Neue schutz- und leittechnische Konzepte für elektrische Energieversorgungsnetze mit dezentralen Stromerzeugungsanlagen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt hat die Schwachstellen des Schutzes in dezentralen Netzen mittels einer ganzheitlich ausgerichteten Ist-Analyse erforscht und damit eine breite Grundlage für die Entwicklung neuer Schutzkonzepte geschaffen. Zahlreiche innovative Ideen für die Entwicklung neuer Schutzkonzepte wurden erarbeitet und erfolgreich simulations- und teilweise auch labortechnisch überprüft. Die Breite und die Komplexität des Forschungsgebietes machen weitere Entwicklungsarbeiten notwendig. Als Ergebnis der Schwachstellenanalyse konnte eine deutliche Beeinträchtigung des Netzschutzes durch DEA festgestellt werden. Der Netzschutz kann seine Aufgabe, Störungen selektiv und zuverlässig zu klären, in vielen Situationen nicht mehr erfüllen. Im Einzelnen sind folgende Schwachstellen des Netzschutzes dafür verantwortlich zu machen: • Der Netzschutz in Netzen mit dezentraler Stromerzeugungsstruktur kann die fehlerbehaftete Leitung nicht mehr eindeutig selektieren, da kein eindeutiger Richtungsentscheid möglich ist. • Elektromechanische Ausgleichsvorgänge führen zu Unter- und Überfunktion des Netzschutzes. • Zwischeneinspeisungen mit Spannungsquellencharakter führen insbesondere während schwacher Netzeinspeisung zu verzögerten Fehlerklärungen und somit zu einer Unterfunktion des Netzschutzes. • Zwischeneinspeisungen mit Stromquellencharakter (über Stromrichter einspeisende DEA), führen zu unselektiven Abschaltungen und somit zu einer Überfunktion des Netzschutzes. • Die Schutzcharakteristiken des Überstrom- und stromgesteuerten Unterspannungsentscheids sind abhängig von den in Netzen mit DEA stark variierenden Thevenin- Größen und verlieren so an Zuverlässigkeit. • Inselnetzsituationen und Rückspeisungen von DEA erschweren die Koordination und die automatische Wiedereinschaltung von Netzschutzsystemen. Die Entwicklung neuer Schutzkonzepte umfasste Untersuchungen zu folgenden Konzeptideen: • Stabilisierter Richtungsentscheid für das Impedanzkriterium • Reichweitenfixierung des Überstromkriteriums • Nutzbarkeit der Kommunikationsinfrastruktur für Schutz- und Leittechnik • Erweiterter Einsatz der Differentialschutztechnik • Adaptive Einstellung der Schutztechnik Die vorgenommene Schwachstellenanalyse hat sich auf Grund ihrer ganzheitlichen Ausrichtung als zeitintensiver als in der Projektplanung vorgesehen herausgestellt, war aber als Grundlage für die weiteren Arbeiten notwendig und führte nicht zuletzt zu einer unerwartet hohen Anzahl innovativer Konzeptideen zur Schwachstellenbehebung. Als Folge dessen konnten nicht alle Konzeptideen angegangen und in umfassender Tiefe untersucht werden, was wiederum genügend Raum für Folgeprojekte bietet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Advanced Coordination Method for Overcurrent Protection Relays Using Nonstandard Tripping Characteristics, IEEE Transactions on Power Delivery, 23(1), 2008
T. Keil, J. Jäger
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Coaction of Protection and Distribution Management Systems in Case of Islanded Distribution Networks, China International Conference on Electricity Distribution CICED, Guangzhou, 2008
Schäfer N., T. Degner, T. Keil, J. Jäger
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Dynamic Influences on Protection Systems in Distribution Networks with Distributed Generation, China International Conference on Electricity Distribution CICED, Guangzhou, 2008
Keil T., J. Jäger, N. Schäfer, T. Degner
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Schutztechnik in DER Netzen, 13. Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, Kassel, 2008
Keil T., J. Jäger, N. Schäfer, T. Degner
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Advanced System Protection Methods due to Highly Fluctuating Infeeds from Distributed Energy Resources, 20th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution CIRED, Prag, 2009
Schäfer N., T. Degner, T. Keil, J. Jäger
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Key Requirements for System Protection in Distribution Networks with Distributed Generation - Results of Holistic Analyses, International Conference on Advanced Power System Automation and Protection APAP, Jeju, Korea, 2009
Keil T., J. Jäger, N. Schäfer, T. Degner
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Adaptive Protection System for Distribution Networks With Distributed Energy Resources, International Conference on Developments in Power System Protection DPSP, Manchester, UK, 2010
Schäfer N., T. Degner, A. Shustov, T. Keil und J. Jäger
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Netzschutz in stromrichtergespeisten Verteilungsnetzen, Tagungsband VDE-Kongress, Leipzig, 2010
Keil T., J. Jäger, N. Schäfer, T. Degner
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Schutzzuverlässigkeit in dezentralen Verteilnetzen, ep Photovoltaik, 11/12-2010
Schäfer N., T. Degner, T. Keil, J. Jäger
