Auslegung und Bewertung autonomer Spannungsregelkonzepte für Verteilungsnetze

Die vorliegende Arbeit widmet sich den Wechselwirkungen von autonomen Spannungsregelungen im Verteilungsnetz in Form von Simulationen, Laborversuchen und einem Feldversuch. Dabei werden sowohl Wechselwirkungen zwischen Spannungsregelungen des gleichen als auch verschiedenen Typs betrachtet. Zur Vorbereitung der Untersuchungen wurden dynamische Simulationsmodelle für die untersuchten Regler erstellt und anhand von Labormessungen validiert. Für die Laborversuche wurde darüber hinaus eine Hardware-In-The-Loop-Simulation eines regelbaren Ortsnetztransformators aufgebaut und validiert.

Die Untersuchungen zu möglichen Spannungsregelungs-Interaktionen stellen die Q(U)-Regelung in den Fokus, da erst durch einen spannungshaltungsbedingten Blindleistungstransport wechselseitige Regelungsinteraktionen im Verteilungsnetz möglich gemacht werden. Die Ergebnisse der Simulationen, Laborversuche und des Feldversuchs zeigen, dass es theoretisch und praktisch zu Interaktionen kommen kann, die nicht als Instabilitäten interpretiert werden sollten. Aus Netzsicht unerwünschte Interaktionen, wie beispielsweise mehrere Stufungen des regelbaren Ortsnetztransformators in Folge, konnten nur für praxisferne, bzw. fehlerhafte Regelungsparameter und installierte Leistungen der Erzeugungsanlagen, parametriert mit der Q(U)-Regelung, oberhalb der Aufnahmefähigkeit des Netzes hervorgerufen werden. Für die praktische Auslegung von autonomen Spannungsregelkonzepten für Verteilungsnetze können sie daher vernachlässigt werden.

Abschließend erfolgt eine simulative Wirksamkeitsanalyse der untersuchten Span-nungshaltungskonzepte – in Form einer Steigerung des Integrationspotenzials hinsichtlich weiterer Erzeugungsanlagen. Sie zeigt die höchste Wirksamkeit für eine kombinierte Spannungshaltung aus Q(U)-Regelung und regelbarem Ortsnetztrans-formator. Ergänzt werden die Ergebnisse durch eine ökonomische Bewertung auf Basis von Marktrecherchen und einer Befragung von Verteilungsnetzbetreibern.