ProFuDis
Schutzsysteme für die Verteilungsnetze der Zukunft
Laufzeit: 1.12.2012 – 31.12.2016
Die heutigen Schutzsysteme und -konzepte können ein Hemmnis für den weiteren Zubau dezentraler Energieerzeugungsanlagen (EZA) in Mittel- und Niederspannungsnetzen darstellen. Maßgeblich ist hierbei die Beeinflussung der Kurzschlussströme durch angeschlossene EZA, insbesondere an den für den Netzschutz relevanten Punkten im Netz. Durch diese Veränderung der, für den Netzschutz relevanten, Strom- und Spannungsverhältnisse kann es zu Überfunktionen, sowie einer verzögerten Reaktion bis hin zur Unterfunktion beteiligter Schutzsysteme kommen. Direktgekoppelte Generatoren können aufgrund ihres physikalisch determinierten Verhaltens bei der Schutzplanung und -bewertung hierbei meist ausreichend gut berücksichtigt werden. Wechselrichtergekoppelte EZA (z.B. Photovoltaik, wechselrichtergekoppelte Windenergieanlagen, Doppelt gespeiste Asynchronmaschinen, Batteriespeicher) stellen aufgrund ihres überwiegend reglerdominierten Verhaltens und den damit verbundenen Freiheitsgraden, sowie ihres Stromquellenverhaltens die Schutzplanung und Bewertung hingegen vor große Herausforderungen.
Ziel des Projektes „Schutzsysteme für die Verteilungsnetze der Zukunft“ war es daher mittels geeigneter Untersuchungen das Verhalten insbesondere wechselrichtergekoppelter Erzeugungsanlagen (EZA) im Netzfehlerfall simulativ sowie mittels Laborversuchen zu analysieren und zu charakterisieren, geeignete Modelle und Berechnungsverfahren zu identifizieren und weiterzuentwickeln sowie die Auswirkung auf heutige Schutzsysteme zu untersuchen. Auf Basis dessen wurden Lösungen zum einen für die Berechnung, Schutzbewertung und Schutzplanung von Mittel- und Niederspannungsnetzen entwickelt. Zum anderen wurden alternative Schutzkonzepte für, potentiell hinsichtlich der Schutzfunktionalität problematischer, Mittel- und Niederspannungsnetze identifiziert und analysiert.
Das Institut für Elektrische Energiesysteme hat im Rahmen des Forschungsprojekts die Erkenntnisse und Software-Werkzeuge auf dem Gebiet der Netzsimulationstechnik und Netzschutztechnik weiter entwickelt und erweitert. Insbesondere die Entwicklung und Validierung neuer, algorithmischer Modelle für dezentrale Erzeuger, stationärer Batteriespeicher und Netzstromrichter aus Sicht der Netzsystemtechnik sowie algorithmische Modelle zur Nachbildung der dynamischen Eigenschaften von Netzschutzsystemen standen im Fokus.