Elektromechanische Modellierung aktiver Verteilungsnetze zur Analyse der transienten Systemstabilität

Erlinghagen, Philipp; Schnettler, Armin (Thesis advisor); Bernd, Engel (Thesis advisor)

Aachen (2019) [Doktorarbeit]

Seite(n): 1 Online-Ressource (iii, 167 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Aufgrund energiepolitischer Ziele und dem hieraus bedingten Technologieumbau des elektrischen Energiesystems werden konventionelle Großkraftwerke vermehrt durch dezentrale Energiewandlungsanlagen substituiert. Diese werden zumeist aus erneuerbaren Energien gespeist und sind mehrheitlich in der Verteilungsnetzebene installiert. Zur Wahrung der Gesamtsystemstabilität und zur Prävention von Schwarzfällen des europäischen Verbundnetzes müssen u. a. Analysen der transienten Stabilität durchgeführt werden. Der notwendige Informationsbedarf sowie Modellierungs- und Berechnungsaufwand für die Verteilungsnetze ist hierbei durch Ersatz- bzw. Äquivalenzmodelle möglichst gering zu halten. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Abbildung stochastisch parametrierbarer Referenzsysteme entwickelt, mit deren Hilfe systemische Kenndaten identifiziert und hierdurch die Äquivalenzsysteme parametriert werden können. Hierfür werden zunächst stochastische Parameterräume zur realistischen Abgrenzung der Betriebsmittelgrenzen in Laborexperimenten aufgezeigt. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte, stochastische Komponentenmodellierung ist erfolgreich an reinen Maschinen-, Maschinen-Regler-, Leistungselektronik- sowie Hybridsystemen getestet. Der Ansatz ermöglicht weitaus realistischere Referenzsysteme als bisher verfügbar, in denen zumeist lediglich einzelne Netzausschnitte mit festen Komponentenparametern modelliert werden. Für das Gesamtäquivalenzmodell wird eine Ergänzung des Detailgrades der Vorarbeiten erarbeitet. Hierdurch lassen sich beispielsweise unterschiedliche Vorgaben der Blindstromstatik innerhalb eines Netzgebiets oder räumliche sowie herstellerspezifische Häufungen abbilden. Mithilfe einer Varianz-basierten Sensitivitätsanalyse werden systemische Kenndaten zur Parametrierung des Gesamtmodells identifiziert: Hierbei wird als Primärindikator die Maximalleistung der Einspeiser und Lasten empfohlen. Als Sekundärindikator kann zur Erhöhung der Lösungsgüte bzw. zur Verringerung von Abschätzungsmargen die kumulierte Häufigkeit der Anlagengröße verwendet werden. Die Validierungsergebnisse der dynamischen Parametrierung als neuartiger Ansatz zeigen anhand synthetischer Netzgebiete sowie eines Realnetzes auf, dass die Modelle im Einzelnen sowie das Verfahren im Ganzen gültig sind. Mithilfe einfacher funktionaler Zusammenhänge können allgemein gültige Äquivalenzmodelle anhand weniger systemischer Kenndaten parametriert werden. Die Ausnahme bilden hierbei Kopplungsimpedanzen. Für diese wird eine spannungsabhängige Parametrierung mit exponentiell mit der Spannungshöhe steigendem Real- und Imaginärteil empfohlen. Sofern weitere Informationen über das Netzgebiet vorliegen, können die in dieser Arbeit weiterentwickelten Ansätze zur Initialparametrierung verwendet werden, um die Lösungsgüte weiter zu erhöhen.

Identifikationsnummern

  • REPORT NUMBER: RWTH-2019-03059

Downloads