USE OF DIGITAL TWINS TO MITIGATE COMMUNICATION FAILURES IN MICROGRIDS

This work investigates digital twin (DT) applications for electric power system (EPS) resilience. A novel DT architecture is proposed consisting of a physical twin, a virtual twin, an intelligent agent, and data communications. Requirements for the virtual twin are identified. Guidelines are provided for generating, capturing, and storing data to train the intelligent agent. The relationship between the DT development process and an existing controller hardware-in-the-loop (CHIL) process is discussed. To demonstrate the proposed DT architecture and development process, a DT for a battery energy storage system (BESS) is created based on the simulation of an industrial nanogrid. The creation and validation of the BESS DT virtual twin and intelligent agent are emphasized, including a discussion of the design choices made during the process. The use of data communication for nanogrid coordination is introduced, including the possible detrimental effects of degraded or failed communication. The BESS DT is demonstrated during nominal and off-nominal events in the nanogrid, highlighting the DT’s ability to make decisions using only local measurements rather than relying on a data communication network for coordination. The results show that the BESS DT can increase nanogrid resilience by recommending actions in response to transient events in the nanogrid, even while the data communication network has degraded or failed

Модифікована онтологічна модель системи MicroGrid

Робота містить 93 сторінки, 28 рисунків та 18 таблиць. Було використано 40 джерел. Мета роботи: підвищити ефективність створення системи МicroGrid за рахунок побудови та застосування онтологічної моделі на основі аналізу характеристик, структури, областей застосування даної системи. Описано проблеми застосування та побудови онтологічних моделей. Проаналізовано структуру, основні характеристики, області застосування та проблеми системи MicroGrid. Досліджено застосування хмарних сховищ в онтологічних моделях для підвищення ефективності роботи всієї системи. Поставлено завдання аналізу онтологічної моделі системи MicroGrid, стандартів на яких вона реалізована, принципів взаємодії між елементами, варіанти побудови. На основі аналізу знань про побудову онтологічних моделей запропоновано модифікацію онтологічної моделі за рахунок виведення деяких елементів системи до хмарного сховища, також додано блок управління аналізом цінових ти погодніх факторів, завдяки цьому ефективність побудови системи виросла разом із оптимізацією самих процесів. Проведено аналіз ефективності побудови системи MicroGrid за рахунок застосування онтологічної моделі.The work contains 93 pages, 28 figures and 18 tables. 40 sources have been used. Goal: Ensure the effective MicroGrid system by building and using ontological models based on an analysis of the characteristics, structure, and areas of this system. Described the problem of using ontological models. Analyzed the structure, the main characteristics, application areas and problem’s of MicroGrid system. The application of cloud storage in ontological models for improving the efficiency of the whole system is explored. The task of analysis of the ontological model of the system MicroGrid, the standards on which it is implemented, the principles of interaction between the elements, construction options are set. On the basis of knowledge analysis on the construction of ontological models, modification of the ontological model is proposed due to the withdrawal of some elements of the system to the cloud storage, and the control unit for the analysis of price and weather factors has been added, due to which the efficiency of construction of the system has grown along with the optimization of the processes themselves. An analysis of the efficiency of constructing a system of MicroGrid through the use of an ontological model has been carried out

Integriertes System- und Dienste-Management in der industriellen Automation

Die Industrie ist im Wandel. Die Grenzen zwischen Industrien, Anwendungsbereichen und Unternehmen verschwinden immer weiter, sind teils kaum noch in ihrer alten Ausprägung zu erkennen. Auch die industrielle Automation kann und sollte sich diesem Trend nicht entziehen. Immer mehr Technologien und Paradigmen anderer Bereiche gewinnen an Bedeutung. Hinzu kommt, dass die Anzahl und die Vielfalt an Geräten, Anwendungen, Anforderungen und Technologien stetig wächst. Diese Arbeit befasst sich mit Ansätzen, die es ermöglichen, einigen Aspekten der wachsenden Komplexität zu begegnen. Dabei handelt es sich um Technologien und Konzepte zum Thema Management, genauer zum Netzwerk-, System- und Dienste-Management. Ziel ist es nicht nur einen Ansatz zu finden, der gegenwärtigen Ansprüchen genügt, sondern auch noch für kommende Entwicklungen geeignet ist