Verfahren zur Bewertung des dynamischen Verhaltens von Spannungsregelungen zur Flickerreduzierung

Bertram, Reinhold; Schnettler, Armin (Thesis advisor); Monti, Antonello (Thesis advisor)

Aachen (2020) [Doktorarbeit]

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Kurzfassung

Wahrnehmbare Helligkeitsänderungen, die aufgrund von schnellen Spannungsschwankungen auftreten, werden als Flicker bezeichnet und können zu gesundheitlichen Folgen für Betroffene führen. Als konventionelle Gegenmaßnahme werden Kompensationseinrichtungen wie STATCOMs eingesetzt. Verteilte Erzeugungsanlagen, die infolge der großflächigen Umsetzung der Energiewende im Stromnetz verfügbar sind, könnten als "virtuelle STATCOMs" eine weitere Lösungsoption zur Reduktion von Flickern in Verteilungsnetzen sein. Leistungselektronisch gekoppelte Erzeugungsanlagen besitzen bereits die technischen Voraussetzungen, dem Stromnetz Blindleistung in sehr kurzer Zeit zur Verfügung zu stellen und könnten daher ohne Hardwarenachrüstung eine Flickerkompensation übernehmen. Zur Bewertung der Wirksamkeit dieser Lösungsoption ist ein Bewertungsverfahren notwendig. In dieser Arbeit wird ein Bewertungsverfahren vorgestellt, das den Vergleich der Leistungsfähigkeit verschiedener Technologieportfolios und Regelungen hinsichtlich ihres Potentials, Flicker zu reduzieren, ermöglicht - insbesondere unter Berücksichtigung verteilter Blindleistungsregelungen, wie zum Beispiel "virtueller STATCOMs". Dazu wird das Flickerreduktionspotential definiert und das Verfahren erläutert, das aus den Stufen zur Berechnung des stationären und dynamischen sowie simulativen Potentials besteht. Die wesentlichen Innovationen des verfolgten Ansatzes sind die Anpassung des Integrationspotentialansatzes für Flicker in Kombination mit der Anwendung nichtlinearer Optimierung, mit der Verwendung eines Effektivwertflickermeters und mit der dynamischen Zeitbereichssimulation von Blindleistungsregelungen. Mit dem Bewertungsverfahren wird bestimmt, welcher Flickerpegel durch die Lösungsoption "virtueller STATCOM" unter den in Normen definierten Grenzwert abgesenkt werden kann. Die Ergebnisse der exemplarischen Untersuchung zeigen, dass die Höhe des stationären Potentials von der Netztopologie, der Einspeisung und der Last abhängig ist. Die verfügbare Blindleistung ist dabei der wesentliche limitierende Faktor. Die Bestimmung des dynamischen Potentials zeigt die Einschränkung durch das zeitabhängige Verhalten der Blindleistungsregelungen. Die Bewertung durch das simulative Potential ergibt schließlich, dass das Potential für tatsächlich realisierbare Regelungen abhängig von der Kennliniensteigung und der Reglergeschwindigkeit ist.

Identifikationsnummern

  • REPORT NUMBER: RWTH-2020-09734

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