Uncertainty modeling for analysis and design of monitoring systems for dynamic electrical distribution grids

Angioni, Andrea; Ponci, Ferdinanda (Thesis advisor); Nguyen, Phuong (Thesis advisor)

1. Auflage. - Aachen : E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen University (2019)
Buch, Doktorarbeit

In: E.ON Energy Research Center : ACS, Automation of complex power systems 73
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (419 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2019

Kurzfassung

Die elektrischen Verteilnetze befinden sich im Wandel. Die zunehmende Durchdringung verteilter Energieressourcen in Form von steuerbaren Lasten, Speichern und Erzeugern führt zu erheblichen Veränderungen des dynamischen Verhaltens des Verteilnetzes. Damit solche Veränderungen zuverlässig und wirksam sind, müssen sie durch eine verbesserte Automatisierung des Netzes und insbesondere des Überwachungssystems unterstützt werden. Der aktuelle Trend in der Verteilnetzautomatisierung besteht darin, eine Zustandsabschätzung des Verteilnetzes zu nutzen, um Die Formulierung zur Ausbreitung von Unsicherheitsquellen wird auf eine umfangreiche Parameterstudie angewendet, die darauf abzielt, den quantitativen Einfluss von Netzparametern wie Topologie- und Leitungsparametern, Anzahl und Parameter von Wechselrichtern auf die Unsicherheit der Gesamtzustandsschätzung aufzuzeigen. Der gleiche Ansatz wird auf die Überwachungsparameter angewendet, wie Messunsicherheit, Reporting Rate der Zustandsschätzung, Kommunikationsverzögerung und Zeitsynchronisationsfehler. Die Wirkungsanalyse dient als Startpunkt für den Analyse- und Designprozess, der den letzten Beitrag dieser Arbeit darstellt. Tatsächlich ist es möglich, die erwartete Gesamtunsicherheit eines Überwachungssystems zu berechnen, das in einem bestimmten Verteilnetz angewendet wird. Alternativ können Hinweise auf Überwachungsparameter für ein bestimmtes Verteilungsnetz abgeleitet werden, sobald das Unsicherheitsziel festgelegt ist. Um die Benutzerfreundlichkeit und Wiederholbarkeit der Leistung dieser Dissertation zu gewährleisten, wird das zustandsschätzerbasierte Überwachungssystem auf die Standard Use Case und Smart Grid Automation Model (SGAM)-Architektur abgebildet. Um die Anwendbarkeit in realen Szenarien zu demonstrieren, werden der Anwendungsfall und die Architektur für zwei reale Verteilnetze im Nieder- und Mittelspannungsbereich spezifiziert, um die Analyse und den Entwurf von Überwachungssystemen zu testen. Heterogene Messgrößen zusammenzuführen und einen genauen Zustand des Netzes zu erhalten. Im Kurz- bis mittelfristig Szenario wird die Zustandsschätzung auf statischen Modellen des Systems basieren, da es den Verteilnetzbetreibern an Erfahrung in den sich schnell entwickelnden dynamischen Merkmalen des Netzes mangelt und der hohe Aufwand für den Aufbau und es einen hohen Aufwand darstellt ein genaues dynamisches Modell aufzubauen und kontinuierlich zu aktualisieren. Diese Arbeit befasst sich mit diesem Szenario, indem die Modellierung der Ausbreitung von Unsicherheitsquellen in Anwesenheit von statischen Zustandsschätzungen für dynamische Systeme angewendet wird. Das in der Zustandsraumdarstellung definierte dynamische Modell des Verteilnetzes beinhaltet Wechselrichter, konventionelle Lasten und Leitungen, die zu einem einzigen System zusammengefasst sind. Somit ist es möglich, neben den Unsicherheitsquellen, die mit stationären Bedingungen verbunden sind, wie Unsicherheiten von Messgeräten oder Pseudomessungen, Unsicherheitsquellen im Zusammenhang mit dynamischen Verteilnetzen einzubeziehen, beispielsweise Schwankungen der Zeiten von Lasten, Spannung und Sonneneinstrahlung.

Einrichtungen

• E.ON Energy Research Center [080052]
• Lehr- und Forschungsgebiet Monitoring und verteilte Kontrolle für Energiesysteme [616520]