Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik
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Energiesystemtechnik

WPsim

Echtzeitfähige Virtuelle Windparks

für Tests und Optimierung von Windpark-Controllern und Betriebsstrategien.

Windpark-Controller sind von entscheidender Bedeutung für die erfolgreiche Integration von Windparks in das Stromnetz. Aufgrund des steigenden Strom-Anteils aus Windenergie verändern sich die Netzanschlussregeln und die Anforderungen für Spannungs- und Frequenzunterstützung für Windparks steigen. Moderne Windpark-Steuersysteme beherrschen unterschiedliche Steuerarten, wie Online-Sollwert-Veränderungen und definiertes dynamisches Verhalten. Für eine zuverlässige und stabile Steuerung eines Windparks ist es allerdings unerlässlich alle Elemente des Steuersystems (Windpark-Controller, Kommunikationssystem, Turbinenregler und zusätzliche Blindleistungskompensatoren) zuverlässig und aufeinander abgestimmt zu steuern.

Eine umfassende Prüfung und Beurteilung der Windpark-Controller mit Hilfe simulierter Windparks reduziert erheblich Zeit und Kosten für die erfolgreiche Inbetriebnahme und verhindert aufwändige Nacharbeiten – insbesondere auf dem Meer.

Der Windpark in Ihrer Entwicklungsumgebung

Bei der Entwicklung von Steuerungen für Windparks entscheidet ein frühes und wiederholtes Testen der Steuerung über die Geschwindigkeit und Qualität der Entwicklung.

Mit WPsim steht eine performante und anpassbare Windparksimulation auf Basis von Matlab/Simulink® zur Verfügung, die jedem Entwickler viel Zeit und Aufwand bei dem Aufbau der Steuerung für den Windpark-Controller spart.

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WPsim/HIL – die Windpark-Hardware-in-the-Loop Plattform

Die Virtuelle Windpark HIL-Plattform WPsim/HIL ermöglicht eine umfassende, automatische Prüfung der Software und Hardware eines Windpark-Steuerungssystemes. Die Plattform enthält ein detailliertes Modell des zu simulierenden Windparks in einer industrie-standard Automationsumgebung, es berechnet realistische Eingangswerte für den Windpark-Controller in Echtzeit und reagiert realistisch auf die Steuerungsausgabedaten.

Kostenreduzierung in der Entwicklung und Inbetriebnahme

Die Plattform ermöglicht die systematische Prüfung eines Windpark-Steuersystems unter realistischen und reproduzierbaren Umweltbedingungen.

Die Haupteinsatzgebiete von WPsim liegen in der Entwicklung von Windpark-Controllern, ihren Anpassungen für spezifische Windparks, sowie Tests und Optimierungen vor der Inbetriebnahme.

Automatisches Testen

Ein Batch-Modus ermöglicht die automatische Verarbeitung definierter und wiederholbarer Testfälle, wie z.B.:

  • Sollwertänderungen
  • Leitungsfehler
  • Netzfehlern (symmetrisch / unsymmetrisch)
  • Frequenzänderungen

Systemübersicht

Die gesamte WPsim/HIL-Testplattform besteht aus zwei Hauptteilen:

  • einem Host-Computer, über den die Einrichtung und Steuerung des Simulationsprozesses erfolgt und der die Simulationsergebnisse anzeigt und
  • einem Cluster von mehreren Industrie-PCs, die in Echtzeit die Simulation des Windparks übernehmen und die Daten der Ergebnisse zurückliefern.

Der zu testende Windpark-Controller wird direkt über seine Original-Schnittstellen (z.B. ein Feldbus) an das WPsim/HIL-System angeschlossen.

Das Windpark-Modell

Das Echtzeit-Windparkmodell enthält

  • ein elektrisches Modell des Parkgrids, einschließlich Kabel,
    Transformatoren und Netzverbindungseigenschaften
  • Windkraftanlagen-Modelle, einschließlich Aerodynamik, Generator und Wandler
  • Modell des Windfeldes

Alle Modelle basieren auf dem Softwarepaket Matlab/Simulink® und eingebundenen C-Code-Modulen. Dank des modularen Aufbaus sind auch große Windparks mit vielen Windturbinen abbildbar.

Testleistungen und Kundenspezifische HIL Plattformen

Der zur Verfügung stehende Testservice für Hardware Windpark-Controller am Fraunhofer IWES Labor beinhaltet:

  • Test der Basisfunktionalitäten
  • Test des dynamischen Verhaltens
  • Grid-Code-Kompatibilität
  • Vorbereitung auf Zertifizierungsprozess

Zusätzlich bieten wir maßgeschneiderte Windpark-Controller-Testsysteme für den Einsatz im Controller-Design und bei der Inbetriebnahme.

Die kundenspezifischen Anpassungen beinhalten z.B. die Umsetzung des virtuellen Windparks auf unterschiedlicher Automatisierungshardware (z.B. Beckhoff, B&R) oder die Integration kundenspezifischer Funktionen.

Die WPsim-/HIL-Plattform ist nicht beschränkt für die Prüfung von Windpark-Controller-Hardware. Aufgrund des offenen, modularen Aufbaus kann das System angepasst werden und für andere Arten von HIL-Tests verwendet werden, z.B. für den Test von Photovoltaik-Park-Controllern.

Nehmen Sie kostenlos und unverbindlich Kontakt zu uns auf.

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