Forschungsprojekt: LI-SA

Das Projekt LI-SA widmet sich der Herausforderung der Systemführung in Verbundnetzen, insbesondere in Übertragungsnetzen, die in den letzten Jahren zunehmend komplexer geworden ist. Die Aufrechterhaltung der Netzsicherheit bleibt jedoch von höchster Bedeutung. In diesem Kontext spielt die Online-Durchführung dynamischer Netzsicherheitsbewertungen (Online-DSA) eine entscheidende Rolle für Netzbetreiber, um die Netzstabilität während des laufenden Netzbetriebs zu bewerten.

Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojekts LI-SA besteht darin, Assistenzsysteme zu entwickeln, die einen sicheren und wirtschaftlichen Betrieb von Verbundnetzen mit geringer Trägheit und einem hohen Anteil erneuerbarer Energien ermöglichen. Hierfür wird ein modulares DSA-System (Low Inertia Security Assessment System: LI-SA) entwickelt, das die Sicherheitsbewertung von Verbundsystemen mit geringer Trägheit ermöglicht. Das System besteht aus einem flexiblen Forschungs- und Entwicklungssystem (LI-SA-RD), einer Validierungs- und Erprobungsumgebung (LI-SA-VT) sowie einer dynamischen Echtzeitsimulation (LI-SA-RT), die miteinander über geeignete Schnittstellen verbunden sind. Diese Infrastruktur wird verwendet, um neuartige DSA-Module zu entwickeln, aufzubauen und zu testen.

Angesichts der zunehmenden Substitution konventioneller Kraftwerke durch stromrichterbasierte Erzeugungsanlagen sind bedeutende Weiterentwicklungen und Neuausrichtungen bestehender Leitsystemanwendungen erforderlich. Die in dem Projekt angestrebten Innovationen umfassen:

1. Online-Bewertung und Vorhersage von Systemträgheit für Verbundsysteme mit einem großen Anteil erneuerbarer Energien: Im Projekt werden Methoden entwickelt, um die Systemträgheit in Verbundsystemen mit erneuerbaren Energien anhand von Messdaten oder modellbasierten Schätzungen online zu bewerten. Dies ermöglicht eine verbesserte Bewertung der Frequenzstabilität.
2. Berücksichtigung des Einflusses unterlagerter aktiver Verteilungsnetze bei der Online-Netzsicherheitsbewertung: Die dynamischen Eigenschaften der Verteilungsnetze, in denen zukünftig ein erheblicher Anteil der Erzeugung erfolgt, werden in der Betriebsführung der Übertragungsnetze berücksichtigt. Es werden Methoden und Lösungen erarbeitet, um die Dynamik der Verteilungsnetze angemessen zu berücksichtigen. Ein vielversprechender Ansatz besteht darin, dynamische Netzäquivalente einzusetzen, die auf detaillierten Netzmodellen basieren und online entsprechend den aktuellen Betriebszuständen aktualisiert werden.
3. Einsatz von EMT-Modellen in der Echtzeitnetzüberwachung: Die Avasition-EMT-Technologie wird in das Netzleitsystem integriert, um beispielsweise Netzabschnitte, HGÜ-Kopfstationen, Netzbooster und Schutzrelais detailliert zu modellieren. Dadurch entsteht eine hybride Netzzustandsüberwachung und -bewertung. Mithilfe von online-fähigen digitalen Zwillingen werden die Ergebnisse der modellbasierten dynamischen Systeme kontinuierlich mit den Messungen im Netz abgeglichen. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) ist vorgesehen, um beispielsweise die Parameter realitätsnaher dynamischer Modelle online anzupassen.
4. Entwicklung von modularen DSA-Prototypen-Systemen: Die angestrebte Modularität stellt eine innovative Designlösung für Leitsysteme dar. Durch die Modularität können DSA-Lösungen im Übertragungs- und Verteilnetzbereich verstärkt eingesetzt werden, was die Entwicklung und Nutzung von DSA-Applikationen zur gezielten Behandlung spezifischer Stabilitätsprobleme ermöglicht. Das modulare System bietet die Flexibilität, individuelle DSA-Lösungen unter Berücksichtigung von Kundenanforderungen auf Hardware- und Softwareebene zusammenzustellen. Es dient als Plattform für den Test und die Demonstration von DSA-Lösungen an Referenznetzen oder Kundennetzen mit der Möglichkeit zur Echtzeitsimulation. Perspektivisch ist eine Kopplung mit realen Datensätzen aus Kundenleitsystemen zur praktischen Erprobung von DSA angestrebt.

Wir bedanken uns für die Unterstützung unserer Arbeit durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und den Projekträger Jülich im Rahmen des Projektes „LI-SA Assistenzsysteme für einen sicheren Betrieb von Verbundnetzen mit geringer Trägheit“ (FKZ 03EI4059A). Für den Inhalt dieser Publikation sind die Autoren verantwortlich.