Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13322
Title: Εξοικονόμηση πόρων με χρήση μεθόδων τμηματοποίησης για την προσομοίωση πραγματικού χρόνου έξυπνων δικτύων - μικροδικτύων
Other Titles: Resource management for real-time simulation of smart grids-microgrids using partitioning
Authors: Σταυρόπουλος, Στέφανος
Keywords: 'Εξυπνα δίκτυα
Μικροδίκτυα
Keywords (translated): Smart grids
Microgrid
Abstract: Με το πέρασμα των χρόνων, η τεχνολογική πρόοδος προσέφερε σε τομείς, όπως τη διαχείριση και μεταφορά της πληροφορίας, την τεχνολογία των υπολογιστικών συστημάτων καθώς και την ηλεκτρονική, τη δυνατότητα να αναπτύσσονται με μεγάλη ταχύτητα. Καινοτόμες ιδέες τεχνολογιών, όπως το 5G, η τεχνητή νοημοσύνη και το Internet of Things αποτέλεσαν βάση για την επίτευξη τεχνολογικών εμπνεύσεων, που μέχρι εκείνη τη στιγμή θεωρούνταν αδύνατες και να δώσουν πολύτιμες λύσεις σε προβλήματα, που απασχολούσαν διάφορους επιστημονικούς κλάδους. Τα Smart Grids αποτελούν μία από αυτές τις εμπνεύσεις. Το concept του Smart Grid δεν είναι πρόσφατο. Ωστόσο, όπως και με πολλές ίδεες στο παρελθόν, ήθελε τις κατάλληλες συνθήκες ώστε να φανεί η συμβολή, την οποία μπορεί να έχει στα σύγχρονα συστήματα ισχύος, καθώς και να έρθει και η απαραίτητη τεχνολογική ανάπτυξη για να γίνει πράξη. Η μετατροπή ενός απλού δικτύου ισχύος σε ένα «ευφυές» δίκτυο ισχύος, δήλαδη σε ένα δίκτυο που με τους κατάλληλους «έξυπνους» αλγορίθμους θα εξασφαλίζει την βέλτιστη λειτουργία του. ́Ενα τέτοιου είδους δίκτυο μας φέρνει αντιμέτωπους με αρκετές προκλήσεις, όπως την συνεχή εποπτία του, την όσο γίνεται μεγαλύτερη προστασία του και τον έλεγχο των δεδομένων του. Αυτές οι προκλήσεις, εκτός από το ότι πρέπει να αντιμετωπιστούν όσο γίνεται πιο αποδοτικά, πρέπει να υλοποιηθούν με όσο γίνεται πιο βέλτιστο συνδυασμό χρήσης πόρων-ελαχίστου χρόνου εξαγωγής δεδομένων. Για να επιτευχθούν αυτοί οι στόχοι, ο εκάστοτε μηχανικός, που πειραματίζεται πάνω σε αυτούς, θα χρειαστεί να επιλέξει τους κατάλληλους προσομοιωτές πραγματικού χρόνου, σύμφωνα με το σύστημα που έχει να διαχειριστεί. Στην παρούσα εργασία, θα δημιουργηθεί ένα δίκτυο ισχύος, το οποίο θα αναλυθεί με διακριτά μοντέλα. Αρχίκα, θα επιδιωχθεί η μελέτη του στην ολότητά του, ενώ, ύστερα, θα πραγματοποιηθεί η ανάλυσή του με μεθόδους τμηματοποίησης ενός συστήματος σε υποσυστήματα (Partitioning), ώστε να εξεταστεί από πλευράς αποδοτικότητας, μείωσης της πολυπλοκότητας και πόρων προσομοίωσης, εάν αποτελεί μία χρήσιμη προσέγγιση. Αυτό θα επιτεύχθει μέσω προσομοίωσης με συγκεκριμένους αλγορίθμους που θα αναπτυχθούν στο περιβάλλον της Matlab, καθώς επίσης, θα εξεταστεί και η σωστή λειτουργία τους μέσω Error estimation. ́Επειτα, θα αναπτυχθεί προσομοιωτής πραγματικού χρόνου σε γλώσσα περιγραφής υλικου (VHDL) για τις δύο αυτές περιπτώσεις (με και χωρίς τμηματοποίηση), όπου θα γίνει εκμετάλλευση της επαναληπτικότητας στοιχείων του δικτύου ισχύος. Τελος, θα γίνει μία σύγκριση των πόρων Hardware -χρόνου προσομοίωσης για κάθε περίπτωση και θα εξαχθεί το συμπέρασμα πως με την χρήση της τεχνικής της τμηματοποίησης τα οφέλη σε πόρους Hardware μπορούν να είναι πολύ σημαντικά.
Abstract (translated): Over the years, technological progress has made a difference in multiple sectors, such as information management and transfer, computer technology and electronics and offered them the ability to deploy at high speeds. Innovative technology ideas, like 5G, Artificial Intelligence and Internet of Things (IoT) were the basis for technological achievements, which up until then were considered impossible. Moreover, it seems like these innovations are able to provide valuable solutions to problems facing various disciplines. Smart Grids are one of those achievements. The concept of the Smart Grid is not recent. However, as with many ideas in the past, it wanted the right conditions to show the contribution it can make to modern power systems, as well as the technological development needed to make it work. Converting a simple power grid to an ”intelligent” power grid, that is, a grid that, with the appropriate ”smart” algorithms, will ensure optimum operation. Such a network presents us with several challenges, such as its continuous monitoring, its greater protection and control of its data. These challenges, in addition to addressing them as efficiently as possible, must be met with the best possible combination of resource utilization and minimum data extraction time. To achieve these goals, each engineer experimenting with them will need to select the appropriate real-time simulators, according to the system they manage. In the present work, a power grid will be created, broken down into discrete models. Initially, the study will be pursued in its entirety, and then analyzed by methods of partitioning a system to consider in terms of efficiency, complexity reduction and simulation resources. This will be achieved by simulating specific algorithms that will be developed in the Matlab environment, as well as their proper operation through error estimation. Afterwards, a real-time simulator will be developed in Vivado environment for both cases (with and without the partitioning method), which will exploit the repeatability of the power grid components. Finally, a comparison of hardware resources and simulation time for each case will be made and significant hardware resource savings will be found using Partitioning.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Thesis_Steve.pdf4.25 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.