Herausgegeben von
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dirk Westermann (Fachgebiet Elektrische Energieversorgung) und
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Berger (Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen)
an der TU Ilmenau.
Übersicht in der dbt:
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20499
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2024. - XII, 172 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik - IBEGA ; 37)
DOI 10.22032/dbt.59235
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2023000383
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2023
With the increasing feed-in and distribution of renewable energies in the power system, the number of converters is growing. This can lead to the destabilization of the system due to several factors, one of which is the controller parameter of the converter. This requires parameterization and optimization of the mentioned parameters. The presented work is devoted to the main research question of how the stability of a converter-dominated distribution grid is improved for varying operating points by the dynamic adaptive control method. To carry out the parameterization of the controllers, the Reinforcement Learning (RL) agent for adaptively creating proper controller parameters according to the system states to improve and ensure stability is proposed. In this work, a digital twin (DT) of the studied network is first constructed with the help of parameter estimation. The DT model is utilized to generate training data for an artificial-neural-network-based state estimator, which is dedicated to arcuately and efficiently determining the system's stable state. More-over, a small signal stability indicator (SI) using the damping ratio of the dominant eigen-value for the DT model is developed. With the SI indicating to the RL agent the system stability margin during the RL training, the agent can ultimately output optimal controller parameters for the converters. Numerical case studies are used to verify the viability of the proposed approach that network stability can be improved by the proposed adaptive control method.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2023000383
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - X, 98 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik - IBEGA ; 36)
DOI 10.22032/dbt.59118
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2023100055
Zugl.: Diplomarbeit, Technische Universität Ilmenau, 2023
Mit steigenden Lastflüssen von dezentralen Erzeugungseinheiten zu den Lastzentren wird das bestehende Wechselstrom (AC)-Netz zunehmend bis an seine Grenzen ausgelastet. Die Errichtung von Gleichstrom (DC)-Erdkabeltrassen ermöglicht den Transport großer Energiemengen über weite Entfernungen bei geringen Übertragungsverlusten. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, wie sich die inhärenten thermischen Reserven der DC-Kabel in einem vermaschten, ins AC-Netz integrierten DC-Netz zur Engpassbehandlung im AC- oder DC-Netz nutzen lassen. Dabei wird, basierend auf der Beschreibung des DC-Kabels über ein Wärmenetz, ein vereinfachtes, analytisch lösbares Modell eines 525 kV DC-Kabels abgeleitet. Dieses Modell wird im zweiten Teil der Arbeit in einen Vorschlag für ein Systemführungskonzept im gekoppelten AC-DC-Netz eingebunden. Der Fokus des Systemführungskonzepts liegt auf der Engpassbehandlung im AC- oder DC-Netz mithilfe der inhärenten thermischen Kabelreserven. Die grundsätzliche Umsetzbarkeit des Systemführungskonzepts wird anhand eines einfach vermaschten DC-Netzes als Overlaynetz zu einem generischen AC-Netz gezeigt.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - xvi, 212 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik - IBEGA ; 33)
ISBN 978-3-86360-266-6
DOI 10.22032/dbt.54812
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2022000425
Preis (Druckausgabe): 20,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2022
A digital transformative phase changes the way of power system operation. Emerging real-time applications in information (IT) and operational technology (OT) provide new opportunities to address the increasingly demanding power system operation, imposed by the progressing energy transition. This IT/OT convergence is epitomised by the novel Digital Twin (DT) concept. By integrating sensor data into physical models, and synchronization of the model with the observed system, a validated power system DT can be created.
By providing a consistent, and maintainable data model, the proposed DT-centric energy management system (EMS) addresses several key requirements of modern EMS architectures. It increases the situation awareness in the control room, enables the implementation of model maintenance routines, and facilitates automation approaches, while raising the confidence into operational decisions deduced from the validated model. This gain in trust contributes to the digital transformation and enables a higher degree of power system automation. By considering operational planning and power system operation processes, a direct link to practice is ensured. The feasibility of the concept is examined by numerical case studies.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - x, 191 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischenEnergiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 35)
ISBN 978-3-86360-271-0
DOI 10.22032/dbt.55670
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2022000540
Preis (Druckausgabe): 25,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2022
Die Elektromobilität mit teils hohen Ladeleistungen ist für den sicheren Betrieb der elektrischen Verteilnetze zukünftig eine Herausforderung. Zur Reduzierung von Überlastungen in der Niederspannung werden daher Steueralgorithmen benötigt, um die Ladeleistung der Fahrzeuge zu steuern. Hierbei ergibt sich allerdings das Problem, dass die Niederspannungsnetze in der Regel messtechnisch nicht überwacht werden und so Eingangsdaten für Steueralgorithmen fehlen. In der Arbeit wird die Kombination von zwei maschinellen Lernalgorithmen untersucht. Die Steuerung der Ladeleistung von Elektrofahrzeugen ist als Markow-Entscheidungsprozess definiert, der mittels dem bestärkten Lernen gelöst wird. Für die Bereitstellung der Eingangsdaten wird ein künstliches neuronales Netz verwendet, das den Zustand eines Niederspannungsnetzes abschätzt. Durch das Zusammenspiel beider Algorithmen können die durch die Ladung von Elektrofahrzeugen ausgelösten Netzüberlastungen reduziert werden.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - xii, 186 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik - IBEGA ; 34)
ISBN 978-3-86360-267-3
DOI 10.22032/dbt.55185
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2022000438
Preis (Druckausgabe): 21,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2022
The challenges of stable operation in the electrical power system are increasing with the infrastructure shifting of the power grid from the centralized energy supply with fossil fuels towards sustainable energy generation. The predominantly RES plants, due to the non-linear electronic switch, have brought harmonic oscillations into the power grid. These changes lead to difficulties in stable operation, reduction of outages and management of variations in electric power systems. The emergence of the Digital Twin in the power system brings the opportunity to overcome these challenges. Digital Twin is a digital information model that accurately represents the state of every asset in a physical system. It can be used not only to monitor the operation states with actionable insights of physical components to drive optimized operation but also to generate abundant data by simulation according to the guidance on design limits of physical systems. The work addresses the topic of the origin of the Digital Twin concept and how it can be utilized in the optimization of power grid operation.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - xxi, 150 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik - IBEGA ; 32)
ISBN 978-3-86360-248-2
DOI 10.22032/dbt.49426
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000234
Preis (Druckausgabe): 28,90 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2021
International etabliert sich die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) für Spannungen bis 1,2 MV aufgrund von zunehmenden Übertragungsstrecken immer mehr zum Stand der Technik. National rückt die HGÜ aufgrund des politisch motivierten Ausbaus der erneuerbaren Energien und des damit verbundenen Aus- und Umbaus des Höchstspannungs-Übertragungsnetzes für Spannungen bis 525 kV in den Fokus. Dabei sind neue Übertragungsstrecken vorzugsweise als Trassen aus polymeren Kabeln zu realisieren.
In Isolierstoffen von HGÜ-Kabelsystemen stellt sich im stationären Zustand ein elektrisches Strömungsfeld ein, das von der vorherrschenden elektrischen Leitfähigkeit der jeweiligen Isolierstoffe beeinflusst wird. Diese elektrische Leitfähigkeit wird durch die temperatur- und feldstärkeabhängige Entwicklung von Raumladungen in der Isolation bestimmt. Diese Effekte führen zu einer Veränderung und Umkehr der elektrischen Feldstärkeverteilung im Isolationsmaterial. Deshalb müssen bei der Auslegung von HGÜ-Komponenten hinsichtlich der Betriebsspannung neben den Permittivitäten auch die elektrischen Leitfähigkeiten und die Neigungen zur Akkumulation von Raumladungen der einzelnen Isolierstoffe betrachtet werden. Das Augenmerk der vorliegenden Arbeit richtet sich auf Compounds mit vernetztem Polyethylen (LDPE) als Basispolymer und unterschiedlichen Füllstoffanteilen von hexagonalem Bornitrid (h-BN) bis maximal 20 Vol.-%. Es zeigt sich, dass durch eine höhere Wärmeleitfähigkeit bis 1 W/mK des Compounds eine verbesserte Abfuhr der Stromwärmeverluste des Innenleiters ermöglicht wird. Weitere Messungen bis 80 °C belegen, dass die elektrische Leitfähigkeit der Compounds stets kleiner ist als des Basispolymers LDPE. Zudem ist eine deutliche Vergrößerung der elektrischen Durchschlagsspannung der Compouds gegenüber LDPE gemessen wurden. Eine signifikante Akkumulation von Raumladungen ist weder für LDPE noch für die Compounds bei einer mittleren elektrischen Betriebsfeldstärke von 15 kV/mm mittels PEA-Verfahren (gepulstes elektroakustisches Verfahren) nachzuweisen. Anhand der gemessenen thermoanalytischen und dielektrischen Parameter in Abhängigkeit der Temperatur und elektrischen Feldstärke ist die grundsätzliche Eignung dieser Compounds als ein möglicher optimierter HGÜ-Isolierstoff festgestellt wurden. Jedoch wurden keine Alterungs- und Langzeiteffekte berücksichtigt.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000234
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - 162 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 31)
ISBN 978-3-86360-241-3
DOI 10.22032/dbt.48731
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000717
Preis (Druckausgabe): 27,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2021
Die Temperatur eines Dielektrikums hat einen starken Einfluss auf die zugehörige elektrische Leitfähigkeit. Durch die in Durchführungen vorkommenden hohen Temperaturgradienten nehmen die veränderten Leitfähigkeiten einen starken Einfluss auf die Aufteilung des elektrischen Potentials. Bisher wurde die Verschiebung des Potentials nur durch Simulationen ermittelt.
In dieser Arbeit wurde erstmalig die experimentelle Ermittlung der Potentialverteilung im Inneren einer Gleichspannungsdurchführung gemessen. Somit konnte nachgewiesen werden, dass die thermisch-elektrische Potentialverschiebung in der Realität auftritt.
Mit dem Simulationsmodell ist es möglich die transiente und stationäre Potentialverteilung bei gegebener Temperaturverteilung zu berechnen.
Die Simulationen und Messungen zeigen die erwartete Potentialverschiebung und quantifizieren damit die erhöhte Feldstärkebelastung des Isolationsmaterials in diesen Gebieten. Weiterführende Simulationen stellen die Problematik bei Umpolmessungen dar.
Die vorgestellte Arbeit erweitert somit das Verständnis der thermisch-elektrischen Vorgänge in HGÜ-Durchführungen.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - X, 138 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 30)
ISBN 978-3-86360-231-4
DOI 10.22032/dbt.46891
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000539
Preis (Druckausgabe): 26,90 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020
Um den weiteren Erfolg des Netzbetriebs gewährleisten zu können, ist eine gründliche Untersu-chung der Wechselwirkung zwischen den parallel geschalteten Stromrichtern, in Bezug auf von Umrichtern dominierte Verteilernetze, erforderlich. Dabei besteht die Herausforderung darin, dass die numerische Komplexität stark wächst. Bezüglich dessen, widmet sich die vorliegende Arbeit zuerst der Nachbildung eines von Umrich-tern dominierten Verteilernetzes und stellt eine neuartige Netzreduktionstechnik vor, in Form von Übertragungsfunktion, in den unter- und über-lagerten Netzen übertragen kann. Als Ergeb-nis dieser Arbeit ist festzuhalten, dass die Systemstabilität im Kleinsignalbereich, mit wachsen-der Anzahl und Einflussnahme der Umrichter, sinkt. Die Maßnahme, „Stabilizer“, bietet sich eine Verbesserung der Systemeigenschaften an.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - X, 156 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 29)
ISBN 978-3-86360-230-7
DOI 10.22032/dbt.46063
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000416
Preis (Druckausgabe): 27,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020
Aufgrund der Schwierigkeiten, neue Korridore für die zusätzlichen Hoch- und Höchstspannungsleitungen in dicht besiedelten Ländern mit entwickelter Infrastruktur zu schaffen, steigt der Bedarf an Trassenbündelung der Leitungen von verschiedenen Spannungsebenen und Frequenzen. Durch die Trassenbündelung entstehen die Wechselwirkungen, die den Betrieb von Netzen störend beeinflussen können. In der Arbeit wird ein Beeinflussungsmodell für die Berücksichtigung von Wechselwirkungen aufgrund von kapazitiver und induktiver Kopplung zwischen zusammengeführten Leitungen vorgeschlagen. Bei der Durchführung von Instandsetzungsarbeiten der gebündelten Leitungen muss die gefährliche Berührungsspannung berücksichtigt werden, da die unzulässigen Grenzwerte erreicht werden können. Angesichts dessen wird in der Arbeit das Verfahren zur mathematischen Modellierung der zu erwartenden Berührungsspannungen mit Berücksichtigung des Körperwiderstandes der Person entworfen. Die Validierung der entwickelten und verwendeten Netzmodelle inklusive des entworfenen Verfahrens erfolgt mittels messtechnisch festgestellter Beeinflussungen in einem existierenden Netz.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XII, 144 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 28)
ISBN 978-3-86360-228-4
DOI 10.22032/dbt.45849
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000359
Preis (Druckausgabe): 30,90 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020
This thesis deals with the challenges to frequency stability in the European electricity grid posed by the increasing share of renewable energy resources and electric vehicles. It evaluates European load frequency control systems for their suitability for integration of electric vehicles and the impact of increase in photovoltaic and wind power on frequency stability for the case of Germany, demonstrating a consequent significant increase in frequency control reserve requirements. Evaluation of alternative approaches to load frequency control shows that introduction of an aggregator of distributed energy resources can also significantly reduce the overall infrastructure requirements for grid operators. The operational concepts herein proposed are evaluated using several case studies for optimizing the use of electric vehicles for grid flexibility services by taking into account the user behavior of vehicle owners and supply requirements of these grid services.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XXVI, 152 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 27)
ISBN 978-3-86360-216-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000615
Preis (Druckausgabe): 36,20 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019
Schwefelhexafluorid (SF6) ist ein wichtiges Isoliergas in der Hochspannungstechnik. Neben den sehr guten Isoliereigenschaften hat SF6 das höchste Treibhauspotential aller bekannten Gase. Deshalb werden alternative Lösungen aktuell verstärkt nachgefragt und es ist eine Abkehr von SF6 sichtbar. Um SF6 mit umweltfreundlichen Gasen zu substituieren, müssen diese unter Druck gesetzt werden, um deren geringere elektrische Festigkeit wesentlich zu steigern. Hohe elektrische Feldstärken und Spannungen können bei hohem Druck isoliert werden. Diese Arbeit befasst sich praktisch und theoretisch mit der elektrischen Festigkeit von Gasen unter Berücksichtigung von Einflussparametern, wie: Oberflächenrauheit, Feldemission, Bestrahlung, Elektronen-Anlagerung, Spannungs-Zeit-Fläche, Vorentladungen im Hochdruck und der Einfluss von Per-Fluorierten-Gas-Gemischen. Neben den praktischen Messungen bis 800 kV sind theoretische Erweiterungen zum Durchschlag im schwach inhomogenen Feld aufgestellt worden, welche das Verständnis zum Entladungsaufbau und die Theorie zur Ladungsträgergeneration erweitert und den Einfluss des Streamer-Mechanismus genauer beschreibt. Die ermittelten Gasparameter nach Paschen tragen zum vorgestellten Berechnungsalgorithmus zur Ladungsträgervermehrung bei. Die praxisnahe Untersuchung und der neue theoretische Ansatz ermöglicht die Berechnung der Durchschlagspannung von beliebigen schwach inhomogenen Feldanordnungen in Abhängigkeit der Schlagweite bis mindestens 2,6 MPa Druck bis zu sehr niedrigen Feldausnutzungsfaktoren. Als Ergebnis dieser Arbeit können nun Luft-isolierte Hochspannungsbetriebsmittel bis zur 420 kV Spannungsebene vorgezeigt werden.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 138 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik : IBEGA ; 26)
ISBN 978-3-86360-215-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000601
Preis (Druckausgabe): 27,10 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019
Verbrauchsfern erzeugter Strom kann über große Distanzen am wirtschaftlichsten mittels der Hochspannungsgleichstromübertragung transportiert werden. Dies führt zu einer veränderten elektrischen Belastung der Hochspannungskomponenten. Transiente Übergangsvorgänge bestimmen die elektrischen Feldverteilungen. Bisherige FEM-Berechnungen vernachlässigen dabei meist die langsamen Polarisationsvorgänge der Transienten. In dieser Arbeit werden hierfür auf Basis des bekannten Debye-Ansatzes und in Analogie zum Netzwerkmodell, zusätzliche Differentialgleichungen direkt in die FEM einbezogen, welche die feld- und temperaturabhängigen Polarisationsströme individuell abbilden. Zur Verifizierung des Berechnungsverfahrens werden transiente Potentialverläufe an den Steuerbelägen von modifizierten Hochspannungsdurchführungen unter Gleich- und Umpolspannungen sowie unter thermischen Gradienten gemessen. Auswirkungen auf Prüf- und Belastungsszenarien werden anhand von Simulationen diskutiert.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XXVI, 189 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 25)
ISBN 978-3-86360-201-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000601
Preis (Druckausgabe): 43,60 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
Ziel der Forschungsarbeit ist die Beschreibung neuartiger Methoden zur Lokalisierung von Störlichtbögen in Photovoltaikanlagen. Dafür wird systematisch die Brennspannung von Gleichstrom-Lichtbögen im Frequenzbereich bis 500kHz untersucht und dabei realistische Umgebungsbedingungen gewählt, wie sie in Photovoltaikanlagen vorherrschen. Es wird experimentell nachgewiesen, dass sich der Lichtbogen als Signal-Spannungsquelle beschreiben lässt. Ein Photovoltaiksystem wird durch die Kleinsignal-Ersatzschaltbilder der einzelnen Komponenten abgebildet und damit ein Modell für Transienten-Simulation erstellt. Damit ist es möglich, einen Störlichtbogen im PV-System simulativ im Frequenzbereich zu bewerten. Es werden verschiedene Konzepte zur Lokalisierung von Störlichtbögen in Photovoltaikanlagen bewertet. Das zielführendste Konzept ist als Prototyp realisiert. Es war in einem Praxistest in einer realen PV-Anlage in der Lage, alle dort gezündeten Lichtbögen korrekt zu lokalisieren.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XII, 187 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 24)
ISBN 978-3-86360-195-9
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000511
Preis (Druckausgabe): 39,90 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
In der heutigen Betriebsführung von elektrischen Energiesystemen stellt der Redispatch von konventionellen Kraftwerken ein wesentliches Werkzeug zur Wahrung der durch das (n-1)-Kriterium geprägten Systemsicherheit dar. Im Zuge des gegenwärtigen Zubaus erneuerbarer Energieträger gepaart mit einer Verzögerung des Netzausbaus, nehmen die Häufigkeit und das Volumen dieser kostenintensiven Eingriffe zu. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, stellt der Einsatz kurativer Maßnahmen innerhalb der Netzbetriebsführung derzeit einen relevanten Untersuchungsgegenstand dar. Zeitgleich wird der Einsatz selbstgeführter HGÜ-Systeme innerhalb Deutschlands zur Unterstützung des bestehenden Transportnetzes forciert. Diese Technologie bietet neue Freiheitsgrade im Netzbetrieb, die sich auch zur Erbringung kurativer Maßnahmen eignen. Der Autor liefert eine Einordnung möglicher kurativer Beiträge von selbstgeführten HGÜ-Systemen zu stationären und dynamischen Aspekten der Systemsicherheit. In einem nächsten Schritt wird ein Verfahren entworfen, das eine automatisierte Anpassung der Wirk- und Blindleistungsarbeitspunkte der Umrichter im Falle von Betriebsmittelausfällen ermöglicht. Verletzungen der Systemsicherheit, in diesem Fall Betriebsmittelauslastungen und Knotenspannungen, kann somit kurativ begegnet werden. Das als HGÜ-RAS bezeichnete Verfahren gliedert sich in eine lokale Identifikation von Störungen, eine systemweite Koordination der Arbeitspunktanpassungen, sowie deren netzverträgliche Aktivierung. Die Eignung der beschriebenen Module, sowie die Zulässigkeit des gesamten HGÜ-RAS Ansatzes werden mittels quasi-stationärer und dynamischer Simulationen bewiesen. Die beschriebenen Untersuchungen erfolgen mittels eines für diese Arbeit entwickelten AC-HGÜ-Benchmarknetzes, welches eine Abbildung realitätsrelevanter Phänomene sicherstellt. Das HGÜ-RAS eignet sich sowohl für den Einsatz für vermaschte HGÜ-Netzen, als auch für einzelne HGÜ-Verbindungen. Durch die Berücksichtigung von für Übertragungsnetzbetreiber relevanten Aspekten wird ein direkter Bezug zur Praxis gewährleistet.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - X, 150 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 23)
ISBN 978-3-86360-192-8
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000382
Preis (Druckausgabe): 31,60 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
Die Übertragungsnetzbetreiber reagieren auf entstehende Überlastungen einzelner AC-Leitungen sowohl mit dem Ausbau des AC-Netzes als auch mit der vermehrten Integration von Phasenschiebertransformatoren (PST) und Hochspannungsgleichstromübertragungen (HGÜ), die eine definierte Beeinflussung der AC-Wirkleistungsflüsse ermöglichen. Zur Vermeidung von negativen Wechselwirkungen zwischen diesen Betriebsmitteln widmet sich die Arbeit der Fragestellung, wie sich geeignete Arbeitspunkte von PSTs und HGÜs zur Wahrung der Netzsicherheit bestimmen lassen. Dazu wird ein einheitliches Netzbetriebsverfahren entworfen, dass unterschiedliche Methoden zur Koordinierung von PST und HGÜ verwendet, um so auf die verschiedenen zeitlichen Gegebenheiten während der Netzbetriebsplanung und der Netzbetriebsführung einzugehen. Diese Methoden werden mithilfe numerischer Fallstudien an einem entworfenen Testnetz untersucht und deren Eignung analysiert.
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https://www.nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000382
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XI, 125 Seiten
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 22)
ISBN 978-3-86360-190-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000344
Preis (Druckausgabe): 30,30 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
Die intensive Förderung regenerativer Erzeugungsanlagen hat in den vergangenen Jahren zu einem massiven Zubau im Bereich der 110-kV-Verteilnetzebene und der ihr unterlagerten Spannungsebenen geführt. In Zeiten hoher Einspeisung kommt es zunehmend zu einer Überschreitung der Netztransportkapazität und zu einer Gefährdung der Netzsicherheit. Als letzte Maßnahme zur Wahrung eines sicheren Netzbetriebs sind die Betreiber verpflichtet, die Einspeisung aus regenerativen Anlagen zu reduzieren. Durch dieses betriebliche Einspeisemanagement kommt es zum Verlust signifikanter Energiemengen. Das in dieser Arbeit vorgeschlagene erweiterte Engpassmanagementverfahren mit optimalen Topologiemaßnahmen erlaubt es sowohl die Anzahl als auch den Umfang von Einspeisemanagementmaßnahmen zu reduzieren. Die Ergebnisse zeigen, dass für ein Bestandsnetz mehrere Netznormalschaltzustände existieren, die sowohl den maximalen Energieeintrag sicherstellen als auch einen verlustminimalen Netzbetrieb gewährleisten.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000344
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - xix, 159 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 21)
ISBN 978-3-86360-181-2
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000117
Preis (Druckausgabe): 41,30 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018
Ausschlaggebend für die Lebensdauer eines Gleichstrommotors ist der Verschleiß des tribologischen Systems Kohlebürste-Kommutator. Für eine längere Lebensdauer sollen in dieser Arbeit gezielte Modifikationen im Tribosystem durchgeführt werden, um dessen Verschleißbeständigkeit zu erhöhen.
In dieser Dissertation wurde der Einfluss der Materialausrichtung der Kohlebürste auf den Kommutator-Bürste-Kontakt untersucht. Dazu wurden Kohlebürsten mit axialer, radialer und tangentialer Pressrichtung in einem Prüfstand untersucht. Reibungs- und Verschleißwerte differierten zwischen den einzelnen Varianten bei stromlosen und bestromten Versuchen. Weiterhin wurde der Einfluss eines leitenden Schmieröls auf den Reibkontakt charakterisiert. Bei bestromten Prüfstandsversuchen kamen schlecht leitende, sowie ein gut leitender Schmierstoff zum Einsatz. Durch die Zugabe einer ionischen Flüssigkeit bei der gut leitenden Variante konnte der hohe Verschleiß von geschmierten Systemen reduziert werden.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000117
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XI, 192 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 20)
ISBN 978-3-86360-173-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000635
Preis (Druckausgabe): 32,20 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
This thesis provides a complete analysis of all the topics related to series arc faults in low-voltage electrical installations. The part played by series arc faults in the outbreak of hazardous electrical fires is explained by using fire statistics, performing an electrical and thermal characterization of the phenomenon, and comparing with other electrical faults their ability to ignite an insulation material. The analysis demonstrates that the series arc fault generates a heat stress that largely exceeds the ignition threshold of insulation polymers. Other electrical faults such as bolted short-circuit, overload, earth leakage, and glowing fault result in much lower risks of fire ignition. The principles of arc fault detection are explained and the contribution of the active protection AFDD (arc fault detection device) is taken into account in this analysis. The option of achieving a passive protection using appropriate insulation materials is also explored. The performance requirements described in the product standard of AFDD are reviewed and recommendations for improving the standards are proposed.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000635
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. -XVIII, 227 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 19)
ISBN 978-3-86360-165-2
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000246
Preis (Druckausgabe): 34,40 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Thematik der Störlichtbogendetektion in Photovoltaikanlagen. Vorrangiges Ziel ist die Erforschung und Entwicklung eines zuverlässigen und sicheren – zu den bereits bestehenden frequenzbasierten Lösungsansätzen alternativen – Störlichtbogen-Detektionskriteriums im Zeitbereich. Hierzu wurde das gleichstromseitige, elektrische Klemmenverhalten von Single-String-Photovoltaikanlagen bei dynamischer Anregung in Form eines seriellen Lichtbogens eingehend untersucht. Die experimentell sowie simulativ erarbeiteten Ergebnisse belegen eindeutig dass die lichtbogenbedingte, genauer gesagt die durch die Spannungsflanke der Anoden-Kathoden-Fallspannung im Zündmoment des Lichtbogens verursachte, Veränderung im zeitlichen Signalverlauf der an den String-Anschlussklemmen des Wechselrichters gemessene String-Spannung im besonderen Maße zur Detektion serieller Störlichtbögen in Photovoltaikanlagen geeignet ist.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000246
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - XII, 221 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 18)
ISBN 978-3-86360-155-3
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000035
Preis (Druckausgabe): 22,60 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Steckverbinder für die Leistungsübertragung müssen geometrisch-stofflich so dimensioniert werden, dass sie eine vorgegebene Grenztemperatur nicht überschreiten.
Zunächst werden analytische Modelle aus verschiedenen physikalischen Phänomenen (mechanische, elektrische, thermische und kontaktphysikalische) miteinander gekoppelt, um die Stromerwärmung von Steckverbinderkontakten analytisch zu berechnen. Die Modelle werden durch Experimente und FE-Analysen verifiziert. Mit erweiterten Modellen werden wichtige Fragestellungen bei der konstruktiven Auslegung geklärt (z.B. zulässiger Durchgangswiderstand, Zusammenhang zwischen Widerstand und Stromerwärmung, optimale Anzahl an Kontaktfedern). Zudem werden Sensitivitätsanalysen durchgeführt.
Schließlich wird ein berechnungsgestütztes Vorgehen zur systematischen Auslegung von Steckverbinderkontakten erarbeitet. Unter Berücksichtigung geeigneter Randbedingungen ist eine direkte Berechnung der wesentlichen Abmessungen und Werkstoffkennwerte möglich.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - X, 161 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte und Anlagentechnik ; 17)
ISBN 978-3-86360-148-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000645
Preis (Druckausgabe): 48,00 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016
Inhalt:
Die in Deutschland zunehmende Abschaltung und Stilllegung konventioneller Kraftwerke resultiert in einem Defizit an regelbarer Erzeugung. Folglich bedarf es zu dessen Ausgleich Verfahren, die sich neuer betrieblicher Freiheitsgrade wie bspw. aktiver Netzanschlussnehmer in den Verteilernetzen bedienen.
Die Dissertation widmet sich der Fragestellung, wie genau diese neuen betrieblichen Freiheitsgrade in den Verteilernetzebenen nutzbar gemacht werden können, ohne dass deren Aktivierung einen negativen Einfluss auf deren Anschlussnetze hat. Hierfür wird der „Vertikale Netzbetrieb“ und dessen neuartige Koordinationsschnittstelle zwischen den Netzbetreibern - die PQu(t)-Kapabilität, welche den zulässigen Lösungsraum aller möglichen Arbeitspunkte an einem Netzverknüpfungspunkt beschreibt - vorgeschlagen. Des Weiteren wird eine Methode zur Berechnung der abgangsscharfen Arbeitspunktänderungen entworfen. Die Validierung der Tauglichkeit des Ansatzes und der Methoden erfolgt mittels numerischer Fallstudien.
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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000645
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XII, 155 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte und Anlagentechnik ; 16)
ISBN 978-3-86360-133-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000076
Preis (Druckausgabe): 28,60 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016
Isoliersysteme von Betriebsmitteln der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) werden sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichspannung beansprucht. Die elektrische Leitfähigkeit des ölimprägnierten Pressspans ist für die Feldverteilung im Isoliersystem wichtig, bisher aber unzureichend erforscht. Diese Arbeit behandelt die Leitungsprozesse Ionen-, Elektronen-Loch- und Protonenleitung im Pressspan, sowie die relevanten Polarisationsmechanismen. Außerdem werden nichtelektrische Messmethoden wie die UV/Vis-Spektroskopie und die Rasterelektronenmikroskopie einbezogen, um relevante Materialinformationen zu erlangen. Die dielektrischen Systemeigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit des Pressspans werden mittels Sprungantwortmessungen im Zeitbereich erfasst und es wird ein Bezug zwischen der Materialstruktur und den elektrischen Eigenschaften hergestellt. Dabei werden die anwendungstechnischen Parameter Wassergehalt, Temperatur und Feldstärke, der mikroskopische Parameter Ligningehalt, sowie die makroskopischen Parameter Dichte, geometrische Orientierung der Fasern und imprägnierendes Fluid untersucht und deren Einflüsse auf die elektrische Leitfähigkeit von Pressspan bewertet.
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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000076
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - IX, 135 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem‐, Geräte und Anlagentechnik ; 15)
ISBN 978-3-86360-128-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000554
Preis (Druckausgabe): 24,20 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015
Die Erzeugungsstruktur für elektrische Energie im europäischen Verbundnetz ist geprägt von Wandlungsprozessen. Mit der steten Veränderung der Erzeugungsstruktur ändern sich auch die Standorte der Erzeugung. Daraus resultiert eine zunehmende Belastung der elektrischen Netze, welche sich in der Folge vor allem im Anstieg von Gefährdungen der Netzsicherheit bemerkbar macht. Eine Anpassung der Last zur Reduzierung von Netzbelastungen stellt eine Möglich Lösung dar. Insbesondere durch die zukünftige Beeinflussung von Elektrofahrzeugen während des Ladevorgangs kann eine flexible Leistung für den sicheren Betrieb elektrischer Netze zur Verfügung gestellt werden. Diese Arbeit widmet sich der Fragestellung, inwieweit die Nutzung von Elektrofahrzeugen der Wahrung der Netzsicherheit dienen kann. Als Ergebnis kann festgestellt werden, dass bei entsprechender Anzahl an Elektrofahrzeugen ausreichend flexible Leistung bereitgestellt werden kann, um die Netzsicherheit zu gewährleisten.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - xi, 190 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem‐, Geräte und Anlagentechnik ; 13)
ISBN 978-3-86360-119-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015100034
Preis (Druckausgabe): 26,80 €
Im Rahmen der Energiewende verfolgt die Bundesregierung die Steigerung der Energieeffizienz, die Senkung der CO2-Emissionen sowie die Erhöhung des Anteiles der regenerativen Energieerzeugung am Bruttostrombedarf. Damit geht u.a. ein erhöhter Bedarf an Netzkapazitätsmanagement einher. Variable Netzentgelte stellen eine Möglichkeit dar, diese knappen Netzkapazitäten zu bewirtschaften.
In dieser Arbeit werden zwei neue Berechnungsansätze für Netznutzungsentgelte betrachtet. Zum einen multivariable Netznutzungsentgelte, welche zeitlich abhängige Leistungs- und Arbeitspreise aufweisen. Zum anderen die Netzentgelt-Flatrate, welche ein reines Leistungspreismodell darstellt und die Netznutzung über einen monatlichen Festpreis abrechnet. Neben der Methodik beider Ansätze werden sowohl die Auswirkungen der neuen Netzentgeltsystematiken auf den Lastfluss im Niederspannungsnetz erläutert als auch die Problematik der Umsetzung von Netzentgelten im Spannungsfeld von Politik, Rechtsprechung und Netzbetriebsführung diskutiert.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - xvii, 68 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem‐, Geräte und Anlagentechnik ; 14)
ISBN 978-3-86360-113-3
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015100049
Preis (Druckausgabe): 15,20 €
Zugl.: Masterarbeit, Technische Universität Ilmenau, 2015
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.
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Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2015. - xxxvii, 146 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem‐, Geräte und Anlagentechnik ; 12)
ISBN 978-3-86360-112-6
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000216
Preis (Druckausgabe): 30,70 €
Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015
Energy turnaround from conventional to renewable energy generation needs bulk power long distance transmission. This new transmission objective can be meet with an HVDC overlay grid spanning the existing AC transmission system. This thesis proposes an operation management strategy for future HVDC overlay grids subdivided in tertiary, secondary and primary control instances. The tertiary control ensures coordination among HVDC converters and with the AC system. It determines converter reference values on a regular basis. It is proposed for the case of having multiple as well as a single system operator responsible for the overlay HVDC grid. The secondary control instance locally adapts tertiary control’s converter references to the actual grid requirements (e.g. after disturbances). The primary control ensures DC energy balance. Therefore, a continuous p v characteristic is proposed as well as two appropriate parameterization methods. One emulates piecewise linear p v characteristics and the other performs an automatic parameterization according to available balancing power provision capabilities on related AC point of common coupling. All control methods are validated by numerical case studies.
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Ifland, Mike:
Lastmanagement privater Letztverbraucher zwischen Energiemarkt und Smart Grid
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - XII, 140 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 11)
ISBN 978-3-86360-095-2
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013000660
Kornhaas, Alexander:
Experimentelle Untersuchungen zur Druckentwicklung in einem SF 6 -Selbstblasschalter beim Schalten großer Ströme
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - X, 133 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 10)
ISBN 978-3-86360-092-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013000649
Troitzsch, Constanze:
Netzfehler in vermaschten HGÜ-Netzen : ein Verfahren zur Berechnung, Detektion, Fehlerklärung
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - IX, 121 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 9)
ISBN 978-3-86360-076-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014100040
Exner, Nadine:
Entwicklung und Überprüfung eines Modells zur langfristigen Nutzung von Smart Metern : eine Panelstudie mit drei Wellen
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - 262 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 8)
ISBN 978-3-86360-088-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013000617
Fuchs, Karsten; Novitskiy, Alexander; Berger, Frank; Westermann, Dirk:
Hochspannungsgleichstromübertragung - Eigenschaften des Übertragungsmediums Freileitung
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - VI, 56, [148] Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 7)
ISBN 978-3-86360-075-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014100019
Zink, Markus:
Zustandsbewertung betriebsgealterter Hochspannungstransformatordurchführungen mit Öl-Papier-Dielektrikum mittels dielektrischer Diagnose
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - XVI, 157 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 6)
ISBN 978-3-86360-067-9
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013000320
Westermann, Dirk; Döring, Nicola; Bretschneider, Peter (Hrsg.):
Smart Metering : zwischen technischer Herausforderung und gesellschaftlicher Akzeptanz - interdisziplinärer Status Quo
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - 237 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 5)
ISBN 978-3-86360-050-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013100042
Schwerdfeger, Robert:
Entwurf eines Betriebsführungsverfahrens für Mittel- und Niederspannungsnetze unter Berücksichtigung von bidirektionalem vertikalem Leistungsfluss
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - VIII, 90, IX-XLIII Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 4)
ISBN 978-3-86360-046-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2013100058
Marten, Anne-Katrin:
Integration der Betriebsführung eines HGÜ-Overlay-Netzes in die Leitungs-Frequenz-Regelung eines Drehstrom-Verbundnetzes
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - VIII, 82, IX-XXXIII Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 3)
ISBN 978-3-86360-038-9
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100102
Alexander Novitskiy; Dorothee Arlt; Jens Wolling; Dirk Westermann:
Freileitungen oder Erdkabelleitungen? Eine Metastudie über die Kriterien und Ergebnisse von Untersuchungen zum Netzausbau
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - 150 Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 2)
ISBN 978-3-86360-029-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100129
Agsten, Michael:
Einfluss gesteuerten Ladens von Elektrofahrzeugen auf die Netzbetriebsführung bei volatiler Windeinspeisung
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - 142, VII Seiten.
(Ilmenauer Beiträge zur elektrischen Energiesystem-, Geräte- und Anlagentechnik ; 1)
ISBN 978-3-86360-023-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2012100060
