Dezentrale Koordinierung von Leistungsflussreglern zur Erhöhung der Übertragungskapazität und -sicherheit
Final Report Abstract
Bedingt durch die zunehmende Integration von Erneuerbaren Energiequellen (EE) steigt die Volatilität bei der Einspeisung bzw. Nachfrage von Wirk- und Blindleistung. Dementsprechend werden Vorhersagen über Leistungsflüsse immer schwieriger. Weiterhin bedingt der gleichzeitige Rückgang von konventionellen Synchrongeneratoren im Netz, die vorwiegend für die Erbringung der Systemdienstleistungen verantwortlich waren, weitere strukturelle Veränderungen. Insbesondere in (N-k)-Situationen steigt so das Risiko von Leitungsüberlastungen, Spannungsinstabilität, kaskadierenden Fehlern und weiträumigen Netzzusammenbrüchen. Um diesen Ausfällen ganzer Netzbereiche vorzubeugen, wurden im Rahmen dieses Teilprojektes adaptive, echtzeitfähige Regelungsverfahren entwickelt und evaluiert, die auf Basis dezentraler Informationen Gefahren identifizieren und Gegenmaßnahmen einleiten. Dabei wurde auf Arbeiten aus der ersten Phase der Forschergruppe aufgesetzt und diese insbesondere hinsichtlich Spannungsstabilität und Kommunikation maßgeblich erweitert. Hierbei wurde das Multi-Agent System (MAS) zur Leistungsflussregelung um Algorithmen zur Identifizierung einer drohenden Spannungsinstabilität erweitert, welche allein auf lokalen Messwerten basieren. Darauf aufbauend werden die verfügbaren Gegenmaßnahmen koordiniert, um das System in kritischen Situationen zu stabilisieren. Der Fokus liegt hier auf netzbezogenen Maßnahmen, wie dem Blockieren automatischer Transformatorstufung, dem Schalten von Kompensationsanlagen sowie dem spannungsbedingten Lastabwurf. Außerdem können auch die Regelflexibilitäten unterlagerter Aktiver Verteilnetze (AVN), z.B. durch Speicher, Elektrofahrzeuge, dezentrale Erzeugungsanlagen, einbezogen werden, um so die sinkenden Regelflexibilitäten des Übertragungsnetzes zu kompensieren. Das MAS zur koordinierten Spannungs- und Leistungsregelung ist in der Lage drohende Instabilität zu erkennen und zu beheben sowie Leitungen vor Überlastungen zu schützen. Die Agenten arbeiten dabei lokal auf Schaltanlagenebene und kommunizieren innerhalb eines definierten Sichtbarkeitsbereichs. Eine vollständige Systemsicht ist daher nicht erforderlich. Das für die Spannungsregelung eingesetzte MAS bedarf des kontinuierlichen Austausches der Agenten innerhalb des definierten Radius benachbarter Stationen, um Informationen über den jeweiligen Netzabschnitt sammeln und Maßnahmen sinnvoll koordinieren zu können. Hierbei wurde insbesondere der Einsatz von Software-Defined Networking (SDN) für eine ressourceneffiziente, fehlertolerante und flexible Kommunikation evaluiert. Mittels einer Schnittstelle zwischen Agentensystem und SDN-Controller wird die dynamische Anpassung des Netzes an sich verändernde Anforderungen der Agenten ermöglicht. Diese werden mit Hilfe feingranularer Priorisierungs-Mechanismen auf Basis von flexibler Routen- und Warteschlangenzuweisung umgesetzt. Weiterhin reduzieren SDN-basierte Multicast-Übertragungen die ganzheitliche Netzwerkbelastung bei nur geringem Konfigurationsaufwand. Abschließend wurde der Ansatz in Vergleich gesetzt zu traditionellen Netzwerk-Konzepten.
Publications
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L. Robitzky, S. C. Müller, S. Dalhues, U. Häger, C. Rehtanz
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L. Robitzky, S. Dalhues, M. Albrecht, S. C. Müller, U. Häger, C. Rehtanz
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N. Dorsch, F. Kurtz, S. Dalhues, L. Robitzky, U. Häger, C. Wietfeld
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N. Dorsch, F. Kurtz, C. Wietfeld
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L. Robitzky, D. Mayorga Gonzalez, C. Kittl, C. Strunck, J. Zwartscholten, S.C. Müller, U. Häger, J. Myrzik, C. Rehtanz
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M. Albrecht, L. Robitzky, and C. Rehtanz
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L. Robitzky, T. Weckesser, U. Häger, C. Rehtanz, T. Van Cutsem
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S. Dalhues, L. Robitzky, U. Häger, N. Dorsch, F. Kurtz, C. Wietfeld
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L. Robitzky, U. Häger, C. Rehtanz
(See online at https://doi.org/10.23919/PSCC.2018.8443004)
