Dynamische Simulation von elektrischen Energieübertragungssystemen

Die Dynamische Simulation eines elektrischen Energieübertragungsnetzes ist eine Simulation im Zeitbereich. Hierbei werden nicht nur die stationären Netzgleichungen und der stationäre Zustand eines Energieversorgungssystems berücksichtigt. Der Fokus liegt vielmehr auf dem zeitlichen Verhalten sowie dem Übergang von Zuständen.

Jede Veränderung im Netz bewirkt einen Übergang von einem stationären Zustand in einen anderen stationären Zustand. Hierbei verändern sich sämtliche physikalische Größen des Netzes wie z. B. Spannung, Ströme und die Frequenz. Abbildung 1 zeigt hierzu beispielhaft das simulierte zeitabhängige Verhalten der Netzfrequenz nach einem Kraftwerksausfall. Zunächst befindet sich das System in einem stationären Zustand (1). Unmittelbar nach dem Kraftwerksausfall verändert sich die Netzfrequenz. Daraufhin setzt die Leistungs-Frequenzregelung ein (2) und regelt diese Frequenzänderung wieder aus, bis ein neuer stationärer Zustand erreicht ist (3).

Es wird zwischen elektromechanischer Simulation basierend auf Effektivwerten und elektromagnetischer Simulation unterschieden. Bei einer elektromagnetischen Simulation wird der tatsächliche Verlauf der Ströme und Spannungen simuliert, wobei auch Oberschwingungen berücksichtigt werden können. Die elektromagnetische Simulation erfordert einen höheren Rechenaufwand und wird daher meist nur für kurze Simulationszeiten verwendet, in denen transiente Schwingungsvorgänge z. B. nach einer Schalthandlung simuliert werden. Eine Simulation mit Effektivwerten betrachtet längere Zeiträume, wobei beispielsweise Spannungsverläufe oder Frequenzverläufe berechnet werden.

Englische Übersetzung(en):

dynamic simulation of electrical power systems