Strategi desain pengontrol modular membuat peningkatan jaringan listrik menjadi lebih mudah
Engine

Strategi desain pengontrol modular membuat peningkatan jaringan listrik menjadi lebih mudah


Kredit: Takayuki Ishizaki

Ilmuwan di Institut Teknologi Tokyo (Tokyo Tech) mengembangkan pendekatan baru untuk desain modular pengontrol untuk sistem jaringan skala besar. Strategi mereka, yang menyediakan metode yang sepenuhnya terdesentralisasi untuk merancang pengontrol untuk subsistem dari keseluruhan yang lebih besar, dapat dengan mudah diterapkan di jaringan listrik, sangat menyederhanakan tugas untuk meningkatkan subdivisi individu secara berurutan sambil memastikan stabilitas dan kinerja.

Pengendalian sistem jaringan dinamis skala besar, seperti jaringan listrik nasional, merupakan topik yang sangat menantang. Dalam konteks ini, ‘kontrol’ secara kasar berarti memantau variabel keluaran yang relevan untuk memastikan bahwa sistem beroperasi secara stabil dan dalam margin yang aman. Kesulitan dan pertimbangan yang diperlukan terkait dengan desain dan implementasi pengontrol biasanya melonjak ketika berhadapan dengan sistem jaringan yang kompleks, dan studi teoritis untuk menemukan pendekatan baru untuk desain pengontrol terus dilakukan.

Satu masalah umum yang muncul dalam sistem jaringan yang besar adalah sistem tersebut terintegrasi. Jadi, ketika pengembang mengubah atau meningkatkan satu subsistem, tindakan ‘lokal’ mereka dapat menimbulkan konsekuensi yang tidak terduga di seluruh jaringan kecuali tindakan pencegahan yang diperlukan dilakukan untuk semua subsistem. Bahkan gangguan jaringan jarak jauh yang disebabkan oleh kegagalan sementara lokal, seperti saluran yang tidak sengaja diarde pada subsistem daya, dapat mematikan subsistem lainnya. Akibatnya, perubahan tidak dapat dilakukan pada satu subsistem tanpa memerlukan perubahan pada subsistem lainnya.

Namun, seperti yang ditunjukkan dalam studi terbaru oleh para ilmuwan dari Tokyo Tech, Jepang, ada paradigma desain yang dapat mencegah masalah tersebut: modularitas. Istilah ini menyiratkan bekerja dalam “modul”, subdivisi dari sistem utama yang dapat dipisahkan, diubah, dan digabungkan kembali secara independen, idealnya tanpa mengorbankan satu sama lain. Meskipun demikian, seperti yang dijelaskan dalam artikel mereka yang diterbitkan di Transaksi IEEE pada Kontrol Otomatis, mencapai independensi antar modul ini melalui pengontrol yang terkait tidaklah mudah.

Dalam studi mereka, para ilmuwan mengembangkan pendekatan baru untuk desain modular pengendali subsistem dalam sistem jaringan skala besar linier yang memungkinkan sejumlah keunggulan dibandingkan pendekatan yang ada. Dalam pendekatan mereka, setiap pengembang untuk subsistem dapat secara independen merancang dan mengimplementasikan pengontrol mereka sebagai tambahan pada sistem yang ada. Untuk melakukannya, mereka hanya membutuhkan pengetahuan tentang subsistemnya. Pengontrol terdesentralisasi yang dirancang dengan pertimbangan seperti itu disebut pengontrol retrofit.

Pertama, para ilmuwan menggunakan teknik yang disebut Youla parametrization untuk secara resmi menggambarkan semua parameter yang relevan dari pengontrol retrofit umum dalam sistem jaringan. Kemudian, mereka menyusun desain unik untuk pengontrol retrofit mereka yang hanya membutuhkan teknik standar untuk diterapkan. Mereka juga menunjukkan secara matematis bahwa, dengan asumsi tertentu yang masuk akal tentang keseluruhan, seperti sistem yang stabil sebelum penerapan pengontrol retrofit yang diusulkan, menggunakan pengontrol mereka menjamin stabilitas sistem lokal dan keseluruhan, bahkan dalam menghadapi variasi pengontrol lain.

Selain itu, melalui eksperimen numerik, mereka menunjukkan bahwa secara bersamaan menerapkan beberapa pengontrol yang dirancang secara unik dalam jaringan diterjemahkan ke peningkatan kinerja di seluruh sistem, dan menambahkan lebih banyak pengontrol seperti itu mengarah pada peningkatan daya yang lebih besar. Seperti yang dijelaskan oleh Associate Professor Takayuki Ishizaki, penulis utama studi ini, “Metode desain modular yang diusulkan memberikan dasar teoretis baru untuk peningkatan sistem sekuensial, sehingga stabilitas sistem saat ini dilampaui oleh generasi mendatang. Singkatnya, setiap desainer dapat menambah, menghapus, dan memodifikasi pengontrolnya satu per satu tanpa mempertimbangkan tindakan desainer lain. ” Timnya juga mendemonstrasikan signifikansi praktis dari metode mereka melalui contoh ilustrasi: regulasi frekuensi generator dalam model sistem tenaga standar IEEE.

Manfaat dari modularitas dalam desain sangat banyak, seperti yang disimpulkan Ishizaki: “Desain modular adalah strategi yang diterima secara luas yang menyederhanakan desain sistem skala besar yang kompleks, memungkinkan pekerjaan paralel oleh beberapa entitas independen, dan memungkinkan modifikasi modul yang fleksibel di masa depan. ” Kemajuan masa depan dalam desain modular diharapkan akan membuat kontrol sistem jaringan skala besar lebih mudah diatur dan membuatnya lebih mudah diupgrade.


Arsitektur kontrol baru melindungi sistem interkoneksi yang kompleks dari serangan cyber


Informasi lebih lanjut:
Takayuki Ishizaki dkk, Modularitas-dalam-Desain Sistem Jaringan Dinamis: Pendekatan Kontrol Retrofit, Transaksi IEEE pada Kontrol Otomatis (2020). DOI: 10.1109 / TAC.2020.3035631

Disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo

Kutipan: Bagilah dan taklukkan: Strategi desain pengontrol modular membuat peningkatan jaringan listrik menjadi lebih mudah (2020, 4 November) diambil 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-conquer-modular-strategy-power-grids.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel