Cosimulación de redes de distribución utilizando la plataforma HELICS

Abstract

En el apasionante ámbito de los sistemas de energía eléctrica, la optimización y análisis de los sistemas de distribución son cruciales para garantizar un suministro confiable y eficiente. Una solución innovadora que ha surgido en este contexto es la 'co-simulación', que permite la combinación de diferentes simuladores para obtener análisis más avanzados y precisos en sistemas de energía eléctrica complejos. En lugar de depender de un solo programa para comprender todo el sistema, se fragmenta el problema en partes más pequeñas que se analizan con programas especializados. Posteriormente, se conectan y se establece una comunicación en tiempo real entre estos programas, recreando así la totalidad del sistema.

Hoy en día, la co-simulación ha captado la atención de la comunidad de investigadores, no solo en el ámbito de los sistemas de energía eléctrica, sino en múltiples disciplinas de la ingeniería. Esto se debe a su potencial para construir plataformas digitales que modelan y operan sistemas de ingeniería más complejos.

A raíz de eso, en el presente trabajo se realiza una revisión exhaustiva del estado del arte de la co-simulación en el ámbito de los sistemas eléctricos. El análisis de la literatura se inicia con una presentación de los fundamentos teóricos relacionados con la co-simulación, este abarca múltiples aspectos y características relevantes sobre esta técnica. Se engloban todos los conceptos y elementos que componen esta técnica, para luego analizar las principales herramientas y/o plataformas de co-simulación existentes, destacando especialmente HELICS (Hierarchical Engine for Large-scale Infrastructure Co-Simulation).

También se proporciona un resumen de los resultados obtenidos en diversos casos de estudio y/o prácticos donde HELICS ha sido implementado con éxito como una herramienta y/o plataforma de co-simulación. Finalmente, se presenta las conclusiones derivadas de este estudio.

In the exciting field of electrical power systems, optimization and analysis of distribution systems are crucial to ensure reliable and efficient supply. An innovative solution that has emerged in this context is 'co-simulation', which allows the combination of different simulators for more advanced and accurate analysis of complex power systems. Instead of relying on a single program to understand the entire system, the problem is broken down into smaller parts that are analyzed with specialized programs. They are then connected and real- time communication is established between these programs, thus recreating the entire system.

Today, co-simulation has captured the attention of the research community, not only in the field of electric power systems, but in multiple engineering disciplines. This is due to its potential to build digital platforms that model and operate more complex engineering systems.

As a result, a comprehensive review of the state of the art of co-simulation in the field of power systems is carried out in this paper. The literature review begins with a presentation of the theoretical foundations related to co-simulation, which covers multiple aspects and characteristics relevant to this technique. All the concepts and elements that compose this technique are encompassed, to then analyze the main existing co-simulation tools and/or platforms, highlighting especially HELICS (Hierarchical Engine for Large-scale Infrastructure Co- Simulation).

A summary of the results obtained in several case studies and/or practical cases where HELICS has been successfully implemented as a co-simulation tool and/or platform is also provided. Finally, the conclusions derived from this study are presented.