Zentrale Blindleistungs-Spannungsoptimierung in elektrischen Energieversorgungssystemen

1m Rahmen des Forschungsauftrages wurden die Einsatzmoglichkeiten einer zentralen digitalen Spannungs-Blindleistungsregelung als Sekundarregelung untersucht. Dazu wurde zunachst eine Bestandesaufnahme der heutigen Technik und der Forschungsarbeiten vorgenommen und in Abschnitt 2 doku mentiert. Anhand illustrativer Beispiele werden in Abschnitt 3 die Probleme erortert, die mit dem Spannungs-Blindleistungsverhalten des Netzes verbunden sind, urn so das Verhalten einer Regelung im Hinblick auf die verschiedenen Anforderungen besser beurteilen zu konnen. Die mathematische Analyse des Netzverhaltens erfolgt in Abschnitt 4. Der EinfluB inkrementaler StellgroBenanderungen auf den Netzzustand, wie Knotenspannungsanderung, BlindleistungsfluBanderung, Blind- und Wirkleistungsverlustanderung wird beschrieben. Hier steht die spatere Nutzung des mathematischen Modells im Vordergrund der Uber legungen und nicht die effiziente Systembeschreibung mittels speziel ler Algorithmen. Das mathematische Modell dient dann in Abschnitt 5 dazu, gezielt Korrekturen am Netzzustand vorzunehmen. Daraus resultiert ein Entwurf einer zentralen Spannungs-Blindleistungsregelung. Dieser Entwurf ist nur als Arbeitsgrundlage zu verstehen. Er stellt keine allgemeingUltige Problemlosung dar und dient dazu, bestimmte Systemeigenschaften zu studieren. Diese werden in Abschnitt 6 anhand eines Beispielnetzes durch Simulationsrechnungen herausgearbeitet. Das Beispielnetz und die digitale Simulation des Kapitels 6 stehen stellvertretend fUr eine Vielzahl von untersuchungen unter anderem auch unter Einsatz eines Drehstromnetzmodells. Der endgUltige Ent wurf kann aber erst durch Netzversuche gefunden werden. - 90 - Als wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist festzuhalten, daB mit Hilfe einer zentralen Spannungs- Blindleistungsregelung die statische Stabilitat aufgrund der besseren Blindleistungsver teilung wesentlich vergroBert werden kann. Weiter wurde gezeigt, daB die Minimierung der Spannungsabweichungen vom Sollwert allein kein geeignetes Optimierungskriterium darstellt.

Autorentext
Professor Dr. Jürgen Voss ist Fachreferent am Deutschen Historischen Institut Paris.

Inhalt

1. Allgemeines.- 1.1 Einleitung.- 1.2 Systemanforderung.- 1.3 Spannungsregelung der Betriebsmittel.- 1.4 Spannungs-Blindleistungsregelung des Netzes.- 1.5 Aufgabenstellung.- 2. Stand der Technik und aktuelle Arbeiten.- 2.1 Stand der Technik.- 2.2 Neuere Arbeiten zur Spannungs- und Blindleistungsregelung.- 3. Aufgaben der Spannungs- und Blindleistungsregelung.- 3.1 Reaktion auf unterschiedliche Netzbelastung.- 3.2 Reaktion auf Blindleistungsausfall.- 3.3 Blindleistungsflußregelung zur Vermeidung von Kreisströmen.- 3.4 Spannungshaltung zur Sicherung der Transportkapazität.- 3.5 Spannungsniveauwahl zur Stützung der Blindleistungseinspeisung der Kraftwerke.- 3.6 Blindleistungsbedarf der Lasten in Abhängigkeit von den Knotenspannungen.- 3.7 Koordination der Stellvorgänge.- 3.8 Vermeidung von Spannungszusammenbrüchen.- 4. Mathematische Beschreibung des stationären Netzverhaltens.- 4.1 Netzgleichungen.- 4.2 Mathematische Einbindung der Stelleinrichtungen in die Netzgleichungen.- 4.3 Sensitivitätsberechnung.- 4.4 Korrekturmöglichkeiten am Netzzustand.- 5. Korrekturen am Netzzustand gemäß einer Zielfunktion.- 5.1 Berücksichtigung der Abweichungen von vorgegebenen Knotenspannungen und Blindleistungsflüssen.- 5.2 Regler mit Zeitverhalten.- 6. Wirkung der Regelung auf den Netzzustand.- 6.1 Beispielnetz.- 6.2 Sensitivitätsberechnung am Beispielnetz.- 6.3 Korrekturen am Netzzustand des Beispielnetzes mittels Stellvorrichtungen.- 6.4 Natürliches Verhalten des Netzes und der Einfluß der Regelung.- 7. Einbindung der Spannungs-Blindleistungsregelung in die Netzregelung.- 7.1 Aufgaben der primären Regelung.- 7.2 Aufgaben der sekundären Regelung.- 7.3 Aufgaben der tertiären Regelung.- 7.4 Abschließende Bemerkungen.- 8. Zusammenfassung.- Literatur.- A. Transformator mitvariablem Übersetzungsverhältnis.- B. Zur Reglersynthese.- C. Ausdruck der Sensitivitätsmatrix.