Tidligere publisert i Energiteknikk nr. 4 – juni 2019.

EU-prosjektet ERIGrid bidrar til å svare på dette spørsmålet og til å gjøre integrert forskningsinfrastruktur mulig. Økning i distribuert produksjon og flere effektkrevende laster gjør planlegging og drift av distribusjonsnettet og transmisjonsnettet mer komplekst. Dette utløser behov for intelligente nettsystemer med komponenter som kommuniserer med hverandre, også kalt smartgridteknologier, eksempelvis for tilstandsestimering og koordinert spenningsregulering.

Når kraftsystemet omfatter mer avansert automasjon og informasjons-/kommunikasjonsteknologi, er det ikke lenger kun et fysisk system, men et såkalt
cyber-fysisk system. Dette krever nye metoder og praksiser som sørger for at systemet har høy pålitelighet.

I tillegg må smartgrid-teknologier valideres og testes før de tas i bruk. Det blir allerede gjort mye forskning på slike metoder og praksiser, men det finnes få felles metoder for dem som jobber med temaer innenfor kraftsystemet.

 

ERIGrid-prosjektet:
Varighet: 2015-2020
Type prosjekt: EU-prosjekt i Horizon 2020-programmet
Prosjektkoordinator: Austrian Institute of Technology (AIT)

 

18 europeiske forskningspartnere
Det overordnede målet til ERIGrid er derfor en felles europeisk forskningsinfrastruktur, som støtter teknologiutviklingen og utrulling av smartgrid-teknologier i Europa. Dette oppnås gjennom et samarbeid mellom 18 europeiske forskningspartnere i Europa som alle stiller sine ressurser tilgjengelig for hverandre.

Prosjektet tilbyr derfor forskere både innen akademia og industri gratis tilgang til 19 fremragende smartgrid-laboratorier i Europa. Det har vært seks utlysninger for å bruke laboratoriene, og 77 brukerprosjekter til nå blitt innvilget. Brukerprosjektene varer som regel fra en uke til en måned og brukerne får dekket reisekostnader og opphold.

I Norge er det National Smart Grid Laboratory i Trondheim som deltar i prosjektet, og fem brukerprosjekter har fått tilgang til dette laboratoriet gjennom ERIGrid. En oversikt over brukerprosjektene er vist i tabell 1, og flere av dem har utført «hardware-in-the-loop» (HIL)-tester.

 

Hardware-in-the-loop (HIL)
Maskinvare (hardware) kobles med sanntidssimuleringer for å testes under realistiske forhold. To kategorier innenfor HIL er «controller HIL» (CHIL), hvor maskinvare for kontrollere testes, og «power HIL» (PHIL), hvor det er effektflyt i maskinvaren som testes.

 

Utvikling av programvare
Andre aktiviteter i prosjektet omfatter utvikling av programvare og av felles modeller og koordinerte prosedyrer for validering, utrulling og implementering av avanserte tjenester i forskningsinfrastrukturer. Programvare og verktøy som utvikles i prosjektet, er fritt tilgjengelig og kan lastes ned fra ERIGrids nettsider.

Videre vil denne artikkelen ta for seg tre resultater fra ERIGrid; en testprosedyre for validering av smartgrid-teknologier, verktøy for kobling mellom geografisk spredte laboratorier og verktøy for samsimulering.

 

Holistisk testbeskrivelse
Testing og validering av smartgridteknologier involverer som regel flere typer teknologier, for eksempel kommunikasjon, kontroll og fysisk infrastruktur. For å sikre integrert og reproduserbar testing av smartgrid-teknologier på tvers av ulike disipliner og teknologier har ERIGrid utviklet en testprosedyre. Testprosedyren har blitt anvendt både internt i ERIGrid-prosjektet og i andre prosjekter, og er offentlig tilgjengelig.

Testprosedyren tar for seg testing på systemnivå med en holistisk tilnærming. Dette vil si en tilnærming basert på flere domener og kombinasjoner av
systemer som tilbyr mer funksjonalitet enn summen av systemene hver for seg.

 

Testprosedyre i flere trinn
I praksis går testprosedyren ut på å formulere intensjoner, identifisere og definere testparametere samt steg for å gjennomføre testen. Den består av tekstmaler, grafisk notasjon og delprosesser for å strukturere og dokumentere. Prosedyren inneholder følgende deler:
1. Testforsøk: inkluderer blant annet hvorfor testen utføres, systemer og komponenter som inngår i testen og hvilke testkriterier som skal brukes
2. Kvalifiseringsstrategi: beskriver hvordan målene for testen skal oppnås gjennom eksperimenter
3. Testspesifikasjon: definerer testsystemet, inputs, målinger og sekvenser i testene
4. Realiseringsplan: identifiserer passende laboratorier for å realisere testspesifikasjonen
5. Eksperimentspesifikasjon: hvordan laboratorieoppsettet skal realisere eksperimentet

 

Kobling mellom laboratorier
I tillegg til å tilby utveksling av forskere og teknikere til flere laboratorier i Europa, jobber ERIGrid også med å koble laboratorier som befinner seg på ulike geografiske steder. Dette er for å kunne utføre felles tester i sanntid og bygge en virtuell laboratorieinfrastruktur. I forbindelse med dette arbeidet har de videreutviklet en IKTplattform som ble utviklet i et tidligere EU-forskningsprosjekt. Plattformen, kalt JaNDER (Joint Test Facility for Smart Energy Networks with Distributed Energy Resources) kan utveksle data mellom laboratorier over internett. National Smart Grid Laboratory i Trondheim har deltatt i testing av denne plattformen.

 

Verktøy for samsimulering
Samsimulering for smartgrid-teknologier krever at modeller og verktøy for både kraftsystem, kommunikasjon og kontroll samarbeider. I ERIGrid er plattformen «Mosaik» valgt til verktøy som utvikles, og grensesnitt mellom modeller og simuleringsverktøy baseres på «Functional Mock-up Interface» (FMI)-spesifikasjonen. FMI er en standard som støtter samsimulering av dynamiske modeller.

FMI-spesifikasjonen inneholder kun de mest nødvendige funksjonene, og er derfor veldig fleksibel og kan brukes til de fleste plattformer. Men dette gjør også at det kreves mye av simuleringsprogrammer som skal være kompatible med FMI-spesifikasjonen. Det finnes derfor et bibliotek som inneholder funksjoner som gjør håndtering av slike modeller og verktøy enklere og som gir mulighet til å implementere FMI-kompatible grensesnitt for flere simuleringsverktøy. Dette biblioteket har blitt utvidet i ERIGrid.

 

Samsimulering
Ulike simuleringsprogrammer kjører med sine egne løsere og modeller, men samarbeider med hverandre.

 

Oppfyller FMI-standarden
For å simulere kommunikasjonsnettverk, kan man benytte en offentlig tilgjengelig simulator, kalt «ns-3». Den har blitt brukt i samsimuleringer i andre prosjekter, men fordi det ikke finnes noen offisiell FMI-støtte for simulatoren, har koblingen mellom simulatorer blitt tilpasset til hver enkelt test. ERIGrid har derfor utviklet et verktøy gjør at ns-3-simuleringer av kommunikasjonsnettverk kan kjøres i en samsimulering som oppfyller FMI-standarden. En standard innenfor kontrollere er IEC-61499. ERIGrid har videreutviklet grensesnittet «FMITerminalBlock» mellom FMI og IEC-61499. Dette sørger for at samsimulering med FMIstandarden kan gjøres for tester av kontrollere som oppfyller IEC-61499 standarden.