Ανάπτυξη και βελτίωση ενός αυτόματου πλαισίου εξομοιωτή πραγματικού χρόνου για smart grid-microgrid εφαρμογές

• Κύριος συγγραφέας: Στυλιανοπούλου, Ζωή
• Άλλοι συγγραφείς: Stylianopoulou, Zoe
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Έξυπνα δίκτυα; Εξομοίωση συστημάτων ισχύος; Εξομοίωση πραγματικού χρόνου; Λογισμικό ανοιχτού κώδικα; Αυτόματο πλαίσιο; Σχεδίαση λογισμικού/υλικού; Smart grids; Power systems simulation; Real-time simulation; Open source software; Automatic framework; Software/hardware design

Η σύγχρονη ψηφιακή εποχή απαρτίζεται από τους τομείς των υπολογιστών, της ηλεκτρονικής, των επικοινωνιών, καθώς και της επιστήμης της πληροφορίας, οι οποίοι έχουν παρουσιάσει τεράστια τεχνολογική πρόοδο τα τελευταία χρόνια. Η ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών όπως είναι το Internet of Things, το 5G, η μηχανική μάθηση και η τεχνητή νοημοσύνη έλυσαν δύσκολα προβλήματα που είχαν δημιουργηθεί και απασχολούσαν την επιστήμη. Ένα από τα προβλήματα που έχει ξεχωρίσει ιδιαιτέρως είναι και αυτό των smart grids. Το smart grid είναι ένα δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας που επιτρέπει μια αμφίδρομη ροή ηλεκτρικής ενέργειας και δεδομένων και έχει ως σκοπό την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος ισχύος με την βοήθεια “έξυπνων” αλγορίθμων και γρήγορων υπολογιστικών διατάξεων. Η προστασία, ο έλεγχος και η παρακολούθηση τόσο του δικτύου, όσο και των ψηφιακών δεδομένων, αποτελούν βασικές προκλήσεις των smart grids οι οποίες χρήζουν αποδοτική αντιμετώπιση και απαιτείται ελαχιστοποίηση του χρόνου εξαγωγής των δεδομένων. Για την απόκτηση πλήρους ελέγχου, ασφάλειας και σταθερότητας, καθώς επίσης και της βελτίωσης προγραμματιστικών ικανοτήτων ένας μηχανικός θα πρέπει να χρησιμοποίει εξομοιωτές πραγματικού χρόνου ανοιχτού κώδικα, αναλόγως πάντοτε με τις ανάγκες του συστήματος που θα έχει να αντιμετωπίσει. Στην παρούσα εργασία, προτείνεται η ανάπτυξη ενός αυτόματου πλαισίου εξομοιωτή πραγματικού χρόνου ανοιχτού κώδικα σε γλώσσα Python, με στόχο την αφαίρεση υπολογιστικού φόρτου από τη διαδικασία σχεδίασης σύνθετων υπολογιστικών διατάξεων. Αρχικά, παρουσιάζεται η σημασία του έξυπνου δικτύου και το θεωρητικό μέρος του εξομοιωτή που ακολουθείται σε αυτήν την προσέγγιση. Ακόμη, γίνεται αναφορά στα πλεονεκτήματα της Python και του ανοιχτού κώδικα. Επίσης, το συγκεκριμένο πλαίσιο χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος απευθύνεται στον χρήστη της πλατφόρμας του εξομοιωτή και το δεύτερο αφορά την αποτελεσματική εφαρμογή του εξομοιωτή σε hardware (δηλαδή σε FPGAs). Κάθε μέρος παρουσιάζεται ξεχωριστά, μαζί με τους σχετικούς αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται για την απλοποίηση της ανάλυσης και της προσομοίωσης του κυκλώματος, μειώνοντας τον χρόνο και την προσπάθεια που χρειάζεται ο χρήστης για να δημιουργήσει πολλά διαφορετικά σχέδια εξομοιωτών. Τέλος, η αξιοπιστία των αλγορίθμων επαληθεύεται μέσω των αποτελεσμάτων του υπολογισμού σφάλματος εφαρμόζοντας τις κατάλληλες δοκιμές.