Institut für Regelungs- und Steuerungssysteme Prof. Dr.-Ing. Sören Hohmann Wilhelm-Jordan-Weg, Geb. 11.20 76131 Karlsruhe | www.irs.kit.edu Ansprechpartner: Beginn: nach Absprache Martin Pfeifer, M.Sc. Dauer: 6 Monate anwendungsorientiert theorieorientiert Ihre Interessen: IRS, Raum 107 Tel.: 0721/608-43236 Modellbildung [email protected] Energietechnik Zustandsraumdarstellung Masterarbeit Differentialalgebraisches Modellierungskonzept für die Mittelspannungsebene elektrischer Verteilnetze Motivation: Noch vor wenigen Jahren erfolgte die Verteilung elektrischer Energie strikt nach dem Top-Down-Prinzip: Energie wurde zentral in Großkraftwerken produziert und von den Übertragungsnetzen über die Verteilnetze bis hin zum Endkunden transportiert. Aufgrund dieser historisch gewachsenen Struktur besitzen heutige Verteilnetze nur wenige Messstationen, welche dann in einem typischen Abtastintervall von 15 Minuten meist nur Strom- und Spannungsbeträge an die Leitwarte liefern. kW Einspeisung Moderne Verteilnetze sind mit einer zunehmenden Einspeisung aus Er3000 neuerbaren Energien (EE), häufig an der Netzperipherie, konfrontiert. Weil die erzeugte Leistung i.d.R. nicht auf den unteren Spannungsebe2000 nen verbraucht werden kann, wird diese in höhere Netzebenen durchgeleitet. Hierbei entstehen aufgrund der Fluktuation der EE-Einspeisung 1000 (siehe nebenstehendes Bild einer Windkrafteinspeisung) unbekannte dynamische Vorgänge im Netz, die mit den gängigen Netzmodellen nicht 0 abgebildet werden können. Um 2830 2840 2850 14:10 14:30 Übertragungsnetz Uhrzeit t in min die auftretenden Leistungsflüsse nachvollziehbar zu machen, sind neue Modelle erforderlich, welche die Einspeisecharakteristika der EE-Anlagen miteinbeziehen. Aufgabenstellung: Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines neuen Modellierungskonzepts für die Mittelspannungsebene elektrischer Verteilnetze. Hierbei müssen algebraische Ansätze aus der klassischen Leistungsflussrechnung und dynamische Komponenten, wie spannungsgeregelte Erzeugeranlagen, in einem ganzheitlichen DifferentialAlgebraischen-System (DA-System) zusammengeführt werden. Besonderes Interesse fällt hierbei auf die Wahl der Zustandsgrößen. Das entwickelte Konzept ist anhand von Minimalbeispielen in Matlab/ Simulink umzusetzen. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit Modellierungskonzepten aus der Literatur. Beginn: Nach Absprache Ihre Interessen: Dauer: Modellbildung, Zustandsraum, Energiewende 6 Monate experimentell anwendungsorientiert theorieorientiert Masterarbeit Differentialalgebraisches Modellierungskonzept für die Mittelspannungsebene elektrischer Verteilnetze Motivation: Noch vor wenigen Jahren erfolgte die Verteilung elektrischer Energie strikt nach dem Top-Down-Prinzip: Energie wurde zentral in Großkraftwerken produziert und von den Übertragungsnetzen über die Verteilnetze bis hin zum Endkunden transportiert. Aufgrund dieser historisch gewachsenen Struktur besitzen heutige Verteilnetze nur wenige Messstationen, welche dann in einem typischen Abtastintervall von 15 Minuten meist nur Strom- und Spannungsbeträge an die Leitwarte liefern. Moderne Verteilnetze sind mit einer zunehmenden Einspeisung aus Erneuerbaren Energien (EE), häufig an der Netzperipherie, konfrontiert. Weil die erzeugte Leistung i.d.R. nicht auf den unteren Spannungsebenen verbraucht werden kann, wird diese in höhere Netzebenen durchgeleitet. Hierbei entstehen aufgrund der Fluktuation der EE-Einspeisung unbekannte dynamische Vorgänge im Netz, die mit den gängigen Netzmodellen nicht abgebildet werden können. Um die auftretenden Leistungsflüsse nachvollziehbar zu machen, sind neue Modelle erforderlich, welche die Einspeisecharakteristika der EE-Anlagen miteinbeziehen. Aufgabenstellung: Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines neuen Modellierungskonzepts für die Mittelspannungsebene elektrischer Verteilnetze. Hierbei müssen algebraische Ansätze aus der klassischen Leistungsflussrechnung und dynamische Komponenten, wie spannungsgeregelte Erzeugeranlagen, in einem ganzheitlichen Differential-Algebraischen-System (DA-System) zusammengeführt werden. Das entwickelte Konzept ist anhand von Minimalbeispielen in Matlab/Simulink umzusetzen. Abschließend erfolgt ein Vergleich mit Modellierungskonzepten aus der Literatur. Übertragungsnetz
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