Volume 69, Issue 5 - Schwerpunktheft: Ausgewählte Fragestellungen der Modellierung von elektrischen Energieversorgungssystemen / Martin Wolter, Lutz Hofmann

Zusammenfassung Differential-algebraische Gleichungssysteme entstehen bei der Modellierung elektrischer Netzwerke. Der sich ergebende Index der Differential-algebraischen Gleichung schränkt die Auswahl der möglichen Lösungsverfahren ein. Dieser Index kann für Verfahren aus der Schaltungssimulation bei speziellen Anforderungen an die Betriebsmittelmodelle und die Topologie a priori bestimmt werden. Die Ergebnisse aus der Schaltungssimulation sollen auf das in der elektrischen Energietechnik eingesetzte Erweiterte Knotenpunktverfahren übertragen werden. Dazu wird eine Strukturanalyse des mit dem Erweiterten Knotenpunktverfahren formulierten Differential-algebraischen Gleichungssystems durchgeführt. Hierbei ergibt sich bei Verwendung der klassischen Betriebsmittelmodelle für die Berechnung von Ausgleichsvorgängen in Elektroenergiesystem ein Index-1 System in Hessenbergform.

Zusammenfassung Die Optimierung von Engpassmanagementmaßnahmen ist ein bedeutender Forschungsschwerpunkt in der elektrischen Energieversorgung. Hierfür haben sich unterschiedlichste Methoden etabliert. Diese Methoden verwenden sowohl klassische als auch heuristische Optimierungsalgorithmen, um das Engpassmanagementproblem zu lösen. Der Fokus dieser Veröffentlichung liegt auf der Darstellung aller Schritte, die zur Linearisierung des Engpassmanagementproblems notwendig sind. Darauf aufbauend wird ein gemischt ganzzahliges lineares Optimierungsproblem aufgebaut, das sowohl die Kraftwerkseinsatzplanung als auch das Engpassmanagement umfasst. Die entwickelten Optimierungsalgorithmen werden auf ein Testszenario basierend auf dem IEEE 24 Knoten Netz angewandt. Mit Hilfe des vorgestellten Algorithmus ist es möglich, das Netz engpassfrei zu betreiben. Zum Ausgleich des Linearisierungsfehlers muss der Algorithmus auf das Beispielnetz dreimal angewandt werden.

The most cost-effective method to improve the damping of low frequency electromechanical oscillations in interconnected power systems is the use of Power System Stabilizers (PSS), which act as supplementary controllers in the generator excitation system. In general, the performance of a power system stabilizer depends on the proper tuning of its parameters, to ensure a positive contribution to the small signal stability of the power system, without negatively impacting its transient stability. This paper will discuss the different roles of the excitation system automatic voltage regulator and the power system stabilizer in improving the transient stability and the oscillatory stability of the power system. The focus of the paper will be on the tuning methodology for power system stabilizers, which can ensure a robust performance of the PSS over a wide range of frequencies and operating conditions. In addition, mathematical optimization techniques will be introduced into the tuning process to improve the efficiency and accuracy of the tuning process.

Zusammenfassung Für eine betriebspunktunabhängige Kurzschlussstromberechnung enthält das Verfahren mit der Ersatzspannungsquelle an der Kurzschlussstelle aus der DIN EN 60909-0 eine genäherte Einbindung von Erzeugungsanlagen mit Vollumrichter. Für die Untersuchung der getroffenen Näherungen wird die exakte Einbindung von Vollumrichteranlagen in das Überlagerungsverfahren vorgestellt. Exemplarische Berechnungen zeigen, dass die getroffenen Näherungen hinsichtlich der Stromänderungen der Vollumrichteranlagen im Kurzschlussfall zu einer Unterschreitung des minimalen Anfangs-Kurzschlusswechselstroms führen können.

Zusammenfassung Im aktuellen Netzentwicklungsplan Strom ist der Neu- und Zubau mehrerer 1000 km von Übertragungsleitungen geplant. Eine zunehmende Anzahl von Verbindungen wird dabei als Drehstrom-Erdkabel ausgeführt. Aufgrund der erzielbaren Vorteile erscheinen supraleitende 380 kV Drehstromkabel zunehmend attraktiv. Dieser Beitrag fasst zunächst den grundlegenden Aufbau und die Eigenschaften supraleitender 380 kV Drehstromkabel zusammen und führt an einem Beispiel einen wirtschaftlichen Vergleich mit einem konventionellen Kabel durch. Abschliessend werden die wichtigsten Anforderungen an die Systemintegration eines supraleitenden Kabels aus Sicht eines Netzbetreibers aufgeführt und deren Erfüllung bewertet. Als wesentliches Ergebnis bleibt festzuhalten, dass supraleitende 380 kV Kabel wirtschaftlich sein können und die betrieblichen Anforderungen an die Systemintegration aus Sicht eines Netzbetreibers erfüllen können.

Zusammenfassung Die steigende Distanz von Erzeugung und Verbrauch in elektrischen Übertragungsnetzen zieht die Notwendigkeit einer transparenten Leistungsflusssteuerung nach sich. Zur Steuerung von Leistungsflüssen lassen sich unter anderem Phasenschiebertransformatoren (PST) einsetzen, wie es auch schon in mehreren Gebotszonen des europäischen Verbundnetzes an zahlreichen Stellen geschehen ist. Die Abbildung der Einflüsse der einzelnen PST auf den Leistungsfluss im Netz lässt sich bisher nur durch linearisierte Gleichstrom-Leistungsfluss-Annahmen vornehmen. In diesem Beitrag wird eine Methode dargestellt, die ohne DC-Annahmen die Berechnung von PST-Einflüssen ermöglicht. Dazu wird jeder PST durch zwei Stromquellen nachgebildet und darauf basierend werden für jeden PST einzeln die Flüsse im Netz berechnet.