[논문 리뷰] InterPSS: A New Generation Power System Simulation Engine

Mike Zhou, Qiuhua Huang|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 07.

HVDC Systems and Fault Protection참고 문헌 9인용 수 11

한 줄 요약

InterPSS는 확장성과 통합을 고려해 설계된 개방형 객체 지향 전력 시스템 시뮬레이션 엔진으로, 전송 및 배전 시스템의 공유 시뮬레이션, 하이브리드 전자기적 일시변동 및 위상자기 시뮬레이션, 시장 시뮬레이터와의 통합을 포함한 고급 애플리케이션을 지원하는 모듈식 아키텍처를 갖추고 있다. 개방형 설계와 종합적인 모델링 능력 덕분에 차세대 전력 시스템 애플리케이션에 대한 영리한 연구 및 개발이 가능하다.

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.

연구 동기 및 목표

• 현대 전력 시스템 연구를 위한 유연하고 확장 가능하며 개방형 아키텍처를 갖춘 시뮬레이션 엔진을 설계하기 위해.
• 전송-배전 공유 시뮬레이션 및 하이브리드 전자기적 일시변동/위상자기 시뮬레이션과 같은 고급 전력 시스템 애플리케이션을 지원하기 위해.
• 시장 시뮬레이터를 포함한 외부 플랫폼과의 원활한 통합을 가능하게 하여 종합적인 전력 시스템 분석을 수행하기 위해.
• 미래 전력 시스템 시뮬레이션 도구의 혁신을 지원하는 소프트웨어 기반을 제공하기 위해.
• 지속 가능한 발전을 위한 커뮤니티 주도 개발 프로세스를 구축하기 위해.

제안 방법

• InterPSS 엔진은 전력 시스템 구성 요소와 네트워크 요소를 위한 명확한 객체 모델을 갖춘 객체 지향 설계를 채택하고 있다.
• 동적 확장과 다른 도구 및 플랫폼과의 통합을 가능하게 하는 플러그인 기반의 개방형 소프트웨어 아키텍처를 사용하고 있다.
• 전자기적 일시변동과 위상기반 위상 측정 단위(PMU) 모델링을 포함한 다양한 시뮬레이션 영역을 지원하는 시뮬레이션 엔진이다.
• 표준화된 인터페이스를 통해 전송 및 배전 시스템을 위한 별도의 시뮬레이션 모듈을 조율함으로써 공유 시뮬레이션을 가능하게 한다.
• 시장 시뮬레이터와 같은 외부 시스템과의 통합은 명확히 정의된 응용 프로그래밍 인터페이스(API)와 메시지 전달 프rotocol를 통해 이루어진다.
• 소프트웨어 개발 프로세스는 버전 제어, 자동화된 테스트, 커뮤니티 기여를 중시하여 신뢰성과 확장성을 확보한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 모듈식이고 개방형 아키텍처를 갖춘 시뮬레이션 엔진은 다양한 복잡한 전력 시스템 애플리케이션을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ2 전송 및 배전 시스템 시뮬레이션 간의 원활한 통합을 가능하게 하는 설계 패턴은 무엇인가?
• RQ3 전자기적 일시변동과 위상 영역의 시뮬레이션은 한 개의 프레임워크 안에서 어떻게 효과적으로 통합될 수 있는가?
• RQ4 InterPSS와 외부 시뮬레이션 플랫폼(예: 시장 시뮬레이터) 간의 상호운용성은 어느 정도 달성될 수 있는가?
• RQ5 개방형 개발 모델은 시뮬레이션 엔진의 확장성과 장기적인 유지보수성에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• InterPSS는 통합된 전송 및 배전 시스템 공유 시뮬레이션을 성공적으로 구현하여 다중 전압 수준 및 다중 영역 전력 시스템을 모델링할 수 있는 능력을 입증했다.
• 전자기적 일시변동 영역과 위상 영역의 하이브리드 시뮬레이션은 영역 간 정확한 시간 동기화와 데이터 교환을 통해 달성되었다.
• 시장 시뮬레이터와의 성공적인 통합을 통해 전력 시스템과 시장 운영의 통합 분석이 가능해졌다.
• 개방형 아키텍처 덕분에 핵심 엔진 컴포넌트를 수정하지 않고도 빠른 프로토타이핑과 시뮬레이션 기능의 확장이 가능했다.
• 소프트웨어의 모듈식 설계와 커뮤니티 주도 개발 프로세스가 시뮬레이션 엔진의 안정적이고 확장 가능한 진화를 지원했다.
• 복잡한 실제 시나리오에서 높은 성능과 신뢰성을 입증하여 연구 및 산업 응용 분야에 적합함을 입증했다.