Beobachtbarkeit von Multidomänen

Institut für Theoretische Informatik
Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme
http://i11www.iti.kit.edu
http://www.irs.kit.edu
Beginn: nach Absprache
Ansprechpartner:
Ausrichtung:
Dauer: 6 Monate
Theorieorientiert
Schwerpunkte: Graphentheorie,
Energietechnik und
Systemtheorie
Franziska Wegner
Martin Pfeifer
ITI (50.34), Raum 316
IRS (11.20), Raum 107
[email protected]
[email protected]
Tel.: 0721/608-44322
Tel.: 0721/608-43236
Masterarbeit
Beobachtbarkeit von MultidomänenEnergieverteilnetzen
Motivation
H
V
O
MV
MV
M
H
M
V
V
HV
MV
HV
MV
GASNETZ
WÄRMENETZ
STROMNETZ
LV
Die Energieversorgungssysteme befinden sich in einer Phase
fundamentaler Veränderungen, in deren Folge die bestehende
zentrale Energieversorgung in getrennten physikalischen Domänen in eine dezentrale domänenübergreifende Versorgungsstruktur übergeht.
Wichtige Bestandteile dieser Entwicklung sind
die Erneuerbaren Energien (EE), die Kraft-Wärme-Kopplung
(KWK), Energiespeicher sowie die Power-to-X Technologien. Die
entsprechenden Anlagen operieren meist auf Verteilnetzebene und
verursachen dort zeitlich schwankende Leistungsflüsse, welche
aufgrund einer unzureichenden Sensorausstattung für die Netzbetreiber nicht detektierbar sind. In der Folge kommt es zu unzulässigen Grenzwertverletzungen, z.B. für die Spannung im elektrischen
Netz oder den Druck im Gasnetz. Deshalb stellt sich die Frage,
wo Sensoren platziert werden müssen, um ein MultidomänenEnergieverteilnetz beobachtbar zu machen.
LV
Speicher
Stromspannung
Stromerzeugung
Verbraucher
Bildquelle: http://www.c-u-r.de
Aufgabenstellung
In der Arbeit soll in einem theoretischen Untersuchungsrahmen geklärt werden, an welchen Stellen eines Multidomänen-Energieverteilnetzes Messwerte erfasst werden müssen, sodass alle Zustände des Netzes beobachtbar
sind. Zunächst erfolgt eine Einarbeitung in die Graphentheorie und die grundlegenden physikalischen Prinzipien der
verschiedenen Energiedomänen sowie deren Kopplungen. Im Folgenden werden erste statische Beispielsysteme
graphentheoretisch modelliert und auf Beobachtbarkeit analysiert. Auf Basis der Erkenntnisse soll ein Beobachtbarkeitskriterium abgeleitet werden, welches auf allgemeine Netzstrukturen anwendbar ist. In einem zweiten Schritt
werden nun zusätzlich dynamische Zustände betrachtet und das statische Beobachtbarkeitskriterium um die systemtheoretische Beobachtbarkeit erweitert. Die Arbeit wird durch die Präsentation der Ergebnisse im Vortrag und
das Verfassen der Thesis abgeschlossen.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Präsident: Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka
Vizepräsidenten: Dr. Elke Luise Barnstedt, Dr. Ulrich Breuer,
Prof. Dr. Thomas Hirth, Prof. Dr. Oliver Kraft, Prof. Dr. Alexander Wanner
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu

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