学生やベテラン講師を含むSMART Power Laboratoryの専門家や研究者のチームによって提供され、変電所向けのサイバー・フィジカル・テスト環境の実用的な使用について掘り下げます。
トピックには、RT-LABとEXataモデルの開発、詳細な攻撃シナリオとその影響、リモートテスト技術の進歩などが含まれます。
プレゼンテーションでは、自動テストのためのデジタルツインの実装に焦点を当て、エミュレーションの改善や、堅牢なサイバーレンジアプローチによる変電所の耐障害性強化に関する今後の取り組みについて強調する。

RT24 UK | Power Hardware in The Loop Control for Hybrid Energy Storage Systems

Author : Masoome Maroufi

本講演では、カールスルーエ工科大学（KIT）エネルギー研究所のPower Hardware-in-the-Loop（PHIL）実験の枠組みの中で、特にフライホイールとスーパーキャパシタに焦点を当てたハイブリッド蓄電システム（HESS）の制御戦略について探求する。
異なる蓄電技術を組み合わせたHESSは、蓄電デバイスの効率と寿命を向上させながら、現代のエネルギーシステムの動的な電力需要を満たす最適なソリューションを提供する。
プレゼンテーションでは、スーパーキャパシタやフライホイールなどの高速応答蓄電装置と、従来のバッテリーシステムとの間で効果的なエネルギー分配を行うための制御方法を紹介する。
PHILセットアップを用いて、ファジー論理を含む様々な制御アルゴリズムを評価し、HESSの性能を最適化する。
これらの戦略は、安定性を確保し、バッテリーの寿命を延ばし、エネルギーシステムの全体的な信頼性を向上させることを目的としている。

RT24 UK | ORE Catapult’s Journey to Multi-MW PHiL Testing

Author : Michael Smailes

本プレゼンテーションでは、英国の技術革新センター・ネットワークの一翼を担うORE CatapultのマルチMWパワー・ハードウェア・イン・ループ（PHiL）試験への進化を紹介する。
プレゼンテーションでは、法的義務、顧客要求、設計信頼性要件に後押しされた、オフショア再生可能エネルギーにおける検証試験の重要性について概説した。
ブライスにあるOREカタパルトの施設（eGrid試験システムを含む）は、従来のフィールド試験の制約を受けることなく、高度なグリッド・コンプライアンス試験を可能にする。
OREカタパルトは現在、LV試験用のフレキシブルな1.2MVAシステムと、最大40MVAの連続ACグリッド試験をサポートするeGridの大幅なアップグレードを計画しており、オフショア再生可能エネルギー試験において、スピード、コスト、信頼性のバランスをとる検証技術の進歩に全力を注いでいる。

RT24 UK | Design of an Adaptive Digital Twin to Increase Transparency in Power Grids

Author : Stephan Ruhe and Kevin Schafer

負荷の増加やフィードインの変動、フレキシブル・グリッド・チャージやダイナミック・タリフのような規制の枠組みの変化などの要因により、系統運用者が信頼性の高い系統運用を確保するための課題は、今後数年間でますます強まるでしょう。
効果的で信頼性の高いモニタリングは、ネットワークの観測可能性と透明性を確保し、輻輳を検出して対策を導き出すために不可欠である。
この寄稿では、OPAL-RT Hypersimツールを用いた階層的モデリングとリアルタイムシミュレーションを活用した、電力エネルギーネットワークのための適応型デジタルツイン手法を紹介します。
状態推定とオブザーバ・アプローチは、負荷と投入データに基づいてノード固有の特性を決定し、意思決定と運用管理をサポートするデジタル・ツインを作成する。
本発表では、システム設計、モデル適合結果、リアルタイムEMTシミュレーションとの統合について紹介する。

RT24 UK | National HVDC Centre - Power electronic devices - The challenges of large network analysis & associated de-risking

Author : Ben Marshall

このプレゼンテーションでは、現代の複雑な電力系統に対応するためのナショナルHVDCセンターの進化する役割について説明する。
高電圧直流（HVDC）システム内の相互作用のモデリングと緩和における同センターの現在の専門知識と、GBネットワーク全体にわたる包括的な送電系統モデリングへの進展に焦点を当てる。
これらの進歩を掘り下げることで、送電網の回復力、安定性、効率性を高める上で、総合的なシステムモデリングがもたらす大きなメリットを紹介する。

RT24 UK | Cyber-Physical Power Systems Digital Simulation and Security Analysis

Author : Xin Zhang

Xin Zhang教授はシェフィールド大学の制御・電力システムの教授です。
シェフィールド制御・電力システム研究所では、8台のOPAL-RTリアルタイムデジタルシミュレータ（OP5607 x 1台、OP5600 x 1台、OP5033 x 1台、OP4500 x 5台）と、RT-LAB x 6台、eMEGAsim x 16 CPUコア、ePHASORsim、eHS FPGAなど32のソフトウェアライセンスを保有している。
サイバーフィジカル電力システムのセキュリティと制御を向上させる可能性のあるデジタルグリッドシミュレーション設備を開発。
送電とマイクログリッドのデジタル・コ・シミュレーション・プラットフォームを開発し、電力と通信ネットワーク・シミュレータの基本的な統合を図る。
OPAL-RTシミュレータは、サイバーフィジカル・マイクログリッド制御、サイバーフィジカル送電セキュリティ分析とディスパッチ、サイバーセキュリティの検出と軽減に利用される。
このプロジェクトはUKRI Future Leaders Fellowshipの助成を受けている： シェフィールド大学の「電力・エネルギーシステム運用のデジタル化、MR/W011360/2、150万ポンド」によるもので、OPAL-RTと英国の主要産業パートナーとの共同研究である。

RT24 UK | Co-simulation Opportunities for Large Area Models with HVDC Replicas

Author : Colin Foote

英国のリアルタイム・ハードウェア・イン・ザ・ループ・シミュレーションの拠点であるNational HVDC Centreは、HVDCプロジェクトや再生可能エネルギー統合によって複雑化する送電システムに対応するため、その機能を拡張しています。同センターでは、RTDS環境と連動したHVDC制御・保護システムの物理的なレプリカを使用して、大電力要素やACネットワーク接続をモデル化し、プロジェクトのテストやトレーニング、イベント調査をサポートしています。HVDCの導入が増加し、包括的なシステム評価の必要性が高まる中、当センターはOPAL-RTとRTDSプラットフォームを用いた革新的な共同シミュレーションアプローチにより、シミュレーション能力を強化しています。
本講演では、相互作用リスクに対処し、GBのネットゼロへの移行を支援するため、システム境界定義や詳細モデリングなどの課題に取り組みながら、共同シミュレーション環境を構築する同センターの進捗状況について説明する。

RT24 UK | Vulnerability Investigation in Critical Systems

Author : Frank Corry

このプレゼンテーションでは、OPAL-RTの製造を通じて重要なシステムの脆弱性調査を推進するキーサイトの役割について説明します。
電子計測イノベーションにおけるキーサイトの豊かな歴史、自動車、エネルギー、航空宇宙などの主要市場への注力、電化、再生可能エネルギー統合、DER最適化などのエネルギー移行への貢献について説明します。
このセッションでは、忠実度の高いシステム・モデリング、HIL（Hardware-in-the-Loop）テスト、SIL（Software-in-the-Loop）テスト、スマート・インバータ、バッテリ・エミュレーション、グリッド相互運用性向けのコンポーネント・レベルのテスト・システムなどを取り上げ、エネルギー分野をはじめとする革新的なイノベーションを支援するキーサイトの取り組みを紹介します。

RT24 UK | Grid Analysis Tools for TSOs: Needs and Projection

Author : Jean-Baptiste Heyberger

本講演では、直流送電網、再生可能エネルギー、分散型発電の統合が進むにつれ、電力系統管理が直面する課題を探る。送電系統運用者（TSO）がグリッド計画、リアルタイム運用、長期シナリオ分析などの分野で使用している現在のグリッド分析ツールの限界を検証する。
不確実性と増大する需要に対応しながら、計算ツールの精度、拡張性、複雑性のバランスをとることに焦点を当てている。
エネルギーシステムの進化するニーズにグリッド解析ツールを適応させるために不可欠な革新的ソリューションとコラボレーションに焦点を当てている。

RT24 UK | MTDC Grid Reconfiguration Sequential Control Principles and First Applications

Author : Lucas Molina Barros

多端子マルチベンダーDCグリッド（MV-MTDC）アプリケーションでは、協調DCグリッドコントローラ（DCGC）が、離散事象システム理論に基づく逐次制御を使用して、電力フロー、運転モード、およびグリッドの再構成を管理します。
このアプローチにより、送電ユニットやDCバスカプラのような要素のローカル監視、グリッドレベルのインターロックのグローバル監視、スタートアップやシャットダウンのような高レベルの再構成シーケンスが可能になります。
テストケースは、DCスイッチングユニットの協調運転を保証するDCライン接続中のDCGCのシーケンシャル制御を実証しています。
Hypersimシミュレーション環境に実装した結果、MTDCグリッドの起動シーケンス中に期待される動作が確認された。

RT24 UK | Lessons learned from 5 years of operating a PHIL/CHiL environment for Power System Studies Opportunities & Challenges

Author : Willem Leterme

再生可能エネルギーの統合が進み、現代のエネルギーシステムは複雑さを増しているため、試験・検証手順に対する革新的なアプローチの開発が必要となっている。
HIL（Hardware-In-the-Loop）手法、特にPHIL（Power Hardware-In-the-Loop）とCHIL（Control Hardware-In-the-Loop）は、この点で大きな可能性を秘めている。
本発表では、RWTHアーヘン大学で5年間にわたりPHILとCHILのテストベンチを運用してきた教訓を、さまざまな研究プロジェクトの経験に基づいて紹介する。
このプロジェクトには、多端子およびメッシュ型HVDCシステムの保護と制御（EUプロジェクトPROMOtioN）、HVDCリンクを介した洋上風力発電所のブラックスタート、AC/DCシステム構造の相互運用性研究などが含まれる。
本発表では、このプロジェクトから得られた知見、閉ループPHILまたはCHILを設定する際に遭遇した課題、将来の設定に向けた展望を紹介する。

OPAL-RTカンファレンス Real-Time2024 in Japan開催レポート