Cyber ​​Twin per a Smart Grids

En general, les xarxes intel·ligents són les xarxes d’energia elèctrica que tenen l’objectiu de proporcionar un subministrament elèctric fiable i segur al consumidor amb sistemes avançats de control i comunicacions. 

Font: Grid Security

Com a resultat del creixement ràpid en el camp dels sistemes cibernètics físics i les xarxes intel·ligents, els aspectes cibernètics, ténen un paper important. El model cyber twin, és un model virtual de la xarxa elèctrica real. El model virtual simula el rendiment de la xarxa de sistemes d’energia real. El model cyber twin ajuda al distribuïdor d'energia poder analitzar i predir si la xarxa elèctrica, funcionarà adequadament en diverses condicions.

Twin Digital per a Smart Grid

Com a tecnologies emergents, Cyber ​​Physical Systems (CPS) i Digital Twin (DT) es refereixen a la integració de components físics i recursos computacionals amb interacció bidireccional. El DT consta de tres components connectats: 

Target físic real, 

Target virtual i,

Comunicació entre objectius físics i reals.

Fig.1. Diagrama de blocs de Digital Twin per a una microreja

La Fig.1, mostra el diagrama de blocs d’una microgrid amb un DT. Hi ha dos bucles en en el DT, un per a objectius físics i l'altre per digitals. Els bucles interiors tenen sensors i actuadors. Els sensors recopilen les dades de l'objectiu físic i els transfereixen al destí virtual. Les analítiques computades des dels objectius digitals es transfereixen als objectius físics mitjançant actuadors per a l'operació de l'objectiu físic.

Per  fer un DT, se segueix un procediment que consta de sis passos:

Crear: En el procediment de creació, es realitza la mesura d'un objectiu físic. La mesura comprèn dues categories: mesurament operatiu i mesurament de l'entorn. En la mesura operativa, la mesura de l'objectiu físic com són: el voltatge, la corrent, la freqüència. En la mesura de l'entorn, són: la temperatura del blanc físic i la temperatura ambiental que transfereixen  senyals digitals del DT.

Comunicar: La comunicació és la part principal del DT per a una integració perfecta per a la transferència de dades entre plataformes físiques i digitals. Els tres components principals de la comunicació són: (1) Processament de talls: Els sensors, els actuadors que formen la plataforma física i digital es connecten a través de la interfície. (2) Interfícies de comunicació: ajuda la transferència d'informació en forma física a plataforma digital i viceversa. (3) Edge security: el DT necessita una alta seguretat per a les comunicacions; la seguretat perimetral proporciona el xifrat, tallafocs i claus d'aplicació per a la transferència de dades segura.

Total: El processament d’analítica de dades es realitza agregant la informació en temps real o en el núvol. El processament de dades millora el rendiment físic de l’objectiu i el procés físic.

Analitzar: Les dades recollides de l’agregador s’utilitzen per analitzar i visualitzar les dades recollides des del dispositiu físic. Els analistes i científics de dades analitzen les dades i fan les millores en el target físic per a les decisions intel·ligents.

Insight: Les dades analitzades són processades i són visible per a l'usuari per a la seva visualització i identificació de les diferències. La plataforma digital  processa l’objectiu físic i les dades visualitzades per a la supervisió i control del rendiment de l’objectiu. La investigació posterior de l'objectiu físic és fa mab la informació de les dades.

Acte: La perspicàcia defineix l'acció intel·ligent a realitzar per al target físic. El formulari de dades processat de la plataforma digital  activa els actuadors per al control. El procés de back-end el porta a terme la plataforma digital. Els decodificadors i actuadors controlen l'objectiu físic. L’arquitectura de llaç tancat de la plataforma física i digital es realitza mitjançant la integració del sistema i actua com a passos per completar el procés.

A les xarxes intel·ligents, dades del voltatge, la corrent,  la freqüència recollides de les targetes físiques (xarxa real)  i la computació es processen en targetes virtuals (xarxa virtual). El control de la xarxa, es realitza amb la presa de decisions intel·ligent per part del DT.

Font: IEEE Smartgrid