Untersuchung und Bewertung von Verfahren zur Inselnetzerkennung, -prognose und -stabilisierung in Verteilnetzen

Die zunehmende Dezentralisierung der elektrischen Energieerzeugung durch den stetigen Zubau dezentraler Erzeugungsanlagen, führt im verstärkten Maße zum Phänomen der ungewollten elektrischen Inselnetze. Es handelt sich dabei um Teilnetze, die nach einer gewollten oder ungewollten Trennung vom vorgelagerten Netz nicht spannungslos werden, da sich ein elektrisches Leistungsgleichgewicht zwischen den dezentralen Erzeugungsanlagen und den lokalen elektrischen Lasten einstellt. Die Detektion und Abschaltung solcher ungewollten Inselnetze ist eine große Herausforderung an die heutige Energieversorgung. Es existieren zahlreiche Inselnetzdetektionsverfahren, die in der Lage sein sollen, alle Arten von ungewollten Inselnetzen zu erkennen. Reale Fälle von undetektierten ungewollten Inselnetzen in Verteilnetzen zeigen, dass die Prüfverfahren zur Verifizierung der Wirksamkeit der Inselnetzdetektionsverfahren unzureichend sind. Mit den Prüfverfahren werden nicht die kritischsten Netzzustände berücksichtigt. In dieser Arbeit wurden daher realitätsnahe Modelle von dezentralen Erzeugungsanlagen und Modelle von elektrischen Lasten entwickelt. Mit diesen neuen Modellen wird für verschiedene Szenarien der Übergangsvorgang vom Verbundbetrieb zum ungewollten Inselnetz analysiert und wesentliche Prozesse und Einflussgrößen herausgearbeitet. Zur objektiven Bewertung verschiedener Inselnetzdetektionsverfahren werden neue, allgemeingültige Vergleichskriterien eingeführt, welche insbesondere die Wirksamkeit und Detektionsgeschwindigkeit berücksichtigen. Durch die Anwendung dieser Kriterien in zwei Referenznetzen, werden Rückschlüsse auf die Effizienz der Inselnetzdetektionsverfahren gezogen und kritische Fälle der Inselnetzbildung identifiziert. Aus den Kenntnissen dieser Situationen und deren Einflussparametern wird ein neues Verfahren zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit von ungewollten Inselnetzen entwickelt. Mit diesem Verfahren wird es möglich, den aktuellen Netzzustand zu überwachen und die Wahrscheinlichkeit von ungewollten Inselnetzen bereits vor einer Trennung des untersuchten Teilnetzes abzuschätzen. Im letzten Teil der Arbeit werden konzeptionelle Möglichkeiten für den Betrieb gewollter Inselnetze untersucht. Die Erkenntnisse aus der Untersuchung ungewollter Inselnetze werden genutzt, um ein neues Konzept zu entwickeln, mit dem eine einfache Regelung gewollter Inselnetze möglich wird.