Entwicklung von Modellen & Algorithmen zur Lastflussberechnung

Für die Berechnung der Spannungen und –ströme in elektrischen Netzen im quasistationären Bereich werden sogenannte Lastflussberechnungsverfahren eingesetzt. Die Höhen der Spannungsbeträge in den Netzen sind eng gekoppelt mit der Blindleistungsbereitstellung aus entsprechenden Quellen, insbesondere aus thermischen Erzeugungsanlagen aber auch aus statischen Elementen (Kompensationsdrosseln und –kondensatoren). Die maximal bzw. minimal mögliche Blindleistungseinspeisung wird dabei in der Regel stark vereinfacht durch konstante, spannungsunabhängige Werte modelliert. Diese Annahme ist zwar für einen engen Bereich der Generatorklemmenspannung akzeptabel, kann jedoch bei störungsbedingtem Sinken der Spannung zu Ergebnissen auf der unsicheren Seite führen. Es wird deshalb ein Modell entwickelt, welches über den gesamten betrieblich möglichen Spannungsbereich hinreichend genaue Ergebnisse auf der sicheren Seite ermöglicht und dabei mit wenigen, in der Regel verfügbaren Eingangsdaten auskommt.

Im Rahmen der Forschungsaktivitäten werden folgende Ziele verfolgt:

• Entwicklung von neuen, für den gesamten betrieblich möglichen Spannungsbereich gültigen Modellen für Erzeugungsanlagen und andere Blindleistungsquellen in Lastflussberechnungsalgorithmen für elektrische Netze.
• Nachweis ihrer Praxistauglichkeit durch Implementierung in Berechnungsprogramme
• Vergleichende Simulationen gegen vollständige dynamische Modelle.
  
  

Insgesamt sollen als Ergebnis des Projektes Betriebsmodelle sowie ein neues Softwaremodul zur Lastflussberechnung entstehen, welche auch in anderen quasistationären Berechnungsverfahren zur expliziten Ermittlung der Spannungsstabilitätsgrenze verwendet werden können.

Die Vorgehensweise gliedert sich hierzu in folgende Schritte:

• Konzeptionierung:
  Hierzu soll die verfügbare Literatur zur Regelung und zum Schutz von Erzeugungseinheiten ausgewertet werden und durch Rücksprache mit Betreibern und Herstellern der Aufbau aktueller Modelle, die Implementierung in Lastflussprogrammen und deren Nachteile ermittelt werden. Auf Basis der gewonnen Informationen werden Vorschläge zur Optimierung erarbeitet und neue, erweiterte Modelle erstellt.
  
  
• Implementierung:
  Zur Implementierung der neuen Modelle für Erzeugungsanlagen und Blindleistungskompensationseinrichtungen werden passende Algorithmen entwickelt, welche die vielseitigen Wechselwirkungen von Blindleistungseinspeiseänderungen auf die Blindleistungsbilanz und vor allem auf Spannungsniveau und Blindleistungsbedarf des Netzes beherrschen können.
  
  
• Validierung: 
  Der Test und die Verifikation der Modelle geschieht durch Vergleich mit Störungsschrieben und durch Vergleich mit volldynamischen Netzsimulationen anhand von Beispielnetzen.
  
  

M.Sc. Hendrik Acker

[1]  H. Acker, S. Loitz, W. Wellssow, “Improving the Accuracy of System Security Assessment in Highly Stressed Transmission Grids,” in Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), 2013

[2]  S. Loitz, H. Acker, and W. H. Wellssow, “Improving the system voltage stability assessment by using advanced reactive power generation models,” in Security in Critical Infrastructures Today, Proceedings of International ETG-Congress 2013; Symposium 1, 2013, pp. 1–6.