Autor: Martin Biller

Schutzalgorithmen für dynamisch vermaschte Ringnetzstrukturen mit dezentraler Einspeisung

Schutzalgorithmen für dynamisch vermaschte Ringnetzstrukturen mit dezentraler Einspeisung von Biller, Martin
In den letzten Jahren und Jahrzehnten ist ein teils massiver Zuwachs an dezentralen Energieumwandlungsanlagen (DEA) zu verzeichnen, für welchen die bestehenden elektrischen Energieversorungsnetze nicht geplant wurden. Um daraus folgenden möglichen Verletzungen der Spannungs- und Stromgrenzen zu begegnen, kann eine Erhöhung des Vermaschungsgrads vorgenommen werden, wodurch weitere Pfade für den Leistungsfluss eröffnet werden. Im einfachsten Fall führt dies zum Ringschluss vormals offen betriebener Ringnetze. Hierfür werden keine neuen Betriebsmittel benötigt und die Topologieänderung kann prinzipiell sofort geschehen. Herkömmliche Schutzsysteme in Verteilungsnetzen können geschlossene Ringe mit hohem DEA-Anteil jedoch in vielen Fällen nur unzureichend beherrschen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden deshalb Schutzalgorithmen für Relais an der Sammelschiene als auch an der (ehemaligen) Ringtrennstelle entwickelt, welche dieser neuen Konstellation bei unsymmetrischen Fehlern (einpolige und zweipolige Fehler) gerecht werden. Die Algorithmen arbeiten auf Basis der lokal gemessenen Ströme und Spannungen in Symmetrischen Komponenten. Es sind keine stationsübergreifenden Kommunikationskanäle nötig. Das bedeutet, dass die Anwendung der vorgeschlagenen Algorithmen mit Ausnahme neuer Relais bzw. der Implementierung der Algorithmen in bestehenden Relais keine weitere zusätzliche Infrastruktur benötigt. Die Anwendung der Algorithmen führt zu einer Verringerung der Fehlerklärungszeit und vermindert so die Ausfallwahrscheinlichkeit weiterer DEA durch länger anhaltende Unterspannungszustände. Überdies erlaubt die verbesserte Fehlerortung den schnelleren Anlauf von Fehlerbehebungsmaßnahmen an der Fehlerstelle. Auf diese Weise trägt die vorliegende Arbeit zur Integration großer Anzahlen an DEA in das vorhandene Netz unter Umgehung massiver Netzausbaumaßnahmen bei.
Aktualisiert: 2021-08-05
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