Naomi

In Niedersachsen wächst die Zahl dezentraler regenerativer Erzeugungsanlagen im Niederspannungsnetz, insbesondere von Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern. Netzbildende Regelungen der Umrichter ermöglichen künftig zunehmend den Weiterbetrieb als Inselnetz nach einer Trennung vom überlagerten Netz. Dies kann die Versorgungssicherheit erhöhen, zugleich jedoch herkömmliche Inselnetzerkennungsverfahren erheblich beeinträchtigen oder unwirksam machen. Daher sind innovative, mit netzbildenden Umrichtern kompatible Verfahren erforderlich, die eine sichere Entscheidung zwischen Abschaltung und Weiterbetrieb ermöglichen. Parallel müssen Fehler im Niederspannungsnetz zuverlässig erkannt und berücksichtigt werden, da ein Weiterbetrieb die Fehlerklärung verhindern und den Betriebs- sowie Personenschutz gefährden könnte. Für einen sicheren Inselnetzbetrieb sind zudem Regelungen notwendig, die einen stabilen Parallelbetrieb vieler elektrisch benachbarter netzbildender Umrichter gewährleisten. Diese müssen sowohl im Netzparallel- als auch im Inselnetzbetrieb Überlastungen einzelner Umrichter, unerwünschte Wirk- und Blindleistungspendelungen sowie Probleme der konvertergetriebenen Stabilität und der Resonanzstabilität vermeiden.

Das Teilprojekt der TU Clausthal entwickelt ein passives, echtzeitfähiges Verfahren zur zuverlässigen und schnellen Unterscheidung zwischen Verbund- und Inselnetzbetrieb, insbesondere bei Einsatz netzbildender Umrichter (GFM). Es soll die Versorgungsqualität nicht beeinträchtigen und die Entscheidung über Weiterbetrieb oder Abschaltung einer nachgelagerten Logik überlassen. Grundlage ist die Hypothese, dass sich das Frequenzrauschverhalten in Verbund- und Inselnetzen statistisch unterscheidet und anhand hochaufgelöster Spannungsmessungen auswerten lässt. Hierzu werden bestehende Erkennungsverfahren untersucht, ein Simulationsmodell unter Berücksichtigung relevanter Störungen und Netzereignisse aufgebaut sowie Frequenzdemodulationsmethoden und geeignete Auswertealgorithmen entwickelt. Die Validierung erfolgt anhand gesammelter Messdaten und durch Versuche im Verteilnetzlabor des IEE. Ergänzend werden unterschiedliche GFM-Regelungen hinsichtlich ihrer Stabilität im Netzparallel- und Inselnetzbetrieb untersucht. Angestrebt wird ein normkonformer Prototyp, der mit verschiedenen Umrichterregelungen kompatibel ist und sowohl in bestehende Umrichter integriert als auch als eigenständige Mess- und Auswerteeinheit eingesetzt werden kann. Damit soll Naomi den breiteren Einsatz netzbildender Umrichter unterstützen und durch gezielt ermöglichten Inselnetzbetrieb die Versorgungssicherheit erhöhen sowie Stromausfälle und den Bedarf an USV-Anlagen potenziell reduzieren.