Adaptive, aufwandsminimale und fehlerrobuste Automatisierung von Niederspannungsnetzen

Abstract

Die Energiewende und die Elektrifizierung von Sektoren (z. B. Warme- und Verkehrssektor) werden politisch und gesellschaftlich weiter forciert. Fur die elektrische Energieversorgung bedeutet dies einen Paradigmenwechsel. Smart Grid Losungen bzw. Automatisierungslosungen stellen dabei eine kosteneffiziente und zukunftsfahige Moglichkeit dar, welche insbesondere die stark betroffene Niederspannungsebene ertuchtigt. Aus diesem Grund befasst sich diese Dissertation mit der Weiterentwicklung eines Systems zur Automatisierung von Niederspannungsnetzen, sodass zum einen der Installationsaufwand reduziert und zum anderen adaptiv auf die sich im Niederspannungsnetz einstellenden Veranderungen (z. B. durch die Integration von Photovoltaikanlagen und Ladeinfrastruktur) reagiert werden kann. Die Weiterentwicklungen durfen dabei die Robustheit des Systems zur Automatisierung von Niederspannungsnetzen nicht beeinflussen. Somit werden in dieser Arbeit drei Funktionen dargestellt, welche die Hauptaufgaben eines „Smart Grids“ (Uberwachung des Netzzustandes und Regelung des Netzzustandes in Echtzeit) erganzen. Die Funktionen ermoglichen eine Validierung von Parametern, eine Bedarfsdetektion von Aktorflexibilitat zur Regelung des Netzzustandes und eine Interaktion zwischen den Systemen der Mittel- und Niederspannungsautomatisierung in Echtzeit. Alle drei Funktionen sind in einer dezentralen Systemarchitektur auf Feldgeraten implementiert, welche eine begrenzte Rechen- und Speicherkapazitat bereitstellen. Fur diese Implementierung wird die Sensitivitatsanalyse als Substitution einer konventionellen Leistungsflussberechnung vorgestellt und auf die Anforderungen des Systems zur Automatisierung von Niederspannungsnetzen angepasst. Erst durch die in der Arbeit dargestellte Substitution und Verbesserung der Berechnungsgrundlage, ist die Implementierung in die Systemarchitektur moglich. Eine erfolgreiche Implementierung muss stets durch diverse Validierungen sichergestellt werden, sodass diese Arbeit ein simultanes und sukzessives Validierungskonzept dazu bereitstellt. Das entwickelte Validierungskonzept wird in dieser Arbeit fur die Bewertung des Systems zur Automatisierung von Niederspannungsnetzen genutzt und pragnante Labor- und Feldtestergebnisse werden dargestellt. Diese Validierung stellt die erfolgreiche Weiterentwicklung dar, welche eine adaptive, aufwandsminimale, fehlerrobuste und zukunftsfahige Automatisierung von Niederspannungsnetzen ermoglicht.