درک تکنولوژی دوقلو دیجیتال در سیستم های برق

تکنولوژی دوقلو دیجیتال به عنوان یک رویکرد تحول آمیز در طراحی، تست و عملکرد سیستم های پیچیده الکتریکی ظهور کرده است.برای ثابت کننده های استاتیک (SVCs) - دستگاه های کلیدی مورد استفاده برای تنظیم ولتاژ و بهبود کیفیت قدرت در شبکه های انتقال - دوقلوهای دیجیتال ارائه می دهند یک راه برای پل زدن شکاف بین سخت افزار فیزیکی و شبیه سازی مجازی.یک جفت دیجیتال نه تنها یک مدل استاتیک 3D بلکه یک مدل اجرایی، به طور مداوم تجزیه و تحلیل داده های دقیق، و تجزیه و تحلیل داده های دقیق، و تحلیل داده های دقیق از طریق این اطلاعات و تحلیل دقیق، و تحلیل دقیق از طریق جزئیات از طریق جزئیات از طریق استفاده می کند که از طریق جزئیات دقیق و تجزیه و تجزیه و تحلیل دقیق از طریق جزئیات از طریق جزئیات از طریق استفاده می کند.

یک دوقلو دیجیتال چیست؟

یک دوقلو دیجیتال یک نمایندگی مجازی از یک دارایی فیزیکی، فرایند یا سیستم است که چرخه عمر و رفتار آن را منعکس می کند.برای SVC، دوقلو دیجیتال مدل های الکتریکی، حرارتی و کنترل سیستم را همراه با داده های سنسور های میدانی مانند ترانسفورماتور، توزیع کننده های فعلی و زاویه های شلیک پیش بینی کننده ساخته شده است.این مدل به طور معمول با استفاده از سیستم های شبیه سازی چند فیزیک مانند MATLAB / نظارت سنتی، یا تجزیه و تحلیل واقعی، شبیه سازی دیجیتال، شبیه سازی واقعی از دستگاه های متنوع، یا شبیه سازی دیجیتال اختصاصی، یا شبیه سازی دیجیتال اختصاصی، شبیه سازی دیجیتال، شبیه سازی، شبیه سازی های متنوع، و یا شبیه سازی، شبیه سازی، شبیه سازی دیجیتال، شبیه سازی دیجیتال اختصاصی، شبیه سازی، شبیه سازی های متنوع، یا شبیه سازی دیجیتال، و یا شبیه سازی، شبیه سازی، شبیه سازی دقیق، شبیه سازی واقعی، شبیه سازی، شبیه سازی، شبیه سازی، و یا تجزیه و یا شبیه سازی دیجیتال اختصاصی، فروشندگان دوقلو، شبیه سازی دقیق از سیمینگ دیجیتال اختصاصی، و یا تجزیه و یا تجزیه و یا تجزیه و یا شبیه سازی های متنوع از سیمینگ دیجیتال، شبیه سازی دیجیتال، شبیه سازی دقیق، شبیه سازی دیجیتال، فروشندگان دوقلو، شبیه سازی دیجیتال اختصاصی، شبیه سازی واقعی، شبیه سازی های متنوع سازی دیجیتال اختصاصی

اجزای اصلی یک دوقلو دیجیتال SVC شامل:

  • مدل الکتی [FLT 1]، نماینده راکتور کنترل شده توسط توریستور (TCR)، خازن سوئیچ شده (TSC)، و فیلترهای هارمونیک.
  • مدل سیستم کنترل برای تنظیم ولتاژ، تولید پالس دروازه و منطق حفاظت.
  • مدل از پشته های توریستور و سیستم های خنک کننده برای پیش بینی دمای اتصال تحت بار.
  • لایه ادغام داده که اندازه گیری های زمان واقعی از SCADA یا کنترل کننده های محلی را مصرف می کند.

مزایای کلیدی برای طراحی SVC

افزایش دقت از طریق شبیه سازی بالا-Fidelity

طراحی سنتی SVC متکی بر محاسبات تحلیلی و شبیه سازی های آفلاین است که اغلب رفتارهای غیر خطی مانند تغییر دهنده تیرتور، تعاملات مدار snubber و کنترل دینامیک حلقه دیجیتال را تسهیل می کند که شبیه سازی با وضوح بالا از این پدیده ها را با ترکیب مدل های جزئی و داده های عملیاتی در دنیای واقعی، به عنوان مثال، دوقلو دیجیتال می تواند اثر آسیب شناسی را شبیه سازی کند که همه ویژگی های خاص طراحی سیستم های طراحی را کاهش می دهد و ضبط دقیق سیستم های عملکرد ساده است.

صرفه جویی در هزینه های قابل توجه

ساخت نمونه های فیزیکی برای SVCs گران است - یک واحد 100 MVAr SVC می تواند میلیون ها دلار در دریچه های توریستور، خازن ها، رآکتورها و سوئیچ های با ولتاژ بالا هزینه کند، دوقلوهای دیجیتال اجازه می دهند تا مهندسان چندین طراحی را به طور مجازی آزمایش کنند، حذف نیاز به نمونه های فیزیکی متعدد.علاوه، با شناسایی نقص های طراحی اولیه از طریق سناریوهای خطا (به عنوان مثال، جلوگیری از زمان، و یا کاهش هزینه های بارگیری سیستم دفع بار، به حداقل رساندن زمان انفجار، به حداقل رساندن زمان و یا کاهش هزینه های سیستم رد کردن زمان انفجار سیستم رد کردن.

چرخه های توسعه سریع تر

در یک صنعت برق رقابتی، زمان به بازار برای تاسیسات جدید SVC بسیار مهم است. دوقلوهای دیجیتال طراحی موازی و جریان های کاری را آزمایش می کنند. مهندسان می توانند هزاران سناریو را در کسری از زمان اجرا کنند تا آزمایشات فیزیکی را تنظیم کنند.کنترل نسخه و تست رگرسیون خودکار اجازه می دهد تا سرعت آن را در نرم افزار کنترل کند.

نظارت بر زمان واقعی و حفظ و نگهداری پیش بینی کننده

هنگامی که SVC سفارش داده می شود، دوقلو دیجیتال همچنان به ارائه ارزش می پردازد.با مقایسه داده های سنسور زمان واقعی با رفتار مورد انتظار دوقلو، اپراتورهای می توانند ناهنجاری هایی مانند شکست های Thyristor، تخریب بانک خازن یا سیستم خنک کننده را پیش بینی کنند. تجزیه و تحلیل پیشرفته می تواند زندگی مفید باقی مانده از اجزای را پیش بینی کند، اجازه می دهد که نگهداری مبتنی بر شرایط به جای قطع شدن، برای جلوگیری از یک مورد تعمیر و نگهداری ناگهانی در یک مورد هشدار، تعمیر و یا سیستم هشدار دهنده، یک مورد هشدار دهنده، تعمیر و نگهداری ناگهانی را توصیه می کند؛

کاهش ریسک از طریق شبیه سازی سناریو Extreme

SVCها باید از رویدادهای شبکه شدید مانند خطاهای سه فاز، از دست دادن نسل یا تغییر موج ها، مقاومت کنند. تست فیزیکی چنین حوادث اغلب به دلیل نگرانی های ایمنی و اختلال شبکه غیر عملی یا غیر ممکن است. دوقلوهای دیجیتال اجازه می دهند مهندسان به موضوع مجازی SVC به این بدترین سناریوها، تجزیه و تحلیل استرس ولتاژ، شرایط جاری و پاسخ سیستم کنترل این حالت های بالقوه را شناسایی کنند - که در آن زمان طراحی ضعیف یا خرابی سیستم می تواند منجر به عنوان اختلال در سیستم خاموش کننده باشد.

کاربرد در تست و بهینه سازی

کمیسیون مجازی سیستم های کنترل

یکی از قدرتمند ترین کاربردهای یک دوقلو دیجیتال کمیسیون مجازی است، به جای تست مکعب واقعی کنترل SVC با یک مدار قدرت ولتاژ بالا واقعی، سیستم کنترل به دوقلو دیجیتال در یک سخت افزار سخت افزار متصل است، تنظیمات حفاظت از حلقه (HIL) تنظیم، دو برابر سیستم قدرت، سنسورها و محرک ها، اجازه می دهد تا مهندسان کنترل، تنظیمات اتصال به شدت ایمن، و یا تأخیر در محیط ارتباطات، جلوگیری از خطا، روند جلوگیری از خطا، تنظیم روند اتصال، و یا مسدود کردن تنظیمات ارتباط است.

الگوریتم کنترل برای ثبات

دوقلوهای دیجیتال تنظیم کنترل پیشرفته را با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی تسهیل می کنند. مهندسان می توانند الگوریتم های ژنتیکی یا بهینه سازی انبوه ذرات را بر روی دوقلوها اجرا کنند تا پارامترهای کنترل کننده بهینه برای تنظیم ولتاژ، مرطوب شدن نوسانات قدرت و سرکوب هارمونیک را پیدا کنند، زیرا این دوقلو می تواند هزاران نقطه عملیاتی را شبیه سازی کند (به عنوان مثال، سطوح مختلف بار، کمبود شبکه و انواع خطا)، کنترل کننده نتیجه در سراسر طیف وسیعی از شرایط معمول است که با استفاده از یک روش های خطی تنظیم شده است.

چه چیزی - اگر تجزیه و تحلیل برای ادغام شبکه

هنگامی که یک SVC در یک زیر ایستگاه خاص نصب می شود، تعامل آن با شبکه اطراف باید به طور کامل مورد مطالعه قرار گیرد.یک دوقلو دیجیتال که شامل یک مدل از شبکه انتقال مجاور است، تجزیه و تحلیل چه اتفاقی می افتد: اگر یک سفر تبدیل کننده نزدیک به طور کامل مورد مطالعه قرار گیرد؟ چگونه SVC به افزایش ناگهانی در نسل باد پاسخ می دهد؟ این دو می توانند به سرعت این سناریو ها را مدل سازی کنند و بینش های ولتاژ را به پروفایل های واکنش پذیر و برنامه ریزان پشتیبانی از آسیب پذیری، و اطمینان از سطح تصمیم گیری شبکه ارائه دهند.

چالش ها و ملاحظات

علی رغم مزایای روشن، پیاده سازی یک دوقلو دیجیتال برای طراحی و آزمایش SVC بدون چالش نیست، ابتدا ساخت یک دوقلو با رضایت بالا نیاز به داده های پارامتر دقیق برای همه اجزای - داده های توریستور، تحمل خازن، منحنی های اتصال دوقلو - که ممکن است ناقص یا اختصاصی باشد، زمان واقعی نیاز به هماهنگ سازی داده های قوی با زیرساخت های ارتباطی کم عمق 850 دارد و سیستم عامل های تعمیر و اتصال دوگانه (SVC) به روز رسانی دقیق هستند:

مطالعات موردی واقعی در جهان

چندین شرکت و تولید کننده در حال حاضر دوقلوهای دیجیتال را برای SVCs مستقر کرده اند. [۳] (در حال حاضر بخشی از انرژی هیتاچی) از تکنولوژی دوقلو دیجیتال برای سیستم جبران برق واکنشی در {F3 / برق اتصال ایالات متحده :5:] استفاده کردند، این دو به تأیید طرح های دریچه توریستور تحت دوچرخه سواری شدید کمک کردند، به طور مشابه، گزارش های دیجیتال زیمنس که تست شبکه مجازی را با استفاده از محصولات دوگانه خود را به عنوان نمونه اولیه شبکه های دوگانه SVC نشان دادند.

چشم انداز آینده

تکامل تکنولوژی دوقلوی دیجیتال به طور نزدیک به پیشرفت در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین گره خورده است. آینده SVC دیجیتال مدل های خود یادگیری را ترکیب می کند که به طور خودکار پارامترهای جزء را بر اساس داده های عملیاتی تنظیم می کنند، بهبود دقت در طول ادغام زمان با دوقلوهای دیجیتال سیستم های برق گسترده تر - مانند مزارع باد، پیوندهای HVDC و ذخیره سازی باتری - اجازه می دهد بهینه سازی هماهنگ شده در سراسر دارایی های متعدد Edge، باعث می شود تا توسعه انرژی های انعطاف پذیر، علاوه بر این سیستم های محدود، توسعه سیستم های مهندسی برق، انعطاف پذیر، به سرعت دسترسی به سیستم های دسترسی به سیستم های دسترسی به طور قابل دسترس تر شود.

نتیجه گیری

تکنولوژی دوقلو دیجیتال ثابت می کند که یک تغییردهنده بازی برای طراحی، تست و عملکرد ثابت واراستاتورهای استاتیک است.با ارائه نسخه های دقیق مجازی که رفتار دنیای واقعی را منعکس می کند، دوقلوهای دیجیتال دقت طراحی را افزایش می دهند، هزینه ها را کاهش می دهند، سرعت توسعه، تعمیر پیش بینی و کاهش ریسک، در حالی که چالش های پیاده سازی باقی مانده است، بدن در حال رشد از راه اندازی موفق نشان می دهد که مزایای بسیار قابل اعتماد است - و مهندسان شبکه های پشتیبانی از سیستم های دیجیتال را با استفاده می کنند و پشتیبانی از هوش مصنوعی و تقویت می کنند.