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Research unit
SFOE
Project number
SI/501866
Project title
iREF-Grid – Improvement of the Reliabitlity and Efficiency of Grid operation through continuous monitoring of system perturbations caused by customer installations

Texts for this project

 GermanFrenchItalianEnglish
Short description
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Final report
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Inserted texts


CategoryText
Short description
(German)

Die stetige Zunahme verteilter Erzeugung und die Einführung neuer Gerätetechnologien (z.B. Elektrofahrzeuge) führen zu einem tiefgreifenden Wandel der Energieversorgungsnetze. Im Gegensatz zur klassischen Energieversorgung sind zukünftige Netze durch eine deutliche Zunahme moderner leistungselektronischer Geräte, aber auch durch niedrigere und volatilere Kurzschlussleistung gekennzeichnet. Es ist zu erwarten, dass in zukünftigen Netzen die Strom- und Spannungsqualität einen erheblich stärkeren Einfluss auf den effizienten und stabilen Betrieb hat, als dies in der Vergangenheit der Fall war. Viele Studien und Feldversuche beschränken sich jedoch auf Effizienz und Stabilität bei Netzfrequenz und betrachten den Einfluss der Netzrückwirkungen nicht oder nur unzureichend. Auch der zukünftige Betrieb von Microgrids bzw. Netzinseln, welche zu praktisch 100% aus erneuerbaren
Energien gespeist werden, tragen maßgeblich zu diesem Wandel bei.

Nahezu alle Kundeninstallationen für Erzeugung, Verbrauch oder Speicherung von elektrischer Energie bewirken Netzrückwirkungen. Geräte mit Leistungselektronik führen bspw. zu Oberschwingungen, ein oder zweiphasig angeschlossene Geräte zu Unsymmetrien. Dies führt zu einer Verschlechterung der Strom- und Spannungsqualität und kann den störungsfreien und effizienten Betrieb anderer Geräte und Kundenanlagen nachhaltig beeinträchtigen. Deshalb ist es wichtig, die Netzverträglichkeit einer Kundenanlage gerecht und verlässlich zu quantifizieren, um den zuverlässigen und effizienten Netzbetrieb sicherzustellen und die Anforderungen bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit einzuhalten.

Die Rückwirkung von Kundenanlagen auf die Netzspannung wird heutzutage basierend auf Erfahrungswerten und Richtlinien theoretisch berechnet, bevor diese ans Netz angeschlossen werden. Ein messtechnischer Nachweis der Einhaltung vorgegebener Grenzwerte erfolgt entweder gar nicht oder nur mittels einfacher Verfahren, welche auf einer Reihe vereinfachender Annahmen beruhen. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass bei Betrieb einer Kundenanlage unerwartete Störungen auftreten, welche den zuverlässigen Netzbetrieb beeinflussen. Andererseits werden bereits im Rahmen der Planung möglicherweise teure Abhilfemaßnahmen (z.B. Filter) gefordert, die beim Betrieb der Kundenanlage letztendlich nicht notwendig gewesen wären.

Durch Anwendung neuer Methoden und Indizes, wird in diesem Projekt ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung des Beitrages einer einzelnen Kundenanlage zur Spannungsverzerrung bzw. zur Spannungsunsymmetrie bestimmt. Durch umfassende und systematische Messungen in Zusammenarbeit mit mehreren schweizerischen Netzbetreibern werden die verschiedenen Methoden bewertet und die optimale Methode identifiziert. Dadurch ist es möglich vorhandene Wechselwirkungen (z.B. Kompensationseffekte) besser zu bestimmen, Kundenanlagen mit unzulässig hohen Netzrückwirkungen sicher zu identifizieren bzw. unnötige Investitionen in nicht erforderliche Abhilfemaßnahmen zu vermeiden. Dies trägt nachhaltig zu einer deutlich effizienteren Nutzung der Netzinfrastruktur, der effektiveren Integration neuer Technologien und zu einem zuverlässigeren Betrieb zukünftiger Netze bei und erhöht dadurch die Versorgungssicherheit. Die Ergebnisse leisten ebenfalls einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung von Richtlinien und Normen.

Final report
(German)

Bisher gibt es keine klare Richtlinie, wie die „wahre“ Emission in Bezug auf den Spannungsbeitrag für eine in Betrieb befindliche Kundenanlage im Feld bestimmt wird. Dies erschwert den Netzbetreibern die Einschätzung, ob eine bestimmte Kundenanlage die in der Planungsphase errechneten Grenzwerte einhält. Im Projekt iREF-GRID wird ein übersichtliches und einfach anwendbares Framework zur kontinuierlichen Bewertung der Oberschwingungsemission von Kundenanlagen in Nieder- und Mittelspannungsnetzen in Bezug auf Ströme und Spannungen entwickelt und in einem eingebetteten PQ-Instrument implementiert. Das Verfahren wird in einer Reihe von Feldmessungen in Zusammenarbeit mit mehreren Netzbetreibern in der Schweiz untersucht.

Final report
(English)

Up to now, no guideline exists that clearly describes how the “true” emission in terms of voltage contribution is determined for an operating customer installation in the field. This makes it difficult for the network operators to assess, if a particular customer installation complies with the limits calculated in the planning stage. In the iREF-GRID project, a clear and easy to apply framework for the continous assessment of the harmonic emission of customer installations in low and medium voltage networks in terms of currents and voltages is developed and implemented in an embedded PQ instrument. The method is examined in a set of field measurements in cooperation with several network operators in Switzerland.

Related documents
Final report
(French)

Jusqu'à présent, aucune directive claire ne décrit comment la « vraie » émission en termes de contribution de tension est déterminée pour une installation client en exploitation sur le terrain. Il est donc difficile pour les gestionnaires de réseau d'évaluer si une installation client particulière respecte les limites calculées lors de la phase de planification. Dans le projet iREF-GRID, un cadre clair et facile à appliquer pour l'évaluation continue de l'émission harmonique des installations des clients dans les réseaux basse et moyenne tension en termes de courants et de tensions est développé et mis en oeuvre dans un instrument PQ embarqué. La méthode est examinée dans un ensemble de mesures sur le terrain en coopération avec plusieurs opérateurs de réseau en Suisse.