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FEN DC-Sek 2021-02-11T08:54:13+01:00

FEN DC-Sek

Projektbeschreibung

Die hohe Integration von leistungselektronisch gesteuerten dezentralen Energieressourcen (Distributed Energy Resources, DER) ist ein Hauptfaktor der Energiewende in den modernen Energiesystemen. Dies kann durch DC-Systeme ermöglicht werden, die in die bestehenden AC-Verteilnetze integriert werden, um hybride AC/DC-Netze zu bilden.

In diesem Zusammenhang werden an der RWTH Forschungsaktivitäten zu hybriden AC/DC-Netzen durchgeführt, gefördert durch das Bundesministerium für Forschung und Bildung im Rahmen des “Forschungscampus Flexible Elektrische Netze FEN”. Die Forschungsarbeiten werden im Verbund mehrerer RWTH-Institute und Unternehmen in sechs miteinander verknüpften Projekten durchgeführt.

ACS leitet das FEN-Projekt “Steuerung und Automatisierung hybrider AC/DC-Verteilnetze unter Berücksichtigung von cyber-physikalischen Sicherheitsaspekten (DC-Sek)”. Weitere Partner, die zur Forschung im Projekt beitragen, sind PGS (RWTH), OPAL-RT Germany, EATON und Kiepe Electric. Das Projekt umfasst die folgenden Forschungsbereiche:

Regelungsstrukturen und Strategien für AC/DC-Verteilnetze

Die Regelung von hybriden AC/DC-Verteilnetzen wird in verschiedenen Ebenen und für verschiedene Betriebszustände des Systems untersucht. Es werden Wandlerregler für die DER-Schnittstellen-Wechselrichter und -DC/DC-Wandler sowie die verbindenden AC/DC-Wandler des Netzes entwickelt, wobei fortschrittliche Regelungsmethoden für den Regelungsentwurf unter unsicheren Wandler- und Netzmodellen verfolgt werden. Darüber hinaus werden dezentrale und verteilte Regelungsstrategien für die Steuerung von lokalen Verteilnetzen auf Systemebene entworfen. Diese beinhalten sowohl Funktionen für die Inselbildung der lokalen Netze als auch die Bereitstellung von Nebendienste für das Hauptverteilnetz. Die Stabilität der entwickelten Regelungsstrukturen und -strategien wird ebenfalls untersucht. Darüber hinaus werden auch verteilte Strategien für die Leistungsverteilung zwischen den lokalen AC/DC-Verteilnetzen untersucht. Zudem werden verteilte optimale Leistungsflussalgorithmen für die gesamten AC/DC-Verteilnetze entwickelt, welche die Unsicherheiten der Last- und volatilen Erzeugungsprofile berücksichtigen.

Automatisierungssysteme für AC/DC-Verteilnetze unter Berücksichtigung der Cyber-Sicherheit

Die Automatisierungssysteme realisieren die entwickelten Regelungsstrukturen und -strategien. Zu den Automatisierungssystemen gehören Überwachungssysteme, Kommunikationssysteme und Visualisierungstechniken. Für die Entwicklung von Überwachungssystemen und Zustandsschätzungsalgorithmen für AC/DC-Netze wird die Synchronisation von Messungen in den DC-Netzen untersucht. Die Positionierung von Metern und Sensoren sowie das Design von Datenmodellen, Kommunikationsprotokollen und Visualisierungstechniken folgt definierten Anforderungen an die Cybersicherheit. Darüber hinaus werden Algorithmen zur Erkennung von Cyberangriffen und entsprechende Gegenmaßnahmen entwickelt.

Hardware-Validierung von Regelung und Automatisierung für lokale AC/DC-Verteilnetze

Es werden fortschrittliche Techniken für die Echtzeitmodellierung und -simulation von AC/DC-Verteilnetzen mit mehreren Wandlern entwickelt. Die entwickelten Regelungsstrukturen und -strategien sowie die Automatisierungssysteme werden zu ihrer Validierung in Hardware-in-the-Loop- und Power-Hardware-in-the-Loop-Aufbauten integriert. Darüber hinaus werden die Regelungs- und Automatisierungslösungen in dem im FEN-Projekt entwickelten Forschungscampusnetz implementiert.

 

Projektdetails