Modellbasiertes Netzschutzverfahren zur Fehlererkennung und -ortung in stromrichtergespeisten Netzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Johann Jäger
• Subject Area: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Term: from 2020 to 2024
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 445474706

Die Dekarbonisierung der elektrischen Energieversorgung führt zu einem massiven Zubau an Energieeinspeiseanlagen auf Basis regenerativer Energien in das elektrische Versorgungsnetz. Regenerative Energieeinspeiseanlagen sind häufig auf ausreichende Energiespeicher- und Energietransportkapazität angewiesen. Dies ist aus heutiger Sicht nur mit leistungselektronischen Stromrichtern umsetzbar. Stromrichter bestimmen daher zunehmend das Betriebs- und Störungsverhalten der zukünftigen Netze. Im Verteilnetzbereich werden örtlich begrenzte Netzstrukturen entstehen die von Stromrichtern dominiert sind.Das hohe Flexibilitätspotential der Stromrichterregelung insbesondere im Störungsverhalten sowie die hohe strukturelle Varianz der Netze stellt die klassische Netzschutztechnik vor unüberwindliche Schwierigkeiten und gefährdet so die Netzsicherheit. Im beantragten Forschungsvorhaben verfolgen wir einen grundsätzlich neuen Ansatz für modellbasierte Schutzverfahren. Dieser entwickelt die bekannten Ansätze zum modellbasierten Betriebsmittelschutz konsequent weiter zum modellbasierten Netzschutz. Der in diesem Zusammenhang erstmalige Einsatz von Kalman-Filtern sowohl als Zustands- als auch Parameterschätzer verbessert die Funktionalität und Flexibilität des entwickelten Verfahrens gegenüber bisherigen modellbasierten Ansätzen und erhöht die notwendige Robustheit. Eine enge Verzahnung von Schutz- und prädiktiven Regelungsverfahren der Stromrichter verspricht Synergieeffekte hinsichtlich der Erkennung von schwer zu identifizierenden Fehlerszenarien. Der neue Ansatz soll auf einem Labormuster implementiert und an einem Echtzeit-Netzsimulator (RTDS) getestet werden.Mit der Durchführung dieses Forschungsvorhabens wird ein wichtiger Beitrag für mehr Netzsicherheit in zukünftigen stromrichterdominierten Netzen geleistet.

• DFG Programme: Sachbeihilfen