Projektbeschreibung

ESCape Test Benches presented by Julia Warmuz, Jan Mathé and Raphael Mencher:

Das Projekt ESCape (Einheitliche Schutzarchitektur für DC-Netze auf System- und Komponentenebene) wird in Rahmen der 2. Förderphase des Forschungscampus FEN und mit Unterstützung der Jury der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) mit einer Gesamtsumme von rund 2,1 Millionen Euro über eine Laufzeit von fünf Jahren gefördert.

Motivation:

Für DC-Netze in der Nieder- und Mittelspannung sind Schutzkonzepte, welche einen sicheren Betrieb, mindestens auf dem Sicherheitsniveau von heutigen AC-Netzen garantieren, unabdingbar. Eine ausgereifte Schutzarchitektur für intelligente Energieversorgungsnetze, insbesondere Gleichstrom- bzw. –spannungsnetze (DC-Netze), der Zukunft ist der Schlüssel für die breite Akzeptanz und Marktdurchdringung eben solcher Netze. Für die notwendige Schutzarchitektur müssen auf Anwendungsszenarien basierte Anforderungen erarbeitet werden und die einzelnen Schutzkomponenten, sowie die übergeordnete Koordination aller am Schutz beteiligten Komponenten an diese Anforderungen angepasst werden. Des Weiteren müssen die einzelnen Fehler automatisiert erkannt, lokalisiert und freigeschaltet werden. Für die Klärung der Fehler bedarf es wiederum zuverlässiger Schutzkomponenten, abhängig von den Anforderungen durch das verwendete Netz.

Ziele:

• Erarbeitung einer allgemeingültigen Schutzarchitektur und der daraus resultierenden Anforderungen an die einzelnen Schutzkomponenten und -koordination
• Erforschung von Regelungsstrategien zur Fehlerstrombegrenzung verschiedener Umrichter Topologien für ein DC-Netz
• Entwicklung von Hybridleistungsschaltern für DC-Netze
• Erforschung von Schutzstrategien und Algorithmen für den übergeordneten systemweiten Schutz  

Lösungsweg:

• Offline und Echtzeit Simulation von Regelungsstrategien zur Fehlerstrombegrenzung verschiedener Umrichter Topologien
• Entwicklung und Aufbau eines Fehleremulators für DC-Netzfehler zum Testen von fehlerstromlimitierenden Regelungsstrategien
• Aufbau und detaillierte experimentelle Charakterisierung eines speziellen Hybridleistungsschalters
• Erforschung von Algorithmen zur Koordination von Schutzkomponenten, Fehlererkennung und Fehlerisolierung