Zukünftige Energieversorgungsnetze werden vermehrt als vermaschte, länderübergreifende Multiterminal HVDC Netze ausgelegt. Der Ausfall einer Umrichterstation oder eines Leitungsabschnittes führt dann zwangsweise nicht zu einem Ausfall des gesamten Netzes.
Der Modulare Multilevel Umrichter ist dabei in der Lage, mit entsprechenden Submodulen, sehr schnell auf DC- und AC-seitige Fehler zu reagieren. Prinzipbedingt benötigt der Modulare Multilevel Umrichter jedoch eine Symmetrierung der dezentralen Energiespeicher, welche im Fehlerfall divergieren können. Daher muss der Umrichter, inklusive seiner Regelung, so robust ausgelegt sein, dass es zu keinem internen Ausfall kommt.
In der vorliegenden Dissertation wird ein neuartiges Konzept zur Regelung der Zweigenergien von Modularen Multilevel Umrichtern vorgestellt. Die Regelung in diskreten Zeitabschnitten ermöglicht eine schnelle Detektion verschiedener Arten von AC- und DC-seitigen Kurzschlüssen. Dadurch müssen Unsymmetrien nicht erst über mehrere AC-Perioden hinweg ausgeregelt werden, was auch eine ungünstige Auslegung des Umrichters verhindert.
Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt einen hybriden DC-Leistungsschalter. Fehlerhafte Leitungen in vermaschten HVDC-Netzen werden dadurch schnell und sicher trennbar. Dabei steht der modulare Aufbau im Vordergrund. In einem Laboraufbau wurden neben der Funktionsweise des Leistungsschalters auch eine Optimierung der elektrischen Systemkomponenten durchgeführt. Im Vergleich zu rein elektronischen Leistungsschaltern ist der vorgestellte und optimierte hybride Leistungsschalter wesentlich verlustärmer.
Aktualisiert: 2022-02-24
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Diese Arbeit entwickelt automatisierte Betriebsführungskonzepte für HGÜ-Verbindungen, die sich innerhalb eines synchronen Verbundsystems befinden. Neben der Umsetzung verschiedener Zielfunktionen, wird auch der Parallelbetrieb mehrerer parallel verlaufender HGÜ-Verbindungen untersucht. Die abschließende Bewertung verdeutlicht die Vor- und Nachteile der entwickelten Methoden und ermöglicht einen Vergleich der Konzepte untereinander.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Diese Arbeit entwickelt automatisierte Betriebsführungskonzepte für HGÜ-Verbindungen, die sich innerhalb eines synchronen Verbundsystems befinden. Neben der Umsetzung verschiedener Zielfunktionen, wird auch der Parallelbetrieb mehrerer parallel verlaufender HGÜ-Verbindungen untersucht. Die abschließende Bewertung verdeutlicht die Vor- und Nachteile der entwickelten Methoden und ermöglicht einen Vergleich der Konzepte untereinander.
Aktualisiert: 2021-03-31
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Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die strategische Netzausbauplanung in vermaschten Drehstromnetzen unter besonderer Berücksichtigung der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ). Vorgestellt wird eine Methodik, anhand derer wirkleistungsbedingter Netzausbaubedarf in einem Energieversorgungssystem effizient mittels vorwiegender Verwendung der HGÜ behoben werden kann.
Aufbauend auf einer Sensitivitätsanalyse werden alle Knoten eines Netzes hinsichtlich ihrer wirk- und blindleistungsbezogenen Eignung zum Anschluss eines HGÜ-Umrichters untersucht. Hierbei werden auch Stabilitätsinformationen aus nicht-konvergenten Netznutzungs- und (N-1)-Fällen ausgewertet, die mittels Modalanalyse der Jacobi-Matrix der Leistungsflussgleichungen gewonnen werden. Die Berücksichtigung der an den Netzknoten maximal möglichen Leistungsänderungen führt abschließend zu einer vereinheitlichten, komplexwertigen Knotengüte, die die Klassifizierung der ermittelten HGÜ-Anschlussknoten in Gleich- und Wechselrichterknoten ermöglicht.
Die Ableitung einer vereinheitlichten Knotengüte wird ergänzt durch eine Methodik zur Ermittlung der optimalen Wirk- und Blindleistungsbetriebspunkte der HGÜ-Umrichter mittels eines Optimierungsalgorithmus. Die entwickelte Zielfunktion stellt sicher, dass dem HGÜ-Netz nur soviel Wirkleistung entnommen wird, wie zur Behebung des Netzausbaubedarfes notwendig ist. Hierdurch wird eine Überdimensionierung der projektierten HGÜ-Netzebene vermieden. Zusätzlich wird eine heuristische Methode zur Vernetzung der HGÜ-Knoten und zur Optimierung des dynamischen Systemverhaltens präsentiert. Die so erzielten Ergebnisse werden mittels stationärer und dynamischer Sicherheitsbewertung dem konventionellen Netzausbau gegenübergestellt.
Aktualisiert: 2020-12-08
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E-105: St. Bauer, J. Meisner:
HVDC- Erzeugung, Messung und Anwendungen
Vorträge des 288. PTB-Seminars am 24. Und 25. Februar 2015
52 S., 58 Abb., 9 Tab., ISBN 978-3-95606-153-0, 2015
Die Entwicklung auf dem Gebiet der Hochspannungs-Gleichstromübertragung nimmt nicht nur aufgrund des Netzausbaus in Deutschland rasant zu. Gerade im Bereich der Integration neuer HGÜ-Systeme in das vorhandene Drehstromnetz sind neue Herausforderungen in der Erzeugung und Präzisionsmessung entstanden. Diese neue Herausforderungen und deren Lösungen tragen aber nicht nur zu einer neuen Infrastruktur bei, sondern können auch vielfältige Anwendung auf verschiedenen Gebieten der Forschung finden. Das Seminar soll einen Überblick über die Geschichte, die Entwicklung sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte in der HGÜ geben. Des Weiteren werden Anwendungen in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Atom-u und Kernphysik aufgezeigt.
Aktualisiert: 2022-09-21
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