Adaptive Modellierung und echtzeitfähige Identifikation von transkontinentalen Energiesystemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Götze; Dr. Uwe Ligges
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Informatik ; Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167470000

In der ersten Phase des TP 5 wurden verschiedene Clusterverfahren zur echtzeitfähigen Identifikation von Teilregionen elektrischer Übertragungsnetze - gemäß netztopologischer Zusammenhänge einerseits und gemäß des dynamischen Verhaltens und Stabilitätsbewertung andererseits - konzipiert. Hierfür wurde u.a. eine Methode zur knotenspezifischen Stabilitätsbewertung basierend auf lokalen Zustandsraummodellen und Nutzung aktueller Weitbereichsinformationen entworfen. Darüber hinaus wurde mit dem Ziel der Erstellung eines Metamodells zur Anwendbarkeit von Versuchsplanungsmethoden ein Verfahren zur Abbildung niederfrequenter Schwingungen durch ein an ein Feder-Masse-Schwingsystem angelehntes Differentialgleichungsmodell erforscht. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Phase sollen die Modellierungsansätze zur Identifikation von niederfrequenten Leistungspendelungen, die Clusteranalyse zur Bildung von Teilregionen (Inselnetzen) und eine Messstellenauswahl mittels Versuchsplanung weiterentwickelt werden. Zusätzlich soll mittels sequentieller Optimierung eine Validierungsmethodik für die schutz- und leittechnischen Applikationen sowie für die Energiesystemsimulation entwickelt werden. Die in der ersten Förderungsphase erfolgreich entwickelten Methoden der Clusteranalyse sollen entsprechend den Anforderungen für den Einsatz in den schutz- und leittechnischen Applikationen in anderen Teilprojekten angepasst und weiterentwickelt werden. Hierzu zählt insbesondere der Einsatz einer Clusterung zur Identifikation von zu öffnenden Übertragungskorridoren durch den Systemschutz des TP 4. Weiterhin sollen die für die Identifikation von dynamisch ähnlichen Teilgebieten entworfenen und auf Messdaten beruhenden ARMAX-Zustandsraummodelle physikalisch motivierten Modellen für Generator-/Lastersatzknoten gegenübergestellt werden. Hiervon ausgehend soll eine Kombination von Teilmodellen zur reduzierten Modellierung des gesamten Energiesystems für die Beschreibung niederfrequenter Schwingungen entwickelt werden. Weiterhin ist zur Bestimmung von geeigneten Messstellen für die Identifikation und Modellierung niederfrequenter Schwingungen mittels statistischer Versuchsplanung das vereinfachte Differentialgleichungsmodell so weiterzuentwickeln, dass auch bei dem Wechsel von Messstellen, dem Ausfall von Messwerten oder fehlerhaften Messwerten eine gleichbleibend hohe Güte erzielt wird. Mit Hilfe von sequentieller Optimierung soll erstmalig eine Methodik für die Generierung von Simulationsszenarien entworfen werden, die die effiziente Validierung von schutz- und regelungstechnischen Applikationen (TP 3, 4, 7) im Rahmen der mit einer hohen Anzahl variabler Parameter verbundenen gemeinsamen Energie- und IKT-Simulation (TP 1) ermöglicht. Die Entwicklung dieser Validierungsmethodik basiert auf einem stochastischen Netzmodell, das zur Modellierung des gemeinsamen Energie-IKT-Modells der Forschergruppe beiträgt. Dieses muss neben sich verändernden Einspeise- und Lastsituatione.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1511: Schutz- und Leitsysteme zur zuverlässigen und sicheren elektrischen Energieübertragung
• Beteiligte Person: Professor Dr. Claus Weihs