ISBN 978-3-8439-5547-8

978-3-8439-5547-8, Reihe Elektrotechnik

Daniel Stenzel
Modellierung der Netzlast für Untersuchungen zur transienten Spannungs- und Winkelstabilität im deutschen Übertragungsnetz

222 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2024), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ziel dieser Arbeit ist es, die notwendige Komplexität für die Modellierung der Dynamik der Netzlast bei Untersuchungen zur transienten Spannungs- und Winkelstabilität im Übertragungsnetz zu ermitteln. Dazu wird ein dynamisches Modell entwickelt, das die Spannungs- und Frequenzabhängigkeit der Netzlast unter Berücksichtigung regionaler und zeitlicher Unterschiede abbildet. Für die Modellierung werden generische Modelle repräsentativer Verbraucher und statistische Daten zum Stromverbrauch verwendet. Anschließend werden verschiedene Untersuchungen zur Spannungs- und Winkelstabilität durchgeführt. Dabei wird das dynamische Lastmodell mit gängigen statischen Modellen verglichen und Möglichkeiten zur Reduktion der Modellkomplexität identifiziert. Aus den durchgeführten Simulationen werden zwei Betrachtungsfälle identifiziert, bei denen ein Netzfehler je nach Lastmodell entweder zum Verlust der transienten Stabilität (TS) oder zu einem Zusammenbruch der Netzspannung (KS) führt. Im Fall TS wirkt sich die Impedanzlast nachteilig auf die Spannungswiederkehr aus. Im Fall KS entspricht die konstante Leistungsaufnahme der ungünstigsten Annahme, während die Impedanzlast eine schnelle Spannungswiederkehr ermöglicht. Unter Berücksichtigung des dynamischen Lastmodells zeigen die Simulationen der kritischen Betrachtungsfälle ein stabiles Systemverhalten. Die Plausibilisierung anhand verfügbarer Literaturdaten lässt eine qualitativ gute Abbildung der realen Netzlast erwarten. Allerdings führt die hohe Modellkomplexität zu einem Anstieg der Simulationszeiten. Die Modellkomplexität kann durch Vereinfachungen reduziert werden, die gleichzeitig einer kritischen Abschätzung des entwickelten Lastmodells entsprechen. Hierzu werden zwei vereinfachte Modellvarianten vorgestellt, die ergänzend zu den gängigen statischen Lastmodellen eingesetzt werden können. Mögliche Anwendungsgebiete sind z. B. die Auslegung von Netzschutzkonzepten und die Planung von Anlagen zur dynamischen Spannungshaltung.