Masterarbeiten

Wolf, Carla;
Load frequency control 2.0 – frequency containment reserve in a system with low inertia. - Ilmenau. - 78 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2024

Die beträchtliche Integration erneuerbarer Energien in das elektrische Energiesystem in Folge der Energiewende in den letzten und kommenden Jahren bedingt Anpassungsbedarf altbewährter Betriebsstrategien. Die neuen Komponenten werden in der Regel asynchron über Umrichtertechnik ans Netz angeschlossen, was eine signifikanten Reduktion der Systemträgheit (Inertia) bedingt. Hierdurch reagiert das Stromnetz sensibler auf Leistungsungleichgewichte, die Frequenz wird volatiler. Entsprechend müssen auch die Regelungsstrategien zur Wahrung der Frequenzstabilität hinsichtlich ihrer Eignung für die neuen Betriebsbedingungen hinterfragt und gegebenenfalls weiterentwickelt werden. Die Frequency Containment Reserve (auch Primärregelung) wie sie heute umgesetzt ist, wurde vor Jahrzehnten für ein synchrongenerator-dominiertes System konzipiert, in dem auch ebenjene großen Maschinen die Primärregelung erbringen. Es stellt sich jedoch die Frage, ob die Aktivierungszeitkonstanten auch einem System mit geringer Inertia gewachsen sind. Diese Arbeit widmet sich diesem Thema und stellt ein simples und dennoch wirksames Konzept vor, wie die Primärregelung durch Ergänzung eines Regelungsmechanismus mit verkürzter Aktivierungszeit das Frequenzverhalten in Situationen geringer Inertia signifikant verbessern kann. Als weiterer Baustein wird ein Regler vorgestellt, der sich ähnlich zur Momentanreserve der Synchrongeneratoren verhält und somit eine höhere Inertia emuliert. Abschließend wird ein Ansatz vorgestellt wie eine vorschaubasierte Leistungsdimensionierung zwischen den Instanzen erfolgen kann, wobei regionale Gegebenheiten Berücksichtigung finden. Ein Ziel hierbei ist auch den Gesamtbedarf an vorzuhaltender Regelleistung nicht zu erhöhen. Alle Ergebnisse werden mittels Simulation und numerischer Verfahren validiert.

Hosseini, Ilia;
Netzimpedanzermittlung in Echtzeitsimulationsumgebungen zur Analyse und Bewertung des Netzzustandes. - Ilmenau. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Der fortschreitende Zuwachs von erneuerbaren Energien wie Photovoltaik oder Windturbinen, die Stilllegung von Großkraftwerken und die Integration von Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) stellt das europäische Übertragungsnetz vor neue Herausforderungen. Der Wegfall rotierender Massen und die Integration von aktiven, schnell agierenden Betriebsmitteln hat einen signifikanten Einfluss auf die Systemstabilität. Darüber hinaus wächst durch die wachsende Dynamik des Netzes auch das Interesse an automatisierten Eingriffen übergeordneter Betriebsführungsautomatismen, welche in den Systemzustand stabilisierend eingreifen. Zur Bewertung dieses Einflusses bedarf es angepasster Simulationsumgebungen und Bewertungsmethoden. In der Vergangenheit wurden in der Regel Offline-Kontingenzanalyse eingesetzt, um die Systemstabilität für verschiedene Szenarien zu bewerten. Echtzeitmethoden sind entscheidend, um die Systemsicherheit zu gewährleisten. Die Echtzeitsimulationslösung ermöglicht nicht nur eine schnellere Prototypentwicklung, sondern auch die schnelle Generierung von Ergebnissen für Langzeitsimulationen in der Netzwerkplanung und -analyse. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Ermittlung der Netzimpedanz, welche den elektrischen Widerstand und die Reaktanz eines Stromnetzes umfasst. Die Netzimpedanz spielt eine entscheidende Rolle bei der Identifizierung von Engpässen und Problemen im Stromnetz. Durch die genaue Kenntnis der Netzimpedanz können potenzielle Spannungsabfälle, Resonanzphänomene und andere Netzreaktionen analysiert werden. Bei der Ermittlung der Netzimpedanz können invasive und nicht-invasive Methoden eingesetzt werden. Für die vorliegende Arbeit wurde eine umfangreiche Recherche zur Netzimpedanz und deren Bedeutung durchgeführt, mit Fokus auf Motivation, Methoden und Umsetzung in Echtzeit-Simulationen. Die invasive Methode beinhaltet das gezielte Einspeisen eines bekannten elektrischen Stroms oder einer bekannten Spannung in das Netz. Anschließend werden die resultierenden Spannungen oder Ströme gemessen, um die Impedanz des Netzes zu bestimmen. Die Durchführung einer Fast Fourier-Transformation, kombiniert mit geeigneter Fensterung und Filterung, ist von entscheidender Bedeutung, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Es werden verschiedene Anregungssignale eingeführt, von denen vier angewendet werden, um das Netz anzuregen. Nicht-invasive Methoden hingegen ermöglichen die Ermittlung der Netzimpedanz ohne physischen Eingriff in das Netz. Zu diesem Zweck wurden PMUs verwendet, um die erforderlichen Daten zu messen, und die Netzimpedanz wurde mittels der vorgestellten Methode ermittelt. Es wurden 4 unterschiedliche Szenarien implementiert, um die Umsetzbarkeit dieses Ansatzes während realer Ereignisse im Stromnetz zu verifizieren. Diese Methoden umfassen beispielsweise die Analyse von Messungen an Netzwerkanschlüssen, die Anwendung von Modellierungstechniken. Diese Ansätze basieren auf der Verwendung von vorhandenen Messgrößen, um die Netzimpedanz zu bestimmen, ohne das Netzwerk selbst zu beeinflussen.

Tysler, Patryck;
Ansatz zur robusten Bestimmung der Blindleistungspotenziale aus unterlagerten Netzen im close-to-real-time Betrieb. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Durch die verringerte Anzahl an Kraftwerken im Übertragungsnetz entfallen wichtige regelbare Blindleistungsquellen für die Spannungshaltung, gleichzeitig steigt die Anzahl eingebundener dezentraler Erzeugungsanlagen im Verteilnetz. Zur Wahrung der Netzsicherheit in Bezug auf das Blindleistungsmanagement und Optimierungspotenziale bzgl. der Redispatchdimensionierung im Übertragungsnetz wird in dieser Arbeit ein Ansatz entwickelt, um abrufbare Blindleistungspotenziale in unterlagerten Netzen als Flexibilitätsoption zu schaffen. Der verfolgte Ansatz für den close-to-real-time Zeitbereich ist dabei aus der Sichtweise eines übergelagerten Netzbetreibers konzipiert mit den damit verbundenen Einschränkungen in der Datengrundlage bezogen auf das unterlagerte Netz. Am Beispiel eines Verteilnetzmodells wird gezeigt, welche Blindleistungspotenziale für das übergelagerte Netz verfügbar sind. Schwerpunkt der Untersuchung ist die realitätsnahe Modellierung und robuste Bestimmungsmethode für den close-to-real-time Anwendungsfall bei gleichzeitiger Berücksichtigung technischer Restriktionen und Beschränkungen.

Liu, Tianyi;
Control design of a data-driven power converter. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Diese Arbeit wendet eine datengestützte Methode zur Systemidentifikation und Spannungsreglung von Gleichspannungswandler an. Die Identifizierung basiert vollständig auf Messdaten wie Ausgangsspannung und -storm, die von einem simulierten Wandlermodell erhalten wurden. Eine Method namens Local Model Networks (LMNs) wird verwendet, um die Input-Output-Beziehung des Modells basierend auf eine Teile-und-herrsche-Strategie abzuleiten. Durch die Aufteilung der komplexen Identifizierungs-aufgabe in der Identifizierung kleiner lokaler Modelle und deren Zusammenführung erhält man das dynamische Verhalten des Gleichspannungswandlers. Später wird auf Basis des identifizierten Modells für einen Standalone-DC/DC Wandler ein neuartiger Typ entwickelt. Es wurden mehrere sinnvolle Anwendungsfälle entwickelt, um den vorgeschlagenen Regler zu validieren. Abschließend werden die Regelverhalten des entworfenen Reglers mit dem Proportional-Integral (PI) Regler verglichen.

Ahmadzadeh Mahboobi, Saeed;
Eine Leiter-Erde-Fehlerklärungsstrategie für vermaschte bipolare HGÜ-Systeme mit metallischem Rückleiter. - Ilmenau. - 108 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

In Anbetracht der Energiewende und des Bedarfs für Übertragung von hohen Leistungen über lange Strecken hat sich die Hochspannungsgleichstromübertragung-Technologie (HGÜ-Technologie) als ein effizienter Ansatz erwiesen. Es ist erwartet, dass vermaschte HGÜ-Systeme in der Zukunft ein Schlüsseltechnologie der elektrischen Energieversorgungssysteme sind. Ein zu gewährleistendes Kriterium bei den vermaschten HGÜ-Systemen ist die Versorgungssicherheit, genauso wie bei den konventionellen Hochspannungsdrehstromübertragungssystemen (HDÜs). Also ist es wesentlich, die unterschiedlichen eventuellen Fehlerszenarien sowie die dementsprechenden Fehlerklärungsmaßnahmen zu untersuchen. Das was die Kurzschlussfehler und die dementsprechenden Maßnahmen bei HGÜ-Systemen von denen bei den HDÜ-Systemen auszeichnet, ist die hohe Fehlerstromanstiegsrate und der fehlende Stromnulldurchgang des Fehlerstromes in HGÜ-Systemen. Dies macht die Abschaltung des Fehlerstromes besonders herausfordernd. Bei HDÜ-Systemen ist die Fehlerstromabschaltung mittels AC-Leistungsschalter möglich, die den Fehlerstrom innerhalb einige zehn Millisekunden abschalten können. Zum Abschalten von Fehlerströmen in HGÜ-Systemen sind aber aus den o.g. Gründen noch keine normierten DC-Leistungsschalter vorhanden. Die vorliegende Arbeit befasst sich damit, eine Fehlerklärungsstrategie für vermaschte bipolare HGÜ-Systeme auszuarbeiten, die unabhängig vom Einsatz der DC-Leistungsschalter funktionsfähig ist. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf bipolaren HGÜ-Systemen, denn die Stromübertragung über diese Systeme auch ohne den Beitrag des anderen Pols möglich ist. Diese Arbeit nutzt die Fehlerstromabschaltungsfähigkeit des voll-Brücke Voltage-Source-Converters (VB-VSCs) aus und arbeitet ein Verfahren aus, durch das der ununterbrochene Weiterbetrieb des fehlerfreien HGÜ-Systempols sowie das Wiederhochfahren des fehlerbehafteten HGÜ-Systempols nach der Fehlerstelleisolierung möglich ist.

Hiersemann, Nadja;
Anwendung von Künstlicher Intelligenz in Power Systems zur Datenauswertung und Ursachenermittlung : Bewertung des Potenzials anhand von Spannungseinbrüchen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Im Zuge der Energiewende werden konventionelle Energieerzeuger durch erneuerbare Energien verdrängt, die wichtige Bereitsteller von Blindleistung sind. Um Spannung in einem definierten Spannungsband zu halten, muss genügend Blindleistung am Netz bereitgestellt werden, was allerdings mit dem Abschalten konventioneller Kraftwerke fortwährend schwieriger wird und die Integration neuer Blindleistungsbereitsteller, ebenso wie der Netzausbau, noch Jahre andauert. Im Rahmen der Systemsicherheit hat die Thematik der Spannungshaltung in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Um zukünftig besser mit geringen Blindleistungsreserven im Netz umgehen zu können, werden in diesem Zusammenhang Spannungseinbrüche auf ihre Ursachen hin untersucht, da sie nunmehr häufiger und kritischer auftreten. In diesem Zusammenhang ist die Anwendung von Methoden Künstlicher Intelligenz zur Auswertung von nicht-kategorisierten Daten und Erkennung von Mustern vielversprechend. In der vorliegenden Arbeit wird das Potenzial von Methoden der Künstlichen Intelligenz zur Datenauswertung und Ursachenermittlung in Power Systems anhand der Problematik der Spannungseinbrüche untersucht und Methoden des Unsupervised Learnings angewandt.

Hammer, Jan;
Untersuchung der Kopplung von Strom- und Gassektor zur Erhöhung der Flexibilitätsoptionen im Elektrischen Energiesystem. - Ilmenau. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Der Aufbau eines umweltfreundlichen, CO2-neutralen und wirtschaftlichen Energiesystems ist mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Der Rückbau konventioneller Kraftwerke bei gleichzeitigem Zubau erneuerbarer Energieträger führt zu einem zunehmenden Bedarf an Flexibilität [1]. Dies liegt unter anderem daran, dass Wind- und Solarenergie hohen Fluktuationen in der Energieerzeugung unterliegen. Zur Erhaltung der Versorgungssicherheit und Systemstabilität müssen zu jedem Zeitpunkt Stromerzeugung und -verbrauch im Gleichgewicht sein. Deshalb werden im elektrischen Energiesystem flexible Maßnahmen wie z.B. Systemdienstleistungen ergriffen, die im Falle eines Leistungsdefizits oder -überschusses unmittelbar die notwendige Regelleistung zu Verfügung stellen. Ein Lösungsansatz zum Erreichen einer möglichst CO2-armen Flexibilität im Stromnetz, ist die Kopplung des Stromsektors mit dem Erdgasnetz. Die dynamischen Anforderungen an Technologien, welche Systemdienstleistungen bereitstellen, sind hierbei sehr hoch. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll deshalb die Untersuchung der Kopplung von Strom- und Gassektor zur Erhöhung der Flexibilitätsoptionen im elektrischen Energiesystem untersucht werden. Hierzu wird am Fallbeispiel der Thüringer Energieversorgung die Erdgasnetzinfrastruktur, sowie eine PtG-Anlage zur Kopplung von Strom- und Gassektor modelliert. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Entwicklung eines dynamischen Modells zur Nachbildung des Verhaltens großtechnischer Elektrolyseure und Brennstoffzellen mit Protonen-Austauschmembran. Anhand verschiedener Szenarien sollen mithilfe des Gesamtmodells Fallstudien durchgeführt werden, deren Ergebnisse wichtige Erkenntnisse zur Bewertung der Flexibilitätspotentiale der Kopplung von Strom- und Gassektor bereitstellen. Abschließend soll untersucht werden, inwiefern ein Wasserstoffnetz in der zukünftigen Energieversorgung die Ergebnisse der Flexibilitätsanalyse beeinflusst.

Bergmann, Max;
Netzführungskonzept zum Abruf kurativer Anpassungsmaßnahmen an der Schnittstelle ÜNB - VNB. - Ilmenau. - 141 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Das heutige Elektroenergiesystem unterliegt einem kontinuierlichen Wandel. Bedingt durch die vorrangigen Abnahme von Strom aus Erneuerbaren Energien (EE), schwindenden fossilen Rohstoffen und dem gestiegenen Umweltbewusstsein, erfolgt ein zunehmende Dezentralisierung der Energieversorgung. Darüber hinaus stellt sich auf der Verteilnetzebene ein stetig wachsendes und netzbetrieblich nutzbares Flexibilitätspotential ein. Durch den Zubau von EE entstehen steigende Leistungstransite, welche wiederum zu Transportengpässen innerhalb des Systems führen können. Der unerlässliche Netzausbau erfolgt jedoch nicht ausreichend schnell. Demgegenüber resultieren Transportengpässe in einer häufigeren Überlastung von Betriebsmitteln. Um Überlastungen zu vermeiden und somit einer Gefährdung der Systemsicherheit entgegenzuwirken, greifen Netzbetreiber im Rahmen des Engpassmanagements zunehmend auf kostenintensive Redispatchmaßnahmen zurück. Redispatch bezeichnet den gezielten Eingriff in die Erzeugungsleistung von Kraftwerken, um Leitungsabschnitte vor Überlastungen zu schützen Der gegenwärtige Netzbetrieb erfolgt nach Maßgabe des (n-1)-Prinzips. Im Zuge dessen dient der Einsatz präventiver Anpassungsmaßnahmen u. a. zur Vorbeugung von Netzengpässen. Um den steigenden Kosten zur präventiven Aufrechterhaltung der Systemsicherheit entgegenzuwirken, ist eine Abweichung von diesem Prinzip möglich. In diesem Kontext ist der Einsatz sogenannter kurativer Maßnahmen zur Wiederherstellung eines sicheren Systemzustandes denkbar. Eine Koordination von kurativen Maßnahmen im Netzbetrieb stellt daher einen relevanten Untersuchungsgegenstand dar. Folglich widmet sich die vorliegende Arbeit der Fragestellung, wie kurative Anpassungsmaßnahmen in der Verteilnetzebene nutzbar gemacht werden können, um diese an der Schnittstelle ÜNB - VNB bereitzustellen. Hierfür benötigt es eine verstärkte Interaktion beziehungsweise Koordination zwischen verschiedenen Netzbetriebsinstanzen. Auf dieser Grundlage wird ein entsprechendes Netzführungskonzept entwickelt. Prinzipiell fokussiert das Konzept die Koordination, Aggregation und Umsetzung eines kurativen Flexibilitätspotentials. Die Umsetzung dieses Konzepts basiert auf einer neuartigen Koordinationsschnittstelle. Im Rahmen dieser Ausarbeitung wird zu diesem Zweck die "PtE-Kapabilität" vorgestellt. Diesbezüglich stellt die PtE-Kapabilität ein zeitvariantes Flexibilitätspotential dar, welches in einem definierten Zeitbereich vorgehalten werden kann. Die Umsetzung dieses Potentials kann kaskadiert über alle Netzebenen des Verteilnetzes hinweg erfolgen. Die Validierung der Funktionalität des Konzepts stützt sich auf der Analyse von numerischen Fallbeispielen. Im Rahmen der Arbeit wird dafür ein Referenznetz gewählt und hinsichtlich der Anforderungen angepasst. Die Modellierungsgrundlage wird aus stationären Netzmodellen und leistungsflussbasierter Zeitreihensimulation gebildet. Es wird gezeigt, dass das vorgeschlagene Konzept ein kuratives Flexibilitätspotential in der Verteilnetzebene aggregiert, an der Schnittstelle ÜNB - VNB bereitstellt und dafür sorgt, dass dieses anforderungsgerecht umgesetzt wird.

Fechner, Max;
Integration realer und digitaler Betriebsmittel in eine Power-Hardware-in-the-Loop Versuchsplattform. - Ilmenau. - 129 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die gegenwärtigen Trends der Dekarbonisierung, Digitalisierung und Dezentralisierung prägen das elektrische Energiesystem in Deutschland. Der Zubau an erneuerbaren Energien (EE) findet maßgeblich im Verteilnetz als Teil des elektrischen Energiesystems statt. Die Integration von EE sowie neuer, flexibler Netzanschlussnehmer muss in der Simulation des elektrischen Energiesystems berücksichtigt werden. Die auftretenden Phänomene (Schalthandlungen, Regelungseinrichtungen, etc.) bei EE sowie bei den neuen Netzanschlussteilnehmern laufen im Kurzzeitbereich ab. Die Integration der Netzanschlussnehmer in die Simulation ist dahingehend zu erweitern, dass die Simulation die Phänomene in der Zeit nachbildet, in der die Phänomene auch in der Realität ablaufen (Echtzeitsimulation). Als eine Anwendungsmöglichkeit der Echtzeitsimulation steht mit Power-Hardware-in-the-Loop (PHiL) eine Technik zur Verfügung, bei der das reale Betriebsverhalten des zu untersuchenden Betriebsmittels in eine Echtzeitsimulation rückgeführt werden kann. Die gegenwärtigen Trends der Dekarbonisierung, Digitalisierung und Dezentralisierung prägen das elektrische Energiesystem in Deutschland. Der Zubau an erneuerbaren Energien (EE) findet maßgeblich im Verteilnetz als Teil des elektrischen Energiesystems statt. Die Integration von EE sowie neuer, flexibler Netzanschlussnehmer muss in der Simulation des elektrischen Energiesystems berücksichtigt werden. Die auftretenden Phänomene (Schalthandlungen, Regelungseinrichtungen, etc.) bei EE sowie bei den neuen Netzanschlussteilnehmern laufen im Kurzzeitbereich ab. Die Integration der Netzanschlussnehmer in die Simulation ist dahingehend zu erweitern, dass die Simulation die Phänomene in der Zeit nachbildet, in der die Phänomene auch in der Realität ablaufen (Echtzeitsimulation). Als eine Anwendungsmöglichkeit der Echtzeitsimulation steht mit Power-Hardware-in-the-Loop (PHiL) eine Technik zur Verfügung, bei der das reale Betriebsverhalten des zu untersuchenden Betriebsmittels in eine Echtzeitsimulation rückgeführt werden kann. Jedoch ist die Verbindung aus Echtzeitsimulation und realem Betriebsmittel mit dem Phänomen der Instabilität konfrontiert. An diesem Grundproblem von PHiL Anwendungen setzt die vorliegende Arbeit an, indem zunächst durch analytische Beschreibung einer PHiL Versuchsplattform im Zeit- und im Frequenzbereich das Phänomen der Instabilität nachgewiesen wurde und Einflussfaktoren darauf herausgearbeitet wurden. Im Anschluss sind ausgewählte Betriebsmittel in die Echtzeitsimulationsumgebung Hypersim integriert und simulativ rückgeführt worden. Dabei wurde die Verbindung zwischen Echtzeitsimulation und realem Betriebsmittel durch ausgewählte Schnittstellenmethoden modelliert. Sowohl für die Ideal Transformer Method (ITM) als auch die Damping Impedance Method (DIM) wurden Betriebsmittel in die Echtzeitsimulationsumgebung in Hypersim rückgeführt, wodurch in der Echtzeitsimulation ein stabiler Betrieb der PHiL Versuchsplattform möglich war. Für die Rückführung von Betriebsmitteln ist in Hypersim die Methode der analogen Rückführung genutzt worden, womit Stabilitäts- und Genauigkeitsuntersuchungen ausgewählter Betriebsmittel im Zeitbereich durchgeführt wurden. Der dreistufige Prozess zur Integration von Betriebsmittteln in eine PHiL Verusuchsplattform basierend auf Modellbildung im Frequenz- und Zeitbereich schließt mit einer Messung an einer realen PHiL Versuchsplattform ab.

Zhao, Qing;
Plattform zur vertikalen Koordination der Sekundärregelleistung mittels Blockchain-Technologie. - Ilmenau. - 91 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Zuge der Energiewende hat der stetige Ausbau an Erneuerbaren Energien (EE) eine signifikante Änderung der für einen stabilen Betrieb notwendigen Systemdienstleistung zur Folge. Aufgrund der Volatilität der Stromerzeugung durch Photovoltaik (PV)- und Windenergieanlagen wird der Bedarf an Regelleistung im elektrischen Netz tendenziell ansteigen. Der Marktanteil der konventionellen Kraftwerke wird durch die niedrigen Grenzkosten der erneuerbaren Energien reduziert. In der Folge haben sich die Volllaststunden verkürzt, woraus eine Reihe von unwirtschaftlichen Kraftwerke abgeschaltet wurden. Die Deutsche Energie-Agentur (dena)-Studie "Systemdienstleistungen 2030" wies darauf hin, dass konventionelle Kraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke bis 2030 nicht in der Lage sein werden, die Regelleistung zu bestimmten Produktzeitscheiben zu erbringen. Die Verbindung der dezentralen Energieanlagen kann eine alternative Quelle der Regelleistung sein. Im Vergleich zur konventionellen Kraftwerke sind diese alternative Anbieter mit kleiner Erzeugungsleistung charakteristisch. Um hinreichende Regelleistung zu beschaffen, werden die ÜNB mit mehrere Regelleistungsanbietern (RLAn) die Verträge abschließen. Der Handel mit einer großen Anzahl von RLAn erhöht die Arbeitsbelastung und -zeiten. Die dezentralen Energieanlagen sind überwiegend in den Verteilnetzebenen angeschlossen. Das Netzsicherheitsmanagement (NSM) wird im Konflikt mit der Regelleistungserbringung stehen. Zur Bewältigung dieses Konflikts ist es erforderlich, der Informationsaustausch zwischen Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB), Verteilnetzbetreiber (VNB) und RLA zu verstärken. Das bestehenden Koordinations-verfahren ist nicht in der Lage, diese multidimensionale Anforderung zu erfüllen. Daher ist es notwendig, eine Plattform zur Förderung der Koordination zwischen mehreren Parteien zu entwickeln. In dieser Arbeit wird eine Lösung auf Basis der Blockchain-Technologie erarbeitet. In diesem Zusammenhang wird zuerst die Erläuterung der Regulierungsrahmen des Regelleistungsmarktes und der Regelleistungserbringung eingebracht. Dann werden die Grundlagen der Blockchain und der Hyperledger Fabric (HF), die als Blockchain-Framework dient, vorgestellt. Der Hyperledger Composer wird für die Modellierung des Geschäftsnetzwerks in Bezug auf die Sekundärregelleistung verwendet. Der Hyperledger Explorer ist als Dashboard des Blockchain-Netzwerks eingestellt. Schließlich wird durch die Demonstration der Anwendungsszenarien die Realisierbarkeit dieser Lösung aufgezeigt.

Cai, Hui;
Betriebsführungskonzept umrichterdominierter Verteilernetze unter Anwendung der adaptiven Regelung. - Ilmenau. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Durch die zunehmende Einspeisung und Verteilung an erneuerbaren Energien im Stromnetz erhöht sich die Anzahl an Umrichtern. Das kann zur Destabilisierung des Systems führen aufgrund unterschiedlicher Faktoren, von denen einer auf die Regelungsstruktur des Umrichters und seine Regelungsparameter zurückzuführen ist. Dafür sind Parametrierung und Opti-mierung der Regler im Umrichter erforderlich. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Fragestellung, wie die Stabilität eines umrichterdominierten Verteilernetzes für verschiedene Netz-zustände durch die dynamische Parametrierungsmethode verbessert wird. Zur Durchführung der Parametrierung der Regler soll zunächst die angepasste Regelungsstruktur gemäß des Netzzustandes festgestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Regelungsstrukturen eingesetzt, eine für den Normalzustand und die andere für den Inselzustand. Zur Gewährleistung des Netzbetriebs soll die Regelungsstruktur beim Zustandswechsel korrekt umgeschaltet werden. Daher wird die Schätzung des Netzzustandes benötigt. In dieser Arbeit wird der Zustand durch das künstliche neuronale Netz (KNN) geschätzt. Zusätzlich wird ein digitaler Zwilling (DZ) des Stromnetzes zur Erzeugung der Trainingsdaten für das KNN erstellt. Mit den Assistenten des DZs und KNNs in umrichterdominierten Verteilernetzen wird die Parametrierung der Regler in Umrichter untersucht und durchgeführt. Als Ergebnisse kann die Netzstabilität durch die vorgeschlagene Parametrierungsmethode verbessert werden.

Kayser, Johannes;
Entwicklung eines Betriebsführungskonzepts für DC-Kopplungen von Verteilnetzen. - Ilmenau. - 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die fortschreitende Energiewende stellt die elektrische Energieversorgung kontinuierlich vor neue Herausforderungen. Insbesondere Verteilernetze (VN), in die ein Großteil der erneuerbaren Energie Anlagen (EE-Anlagen) integriert ist, kommen an ihrer Belastungsgrenzen. So führt bereits heutzutage der hohe Anteil an erneurbarer Energieerzeugung in einigen Regionen zu einem zunehmenden Leistungsüberschuss, dem aufgrund mangelndem Netzausbaus mit einer Abriegelung von EE-Anlagen begegnet werden muss. Um den Leistungsaustausch zwischen VN steigern zu können, erscheint eine direkte Kopplung auf der 110 kV-Ebene attraktiv. Aus mangelnder Regelbarkeit und einem gegenseitigem Einfluss auf die Schutzkonzepte ist dieser Schritt mit konventioneller Drehstromtechnologie kaum umsetzbar. Der Einsatz der Gleichstromübertragung (GÜ) könnte eine Lösung dieses Problems darstellen, da dadurch die VN nicht galvanisch miteinander verbunden werden. Durch die schnelle, flexible Modulationscharakteristik von Wirk- und Blindleistung der Umrichter ergibt sich zudem eine Vielzahl an Einsatzmöglichkeiten, um den Netzbetrieb zu unterstützen. Um das volle Potenzial einer VN-GÜ-Kopplung nutzen zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Betriebsführungskonzept entwickelt, das sich der Freiheitsgrade der Umrichter bedient und die Interaktion der gekoppelten Netze berücksichtigen kann. Dabei wird auf die Fähigkeit der Umrichter zurückgegriffen, im Fehlerfall eine schnelle Korrekturmaßnahme durchführen zu können, die einen sicheren Netzbetrieb wiederherstellt. Der Mehrwert des Betriebsführungskonzepts wird anschließend über eine statische Analyse der möglichen einstellbaren Arbeitspunkte aufgezeigt. Anschließend wird mittels einer Betrachtung der Auswirkungen der Korrekturmaßnahmen auf die Systemdynamik aufgezeigt, dass die schnellen Korrekturmaßnahmen ausgeführt werden können, ohne Stabilitätskriterien zu verletzen.

Song, Xinya;
Realisierung von Umrichtermodellen und deren Validierung auf dynamisches Verhalten im Verteilernetz. - Ilmenau. - 132 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Aufgrund der steigenden Energienachfrage und immer knapper werdender fossiler Ressourcen gewinnt der Ausbau an Erneuerbaren Energie (EE) zur Gewährleistung einer sicheren und nachhaltigen Energieversorgung zunehmend an Bedeutung [1],[4]. Dabei wird in der Mittel- und Niederspannungsebene besonders durch Windkraftanlagen und Photovoltaik EE eingespeist (siehe Abb.1.2) [8]. Infolgedessen wird das Energiesystem in Deutschland signifikant umgewandelt und gleichermaßen bringt dieser Wandel eine große Herausforderung mit sich [9]. Der wachsende Anteil des durch Leistungsschalter ans Netz angeschlossenen dezentralen, volatilen elektrischen Energieerzeuger und deren zunehmende Bedeutung an das zukünftige Energiesystem erfordern einen sich anpassenden Lösungsansatz zum richtigen Einsatz von EE. Zur Untersuchung der durch die dezentral angeschlossenen EE-Anlagen verursachten Auswirkung soll vor dem Einsatz durch eine Simulationsmaßnahme herausgefunden werden, was einzig mittels eines präzisen Netzmodells ausgeführt werden kann. Bezüglich dessen wird im Rahmen dieser Arbeit zuerst ein durch stromrichterbasierte Erzeugung eingespeistes Verteilnetz modelliert. Zur Präzisionssteigerung und konkreteren Annäherung an ein Referenzmodell, wird das aufgebaute Modell parametriert. Die Bearbeitung dieser Themenstellung erfolgt in zwei Forschungsfragen F1 und F2, die nachfolgend zusammenfassend beantwortet werden. - F1 Wie kann das Modell für die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Stromrichter und dem Verteilnetz und zwischen dem Stromrichter und dem Inselnetz aufgebaut werden? Zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Stromrichter und dem sowie dem entsprechenden Parallelbetrieb wird sich vor allem mit der Modellierung und der Simulation des Stromrichters basierend auf einem CIGRE Standard Mittelspannungsnetz in der vorliegende Masterarbeit befasst. Dafür werden im ersten Schritt die bestehenden Konzepte zur Modellierung des Stromrichters und des Aufbaus des Mittelspannungsnetzes inklusive der Einrichtung des äquivalenten Freileitungsmodells und Transformatormodells erläutert. Der Fokus liegt dabei auf der Arbeitsweise, der mathematischen Beschreibung und dem Regelungskonzept des Stromrichters sowie dem Ersatzbild des Mittelspannungsnetzes. Basierend auf den Recherchekenntnissen wird im Rahmen dieser Arbeit die Modellierung des Stromrichters durch das Mittelwertmodell auf funktionaler Ebene ausgewählt. Bezüglich dessen wird hier der Schaltvorgang der Transistoren im Stromrichter nicht berücksichtigt, so dass sich sinusförmige Größen der Grundschwingung ergeben. Deren mathematische Bedeutung beschreibt, dass die Momentwerte in Form von den durch das detaillierte Modell umgeformten gepulsten Größen durch Mittelwerte ersetzt werden. Für den Entwurf des Regelungsverfahrens ist es notwendig die einhaltende Regelungsstruktur des Stromrichters zu definieren. Dazu wird die kaskadenförmige Regelungsstruktur zur Ausführung sowie Begrenzung der Überlastung des Stromrichters eingesetzt. Die Nutzbarmachung dessen erfordert eine Umwandlung von dreiphasig, sinusförmigen Zustandsgrößen in dq Koordinaten. Die Regelung des Stromrichters besteht aus drei Bestandteilen. Im ersten Teil werden die Zwischenkreisspannung, die Netzspannung und der Netzstrom erfasst. Währenddessen wird der Netzwinkel mithilfe der PLL in Bezug auf der dreiphasigen Netzspannung ermittelt, damit der Netzstrom in dq Größen zum weiteren Einsatz bei der Stromregelung transformiert werden kann. Im nachfolgenden Bestandteil wird eine übergelagerte Regelungsschleife inklusive einer äußeren Spannungsregelung und einer inneren Stromregelung entworfen. Der letzte Bestandteil besteht aus einer PLL Regelung und die Rücktransformation von dieser durch die im Regelungsverfahren ermittelten dq Größen in dreiphasigen Größen. Des Weiteren wird der Inselbetriebsmodus zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Stromrichter und dem Inselnetz entwickelt. Im Vergleich zum Normalbetrieb (PQ Regelung) wird im Inselbetrieb „Droop Control“ (Pf und QU Regelung) zum Regeln der Netzfrequenz und der Zwischenkreisspannung verwendet. Ist kein Verbundnetzanschluss vorhanden, werden die Spannung und die Frequenz des Inselnetzes durch den im Inselbetriebsmodus laufenden Stromrichter bestimmt (siehe Abschnitt 3.3 und Abschnitt 3.4). Die Untersuchung der Wechselwirkung durch das aufgebaute Modell geschieht anhand der entworfene Szenarien a) -e). Aus den Simulationsergebnissen ist in dieser Arbeit zu erkennen, dass unter der Bedingung der Vernachlässigung der Oberschwingungen der Stromrichter durch einkleines Signal wie der AP-Änderung das Netz nicht stark beeinflussen kann, während die Spannungsänderung des Netzes eine stake Schwingung im Ausgleichvorgang des Stromrichters verursacht. Des Weiteren kann eine große Änderung des Netzes wie ein Kurzschluss (KS) eine schwere Beschädigung des Stromrichters verursachen. Am KS-Ort kann der Strom zum Zeitpunkt auf über 1000A steigen, wodurch der Transistor zerstört werden kann. Aufgrund dessen soll der Stromrichter vor dem KS geschützt werden (siehe Abschnitt 4.1 und Abschnitt 4.2). Tritt der Inselbetrieb auf, wird das Mikronetz mit circa. 49,95Hz anstatt 50Hz betrieben. Außerdem wird das Netz leichter durch den Stromrichter beeinflusst. Die AP-Änderung und die Belastungsänderung können die Frequenz und die Netzspannung beeinflussen (siehe Abschnitt 4.3.2).- F2 Wie kann das Modell durch die gemessene Werte parametriert werden, um ein an das Referenzmodell angenähertes Modell aufzubauen? Die in Kapitel 4 ausgeführten Simulationen basieren auf einem durch das betragsoptimale Verfahren parametrierten Modell. Bezüglich dessen könnten sich die Simulationsergebnisse von der Referenz unterscheiden. Zur Validierung des Modells wird ein Referenzmodell, das besser an die Realität angenähert ist, mit dem Simulationsmodell verglichen (siehe Abschnitt 5.1). Aufgrund der Differenz bedarf das Modell einem Verfahren, damit die Parameter reguliert werden können, um das Modell besser an das Referenzmodell anzunähern. Die im Rahmen dieser Arbeit ausgeführten Verfahren bestehen aus vier Maßnahmen. Bei der ersten Maßnahme wird ein auf einem BP Algorithmus basierender PI Tuner mittels eines neuronalen Netzes aufgebaut. Das Vorgehen besteht aus der Ermittlung der Differenz zwischen der Referenzzustandsgröße und der Modellzustandsgröße in der Regelungsschleife zur Berechnung der entsprechenden Regelungsparameter K_p und K_i, indem das dynamische Verhalten des Modells an das Referenzmodell angenähert werden kann. Mithilfe des PI Tuners kann das Modell durch die variierten PI Parameter jederzeit das Referenzmodell verfolgen. Wenngleich das Verfahren in gewissem Maße die Präzision des Modells verbessert und das parametrierte Modell im Ausgleichvorgang circa.80% dem Referenzmodell ähnelt, sind RMSE von allen Zustandsgrößen im Vergleich zu den anderen Verfahren allerdings geringer (siehe Abschnitt 5.2.1). Allerdings ist die Anwendung für die Parametrierung beim PI Tuner nicht geeignet, weil die Präzision geringer als beim neuronalen Netz ist. Die Nutzbarmachung dieses Verfahrens ist durch ein in der verborgenen Schicht mit 15 Neuronen strukturiertes neuronales Netz zur Nachbildung des Verhältnisses von Spannungs- und Stromschleife im Referenzmodell (siehe Abschnitt 5.2.2) realisiert. Die Modellierung des neuronalen Netzes bedarf einer großen Datenmenge für den Trainingsprozess. Je mehr die Daten für das Training verwendet werden, desto genauer kann das neuronale Netz das Referenzmodell imitieren. Durch die Nutzbarmachung dessen können die durch das neuronale Netz nachgebildeten Spannungs- und Stromschleife mit über 95% an das Referenzmodell angenähert werden. Die andere Parametrierungsmaßnahme mit hoher Präzision ist die Parameterschätzung. RMSE ist dabei um circa. 5% geringer als beim neuronalen Netz (siehe Abschnitt 5.3). Dieses Verfahren kann jedoch im Vergleich zum PI Tuner und der Systemidentifikation als ein zuverlässiger Parametertuner in der Schätzung des Grey-Box Modells verwendet werden. Dies erfolgt durch die vorgegebenen Daten des Referenzmodells und die Differenz zwischen dem Referenz- und Modellzustand mittels LSQ, WLS und ML, um die Parameter zu berechnen. Im Vergleich dazu kann die Systemidentifikation für die Identifizierung der Übertragungsfunktion des Black-Box Modells eingesetzt. Mithilfe deren können alle Schleife des Referenzmodells in Bezug auf die Ein- und Ausgangsdaten durch die Charakterfunktion nachgebildet werden (siehe Abschnitt 5.4). Ein weiteres potenzielles Forschungsfeld liegt in dem Entwurf und der Implementierung eines intelligenten Tuners für die Onlineparametrierung. Der in dieser Arbeit modellierte PI Tuner kann jedoch die Onlineparametrierung ausführen, jedoch ist die Präzision nicht so genau wie bei der Parameterschätzung. Allerdings lässt sich die Parameterschätzung nicht für die Onlineparametrierung einsetzen. Damit das Simulationsmodell besser die Anforderungen der extremen Untersuchungsbedingungen erfüllen kann, soll die Umsetzung des onlineparametrierten Digital Tuners zur Modellierung des an die Realität angenäherten Modells weiterentwickelt werden.

Tikhonov, Pavel;
Untersuchungen zur Wahl der Schutzmaßnahmen für die Arbeiten an den Stromkreisen von mehrfachen AC/DC-Höchstspannungsfreileitungen. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die hybridische AC/DC Freileitung ist ein innovatives Projekt, das die Übertragungsleistung der mehrfachen Höchstspannungsfreileitungen zunehmen helfen kann. Doch gibt es verschiedene Probleme während des Betriebs der mehrfachen Höchstspannungsfreileitungen. Ein der Probleme ist sogenannte Induktionsspannung, die in dem ausgeschalteten und geerdeten Stromkreis entsteht. wenn es der andere Stromkreis in der Nähe im Betrieb gibt. Im Rahmen dieser Masterarbeit werden die Werte der Induktionsspannung in dem Matlab Simulink Modell der 380 kV AC und AC/DC Höchstspannungsdoppelfreileitung analysiert und wird der Einfluss der verschiedenen Typen der Freileitungskonfiguration auf die Werte dieser Induktionsspannung betrachtet. Des Weiteren wird einen Einfluss der Verwendung der zusätzlichen Schutzerdung auf die Werte der Induktionsspannung entlang der Freileitung analysiert.

Schreiner, Felix;
Ermittlung und Evaluierung der Anforderungen an ein KMU zur Berücksichtigung der Flexibilitätsgestehungskosten bei Produktionsplanungssystemen. - Ilmenau. - 68 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Unternehmen in Deutschland werden durch die Energiewende vor neue Herausforderungen gestellt. Grund dafür ist das gegenwärtige Stromversorgungssystem, welches darauf ausgelegt ist, dass die Stromerzeugung dem Verbrauch folgt. Durch die Einspeisung von Strom aus regenerative Energiequellen, wie Windkraft und Photovoltaik wird das Stromnetz einer starken Volatilität ausgesetzt. Die Stabilisierung des Netzes treibt die Stromkosten in die Höhe. Eine Möglichkeit diesem Trend entgegenzuwirken besteht darin, die Nachfrage mit dem fluktuierenden Angebot zu synchronisieren. Die Industrie kann dafür einen wichtigen Beitrag leisten. Durch die energetische Flexibilisierung ihrer Produktionsplanung und -steuerung (PPS) sowie ihrer Produktion kann der Verbrauch an die Erzeugung angeglichen werden. Daher beschäftigte sich diese Arbeit mit den Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Energieaspekten in kleinen und mittleren Unternehmen. Drüber hinaus wurden die Kosten für die Umsetzung von Energieflexibilität ausgearbeitet und konkretisiert. Aufbauend auf diese Kosten wurde eine Definition des Begriffs Energieflexibilitätsgestehungskosten (EFG) vorgenommen. EFG beschreiben die Kosten für eine innerbetriebliche Lastverschiebung, um deren wirtschaftliche Sinnhaftigkeit im Voraus bestimmen zu können. Für die Umsetzung von Energieaspekten müssen Firmen zahlreiche Anforderungen in ihrem PPS-System als auch in ihrer Produktion erfüllen. Eine Ausarbeitung jener Anforderungen ist Teil dieser Arbeit.

Olbrich, Stefan;
Bestimmung von PQ-Kapabilitäten als Schnittstelle zwischen Betreibern vermaschter Netze auf der Übertragungs- und Verteilernetzebene. - Ilmenau. - 73 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das historisch gewachsene elektrische Energieversorgungssystem steht im Rahmen der Energiewende vor neuen Herausforderungen. Der Wandel in der Erzeugerlandschaft ist vielseitig und resultiert aus dem Ausbau von Erneuerbaren Energien (EE). So führt unter anderem deren Gestehung zur zunehmenden Unwirtschaftlichkeit und der damit einhergehenden Stilllegung von konventionellen Kraftwerken. Des Weiteren sind die EE-Anlagen überwiegend in den Verteilernetzebenen angeschlossen, wodurch es zu einer signifikanten Verlagerung der Einspeisung von den höheren Spannungsebenen in die unteren kommt. Gleichermaßen wandelt sich auch der Verbrauchssektor hinsichtlich neuer Akteure wie bspw. Elektrofahrzeuge oder flexible Lasten in den Verteilernetzebenen. Im Zuge dessen wird die Frage nach einer geeigneten Koordination zwischen den Netzbetreibern immer wichtiger. Deshalb befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Bestimmung von PQ-Kapabilitäten als Schnittstelle zwischen Betreibern vermaschter Netze auf der Übertragungs- und Verteilernetzebene. Dafür wird zunächst ein Konzept zur geeigneten Modellierung bzw. Darstellung mehrerer Netzverknüpfungspunkte (NVP) entworfen. Anschließend erfolgt auf Basis des Ansatzes der PQ-Kapabilität der Entwurf der Berechnungsmethode unter Einbeziehung von Sensitivitäten für die NVP-spezifische Abbildung der PQ-Kapabilitäten. Die Ergebnisse der numerischen Fallstudien zeigen, dass das entwickelte Verfahren eine Verbesserung hinsichtlich der Genauigkeit für die Schnittstelle in vermaschten Netzen mit mehreren NVP ermöglicht. Der vorgestellte Ansatz beinhaltet alle die an ihn gestellten Anforderungen, berücksichtigt die Wechselwirkungen in vermaschten Netzen und gewährleistet einen sicheren Netzbetrieb.

Ruhe, Stephan;
Modellierung und Simulation elektrischer Phänomene in einer Power-Hardware-in-the-Loop Testumgebung. - Ilmenau. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Im Zuge der Energiewende wird eine Steigerung der Energieeffizienz und ein vermehrter Ausbau erneuerbarer Energien forciert, wodurch der Anteil leistungselektronischer Komponenten im elektrischen Gesamtsystem zunimmt. Die nichtlinearen Systemeigenschaften der an das Verbundsystem angeschlossenen Verbraucher und Erzeuger führen zu einer Veränderung des Gesamtsystemverhaltens, wodurch negative Auswirkungen auf die Stabilität und die Qualität der Spannung entstehen können. Das Forschungsprojekt VEREDELE untersucht die Auswirkungen dieser neu entstehenden Wechselwirkungen, um mögliche Herausforderungen frühzeitig zu erkennen und passende Lösungen zu entwickeln. Hierfür befindet sich ein Power-Hardware-in-the-Loop Versuchstand im Aufbau. Dieser besteht aus einem Echtzeitsimulationssystem für elektrische Netzmodelle sowie angeschlossener Power-Hardware zur Kopplung einzelner Betriebsmittel sowie kleinerer Netzstrukturen. Der Versuchsstand ermöglicht die Simulation praxisnaher Systemzustände mit unterschiedlichen Betriebsmitteln, elektrischen Arbeitspunkten sowie dynamischer Anregungen. In der vorliegenden Arbeit wurden Modelle erstellt, die es ermöglichen, beliebige Systemzustände und Arbeitspunkte, als Verlauf von Strom und Spannung am Anschlusspunkt, in einer Echtzeitsimulationsumgebung einzustellen und zu variieren. Die entwickelten Modelle bilden elektrische Phänomene nach, die in Verteilernetzen auftreten können. Die Modelle sind für Simulation in einer Power-Hardware-in-the-Loop Versuchsumgebung erstellt und validiert worden und eignen sich ebenso für die Softwaresimulation von Netzmodellen. Die Eigenschaften des Echtzeitsimulators limitieren die Nachbildung der elektrischen Phänomene von Strom und Spannung über gewisse Systemgrenzen hinaus. Die Kenntnis dieser Systemgrenzen ist eine Grundbedingung für eine genaue Analyse der mit diesem Versuchsaufbau durchgeführten Simulationen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Methoden vorgestellt und angewandt, die eine Bewertung der Güte simulierter elektrischer Phänomene ermöglichen. Die Versuchsergebnisse der durchgeführten Simulationen zeigen, dass die elektrischen Phänomene individuell parametrierbar nachgebildet und als Anregung in den Prüfstand eingeprägt werden können. Die Erstellung der Signalkurven ist jedoch an die Simulationsschrittweite gebunden, wodurch die Genauigkeit in der Nachbildung höherer Frequenzen für Signale mit Oberwellen abnimmt. In einem Versuchsaufbau mit analoger Kopplung zwischen Software- und Hardwaresimulation sind Filter für die Reduzierung von Signalrauschen zu empfehlen.

Liu, Zheng;
Realisierung von Umrichtermodellen und deren Untersuchung auf dynamisches Verhalten im Verteilernetz. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Mit dem Ziel der Energiewende tragen immer mehr erneuerbare Energie im Zusammenspiel mit den konventionellen Energieerzeugern zu einer dauerhaften und sicheren Stromversorgung bei. Zur Nutzung dieser erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie ist die moderne Leistungselektronik bzw. Stromrichter in Kombination mit intelligenter digitaler Steuerungstechnik notwendig. Der Einfluss auf die Stabilität und die Betriebsführung des zukünftigen Verteilernetzes wird dementsprechend stark zunehmen, immer mehr elektrische Leistung aus erneuerbaren Energiequelle wird durch Parallelschaltung von Stromrichtern in das Netz eingespeist werden. Um die Wechselwirkung zwischen den parallel geschalteten Stromrichtern zu untersuchen und damit die Stabilität des zukünftigen Netzes zu gewährleisten, befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Modellierung eines Stromrichters am Beispiel eines Wechselrichters in MATLAB/Simulink. Nach dem Modellierungskonzept im elektrischen Energiesystem werden drei Wechselrichtermodelle, ein detailliertes Modell, ein Mittelwertmodell und ein Phasormodell, aufgebaut, damit das dynamische Verhalten des Parallelbetriebes der Wechselrichter unter verschiedenen Szenarien simuliert und mit einander verglichen werden können.

Funke, Markus;
Beeinflussung von 110-kV-Systemen durch Gleich- und Wechselspannung höherer Spannungsebenen bei Parallelführung auf dem gleichen Mastsystem. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Durch eine kompakte Bauweise ist die Realisierung von Mehrfachleitungen unterschiedlicher Spannungssysteme und -ebenen auf einem Mastsystem eine wirtschaftliche, ökonomische und ökologisch sinnvolle Lösung. Die elektrische Beeinflussung der unterschiedlichen Spannungssysteme wird dabei meist nicht ausreichend betrachtet. In dieser Arbeit soll zunächst anhand eines realen Leitungsabschnittes mit Mehrfachleitungen untersucht werden, welche Beeinflussungen bei der Parallelführung von 380-kV und 110-kV-Freileitungen zu erwarten sind. Die messtechnisch festgestellten Beeinflussungen werden genutzt, um ein bestehendes Modell zu verifizieren. Auf Basis des verifizierten Modells wird anschließend theoretisch betrachtet, welche Beeinflussungen auf dem gleichen Leitungsabschnitt zu erwarten sind, wenn der Parallelführungsabschnitt durch eine Hochspannungsgleichstromleitung erweitert wird.

Langenhan, Julia;
Entwurf eines Kriterienkatalogs zur Beurteilung von Ersatzinvestitionsentscheidungen im Rahmen von RCM. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Der Wechsel der wirtschaftspolitischen Ausrichtung in den neuen Bundesländern nach 1990 brachte viele Investitionen mit sich. Im Gegensatz zu den hohen Investitionen in den 70er-Jahren in den alten Bundesländern wurden in den neuen Bundesländern viele finanzielle Mittel Anfang der 90er-Jahre genutzt um Investitionen zu tätigen. Insbesondere die Investitionen bei den Verteilnetzbetreibern in den neuen Bundesländern führen dazu, dass es in Zukunft einen erhöhten Bedarf an finanziellen Mitteln für Instandhaltung oder Ersatzinvestitionen gibt. In Folge würden die Netzentgelte erhöht und der Kunde im Vergleich zu vorigen Perioden stark belastet. Aus verschiedenen ökonomischen und politischen Gründen soll dies vermieden werden. Damit die Kosten für Netzentgelte möglichst gering ausfallen, ist es nötig eine geeignete Investitions- und Instandhaltungsstrategie zu implementieren. In den Netzen der Energieversorgung stellen Leistungstransformatoren die kostenintesivsten Betriebsmittel dar, weshalb der Fokus dieser Arbeit auf diese gelegt wird. Zu den Grundlagen werden in den ersten Kapiteln Asset Management, Instandhaltungsstrategien und der Betrieb von Leistungstransformatoren erläutert. Danach erfolgt der Entwurf eines Kriterienkataloges, der im Rahmen einer zuverlässigkeitsorientierten Instandhaltungsstrategie (RCM - Reliability-Centered Maintenance) alle Kennzahlen beinhaltet, die für die Berechnung der jährlichen Kosten nötig sind. Nach Beschreibung des Ansatzes wird dieser auf ausgewählte Transformatoren der TEN Thüringer Energienetze GmbH & Co. KG angewandt. Die Ergebnisse dieser Arbeit können dann als Unterstützung im Entscheidungsprozess zu Investitionsentscheidungen genutzt werden.

Khokhlov, Victor;
Untersuchungen zum Einsatz von intelligenten technischen Maßnahmen in Verteilnetzen zur Optimierung der städtischen Energieversorgung. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die vorliegende Arbeit fasst Erkenntnisse zum Einsatz von Powerline-Übertragungstechnik in den elektrischen Netzen. Ausgehend vom Stand der Technik sind moderne technische Lösungen zum Decken vom laufenden und in Zukunft wachsenden Elektroenergiebedarf erforderlich. In diesem Zusammenhang spielt die Entwicklung von erneuerbaren Energiequellen immer wichtigere Rolle. Die erhebliche Bedingung der stabilen Betrieb der Systeme mit solchen Anlagen ist die Anwendung von intelligenten technischen Maßnahmen. In erster Linie handelt es sich um Smart Grid und Smart Metering, die ausführliche Kontrolle und Steuerung des Energiesystems in Echtzeit erfüllen können. Das kann aber ohne sichere und starke Kommunikationssystem kaum realisiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit sind diese Technologien und vor allem die Powerline-Übertragungstechnik von großer Bedeutung. Auf dieser Weise werden allgemeine Eigenschaften dieser Technologie betrachtet, und die Struktur vom Powerline-Netz wird mit Rücksicht auf wichtige technische Aspekten beschrieben. Die besondere Aufmerksamkeit wird auf Frage der Elektromagnetischen Verträglichkeit und geltende Normen in diesem Bereich gelenkt. Die Ergebnisse der Arbeit ist die Analyse vom eventuellen Einsatz dieser Technologie in den Netzen der Stadtwerke Suhl/Zella-Mehlis vom Standpunkt der Elektroenergiequalität und der allgemeinen Netzcharakteristiken. Diese Untersuchung wird auf der Basis von den tatsächlichen Messungen im betrachtenden Netz und den Resultaten von Netzmodellierung im Softwarepaket DIgSILENT PowerFactory durchgeführt.

Wenk, Tanja;
Evaluierung eines Flexibilitätsansatzes zur koordinierten Markt/Netz-Betriebsführung in der Niederspannung am Beispiel von Elektrofahrzeugen. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Die Energiewende stellt beteiligte Akteure der Energiewirtschaft vor neue Herausforderungen im Sinne der Aufrechterhaltung eines stabilen Energienetzes. Hinzu kommt durch das Ziel der Bundesregierung, bis 2020 eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland zu integrieren, eine weitere flexible Last, die in Markt und Netz Berücksichtigung finden muss. Um den Netzausbau auf ein Minimum einschränken zu können, wurde in dieser Arbeit ein Flexibilitätsansatz getestet, der den Netzausbau durch die Steuerung dieser elektro-mobilen Lasten reduzieren soll. Dazu werden zuerst unterschiedliche Ansätze, die sich mit der Steuerung von Lasten beschäftigen, untersucht und anschließend bewertet. Daraufhin wurde eine Referenzstadt aufgebaut, die einen Durchschnitt über deutsche Großstädte bilden soll, um so vor allem die Auswirkungen der Elektromobilität auf das Stromnetz an Ballungszentren untersuchen zu können. Dazu wurde sich an dem bereits evaluierten CIGRE-Netz und der Ergebnisse der Untersuchungen an diesem Netz bedient, um Auswirkungen im ungesteuerten und gesteuerten Fall zu untersuchen. So konnte gezeigt werden, dass Überlastungen technischer Betriebsmittel durch gesteuertes Laden reduziert werden können, wenn Nutzer bereit sind eine längere Ladezeit und eventuelle Einschränkungen in ihrer Mobilität in Kauf zu nehmen. Die Anzahl der EVs setzt dem gesteuerten Laden eine Grenze aufgrund der einzuhaltenden Sicherheitsparameter. Außerdem findet dabei eine Verschiebung der Ladezeiten in die Abendstunden statt. Dies ist ein erster Schritt, mit welchem eventuelle zukünftige Veränderungen für Netzbetreiber und Nutzer der Elektromobilität aufgezeigt werden können.

http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/847427773wenk.txt

Weber, Martin;
Konzeptionierung, Aufbau und Erprobung eines Versuchsstandes zur Inbetriebnahme eines Transformators. - 172 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Ziel dieser Arbeit war die erweiterte Konzeptionierung, Aufbau und Erprobung eines Versuchsstandes zur Inbetriebnahme eines Leistungstransformators. Dafür wurde zuerst in Form eines Projektseminars ein Vorkonzept erstellt, in dem die Grundlagen für Drehstromtransformatoren geschaffen wurden, welche im Versuch praktisch hinterlegt werden. Basierend auf diesen Vorkonzept, wurden weitere themenspezifische Anforderungen betrachtet, Schaltungen und Baupläne erarbeitet und anhand der Funktionalitätsanforderungen die einzelnen Elemente des zu entwickelnden Versuchsstandes ausgewählt. Schwerpunkt dieses Versuchsstandes liegt in der Anforderung den Schaltungsaufbau und die Durchführung vollständig ferngesteuert zu gestalten. Selbst die Aufnahme der Messwerte soll innerhalb einer computergestützten Visualisierung erfolgen, sodass alle Versuchsteile in Echtzeit am Rechner durchgeführt werden. Nachdem alle technischen Maßnahmen für den ferngesteuerten Schaltungsaufbau, die Ansteuerung des Stelltransformatorantriebs, der Messwertaufnahme und die Einbindung des digitalen Schutzes abgeschlossen waren, konnten erste Messungen durchgeführt werden. Durch diesen Versuchsstand ist es gelungen, grundlegende Zusammenhänge am Drehstromtransformator anhand der Aufnahme von Kurzschluss- und Leerlaufkennlinien zu zeigen. Auch die Bestimmung der Nullimpedanz und der Einfluss der Tertiärwicklung kann am Versuchsstand praktisch nachgewiesen werden. Sehr anschaulich ist außerdem die Demonstration des digitalen Transformatorschutzes mit Überstromzeitschutz und Differentialschutz zur Abschaltung von inneren und äußeren Fehlern.

Fischer, Jonathan;
Entwurf und Implementierung von Betriebsführungsstrategien dezentraler Haushaltsspeicher im Projekt "SmartRegion Pellworm". - 106 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015

Der Anteil fluktuierender Einspeisung in das Stromnetz ist in den letzten Jahren in Deutschland stetig gestiegen. Um die Anforderungen an die Versorgungssicherheit einhalten und die elektrische Energie sinnvoll in das bestehende Stromnetz integrieren zu können, ist die Entwicklung von Betriebsführungsstrategien notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Betriebsführungsstrategie Eigenverbrauchsmaximierung sowie eine zentrale- und eine multikriterielle Betriebsführung für stationäre Haushaltsspeicher untersucht. Es wird dabei ein hierarchischer Optimierungsansatz gewählt. Aus der prognostizierten Nutzung der Haushaltsspeicher wird ein Ansatz vorgestellt, um das Flexibilitätspotential der Speicher für andere Einsatzszenarien zu bestimmen. Die Ergebnisse der Optimierung werden analysiert und Empfehlungen für den operativen Betrieb der Betriebsführungsstrategien gegeben.

Sass, Florian;
Diversitäre Redundanz gemischter AC-HGÜ-Netze durch schnelle korrektive Maßnahmen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVII, 67 S., 1,64 MB). - (Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 14) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Parallel als Druckausg. erschienen

Vermaschte HGÜ-Netze können zum Aufbau eines dem AC-Netz überlagerten Overlay-Netzes eingesetzt werden. Der Betrieb eines solchen Netzes erfordert eine schnelle Reaktion auf Störungen im AC- und im HGÜ-Netz. Um diese seitens der HGÜ-Umrichter zu ermöglichen, ist ein schnelles Anpassen der Umrichter-Arbeitspunkte erforderlich. Um dem teilweise sehr zeit-kritischen Verlauf solcher Störszenarien zu begegnen, wird ein Verfahren vorgestellt, das eine schnelle Korrektur der Umrichter-Arbeitspunkte ermöglicht. Entsprechend einer Liste möglicher kritischer Betriebsmittelausfälle werden auf zentraler Ebene mittels einer Optimal Power Flow-Berechnung korrektive Umrichter-Arbeitspunkte erstellt und auf lokaler Ebene innerhalb der Umrichter-Steuerung abgelegt. Lokale Messungen ermöglichen die Identifikation von eintretenden kritischen Ausfallszenarien und eine Aktivierung der entsprechend vorberechneten Korrekturmaßnahmen. Auf diese Weise kann der AC-HGÜ-Netzverbund bei Ausfall eines Betriebsmittels durch korrektive Maßnahmen in den (n-1)-sicheren Zustand überführt werden. Der Begriff der Diversitären Redundanz wird an dieser Stelle eingeführt.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015100049

Kummerow, André;
Untersuchungen zur Vorhersage überlagerter Erzeugungs- und Lastzeitreihen für die Betriebsführung am Beispiel "Smart Region Pellworm". - 98 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Durch die zunehmende Netzdurchdringung durch Erneuerbare Energien werden Betriebsführungskonzepte benötigt, welche das Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch und somit die Versorgungssicherheit gewährleisten. Die dafür benötigten Vorhersagen der durchmischten Leistungszeitreihen an den Ortsnetzstationen sind Untersuchungsgegenstand dieser Masterthesis. Dazu wurden im Rahmen umfangreicher Datenanalysen das charakteristische Signalverhalten und die signifikanten Signalabhängigkeiten der Erzeugungs- und Verbrauchskomponenten identifiziert und die Vorgehensweise bei der Analyse durchmischter Leistungszeitreihen als verallgemeinbarer Ansatz abgeleitet. Zur Vorhersage der Zeitreihen wird eine komponentenscharfe Modellierung angestrebt bei der die Anzahl der Signalkomponenten schrittweise reduziert wird. Dies erfordert ein rekursives Vorgehen bei der Analyse und Modellbildung und stellt somit eine Erweiterung konventioneller Ansätze der Zeitreihenanalyse und -vorhersage dar. Unter Verwendung der multiplen, linearen Regression wurden durch die unterschiedliche Kombination der Komponentenmodelle mehrere Prognoseansätze entwickelt und hinsichtlich ihrer Prognosegüte miteinander verglichen.

Wolfram, Martin;
Bestimmung des Einflusses von flexiblen Lasten auf den Regelleistungsmarkt im zentraleuropäischen Verbundnetz. - 136 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Im Kontext der ständigen Umstrukturierung der Energiewirtschaft, begonnen mit der Liberalisierung und fortgesetzt mit der Energiewende, sind die beteiligten Akteure wechselnden Rahmenbedingungen ausgesetzt. Dabei muss jedoch zu jeder Zeit die Stabilität des elektrischen Versorgungsnetzes gesichert sein. Zur Sicherstellung dieser Vorgabe und zur Einhaltung der Netzfrequenz verwenden die Übertragungsnetzbetreiber die Leistungs-Frequenz-Regelung. Die dafür notwendige Regelleistung wird mit Hilfe eines Auktionsverfahrens beschafft. Mit dem Ziel der Bundesregierung, bis zum Jahr 2020 eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren zu lassen, besteht die Möglichkeit die Elektrofahrzeuge als flexible Last in den Regelleistungsmarkt zu integrieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss von Elektrofahrzeugen auf diesen Regelleistungsmarkt. Dazu werden zuerst die Entwicklungen des Regelleistungsmarktes dargestellt und untersucht, ob zwischen dem Abruf von Regelleistung und möglichen Einflussfaktoren ein Zusammenhang besteht. Zusätzlich wird der historische Regelleistungsabruf auf sich wiederholende Muster analysiert. Inwiefern die Einbindung von Elektrofahrzeugen und die damit zusätzlichen Gebote Einfluss auf die Kosten- und Erlösstruktur haben, wird mit Hilfe eines Modells erarbeitet. Dieses Modell besteht im Rahmen der jetzigen Gestaltung des Regelleistungsmarktes aus einem synthetischen Abrufsignal, Ausschreibungsdatensätzen und fiktiven Geboten.

Pham, Mai Linh;
Grundsatzuntersuchungen zur Spannungsqualität im Netzersatzbetrieb von Offshore-Windparks. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Bis Mitte der 2030er Jahre sollen in der Nord- und Ostsee Offshore-Windparks (OWP) mit einer installierten Gesamtleistung von 20 - 25 GW errichtet werden. Obwohl die Verfügbarkeit der modernen, selbstgeführten VSC-Technik der HGÜs sehr hoch ist, stehen die Netzanbindungen der Offshore-Windparks nicht zu jeder Zeit zur Verfügung. Zur Beherrschung bei Ausfall bzw. Nichtverfügbarkeit der vorgelagerten HGÜs ist jeder Offshore-Windpark mit einer Netzersatzanlage ausgerüstet, die eine sichere Versorgung des Eigenbedarfs der Offshore-Windenergieanlagen und des Offshore-UW gewährleisten soll. Der Umspannwerk (UW)- als auch der Windenergieanlage (WEA)-Eigenbedarf erzeugt auf Grund des Einsatzes von Frequenzumrichtern und Schaltnetzteilen Oberschwingungen, die in das Netz emittiert werden. Somit können unzulässige Spannungsverzerrungen entstehen, die zu Störungen im Offshore-UW-Eigenbedarf und an in WEA betriebenen Verbrauchern führen. Weitere signifikante, jedoch temporäre Oberschwingungs-Einträge entstehen durch das Einschalten der Transformatoren oder der Seekabel bzw. durch das Anlaufen der Azimutantriebe mittels Softstarter. Hinsichtlich eines sicheren Netzersatzbetriebes müssen, unabhängig vom angewendeten Netzersatzkonzept, Topologieänderungen oder Änderungen der Konfiguration des Netzersatzbetriebes, im Sinne der Anforderungen an die Spannungsqualität betrachtet und beherrscht werden.

Schwerdfeger, Robert;
Entwurf eines Betriebsführungsverfahrens für Mittel- und Niederspannungsnetze unter Berücksichtigung von bidirektionalem vertikalem Leistungsfluss. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau. - Online-Ressource (PDF-Datei: XLIII, 90 S., 5,38 MB). - (Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 4) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Globale Trends zeigen eine weltweit wachsende Energienachfrage und immer knapper werdende fossile Ressourcen. Damit auch zukünftig eine sichere und zuverlässige elektrische Energieversorgung gewährleistet werden kann, gewinnt der Aspekt einer nachhaltigen elektrischen Energieerzeugung immer mehr an Bedeutung. Dieser Herausforderung wird mit einem stetig steigenden Anteil Erneuerbarer Energien begegnet. Infolgedessen verlagert sich speziell in Deutschland, durch der Abschaltung konventioneller Kraftwerke, ein zunehmender Teil der Stromerzeugung in die Mittel- und Niederspannungsebenen. Die daraus folgend zunehmende Bedeutung der Verteilnetze an der Energieversorgung bedarf einer Umstrukturierung der Netzbetriebsführung. Eine mögliche Lösung bildet das in dieser Arbeit entworfene Betriebsführungsverfahren, dessen Fokus, aufgrund zeitweise benötigter Rückspeisungen in die Hochspannungsebene, auf dem bidirektionalen, vertikalen Leistungsfluss zwischen der 20-kV- und 110-kV-Spannungsebene liegt. Dabei werden unter anderem Konzepte zur Regelung und Steuerung von Speichern und elektrischen Energieerzeugungsanagen vorgestellt. Anhand von numerischen Fallstudien konnte nachgewiesen werden, dass das entworfene Betriebsführungsverfahren vordefinierte Leistungsflüsse zwischen der 20-kV- und 110-kV-Spannungsebene realisieren kann, ohne dabei netzkritische Zustände zu erzeugen.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21362

Bauer, Fabian;
Smart Metering - Anforderungen und Möglichkeiten digitaler Zählwerterfassung in Privathaushalten. - 83 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Im Zuge der Energiewende ist in Zukunft mit weiteren Kostensteigerungen für die privaten Endabnehmer zu rechnen. Die öffentliche Diskussion über dieses Thema regt die Verbraucher dazu an, sich mit dem eigenen Energieverbrauch bzw. -kosten auseinanderzusetzen. Darüber hinaus wurden vom Gesetzgeber sowohl die technischen als auch die politischen Bedingungen für eine aktivere Kundenbeteiligung am Energiemarkt geschaffen. So können Verbraucher von der freien Wahlmöglichkeit Gebrauch machen und ihren Energieversorger selbst bestimmen. Gleichzeitig wird ihnen durch neue Mess- und Kommunikationstechnik die Möglichkeit gegeben, ihren Energieverbrauch zu analysieren um ihre Energiekosten zu senken. Durch einen Wechsel des Lieferanten- oder Versorgungsvertrages besteht für den Verbraucher die Chance, von der Angebotsvielfalt am Markt zu profitieren und die Stromkosten zu senken. Viele Verbraucher nutzen jedoch aufgrund des Aufwandes und der Komplexität des Wechselprozesses diese Möglichkeit nicht. Vor diesem Hintergrund, wird im Rahmen der Arbeit ein Konzept zum automatisierten Stromanbieterwechsel entwickelt. Das automatisierte Wechselkonzept stellt einen neuartigen Lösungsansatz dar, der den Versorgerwechsel für den Endverbraucher mit Hilfe von Smart Metering vereinfacht. Basierend auf diesem Konzept, werden Anforderungen hinsichtlich der Systemkomponenten abgeleitet und entsprechende Lösungen am Markt zur digitalen Verbrauchsdatenerfassung beim Endkunden ermittelt. Abschließend werden zur Realisierung des Konzepts, Empfehlungen für die Umsetzung gegeben.

Büchner, David;
Systemarchitektur für automatisierten Versorgerwechsel auf Basis von Smart Metering. - 62 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Die Energiewende ist in Deutschland befindet sich in der Umsetzung. Die regenerativen Energien wurden intensiv gefördert und werden immer populärer; elektrische Endverbraucher werden immer häufiger zu Erzeugern und Europaweit sollen Energiesparziele eingehalten werden. Mit den neuen Anforderungen die in diesem Zusammenhang auf den Markt und das Stromnetz zukommen, eröffnen sich auch neue Möglichkeiten einen Mehrwert zu schaffen. Vor diesem Hintergrund wurde Anfang 2012 ein Konzept erarbeitet, um Endkunden dabei zu helfen sich auf dem neuen liberalisierten Energiemarkt zu orientieren. Das Konzept basiert darauf Verbrauchsdaten in regelmäßigen Abständen automatisiert abzufragen und auf Basis der gesammelten Daten einen für den Kunden optimalen Anbieter zu finden. In dieser Arbeit wird für das Konzept eine Informationsarchitektur entwickelt, mit der ein automatisierter Wechsel durchgeführt werden kann. Hierfür werden zunächst Technologien und Standards untersucht, die im Bereich der automatisierten Verbrauchsdatenerfassung bereits existieren. Anschließend werden auf Basis der erarbeiteten Informationen Anforderungen ausgearbeitet, die an eine Informationsarchitektur gestellt werden, mit der ein automatisierter Anbieterwechsel realisiert werden soll. Im Anschluss wird die Architektur definiert und es werden Empfehlungen für die Umsetzung gegeben.

Goryachikh, Anton;
Konzeptionierung, Aufbau und Erprobung eines Relaisschutzsystems für das Dreipolige Netzmodell. - 67 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

In den Arbeitsablauf wurden die digitale Schutzeinrichtungen MiCOM P430 und P630c ins dreipolige Netzmodell des Fachgebietes Elektrische Energieversorgung der TU Ilmenau folgend neuer Schutzkonzept aufgebaut. Die Distanzschutzeinrichtung MiCOM P430 und die Differentialschutzeinrichtung MiCOM P630c wurden mit der Berücksichtigung aller Parameter der betreffenden Betriebsmittel ins Netzmodell eingesetzt. Die Geräte werden mit dem Software MiCOM S1 Studio parametriert. Für die Nachprüfung der Schutzgeräte werden die Versuche im Netzmodell durchgeführt.

Abbas Manthiri, Peer Darvesh;
Development and verification of doubly fed induction generator (DFIG) and full-scale converter synchronous generator (FCSG) for wind farms as in real time simulation based on RTDS. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Heutzutage gilt Windkraft als die Möglichkeit zur Erzeugung großer elektrischer Energie mittels regenerativer Quellen. Insbesondere im Norden Deutschlands ist die installierte Wind Leistung stark angestiegen, so dass die Siemens AG die erzeugte Energie an Land übertragen wird. Aus diesem Grund ist für die Hersteller eine genaue Wind-Park Modellierung in Real-Time mittels RTDS und Off-Line mittels EMTDC mit Hilfe von Simulation Werkzeugen entwickelt worden. Um den Offshore-Windpark zum Netz zu verbinden, werden zwei Spannungszwischenkreis-Umrichter mittels HVDC installiert und in Betrieb genommen. Aus diesem Grund benötigt das gesamte System Untersuchungen bei FPT/DPT in einen C&P Systeme des VSC-HVDC. Dieses Modell wurde in EMTDC geprüft. Zunächst werden Entwicklungen und Verifikation einen Offshore-Wind-Park Modells in RTDS realisiert und verglichen. Im Rahmen dieser Arbeit werden folgende Aufgaben erledigt. 1. Entwicklung eines Windpark Modells in RTDS basierend auf Skalierung des Asynchron-Generators (DFIG) und Verifikation mit EMTDC Modell. 2. Entwicklung eines Windpark Modells in RTDS basierend auf Skalierung des Synchron-Generators (FCSG) und Verifikation mit EMTDC Modell. 3. Schließlich wird das entwickelte Windpark Modell in RTDS dargestellt und auch in EMTDC verifiziert und verglichen. PS: Ein Skalierungsmodell bedeutet, dass der Benutzer selbständig eine Reihe von konzentrierten Generatoren innerhalb eines Wind Parks auswählen kann.

Fritsch, Hans-Christian;
Abschätzung des Potentials variabler Netzentgelte in Verteilungsnetzen unter Ausnutzung des Potentials gesteuerter Lasten zur Vermeidung von Netzausbaumaßnahmen. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Die Charakteristika der Versorgung aus erneuerbaren Energiequellen zusammen mit der Nutzung von Elektromobilität und den Speichermöglichkeiten elektrischer Energie führen zukünftig zu einer deutlich höheren Netzbelastung. In dieser Arbeit wird ein Szenario im Jahr 2050 angenommen, bei dem die Energieerzeugung zu 100% aus erneuerbaren Energiequellen erfolgt und sich Elektrofahrzeuge flächendeckend durchgesetzt haben. Dies führt zu einer erheblichen Mehrbelastung des Netzes, auf die zumindest das aktuelle Verteilnetz nicht ausgerichtet ist. Die logische Konsequenz wäre ein kostenintensiver Ausbau des Stromnetzes, der wiederum eine Steigerung der Netzentgelte für die Endabnehmer zur Folge hätte. Vor diesem Hintergrund ist es Gegenstand dieser Arbeit zum einen die Höhe der gesteigerten Netzentgelte anhand eines Modellnetzes für das Jahr 2050 für unterschiedliche Szenarien abzuschätzen und daraus zum anderen, die Potentiale von Demand Site Management, als eine alternative Lösung zur Vermeidung von Netzausbauinvestitionen, zu bestimmen. Zusätzlich werden weitere Veränderungen im Jahr 2050 betrachtet. Hier werden staatliche Eingriffe bei der Regulierung, veränderte Geschäftsmodelle, Einfluss auf Informations- und Kommunikationstechnik sowie Softwareagenten zur Unterstützung von Demand Side Management diskutiert.

Mende, Florian;
Optimal Power Flow in Niederspannungsnetzen. - 70 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Im Rahmen dieser Arbeit werden in Anlehnung an das E-Energy-Projekt eTelligence Optimal Power Flow Untersuchungen an einem Netzbereich mit hohem Anteil Erneuerbarer Energieerzeuger durchgeführt. Die Vernetzung aller Systemkomponenten mit Informations- und Kommunikationstechnologie in "intelligente Verteilnetze" (Smart Grids) bietet durch moderne Leittechnik eine bessere Erfassungs- und Eingriffsmöglichkeit in die Betriebsführung und Systemoptimierung als konventionelle Netze. Eine energiewirtschaftliche Einbindung der technischen Optimierung eines Energieversorgungssystems durch einen Optimal Power Flow bietet die Möglichkeit Freiheitsgrade an Einspeisungen und Lasten zu finden und nutzbar zu machen. Im Fokus steht dabei eine kostengünstige Alternative zu schaffen, um für eine Vielzahl kleiner und mittlerer Verteilnetzbetreiber sowie einer wachsenden Dienstleistungsbranche einen Anreiz zu schaffen Chancen für eine Netzoptimierung zu nutzen. Als Simulationsumgebung wird MATLAB MATPOWER verwendet, die aufgrund von individuellen Implementierungen ein großes Potential für eine kostengünstige Anwendung im Energiemarkt bietet. Durch Modifikationen in verschiedenen technischen Rahmenbedingungen sollen mögliche Beeinflussungen untersucht und ausgewertet werden.

Rozhenko, Sergey;
Lastflussbasierte Auktion physikalischer Übertragungsrechte. - 112 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2007

Eines der Hauptziele der Liberalisierung der Energiemärkte seit 1998 in der EU ist die Bildung des einheitlichen Binnenstrommarktes in Europa. Die rechtliche Grundlage dazu bildet die EU-Richtlinie 2003/54/EG. Ein wichtiger Schritt auf diesem Weg ist die Gründung von sog. "Mini-Foren" in Europa. Die europäischen Staaten werden acht Regionen zugeordnet. Ziel ist es, auf der regionalen Ebene die für die Marktintegration erforderlichen Methodiken wie das Engpassmanagement zu koordinieren und harmonisieren. Eine dieser Regionen ist die "Central Eastern Europe" (CEE) Region. Die vorliegende Arbeit behandelt die lastflussbasierte Allokation (LFBA) als eine der Methodiken zum Engpassmanagement und mögliche Lösung für die Vergabe von Übertragungskapazitäten in der CEE-Region. Die Analyse ist dabei folgendermaßen gegliedert. Zunächst werden die Hintergründe und die Anforderungen an das Engpassmanagement erläutert. Des Weiteren wird ein qualitativer Vergleich der heutigen NTC- basierten und der lastflussbasierten Methodik vorgenommen. Im nächsten Schritt wird die Vorbereitung der technischen Eingangsdaten für die LFBA detailliert betrachtet. Anschließend erfolgt die Simulation einer lastflussbasierten Auktion mit Hilfe des Testsystems DrCAT. Es werden dabei unterschiedliche Schlüssel zur Verteilung der Auktionserlöse hinsichtlich der richtigen Marktsignale untersucht. - Die Analyse zeigt, dass der Übergang von der heutigen NTC- basierten Methodik zur LFBA neben Vorteilen wie eine erhöhte Netzsicherheit und eine bessere Übereinstimmung der physikalischen mit den finanziellen Flüssen auch deutliche Nachteile mit sich bringt. Das betrifft vor allem die stark gestiegene Komplexität des Marktmodells durch die Zusammenführung der zuvor entkoppelten Märkte für Übertragungskapazitäten einzelner Engpassstellen. Hinzu kommt eine Reduzierung der Menge der vergebenen Kapazitäten in der Region. Die Untersuchungen zeigten weiter, dass die Marktsignale der LFBA sehr stark von der Methode zur Erlösverteilung abhängig sind. Dabei liefern viele Methoden falsche Marktsignale. Jedoch ergibt die LFBA mit dem Verteilungsschlüssel "Angebotene Kapazität gewichtet mit Clearingpreisen" wesentlich bessere Investitionssignale zum Netzausbau zur Schaffung grenzüberschreitender Übertragungskapazität als die heutige NTC- basierte Methodik.