Demonstrator zur RMS-EMT Netzkopplung in Echtzeit

Untersuchungen zur Netzstabilität in Stromnetzen dienen zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit. Traditionell werden hierfür Simulationen mit Effektivwertzeigern unter Vernachlässigung transienter Ausgleichsvorgänge durchgeführt. Diese Form der Simulation wird mit RMS abgekürzt (Root Mean Square). Der Ansatz ist zulässig unter der Annahme großer Energiespeicher (rotierende Massen von Kraftwerken).

In Netzen mit einer hohen Durchdringung über Wechselrichter angeschlossener regenerativer Erzeuger (kleine Energiespeicher) ist eine Vernachlässigung transienter Ausgleichsvorgänge nicht zulässig, weshalb dort momentanwertbasierte Zeitbereichssimulationen angesetzt werden. Diese Form der Simulation wird mit EMT (Elektromagnetic Transients) abgekürzt. EMT-Untersuchungen in großen Netzen sind allerdings komplex und rechenintensiv, da diese das gesamte Frequenzspektrum abdecken.

Vor diesem Hintergrund wurde ein Demonstrator zur RMS-EMT Netzkopplung in Echtzeit entwickelt. Der Ansatz ermöglicht es, eine Area of Interest (AoI) in EMT nachzubilden und das Randnetz in RMS. Echtzeitsimulatoren bieten den Vorteil, echte Hardware (z. B. Regelungs-Replika) mittels sogenannter Hardware-in-the-Loop (HiL) Simulationen in die Stromnetzsimulation einzubinden, und ermöglichen so experimentelle Simulationen. Zur Umsetzung der Co-Simulation wurde eine lantenzarme und stabile Kopplung zwischen zwei unterschiedlichen Simulatoren umgesetzt. Die Kommunikation zwischen den Simulatoren basiert auf dem Aurora-Protokoll.

Der Ansatz und die entwickelten Schnittstellen ermöglichen es, große Netze mit überschaubarem Ressourcenaufwand in Echtzeit zu simulieren, wobei nur die AoI detailliert in EMT modelliert wird.