Durch den wachsenden Anteil an Erzeugungsanlagen und leistungsstarken Verbrauchern aus dem Verkehr- und Wärmesektor kommen Niederspannungsnetze immer näher an ihre Betriebsgrenzen. Da für die Niederspannungsnetze bisher keine Messwerterfassung vorgesehen war, können Netzbetreiber Grenzverletzungen nicht erkennen. Um dieses zu ändern, werden deutsche Anschlussnutzer in Zukunft flächendeckend mit modernen Messeinrichtungen oder intelligenten Messsystemen (auch als Smart Meter bezeichnet) ausgestattet sein. Diese sind in der Lage über eine Kommunikationseinheit, das Smart-Meter-Gateway, Messdaten an die Netzbetreiber zu senden. Werden Messdaten aber als personenbezogene Netzzustandsdaten deklariert, so ist aus Datenschutzgründen eine Erhebung dieser Daten weitgehend untersagt.
Ziel dieser Arbeit ist es eine Zustandsschätzung zu entwickeln, die auch bei niedrigredundanter Messwertaufnahme für den Netzbetrieb von Niederspannungsnetzen anwendbare Ergebnisse liefert. Neben geeigneten Algorithmen zur Zustandsschätzung ist dazu die Generierung von Ersatzwerten im Fokus.
Die Untersuchungen und Erkenntnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, den Verteilnetzbetreibern bei den maßgeblichen Entscheidungen in Bezug auf die Zustandsschätzung in Niederspannungsnetzen zu unterstützen. Erst wenn Niederspannungsnetze mit Hilfe der Zustandsschätzung beobachtbar sind, können darauf aufbauende Konzepte zur Regelung entwickelt werden, um die Energiewende zu unterstützen.
Aktualisiert: 2020-10-01
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Betreiber von Niederspannungsnetzen sind im Zuge der Energiewende durch den anhaltenden Ausbau dezentraler Erzeugungsanlagen und dem Aufkommen der Elektromobilität mit steigenden Netzauslastungen konfrontiert. Zukünftig wird ein sicherer Netzbetrieb ohne Leitungsüberlastungen grundsätzlich nur gewährleistet sein, wenn der Netzzustand durch geeignete Systeme ermittelt wird und auf dessen Basis ein intelligentes Netzmanagement mit regelnden Eingriffen erfolgt.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und dem Test eines Verfahrens zur dreiphasigen Zustandsschätzung in vermaschten Niederspannungsnetzen. Als Eingangsdaten dienen dabei Spannungs- und Strommesswerte, welche im Wesentlichen durch Smart Meter an Hausanschlusspunkten messtechnisch erfasst werden. Das Verfahren zielt darauf ab, Grenzwertverletzungen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu erkennen.
Schwerpunkte der Betrachtung sind neben der Systemkonzeptionierung zum einen die Vorverarbeitung der Systemeingangsdaten im Rahmen der Generierung von Ersatzmesswerten sowie der Erkennung von Topologiefehlern und zum anderem die Entwicklung eines Schätzalgorithmus mit linearem Messmodell und der Möglichkeit zur Lokalisierung grob falscher Messdaten. Die Systemverifikation erfolgt sowohl durch umfangreiche Simulationen als auch im Rahmen eines Feldtestes in einem realen Niederspannungsnetz.
Aktualisiert: 2021-12-20
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