Kleinsignaldynamik elektrischer Energiesysteme mit steigendem Anteil umrichtergekoppelter Anlagen

Von:

Christian Hotz

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Der durch die Energiewende bedingte Paradigmenwechsel in der elektrischen Energieversorgung wirft in vielen Feldern des Forschungsbereiches neue Fragen auf. Zum einen ist mit dem kontinuierlichen Rückbau synchrongeneratorgekoppelter Energieerzeugungsanlagen und der damit verbundenen Reduktion der rotierenden Masse im System zu rechnen. Zum anderen werden regenerative Erzeugungsanlagen und HGÜ-Übertragungsleitungen per Umrichter ans Stromnetz gekoppelt. Die spezifischen dynamischen Eigenschaften beider Kopplungsarten ziehen im Forschungsfeld der Kleinsignalstabilität grundlegende Veränderungen nach sich. Diese Arbeit stellt in einem ersten Schritt die Frage, wie die Kleinsignalstabilität sich unter der Annahme verschiedener Netzentwicklungsszenarien verändern könnte. Ziel ist eine Abschätzung, ob und unter welchen Bedingungen die laufenden und künftigen Veränderungen als problematisch einzustufen sind. In einem zweiten Schritt wird ein Verfahren zur Echtzeitüberwachung der Kleinsignalstabilität entwickelt, das auf einem Machine-Learning-Algorithmus basiert, der mittels eingeschränkter Information über den Systemzustand problematische Netzzustände sehr schnell identifizieren kann und so eine direkte Reaktion ermöglicht. In einem letzten Schritt werden Verfahren zur Verbesserung der Kleinsignalstabilität mittels umrichtergekoppelter Anlagen untersucht. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung eines neuartigen Parametrierungsverfahrens für Pendeldämpfungsregler an Multi-Terminal-HGÜ-Anlagen, das ein Polplatzierungsverfahren mit linearer Programmierung kombiniert, außerdem wird eine systematische Untersuchung des Einflusses virtueller Synchronmaschinen auf die Systemdynamik durchgeführt.