[論文レビュー] InterPSS: A New Generation Power System Simulation Engine

Mike Zhou, Qiuhua Huang|arXiv (Cornell University)|Nov 7, 2017

HVDC Systems and Fault Protection参考文献 9被引用数 11

ひとこと要約

InterPSS は、拡張性と統合性を備えたオープンでオブジェクト指向の電力系統シミュレーションエンジンであり、送電・配電系統の共同シミュレーション、ハイブリッド電磁瞬時応答／位相ベクトルシミュレーション、市場シミュレータとの統合を含む高度なアプリケーションをサポートするモジュラーなアーキテクチャを備えています。オープン設計と包括的なモデリング能力により、次世代の電力系統アプリケーションの柔軟な研究開発が可能になります。

ABSTRACT

This paper presents the design of InterPSS simulation engine, including its object model, open software architecture, and software development process. Several advanced applications, including an integrated transmission and distribution co-simulation, an electromagnetic transient and phasor domain hybrid simulation, and InterPSS integration with a market simulator, have been developed by either extending InterPSS simulation engine or integrating it with other programs and/or platforms. These advanced applications show that the open architecture combined with the comprehensive modeling and simulation capabilities make InterPSS a very attractive option for the research and the future new power system simulation application development.

研究の動機と目的

• 現代の電力系統研究を目的とした柔軟で拡張可能かつオープンアーキテクチャのシミュレーションエンジンを設計すること。
• 送電・配電系統の共同シミュレーションや、電磁瞬時応答／位相ベクトルシミュレーションを含む高度な電力系統アプリケーションを支援すること。
• 市場シミュレータを含む外部プラットフォームとのシームレスな統合を可能にし、包括的な電力系統解析を実現すること。
• 将来の電力系統シミュレーションツールにおけるイノベーションを支援するソフトウェア基盤を提供すること。
• 持続的なシミュレーション機能の進化を実現するコミュニティ主導の開発プロセスを確立すること。

提案手法

• InterPSS エンジンは、電力系統部品およびネットワーク要素の明確なオブジェクトモデルを備えたオブジェクト指向設計を採用しています。
• 動的拡張および他のツールやプラットフォームとの統合を可能にする、プラグインベースのオープンなソフトウェアアーキテクチャを使用しています。
• 電磁瞬時応答と位相ベクトルに基づく位相計測ユニット（PMU）モデリングを含む、複数のシミュレーションドメインをサポートしています。
• 送電系統と配電系統のシミュレーションモジュールを標準化されたインターフェースを通じて統合することで、共同シミュレーションを実現しています。
• 市場シミュレータなどの外部システムとの統合は、明確に定義されたアプリケーションプログラミングインターフェース（API）とメッセージ伝達プロトコルを介して実現されています。
• ソフトウェア開発プロセスでは、バージョン管理、自動テスト、コミュニティ貢献を重視し、信頼性と拡張性を確保しています。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モジュラーでオープンアーキテクチャのシミュレーションエンジンは、多様で複雑な電力系統アプリケーションをどのようにサポートできるか？
• RQ2 送電系統と配電系統シミュレーションの間で、どのようにシームレスな統合を実現できるか？
• RQ3 電磁瞬時応答ドメインと位相ドメインのシミュレーションを、1つのフレームワーク内で効果的に統合できるか？
• RQ4 InterPSS と外部シミュレーションプラットフォーム（例：市場シミュレータ）との間で、どの程度の相互運用性が達成できるか？
• RQ5 オープン開発モデルは、シミュレーションエンジンの拡張性と長期的保守性をどのように向上させるか？

主な発見

• InterPSS は、多電圧レベルおよびマルチドメイン電力系統をモデル化できる能力を示し、送電・配電系統の統合的共同シミュレーションを成功裏に実現しました。
• 電磁瞬時応答ドメインと位相ドメインのハイブリッドシミュレーションは、ドメイン間の正確な時間同期とデータ交換を実現しました。
• 市場シミュレータとの統合が成功裏に実施され、電力系統と市場の運営を連携して分析できる環境が構築されました。
• オープンアーキテクチャのおかげで、コアエンジンコンponentsを変更せずに、迅速なプロトタイプ作成とシミュレーション機能の拡張が可能となりました。
• ソフトウェアのモジュラー設計とコミュニティ主導の開発プロセスにより、シミュレーションエンジンの安定的かつスケーラブルな進化が実現しました。
• 複雑な実世界のシミュレーションシナリオにおいて、エンジンは優れたパフォーマンスと信頼性を示し、研究および産業用途への適性が裏付けられました。