Geographisch verteilte Simulation komplexer Offshore-Netze

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Marija Stevic

Team Modeling, Simulation and HiL Methods

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  verteilte Simulation Urheberrecht: RWTH Aachen

Im Rahmen dieses Projekts wird eine Plattform für geographisch verteilte Echtzeitsimulation entwickelt, die es ermöglicht, gemeinsam zwei voneinander geographisch entfernte Echtzeit-Digital-Simulatoren zu betreiben: OPAL-RT (am Standort SINTEF, Norwegen) und RTDS (am Standort ACS, Deutschland). Diese neue Methodologie für numerische Simulation von groß angelegten Stromnetzen integriert geographisch entfernte Simulationsressourcen, um steigenden Anforderungen an Rechenleistung nachzukommen. Darüber hinaus ermöglicht sie eine Fernprüfung von Geräten durch Integration von (Power-)Hardware-in-the-Loop in diese Plattform. Der Hauptanwendungsfall als Demonstrator ist eine Simulation der Wechselwirkungen zwischen einem Offshore-Windpark und dem elektrischen Netz.

Das Projekt ProOfGrids (engl. Protection and Fault Handling in Offshore HVDC Grids; dt. Schutz und Fehlerbehandlung von Offshore-HGÜ-Netzen) wird seitens SINTEF Energy Research koordiniert und beschäftigt sich in erster Linie mit der Entwicklung von Werkzeugen und Leitfäden beim Entwurf von Offshore-HGÜ-Netzen mit mehreren Terminals (Multiterminal). Numerische Simulation ist allerwichtigstes Werkzeug bei der Durchführbarkeitsstudie und dem Entwurf der Offshore-HGÜ-Netze mit mehreren Terminals, die mit den Wechselstromnetzen an Land verbunden sind. Eine detaillierte Echtzeitsimulation solcher komplexer Stromnetze verlangt hohen Rechenaufwand. Diesbezüglich ist der Beitrag vom ACS im Rahmen des Projekts ProOfGrids auf der Entwicklung einer Internet-verteilten Simulationsplattform basiert, die zwei digitale Echtzeit-Simulatoren vereint - OPAL-RT (bei SINTEF, Norwegen) und RTDS (bei ACS, Deutschland).

Herausforderungen und Lösungen

Internet-verteilte Simulation bezieht sich auf das Konzept, das Stromnetzmodell in Subsystemmodelle zu unterteilen, die gleichzeitig an geographisch entfernten Simulatoren simuliert werden. Der Datenaustausch zwischen Simulatoren wird über das Internet durchgeführt, wobei inhärente Eigenschaften des Internets wie Zeitverzögerung, Jitter und Paketverluste die Simulationsgenauigkeit und –stabilität beeinflussen. Die Genauigkeit einer Internet-verteilten Simulation ist in hohem Maße vom Design der Schnittstelle von Simulator zu Simulator abhängig. Ein Hauptziel des Projekts ist es, eine Simulator-zu-Simulator Schnittstelle zu entwerfen, welche die Energieeinhaltung zwischen den Subsystemen ermöglicht, wobei die Transparenz der Schnittstelle sichergestellt ist. Um dieser Herausforderung nachzukommen, werden im Laufe des Projekts lokal-prädiktive Algorithmen entwickelt und umgesetzt, mit dem Ziel, die Effekte der Kommunikationsstörungen auszugleichen und die Stabilität und die Genauigkeit der verteilten Simulation zu verbessern.

Die entwickelte Internet-verteilte Simulationsplattform wird im letzten Arbeitsschritt des Projekts für Untersuchungen der potentiellen Wechselwirkungen von in AC Generatoren und HGÜ Wandlern implementierten Regelungsstrategien mit offshore Windparks verwendet.

Diese Arbeit wird finanziell durch das KPN-Projekt „ProOfGrids (ref. n. 215942/E20)“ unterstützt. Das Projekt selbst wird seitens des Research Councils von Norwegens RENERGI Programm und der Industriepartner EDF, NationalGrid, Siemens, Statkraft, Statnett, Statoil finanziert.