DE102015208466A1 - Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device - Google Patents
Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015208466A1 DE102015208466A1 DE102015208466.3A DE102015208466A DE102015208466A1 DE 102015208466 A1 DE102015208466 A1 DE 102015208466A1 DE 102015208466 A DE102015208466 A DE 102015208466A DE 102015208466 A1 DE102015208466 A1 DE 102015208466A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- simulation
- simulation model
- power grid
- model
- reduced
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 247
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 abstract description 2
- 101100139860 Arabidopsis thaliana RL1 gene Proteins 0.000 description 19
- 101100094150 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) rsm1 gene Proteins 0.000 description 18
- 102100031699 Choline transporter-like protein 1 Human genes 0.000 description 12
- 101000940912 Homo sapiens Choline transporter-like protein 1 Proteins 0.000 description 12
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 102100035954 Choline transporter-like protein 2 Human genes 0.000 description 5
- 101000948115 Homo sapiens Choline transporter-like protein 2 Proteins 0.000 description 5
- 230000010399 physical interaction Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 101100498759 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) DDI1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
- Y04S40/20—Information technology specific aspects, e.g. CAD, simulation, modelling, system security
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- Marketing (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Public Health (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Erfindungsgemäß ist eine erste Schnittstelle (I1) zum Erfassen von physikalischen Betriebsparametern (PP) eines mittels einer Steuereinrichtung (CTL1) zu steuernden, ersten Stromnetzes (N1) vorgesehen. Ein Reduktionsmodul (RED) dient einerseits zum Erfassen eines ersten Simulationsmodells (SM1) zum Simulieren des ersten Stromnetzes (N1) anhand der physikalischen Betriebsparameter (PP) und andererseits zum Ableiten eines ersten reduzierten Simulationsmodells (RSM1) aus dem ersten Simulationsmodell (SM1). Im Rahmen dieser Ableitung werden Modellparameter selektiert, die eine Wechselwirkung des ersten Stromnetzes (N1) mit einem benachbarten Stromnetz (N2) beschreiben, und das erste Simulationsmodell (SM1) wird auf die selektierten Modellparameter reduziert. Ein Sendemodul (TX) dient zum Übermitteln des ersten reduzierten Simulationsmodells (RSM1) zum benachbarten Stromnetz (N2) und ein Empfangsmodul (RX) zum Empfangen eines zweiten reduzierten Simulationsmodells (RSM2) des benachbarten Stromnetzes (N2). Ein Simulationsmodul (SIM) ist zum Simulieren des Stromnetzverbundes anhand des ersten Simulationsmodells (SM1) oder des ersten reduzierten Simulationsmodells (RSM1) sowie des zweiten reduzierten Simulationsmodells (RSM2) und der erfassten physikalischen Betriebsparameter (PP) vorgesehen. Weiterhin dient eine zweite Schnittstelle (I2) zum Ausgeben von Simulationsdaten (SD) an die Steuereinrichtung (CTL1).According to the invention, a first interface (I1) for detecting physical operating parameters (PP) of a first power network (N1) to be controlled by means of a control device (CTL1) is provided. A reduction module (RED) serves on the one hand for detecting a first simulation model (SM1) for simulating the first power network (N1) on the basis of the physical operating parameters (PP) and on the other hand for deriving a first reduced simulation model (RSM1) from the first simulation model (SM1). In the context of this derivation, model parameters are selected which describe an interaction of the first power grid (N1) with an adjacent power grid (N2), and the first simulation model (SM1) is reduced to the selected model parameters. A transmission module (TX) serves to transmit the first reduced simulation model (RSM1) to the adjacent power network (N2) and a reception module (RX) to receive a second reduced simulation model (RSM2) of the adjacent power network (N2). A simulation module (SIM) is provided for simulating the power grid network based on the first simulation model (SM1) or the first reduced simulation model (RSM1) and the second reduced simulation model (RSM2) and the acquired physical operating parameters (PP). Furthermore, a second interface (I2) is used to output simulation data (SD) to the control device (CTL1).
Description
Stromnetze sind in der Regel in einen größeren Stromnetzverbund eingegliedert. So umfasst beispielsweise der europäische Stromnetzverbund eine Vielzahl von Stromnetzen verschiedener Länder, die sich wiederum in eine Vielzahl von Teilnetzen untergliedern können. Ein jeweiliges Stromnetz weist in der Regel mehrere über Leitungen gekoppelte Knoten auf. An den Knoten können konventionelle oder erneuerbare Energiequellen sowie Verbraucherlasten oder weitere Stromverteilnetze oder Stromübertragungsnetze angeschlossen sein. Power grids are usually integrated into a larger power grid network. For example, the European power grid network includes a large number of power grids from different countries, which in turn can be subdivided into a large number of subnetworks. A respective power grid typically has a plurality of nodes coupled via lines. The nodes may be connected to conventional or renewable energy sources as well as consumer loads or other power distribution networks or power transmission networks.
Insofern zeitgemäße Stromnetzverbünde in zunehmendem Maße erneuerbare Energiequellen mit häufig schwankenden Einspeiseleistungen einschließen, werden die Leistungsflüsse der Stromnetzverbünde zunehmend volatil. So kann ein Stromnetz mit einer leistungsfähigen Windkraftanlage bei starkem Wind überzählige Leistung in benachbarte Stromnetze abgeben und beim Abflauen des Windes schon kurze Zeit später einen Leistungszufluss von den benachbarten Stromnetzen benötigen. Insofar as modern power grids increasingly include renewable energy sources with frequently fluctuating feed-in capacities, the power flows of power grids are becoming increasingly volatile. Thus, a power grid with a powerful wind turbine in strong wind surplus power in adjacent power grids and need a short time later, a power inflow from the adjacent power grids when the wind abates.
Diese zunehmende Volatilität erfordert in der Regel geeignete Steuer- und Schutzsysteme für die Stromnetze. Ein solches Steuer- und Schutzsystem wird häufig auch als CPS (Control and Protection System) bezeichnet. This increasing volatility usually requires appropriate power grid control and protection systems. Such a control and protection system is often referred to as CPS (Control and Protection System).
Derartige CPS werden typischerweise von einem jeweiligen Betreiber eines Stromnetzes betrieben. Ein CPS dient jeweils als Steuersystem für normale Betriebszustände des Stromnetzes sowie als Schutzsystem für anormale Betriebszustände, wie z.B. in Notfällen. Zu diesen Zwecken versucht ein jeweiliges CPS ein dynamisches Verhalten des Stromnetzes durch Simulation seiner physikalischen Dynamik möglichst gut vorherzusagen, insbesondere auch bei unvorhergesehenen Zwischenfällen, wie Leitungsausfällen oder Kurzschlüssen. Basierend auf dieser Simulation können dann besonders wirkungsvolle und vorteilhafte Steuermaßnahmen veranlasst werden, um so die Netzwerkstabilität zu erhöhen. Such CPSs are typically operated by a respective power grid operator. A CPS serves as a control system for normal operating conditions of the power grid as well as a protection system for abnormal operating conditions, such as. in case of emergency. For these purposes, a respective CPS tries to predict a dynamic behavior of the power grid by simulating its physical dynamics as well as possible, especially in case of unforeseen incidents, such as line failures or short circuits. Based on this simulation, particularly effective and advantageous control measures can then be initiated in order to increase the network stability.
Zur Simulation der physikalischen Dynamik der einzelnen Stromnetze sind häufig aufwendige Simulationsmodelle mit einer Vielzahl von Modellparametern und einer Vielzahl von physikalischen Eingangs- und Ausgangsgrößen vorgesehen. Ein solches Simulationsmodell wird in der Regel von einem jeweiligen Netzbetreiber für sein Stromnetz, unabhängig von Netzbetreibern anderer Stromnetzverbundes erstellt und betrieben. Derartige Simulationsmodelle eignen sich in der Regel gut zur Untersuchung des Verhaltens des jeweils eigenen Stromnetzes, können aber im gesamten Stromnetzverbund auftretende Dynamiken nur bedingt abbilden. To simulate the physical dynamics of the individual power grids complex simulation models are often provided with a variety of model parameters and a variety of physical input and output variables. Such a simulation model is usually created and operated by a respective network operator for its power grid, independently of network operators of other power grid group. Such simulation models are usually well suited to investigate the behavior of their own power grid, but can only partially reflect the dynamics occurring in the entire power grid network.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Simulationseinrichtung, eine Steuereinrichtung, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Speichermedium anzugeben, die eine effizientere Simulation und Stabilisierung eines Stromnetzverbundes erlauben. It is an object of the present invention to provide a simulation device, a control device, a method, a computer program product and a computer-readable storage medium, which allow a more efficient simulation and stabilization of a power grid network.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Simulationseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, durch ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 sowie durch ein computerlesbares Speichermedium mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. This object is achieved by a simulation device having the features of patent claim 1, by a control device having the features of
Erfindungsgemäß sind eine Simulationseinrichtung für eine Steuereinrichtung zum Steuern eines ersten Stromnetzes in einem Stromnetzverbund, ein Verfahren zum Betreiben der Simulationseinrichtung sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen. Das erste Stromnetz kann hierbei z.B. ein Stromversorgungsnetz, ein Übertragungsnetz, ein Verteilnetz oder ein Einspeisenetz, jeweils in Form eines Wechselspannungsnetzes oder Gleichspannungsnetzes sein. According to the invention, a simulation device for a control device for controlling a first power network in a power grid network, a method for operating the simulation device and a control device are provided. The first power network may in this case be e.g. a power supply network, a transmission network, a distribution network or a feed-in network, each in the form of an AC voltage network or DC network.
Die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung weist eine erste Schnittstelle zum Erfassen von physikalischen Betriebsparametern des ersten Stromnetzes auf. Als physikalische Betriebsparameter können beispielsweise physikalische und/oder regelungstechnische Größen wie Leistung, Wirkleistung, Blindleistung, Frequenz, Spannung, Strom und/oder Phasenwinkel im ersten Stromnetz erfasst werden. Auch diskrete Betriebsparameter, die eine Unterbrechung, einen Kurzschluss oder eine Zuschaltung von Übertragungsleitungen, Energiequellen und/oder Verbraucherlasten angeben, können als physikalische Betriebsparameter erfasst werden. Ein Reduktionsmodul ist einerseits zum Erfassen eines ersten Simulationsmodells zum Simulieren einer physikalischen Dynamik des ersten Stromnetzes anhand der physikalischen Betriebsparameter sowie andererseits zum Ableiten eines ersten reduzierten Simulationsmodells des ersten Stromnetzes aus dem ersten Simulationsmodell vorgesehen. Die Ableitung erfolgt hierbei durch Selektieren von Modellparametern, die eine Wechselwirkung des ersten Stromnetzes mit einem benachbarten Stromnetz des Stromnetzverbundes beschreiben, sowie durch Reduktion des ersten Simulationsmodells auf die selektierten Modellparameter. Weiterhin sind ein Sendemodul zum Übermitteln des ersten reduzierten Simulationsmodells zum benachbarten Stromnetz sowie ein Empfangsmodul zum Empfangen eines zweiten reduzierten Simulationsmodells des benachbarten Stromnetzes vorgesehen. Ein Simulationsmodul dient zum Simulieren einer physikalischen Dynamik des Stromnetzverbundes anhand des ersten Simulationsmodells oder des ersten reduzierten Simulationsmodells und anhand des zweiten reduzierten Simulationsmodells sowie der erfassten physikalischen Betriebsparameter. Darüber hinaus ist eine zweite Schnittstelle zum Ausgeben von die simulierte physikalische Dynamik des Stromnetzverbundes angebenden Simulationsdaten an die Steuereinrichtung vorgesehen. The simulation device according to the invention has a first interface for detecting physical operating parameters of the first power grid. For example, physical and / or control parameters such as power, active power, reactive power, frequency, voltage, current and / or phase angle in the first power grid can be detected as physical operating parameters. Discrete operating parameters which indicate an interruption, a short circuit or a connection of transmission lines, energy sources and / or consumer loads can also be detected as physical operating parameters. A reduction module is provided on the one hand for detecting a first simulation model for simulating a physical dynamics of the first power network on the basis of the physical operating parameters and on the other hand for deriving a first reduced simulation model of the first power grid from the first simulation model. The derivation is done by selecting model parameters that describe an interaction of the first power grid with an adjacent power grid of the power grid network, and by reducing the first simulation model to the selected model parameters. Furthermore, a transmission module for transmitting the first reduced simulation model to the adjacent power network and a receiving module for receiving a second reduced simulation model of the adjacent power network are provided. A simulation module is used to simulate a physical dynamics of the power grid network based on the first simulation model or the first reduced simulation model and on the basis of the second reduced simulation model and the acquired physical operating parameters. In addition, a second interface for outputting simulation data indicating the simulated physical dynamics of the power grid network is provided to the control device.
Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zum Steuern des ersten Stromnetzes in einem Stromnetzverbund umfasst die erfindungsgemäße Simulationseinrichtung. The control device according to the invention for controlling the first power network in a power grid network comprises the simulation device according to the invention.
Die durch die vorstehend beschriebene Simulationseinrichtung auszuführenden Verfahrensschritte sind Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens. The method steps to be carried out by the simulation device described above are the subject of the method according to the invention.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die Verwendung und den Austausch von reduzierten Simulationsmodellen ein Aufwand für die Simulation des Stromnetzverbundes erheblich reduziert werden kann. Somit können Auswirkungen vorzunehmender Steuervorgänge schneller simuliert werden und erlauben somit eine effizientere Steuerung und Stabilisierung des Stromnetzverbundes. An essential advantage of the invention is the fact that through the use and replacement of reduced simulation models a cost for the simulation of the power grid network can be significantly reduced. In this way, the effects of certain control processes can be simulated more quickly, thus allowing a more efficient control and stabilization of the power grid network.
Darüber hinaus erlaubt der Austausch reduzierter Simulationsmodelle einem Betreiber eines Stromnetzes Details über die innere Dynamik seines Stromnetzes oder über dessen Implementierung vor gegebenenfalls konkurrierenden Betreibern anderer Stromnetze zu verbergen. In addition, the replacement of reduced simulation models allows an operator of a power grid to hide details about the internal dynamics of its power grid or about its implementation before possibly competing operators of other power grids.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Simulationseinrichtung ein Modellierungsmodul zum Generieren des ersten Simulationsmodells anhand der erfassten physikalischen Betriebsparameter aufweisen. Das Modellierungsmodul kann dabei insbesondere dazu eingerichtet sein, das erste Simulationsmodell und/oder das erste reduzierte Simulationsmodell anhand von fortlaufend erfassten physikalischen Betriebsparametern des ersten Stromnetzes fortlaufend zu aktualisieren. Dadurch kann das erste Simulationsmodell an aktuell vorliegende und/oder sich verändernde Betriebszustände des ersten Stromnetzes in flexibler Weise angepasst werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the simulation device may have a modeling module for generating the first simulation model on the basis of the acquired physical operating parameters. The modeling module can be set up in particular to continuously update the first simulation model and / or the first reduced simulation model on the basis of continuously recorded physical operating parameters of the first power grid. As a result, the first simulation model can be flexibly adapted to current and / or changing operating states of the first power grid.
Weiterhin kann die Simulationseinrichtung dazu eingerichtet sein, infolge einer Aktualisierung des ersten Simulationsmodells und/oder des ersten reduzierten Simulationsmodells die Übermittlung des ersten reduzierten Simulationsmodells zum benachbarten Stromnetz zu veranlassen. Auf diese Weise können Änderungen der Betriebszustände und Simulationsmodelle durch sukzessives, lokales Weiterleiten der Änderungen an benachbarte Stromnetze über den Stromnetzverbund verbreitet werden. Furthermore, the simulation device can be set up to cause the transmission of the first reduced simulation model to the neighboring power grid as a result of updating the first simulation model and / or the first reduced simulation model. In this way, changes in the operating states and simulation models can be disseminated by successive, local forwarding of the changes to adjacent power grids via the power grid network.
Darüber hinaus kann das Modellierungsmodul dazu eingerichtet sein, das erste Simulationsmodell oder das erste reduzierte Simulationsmodell mit dem zweiten reduzierten Simulationsmodell zu einem Verbund-Simulationsmodell zum Simulieren der physikalischen Dynamik des Stromnetzverbundes zu verknüpfen. In addition, the modeling module can be set up to link the first simulation model or the first reduced simulation model with the second reduced simulation model to form a composite simulation model for simulating the physical dynamics of the power grid network.
Vorzugsweise kann das erste Simulationsmodell, das erste reduzierte Simulationsmodell und/oder das zweite reduzierte Simulationsmodell ein sog. RMS-Modell (RMS: Rounded Mean Square) sein. Für eine Erzeugung, Verarbeitung und Berechnung von RMS-Modellen steht eine Vielzahl von effizienten Programmen zur Verfügung. Insbesondere können in einem RMS-Modell elektromagnetische Transienten der Stromleitungen vernachlässigt werden, um eine Berechnung der Simulation zu vereinfachen. Preferably, the first simulation model, the first reduced simulation model and / or the second reduced simulation model may be a so-called RMS model (RMS: Rounded Mean Square). There are a variety of efficient programs available for generating, processing and calculating RMS models. In particular, in an RMS model, electromagnetic transients of the power lines can be neglected to simplify calculation of the simulation.
Insbesondere können das erste reduzierte Simulationsmodell und/oder das zweite reduzierte Simulationsmodell jeweils ein zwei-Maschinen-Modell sein. In einem solchen zwei-Maschinen-Modell wird eine physikalische Dynamik eines Stromnetzes so simuliert, als wenn es nur zwei virtuelle Energiequellen aufwiese. In particular, the first reduced simulation model and / or the second reduced simulation model can each be a two-machine model. In such a two-machine model, a physical dynamics of a power grid is simulated as if it had only two virtual energy sources.
Weiterhin kann das Reduktionsmodul dazu eingerichtet sein, das erste reduzierte Simulationsmodell als lineares Simulationsmodell abzuleiten. Ein solches lineares Simulationsmodell lässt sich besonders effizient berechnen. Furthermore, the reduction module can be set up to derive the first reduced simulation model as a linear simulation model. Such a linear simulation model can be calculated particularly efficiently.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Reduktionsmodul dazu eingerichtet sein, Modellparameter, die eine innere physikalische Dynamik des ersten Stromnetzes beschreiben, zu selektieren und im Rahmen der Modellreduktion zu eliminieren. Auf diese Weise kann das erste reduzierte Simulationsmodell gegenüber dem ersten Simulationsmodell in der Regel erheblich vereinfacht werden, insofern eine ggf. komplexe innere Dynamik, die zur äußeren Wechselwirkung des ersten Stromnetzes nur geringe Beitrage liefert, vernachlässigt werden kann. According to a further embodiment of the invention, the reduction module can be set up to select model parameters which describe an internal physical dynamics of the first power network and to eliminate them as part of the model reduction. In this way, the first reduced simulation model compared to the first simulation model can usually be simplified considerably, insofar as a possibly complex internal dynamics, which provides only minor contributions to the external interaction of the first power network, can be neglected.
Darüber hinaus kann das Simulationsmodul dazu eingerichtet sein, die physikalische Dynamik des Stromnetzverbundes schneller als in Echtzeit zu simulieren. Dadurch können künftige Betriebszustände des Stromnetzverbundes bereits simuliert werden, bevor sie tatsächlich eintreten. Dies erlaubt es, unerwünschte Betriebszustände durch rechtzeitiges Gegensteuern zu vermeiden und so den Stromnetzverbund in effizienter Weise zu stabilisieren. In addition, the simulation module can be set up to simulate the physical dynamics of the power grid network faster than in real time. As a result, future operating states of the power grid network can already be simulated before they actually occur. This allows To avoid undesirable operating conditions by timely countermeasures and thus to stabilize the power grid network in an efficient manner.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in schematischer Darstellung An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In each case show in a schematic representation
In
Das Stromnetz N1 weist eine erste Steuereinrichtung CTL1 sowie eine damit über eine erste Schnittstelle I1 und eine zweite Schnittstelle I2 verbundene erfindungsgemäße Simulationseinrichtung SE auf. Die erste Steuereinrichtung CTL1 umfasst ein Benutzerterminal T. Alternativ kann die Simulationseinrichtung SE auch in die erste Steuereinrichtung CTL1 integriert sein. Analog dazu weist das Stromnetz N2 eine zweite Steuereinrichtung CTL2 auf, die mit der ersten Steuereinrichtung CTL1 gekoppelt ist. Darüber hinaus verfügt das Stromnetz N2 über eine der Simulationseinrichtung SE des Stromnetzes N1 entsprechende Simulationseinrichtung, die in
Über die erste Schnittstelle I1 der Simulationseinrichtung SE werden physikalische Betriebsparametern PP des Stromnetzes N1 erfasst. Demgegenüber dient die zweite Schnittstelle I2 der Simulationseinrichtung SE zum Ausgeben von Simulationsdaten SD an die Steuereinrichtung CTL1. Physical operating parameters PP of the power grid N1 are acquired via the first interface I1 of the simulation facility SE. In contrast, the second interface I2 of the simulation device SE is used for outputting simulation data SD to the control device CTL1.
Die physikalischen Betriebsparameter PP des Stromnetzes N1 können insbesondere physikalische, regelungstechnische und/oder bauartbedingte Größen von im Stromnetz N1 enthaltenen oder daran angekoppelten Netzeinrichtungen, wie Übertragungsleitungen, Kraftwerken, Stromgeneratoren oder Verbraucherlasten sein. Insbesondere können als physikalische Betriebsparameter PP physikalische Größen wie Leistung, Wirkleistung, Blindleistung, Frequenz, Spannung, Strom und/oder Phasenwinkel von Netzeinrichtungen erfasst werden, z.B. durch sog. Phase Measurement Units (PMU) erfassbare PMU-Messgrößen. Darüber hinaus können als physikalische Betriebsparameter PP auch diskrete Parameter erfasst werden, die Unterbrechungen, Kurzschlüsse oder Zuschaltungen von Übertragungsleitungen oder ein Zu- oder Abschalten von Energiequellen oder Verbraucherlasten angeben. Insbesondere können sensorische oder sensorisch erfasste physikalische oder regelungstechnische Messgrößen als physikalische Betriebsparameter PP erfasst werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die physikalischen Betriebsparameter PP des Stromnetzes N1 durch die Steuereinrichtung CTL1 ermittelt und über die Schnittstelle I1 zur Simulationseinrichtung SE übermittelt. The physical operating parameters PP of the power grid N1 can be, in particular, physical, control-related and / or design-related variables of network devices contained or connected thereto in the power grid N1, such as transmission lines, power plants, power generators or consumer loads. In particular, physical parameters such as power, active power, reactive power, frequency, voltage, current and / or phase angle of network devices can be detected as physical operating parameters PP, e.g. by means of so-called. Phase Measurement Units (PMU) detectable PMU measured variables. In addition, as physical operating parameters PP, it is also possible to detect discrete parameters which indicate interruptions, short circuits or connections of transmission lines or an activation or deactivation of energy sources or consumer loads. In particular, sensory or sensory physical or control-related measured variables can be detected as physical operating parameters PP. In the present exemplary embodiment, the physical operating parameters PP of the power network N1 are determined by the control device CTL1 and transmitted to the simulation device SE via the interface I1.
Die übermittelten physikalischen Betriebsparameter PP werden einem Modellierungsmodul MOD der Simulationseinrichtung SE zugeführt. Das Modellierungsmodul MOD dient zum Generieren und Initialisieren eines ersten Simulationsmodells SM1 des Stromnetzes N1 anhand der erfassten physikalischen Betriebsparameter PP. Im Rahmen dieser Generierung können auch von anderen Einrichtungen, z.B. Kraftwerken des Stromnetzes N1 oder anderer Stromnetze, hier z.B. N2, übermittelte Simulationsmodelle als Teilmodelle in das erste Simulationsmodell SM1 integriert werden. Vorzugsweise kann eine Benutzerschnittstelle (nicht dargestellt) zum Konfigurieren dieser Generierung vorgesehen sein. Vorteilhafterweise werden die physikalischen Betriebsparameter PP fortlaufend, iterativ und/oder adaptiv erfasst und das erste Simulationsmodell SM1 entsprechend fortlaufend, iterativ und/oder adaptiv aktualisiert. The transmitted physical operating parameters PP are supplied to a modeling module MOD of the simulation device SE. The modeling module MOD is used to generate and initialize a first simulation model SM1 of the power grid N1 on the basis of the acquired physical operating parameters PP. In the context of this generation, other devices, e.g. Power plants of the power grid N1 or other power grids, here e.g. N2, transmitted simulation models are integrated as part models in the first simulation model SM1. Preferably, a user interface (not shown) may be provided to configure this generation. Advantageously, the physical operating parameters PP are recorded continuously, iteratively and / or adaptively, and the first simulation model SM1 is updated correspondingly continuously, iteratively and / or adaptively.
Das erste Simulationsmodell SM1 des Stromnetzes N1 dient zum Simulieren einer physikalischen Dynamik des Stromnetzes N1 anhand der physikalischen Betriebsparameter PP. Es umfasst eine Datenstruktur – vorzugsweise im Sinne der objektorientierten Programmierung – mit einer Vielzahl von Modellparametern, die physikalische und/oder regelungstechnische Eigenschaften des zu simulierenden Stromnetzes, hier N1, und deren gegenseitige dynamischen und/oder statischen Abhängigkeiten abbilden. Derartige Eigenschaften umfassen z.B. Systemeigenschaften, Systemparameter, Betriebseigenschaften, Betriebsparameter, Betriebsbedingungen, Nebenbedingungen und/oder Messgrößen. Unter der physikalischen Dynamik ist insbesondere ein Zeitverlauf der physikalischen Betriebsparameter PP und anderer Größen, z.B. ein Spannungsverlauf, ein Stromverlauf, ein Wirkleistungsverlauf, ein Blindleistungsverlauf, ein Frequenzverlauf und/oder ein Phasenverlauf von Netzeinrichtungen des Stromnetzes N1 zu verstehen. Das erste Simulationsmodell SM1 ist vorzugsweise als RMS-Modell (RMS: Rounded Mean Square) implementiert. The first simulation model SM1 of the power grid N1 is used to simulate a physical dynamics of the power grid N1 based on the physical operating parameters PP. It comprises a data structure-preferably in the sense of object-oriented programming-with a multiplicity of model parameters that map physical and / or control properties of the power network to be simulated, here N1, and their mutual dynamic and / or static dependencies. Such properties include, for example, system properties, system parameters, operating characteristics, operating parameters, operating conditions, constraints, and / or metrics. Among the physical dynamics is in particular a time course of the physical operating parameters PP and other variables, such as a voltage waveform, a current waveform, an active power curve, a Reactive power curve to understand a frequency response and / or a phase profile of network facilities of the power grid N1. The first simulation model SM1 is preferably implemented as an RMS model (RMS: Rounded Mean Square).
Das erste Simulationsmodell SM1 wird vom Modellierungsmodul MOD zu einem daran angekoppelten Reduktionsmodul RED übermittelt. Das Reduktionsmodul RED dient zum Erfassen des ersten Simulationsmodells SM1 sowie zum Ableiten eines ersten reduzierten Simulationsmodells RSM1 aus dem ersten Simulationsmodell SM1. Das erste reduzierte Simulationsmodell RSM1 wird abgeleitet, indem Modellparameter des ersten Simulationsmodells SM1, die eine physikalische und/oder regelungstechnische Wechselwirkung des Stromnetzes N1 mit dem Stromnetz N2 beschreiben, ermittelt und selektiert werden und das erste Simulationsmodell SM1 auf die so ermittelten Modellparameter reduziert wird. Alternativ oder zusätzlich können Modellparameter des ersten Simulationsmodells SM1, die eine innere physikalische Dynamik des Stromnetzes N1 beschreiben, ermittelt und selektiert werden und die so selektierten Modellparameter im Rahmen der Modellreduktion eliminiert werden. Auf diese Weise erhält man ein erstes reduziertes Simulationsmodell RSM1 des Stromnetzes N1, das eine Simulation von äußeren physikalischen Wechselwirkungen des Stromnetzes N1 mit benachbarten Stromnetzen, hier N2, modelliert. Im Rahmen dieses reduzierten Simulationsmodells RSM1 kann eine Berechnung von inneren, nach außen nicht in Erscheinung tretenden physikalischen Dynamiken des Stromnetzes N1 häufig entfallen. Mittels des ersten reduzierten Simulationsmodells RSM1 kann das Stromnetz N1 hinsichtlich der physikalischen Wechselwirkung mit seinen benachbarten Stromnetzen, hier N2, gewissermaßen als Blackbox simuliert werden. Insofern die innere Dynamik eines Stromnetzes in der Regel ein erheblich komplexeres Verhalten hat als die resultierende Dynamik zwischen verschiedenen Stromnetzen kann die Anzahl der für das reduzierte Simulationsmodell erforderlichen Modellparameter gegenüber dem ersten Simulationsmodell SM1 in der Regel erheblich, typischerweise um einen Faktor 10 oder größer reduziert werden. Vorzugsweise wird das erste reduzierte Simulationsmodell RSM1 als lineares RMS-Modell und insbesondere als sogenanntes zwei-Maschinen-Modell erzeugt. The first simulation model SM1 is transmitted by the modeling module MOD to a reduction module RED coupled to it. The reduction module RED serves for detecting the first simulation model SM1 and for deriving a first reduced simulation model RSM1 from the first simulation model SM1. The first reduced simulation model RSM1 is derived by determining and selecting model parameters of the first simulation model SM1, which describe a physical and / or regulatory interaction of the power grid N1 with the power grid N2, and reducing the first simulation model SM1 to the model parameters thus determined. Alternatively or additionally, model parameters of the first simulation model SM1, which describe an internal physical dynamics of the power grid N1, can be determined and selected, and the model parameters selected in this way can be eliminated as part of the model reduction. In this way, a first reduced simulation model RSM1 of the power grid N1 is obtained, which models a simulation of external physical interactions of the power grid N1 with neighboring power grids, here N2. In the context of this reduced simulation model RSM1, a calculation of internal physical dynamics of the power network N1, which does not appear externally, can often be omitted. By means of the first reduced simulation model RSM1, the power network N1 can be simulated, so to speak, as a black box with regard to the physical interaction with its neighboring power networks, here N2. Insofar as the internal dynamics of a power network usually has a considerably more complex behavior than the resulting dynamics between different power networks, the number of model parameters required for the reduced simulation model can generally be reduced considerably, typically by a factor of 10 or greater, compared to the first simulation model SM1 , Preferably, the first reduced simulation model RSM1 is generated as a linear RMS model and in particular as a so-called two-machine model.
Das erste reduzierte Simulationsmodell RSM1 wird durch das Reduktionsmodul RED zu einem Sendemodul TX der Simulationseinrichtung SE übermittelt und vom Sendemodul TX über die Steuereinrichtung CTL1 zur Steuereinrichtung CTL2 des Stromnetzes N2 übertragen. The first reduced simulation model RSM1 is transmitted by the reduction module RED to a transmission module TX of the simulation device SE and transmitted by the transmission module TX via the control device CTL1 to the control device CTL2 of the power network N2.
Weiterhin wird durch ein Empfangsmodul RX der Simulationseinrichtung SE ein zweites reduziertes Simulationsmodell RSM2 aus dem Stromnetz N2 empfangen. Das zweite reduzierte Simulationsmodell RSM2 modelliert eine äußere physikalische Wechselwirkung des Stromnetzes N2 mit dessen benachbarten Stromnetzen, hier N1, ohne eine innere physikalische Dynamik des Stromnetzes N2 im Detail zu berücksichtigen. Das zweite reduzierte Simulationsmodell RSM2 wird durch eine Simulationseinrichtung (in
Das empfangene zweite reduzierte Simulationsmodell RSM2 des Stromnetzes N2 wird vom Empfangsmodul RX zum Modellierungsmodul MOD übermittelt. Letzteres bildet aus dem ersten Simulationsmodell SM1 und dem zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 ein Verbund-Simulationsmodell VSM zum Simulieren einer physikalischen Dynamik des Stromnetzverbundes. Mittels des Verbund-Simulationsmodells VSM kann sowohl in detaillierter Weise die innere physikalische Dynamik des Stromnetzes N1 als auch die äußere physikalische Wechselwirkungsdynamik des Stromnetzes N1 mit den benachbarten Stromnetzen, hier N2, simuliert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Verbund-Simulationsmodell VSM aus dem ersten reduzierten Simulationsmodell RSM1 und dem zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 gebildet werden. Die Simulationsmodelle SM1, RSM2 und VSM werden vorzugsweise in einer Datenbank oder einem anderen Speicher der Simulationseinrichtung SE gespeichert. The received second reduced simulation model RSM2 of the power grid N2 is transmitted from the receiving module RX to the modeling module MOD. The latter forms from the first simulation model SM1 and the second reduced simulation model RSM2 a composite simulation model VSM for simulating a physical dynamics of the power grid network. By means of the composite simulation model VSM, both the internal physical dynamics of the power grid N1 and the external physical interaction dynamics of the power grid N1 with the neighboring power grids, here N2, can be simulated in detail. Alternatively or additionally, the composite simulation model VSM can be formed from the first reduced simulation model RSM1 and the second reduced simulation model RSM2. The simulation models SM1, RSM2 and VSM are preferably stored in a database or other memory of the simulation device SE.
Die Simulationseinrichtung SE verfügt weiterhin über ein Simulationsmodul SIM, das die Simulation der physikalischen Dynamik des Stromnetzverbundes ausführt. Zu diesem Zweck werden das Verbund-Simulationsmodell VSM sowie die physikalischen Betriebsparameter PP zum Simulationsmodul SIM übermittelt. Das Simulationsmodul SIM parametrisiert das Verbund-Simulationsmodell VSM durch die erfassten physikalischen Betriebsparameter PP und simuliert damit die physikalische Dynamik des Stromnetzverbundes. Insofern das Verbund-Simulationsmodell VSM aus dem ersten Simulationsmodell SM1 und dem zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 gebildet ist, erfolgt die Simulation also anhand des ersten Simulationsmodells SM1, des zweiten reduzierten Simulationsmodells RSM2 sowie der erfassten physikalischen Betriebsparameter PP. The simulation device SE also has a simulation module SIM, which performs the simulation of the physical dynamics of the power grid network. For this purpose, the composite simulation model VSM and the physical operating parameters PP are transmitted to the SIM simulation module. The simulation module SIM parameterizes the composite simulation model VSM by the acquired physical operating parameters PP and thus simulates the physical dynamics of the power grid network. Insofar as the composite simulation model VSM is formed from the first simulation model SM1 and the second reduced simulation model RSM2, the simulation is thus based on the first simulation model SM1, the second reduced simulation model RSM2 and the acquired physical operating parameters PP.
Die Simulation wird mittels eines numerischen Prozessors durchgeführt, der die physikalische Dynamik durch numerisches Lösen von physikalischen und/oder regelungstechnischen Gleichungen und/oder Ungleichungen berechnet. Die Gleichungen bzw. Ungleichungen werden hierbei durch die Modellparameter der Simulationsmodelle VSM bzw. SM1 und RSM2 sowie durch die physikalischen Betriebsparameter PP parametrisiert. In der Regel können in geeigneter Weise reduzierte Simulationsmodelle schneller als in Echtzeit berechnet bzw. simuliert werden. Geeignete numerische Programme zur effizienten Lösung derartiger numerischer Probleme, insbesondere von RMS-Modellen sind weithin verfügbar. The simulation is carried out by means of a numerical processor which calculates the physical dynamics by numerically solving physical and / or control equations and / or inequalities. The equations or inequalities are here by the model parameters of the simulation models VSM or SM1 and RSM2 and parameterized by the physical operating parameters PP. As a rule, reduced simulation models can be calculated or simulated faster than in real time. Suitable numerical programs for efficiently solving such numerical problems, particularly RMS models, are widely available.
Die berechnete physikalische Dynamik wird durch Simulationsdaten SD dargestellt, die vom Simulationsmodul SIM über die zweite Schnittstelle I2 zur Steuereinrichtung CTL1 übermittelt werden. Die Simulationsdaten SD geben die simulierte physikalische Dynamik des Stromnetzverbundes z.B. durch Zahlenwerte und/oder Wertebereiche für relevante physikalische und/oder regelungstechnische Größen, insbesondere im Zeitverlauf an. The calculated physical dynamics is represented by simulation data SD, which are transmitted from the simulation module SIM via the second interface I2 to the control device CTL1. The simulation data SD give the simulated physical dynamics of the power network, e.g. by numerical values and / or value ranges for relevant physical and / or control-technical variables, in particular over time.
Die Steuereinrichtung CTL1 kann die Simulationsdaten SD einerseits am Benutzerterminal T ausgeben und andererseits dazu verwenden, das Stromnetz N1 abhängig von den Simulationsdaten SD zu steuern und/oder zu regeln. Auf diese Weise können z.B. Leistung, Wirkleistung, Blindleistung, Frequenz, Spannung, Strom, Phasenwinkel, insbesondere von Übertragungsleitungen, Kraftwerken, Stromgeneratoren sowie Verbraucherlasten des Stromnetzes N1 so gesteuert werden, dass die simulierte physikalische Dynamik und damit das reale Stromnetz N1 ein gewünschtes Verhalten aufweist oder unerwünschte Verhaltensweisen vermeidet. Die Steuerung des Stromnetzes N1 kann sich hierbei auch auf diskrete Steuervorgänge, wie Unterbrechung oder Zuschaltung von Übertragungsleitungen, Energiequellen oder Verbraucherlasten abhängig von den Simulationsdaten SD erstrecken. The control device CTL1 can output the simulation data SD on the one hand on the user terminal T and on the other hand can be used to control and / or regulate the power grid N1 as a function of the simulation data SD. In this way, e.g. Power, reactive power, reactive power, frequency, voltage, current, phase angle, in particular of transmission lines, power plants, electricity generators and consumer loads of the power grid N1 are controlled so that the simulated physical dynamics and thus the real power grid N1 has a desired behavior or avoids undesirable behaviors. The control of the power grid N1 may also extend to discrete control operations, such as interruption or connection of transmission lines, energy sources or consumer loads depending on the simulation data SD.
Die erste Simulationseinrichtung SE1 verfügt über das erste Simulationsmodell SM1 des Stromnetzes N1 und die zweite Simulationseinrichtung SE2 über ein zweites Simulationsmodell SM2 des Stromnetzes N2. Für beide Simulationsmodelle SM1 und SM2 findet während des Betriebs der Stromnetze N1 und N2 fortlaufend, iterativ und/oder adaptiv eine Modellreduktion MRED statt. Die Modellreduktion MRED wird insbesondere durch eine jeweilige Aktualisierung des ersten bzw. zweiten Simulationsmodells SM1 bzw. SM2 veranlasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das erste Simulationsmodell SM1 zum ersten reduzierten Simulationsmodell RSM1 und das zweite Simulationsmodell SM2 zum zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 reduziert. Die Reduktion erfolgt wie bereits im Zusammenhang mit
Zwischen beiden Simulationsmodulen SE1 und SE2 findet ein Modellaustausch ME statt, bei dem das erste reduzierte Simulationsmodell RSM1 zur zweiten Simulationseinrichtung SE2 und das zweite reduzierte Simulationsmodell RSM2 zur ersten Simulationseinrichtung SE1 übermittelt wird. Der Modellaustausch ME kann insbesondere durch eine jeweilige Aktualisierung des ersten oder zweiten Simulationsmodells SM1 oder SM2 und/oder des ersten oder zweiten reduzierten Simulationsmodells RSM1 und/oder RSM2 veranlasst werden. Between the two simulation modules SE1 and SE2, a model exchange ME takes place, in which the first reduced simulation model RSM1 is transmitted to the second simulation device SE2 and the second reduced simulation model RSM2 to the first simulation device SE1. The model exchange ME can in particular be initiated by a respective update of the first or second simulation model SM1 or SM2 and / or the first or second reduced simulation model RSM1 and / or RSM2.
Durch die Simulationseinrichtung SE1 wird aus dem ersten Simulationsmodell SM1 und dem empfangenen zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 ein Verbund-Simulationsmodell VSM1 gebildet. Entsprechend wird durch die Simulationseinrichtung SE2 aus dem zweiten Simulationsmodell SM2 und dem empfangenen ersten reduzierten Simulationsmodell RSM1 ein Verbund-Simulationsmodell VSM2 gebildet. By means of the simulation device SE1, a composite simulation model VSM1 is formed from the first simulation model SM1 and the received second reduced simulation model RSM2. Accordingly, a composite simulation model VSM2 is formed by the simulation device SE2 from the second simulation model SM2 and the received first reduced simulation model RSM1.
Im Rahmen der Simulationen findet zwischen dem ersten Simulationsmodell SM1 und dem zweiten reduzierten Simulationsmodell RSM2 sowie zwischen dem zweiten Simulationsmodell SM2 und dem ersten reduzierten Simulationsmodell RSM1 ein Datenaustausch DE statt. Insbesondere werden dabei Modellparameter der beteiligten Simulationsmodelle sowie Abhängigkeiten der Modellparameter untereinander sowie von physikalischen Betriebsparametern und anderen Simulationsdaten übermittelt. In the context of the simulations, a data exchange DE takes place between the first simulation model SM1 and the second reduced simulation model RSM2 and between the second simulation model SM2 and the first reduced simulation model RSM1. In particular, model parameters of the simulation models involved as well as dependencies of the model parameters on each other and of physical operating parameters and other simulation data are transmitted.
Die Simulationseinrichtungen SE1 und SE2 ermitteln somit zunächst das Simulationsmodell SM1 bzw. SM2 ihres eigenen Stromnetzes N1 bzw. N2 und bestimmen daraus jeweils das reduzierte Simulationsmodell RSM1 bzw. RSM2. Ein jeweiliges reduziertes Simulationsmodell RSM1 bzw. RSM2 bildet insbesondere das dynamische Verhalten des eigenen Stromnetzes N1 bzw. N2 gegenüber den benachbarten Stromnetzen, hier N2 bzw. N1 ab. Hierbei geht jeweils das eigene Stromnetz N1 bzw. N2 hinsichtlich seiner inneren Dynamik gewissermaßen als Blackbox in die jeweilige Simulation ein. The simulation devices SE1 and SE2 thus first determine the simulation model SM1 or SM2 of their own power network N1 or N2 and determine therefrom the respective reduced simulation model RSM1 or RSM2. A respective reduced simulation model RSM1 or RSM2 in particular maps the dynamic behavior of the own power grid N1 or N2 with respect to the neighboring power grids, in this case N2 or N1. In this case, each of its own power grid N1 or N2 in terms of its internal dynamics in a sense as a black box in the respective simulation.
Die reduzierten Simulationsmodelle RSM1 und RSM2 werden zwischen den Simulationseinrichtungen SE1 und SE2 ausgetauscht. Auf diese Weise verfügt jede der Simulationseinrichtungen SE1 und SE2 jeweils über ein Simulationsmodell, hier SM1 bzw. SM2, zur detaillierten Simulation der jeweiligen inneren Dynamik sowie über ein oder mehrere reduzierte Simulationsmodelle, hier RSM2 bzw. RSM1, zur Simulation der äußeren Dynamik der Stromnetze im Stromnetzverbund. The reduced simulation models RSM1 and RSM2 are exchanged between the simulation devices SE1 and SE2. In this way, each of the simulation devices SE1 and SE2 each have a simulation model, in this case SM1 or SM2, for detailed simulation of the respective internal dynamics as well as one or more reduced simulation models, in this case RSM2 or RSM1, for simulating the external dynamics of the power grids in power grid composite.
Durch die Verwendung eines detaillierten Simulationsmodells für das eigene Stromnetz sowie von reduzierten Simulationsmodellen für die anderen Stromnetze des Stromnetzverbunds kann ein Rechenaufwand zur Simulation des gesamten Stromnetzverbundes erheblich reduziert werden. Insbesondere kann der Stromnetzverbund auf diese Weise schneller als in Echtzeit simuliert werden, so dass Auswirkungen vorzunehmender Steuervorgänge, bereits durch Simulation bestimmt werden können, bevor diese tatsächlich eintreten. The use of a detailed simulation model for the own power grid as well as of reduced simulation models for the other power grids of the power grid network can significantly reduce the computational effort required to simulate the entire power grid network. In particular, the grid can be simulated faster than in real time in this way, so that the effects of vorsteuernden tax operations, can be determined already by simulation before they actually occur.
Darüber hinaus erlaubt die Modellreduktion MRED einem Betreiber eines Stromnetzes Details über die innere Dynamik seines Stromnetzes oder über dessen Implementierung vor gegebenenfalls konkurrierenden Betreibern anderer Stromnetze zu verbergen. Dies dürfte seitens der Netzbetreiber eine Hemmschwelle gegenüber einem Austausch von Simulationsmodellen senken und damit die Akzeptanz dieser Art der Simulation erhöhen. In addition, the Model Reduction MRED allows an operator of a power grid to hide details about the internal dynamics of its power grid or about its implementation before possibly competing operators of other power grids. This should lower the network operators' inhibition threshold compared to an exchange of simulation models and thus increase the acceptance of this type of simulation.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015208466.3A DE102015208466A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015208466.3A DE102015208466A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015208466A1 true DE102015208466A1 (en) | 2016-11-10 |
Family
ID=57179064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015208466.3A Withdrawn DE102015208466A1 (en) | 2015-05-07 | 2015-05-07 | Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015208466A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4087088A1 (en) * | 2021-05-05 | 2022-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Assembly and method for controlling an electric power network |
-
2015
- 2015-05-07 DE DE102015208466.3A patent/DE102015208466A1/en not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ENTSO-E European Network of Transmission System Operators for Electricity (Hrsg.): Continental Europe Operation Handbook (UCTE Operation Handbook (OH)); P4 - Policy 4: Coordinated Operational Planning (V2.7), 02.12.2014.URL: https://www.entsoe.eu/fileadmin/user_upload/_library/publications/entsoe/Operation_Handbook/Policy_4_final.pdf [abgerufen am 12.11.2015] * |
| ENTSO-E European Network of Transmission System Operators for Electricity (Hrsg.): Continental Europe Operation Handbook (UCTE Operation Handbook (OH)); P4 – Policy 4: Coordinated Operational Planning (V2.7), 02.12.2014.URL: https://www.entsoe.eu/fileadmin/user_upload/_library/publications/entsoe/Operation_Handbook/Policy_4_final.pdf [abgerufen am 12.11.2015] |
| SHUQIANG, Z.; ZHIRUI, L.; YUNJIANG, P.: Selective model analysis for eigenvalue calculating of large power system based on equivalent two-machine model [read modal for model]. In: International Conference on Advances in Power System Control, Operation and Management, 30.10.-01.11.2000, S. 496-499 (vol: 2). In: IEEE Xplore [online].DOI: 10.1049/CP:20000450, In: IEEE. * |
| WELLßOW, W.H.: Zukünftige Möglichkeiten zur Engpassvermeidung. In: D-A-CH Fachtagung, 08.-09.05.2007, München.URL: https://www.vde.com/de/fg/ETG/Exklusiv-Mitglieder/D-A-CH-2007/Engpassmanagement/Documents/MCMS/etg_02_07.pdf [abgerufen am 12.11.2015] * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4087088A1 (en) * | 2021-05-05 | 2022-11-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Assembly and method for controlling an electric power network |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Preece et al. | Probabilistic evaluation of damping controller in networks with multiple VSC-HVDC lines | |
| EP3154147B1 (en) | Method and control device for controlling a power grid | |
| EP3336995B1 (en) | Method, control device and system for determining state values for describing operating states in a subnetwork of an energy supply network | |
| DE112014002933T5 (en) | Converter station power setpoint analysis system and method | |
| DE102019125577B3 (en) | Method and device for controlling a modular multilevel converter by means of neural networks | |
| EP3107174B1 (en) | Method, control device and system for operating a sub- network of an energy supply network | |
| EP3125397B1 (en) | Method, data processing assembly and computer program product for retrofitting an electrical energy network | |
| DE102012105184A1 (en) | System, method and apparatus for operating an energy distribution system | |
| DE102014117362A1 (en) | Parallel technique for computing problem functions for solving a power flow optimization problem | |
| EP3062185A1 (en) | Model-based protection system for electric systems | |
| EP2897011A1 (en) | Method and simulation assembly for the simulation of an automated industrial plant | |
| DE102013211840A1 (en) | Method and device for controlling power generators of a subnetwork within a network network | |
| WO2012048746A1 (en) | Method and device for producing a state signal | |
| EP2864943A1 (en) | Method for operating a supply network and supply network | |
| DE102015208466A1 (en) | Simulation device and control device for a power network and method for operating the simulation device | |
| EP3352326B1 (en) | System for generating real-time information and forecasting power rules due to network bottlenecks in a power supply network | |
| Wei et al. | Situational awareness of coherency behavior of synchronous generators in a power system with utility-scale photovoltaics | |
| EP2765667B1 (en) | Method and device for operating a power network | |
| EP2978096A1 (en) | Method, system and computer program product for controlling and/or regulating an electric energy system | |
| DE202017100343U1 (en) | System for generating real-time information and forecasting of power regulations due to network bottlenecks in a power grid | |
| EP1289095A1 (en) | Electric energy regulation system and method for regulating electric state values and/or parameters in a current line | |
| EP3340413B1 (en) | Method, control device and system for determining condition data of an electrical energy supply network | |
| EP3667851A1 (en) | Creation of dynamic models of network nodes in a low and/or medium voltage distribution network | |
| DE102016112005A1 (en) | Method for designing the network protection of a low-voltage electrical supply network | |
| EP3422123B1 (en) | Method and assembly for the computer-assisted configuring of a technical system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |