DynaGrid Control Center: Die Leitstelle der Zukunft für Stromnetze

Das Unternehmen

Das DynaGrid Control Center (DGCC) ist ein wegweisendes Forschungsdemonstrationsprojekt, das von einem Konsortium führender deutscher Industrieunternehmen und Hochschulen, darunter die Siemens AG, die Technische Universität Ilmenau (TUIL) und die Otto-von-Guericke-Universität (OvGU), gemeinsam entwickelt wurde . Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt konzentriert sich auf die Aufrechterhaltung der Netzstabilität angesichts der massiven Einbindung von „ Erneuerbare Energien “ sowie der Stilllegung traditioneller Kernkraft- und Kohlekraftwerke.

Die Herausforderungen

• Zunehmende Systemdynamik: Der Umstieg auf dezentrale Energieerzeugung ( Erneuerbare Energien ) und Leistungselektronik führt dazu, dass die Übertragungsnetze immer komplexer und volatiler werden, was Entscheidungen zur Neuverteilung innerhalb von Sekundenbruchteilen erfordert.
• Risiken bei der Fernübertragung: Da Kraftwerke vom Netz genommen werden, muss Energie über größere Entfernungen transportiert werden, was das Risiko von Frequenz- und Spannungsschwankungen erhöht.
• Grenzen manueller Eingriffe: Moderne Leitstellen stützen sich auf periodische „Momentaufnahmen“ des Systemzustands, die für die Steuerung der hochdynamischen Netzwerke der Zukunft nicht ausreichen.
• Geografische Verteilung: Das Projekt erforderte eine nahtlose Vernetzung zwischen Echtzeit-Simulatoren und Leitstellen in verschiedenen Städten (z. B. Magdeburg und Ilmenau, die 200 km voneinander entfernt liegen).

Die OPAL-RT Lösung

Das Konsortium hat eine verteilte, hybride AC-DC-Simulationsumgebung unter Verwendung der fortschrittlichen HIL-Technologie von OPAL-RT implementiert:

• Echtzeit-Simulationsplattform: Die Produkte HYPERSIM und OP5707 wurden für die Echtzeit-Simulation eines vereinfachten Modells des deutschen Übertragungsnetzes und intelligenter digitaler Umspannwerke eingesetzt.
• Hardware-In-the-Loop-Integration (HIL): Das Team verband die Echtzeit-Simulation des Wechselstromnetzes mit einem physikalischen VSC-HVDC- hardware m im Labormaßstab, um das tatsächliche Betriebsverhalten zu untersuchen.
• Multiprotokoll-Kommunikation: Der Datenaustausch erfolgte gemäß IEC 60870-5-104, C37.118 (PMU-Daten) und IEC 61850, wodurch die Simulationsumgebung mit einer realen Siemens Spectrum Power 7-Leitstelle verbunden wurde.
• Verteilte IKT-Infrastruktur: Das Projekt ermöglichte eine Co-Simulation über mehrere Labore hinweg und damit den Datenaustausch sowie die Übertragung von Steuersignalen über große Entfernungen mit hoher Präzision.

Die Ergebnisse

Das DGCC-Projekt hat die nächste Generation des Netzmanagements erfolgreich unter Beweis gestellt:

• Automatisierte Netzsteuerung: Entwicklung von Assistenzsystemen zur automatisierten Vermeidung von Netzausfällen und zur Einleitung von Abhilfemaßnahmen unter Einsatz von VSC-HVDC, wodurch die Reaktionszeiten auf unter eine Sekunde verkürzt wurden.
• Dynamic Security Assessment (DSA): Durch die Integration von maschinellem Lernen und DSA lassen sich drohende Engpässe erkennen, indem Phasormessungen in Echtzeit mit simulierten Daten verglichen werden.
• Adaptiver Schutz: Ermöglicht die kontinuierliche Optimierung und Übermittlung von Reglerparametern auf Basis des aktuellen Netzwerkstatus gemäß IEC 61850.
• Validierte Hybridmodelle: Erfolgreiche Simulation eines großen 400-kV-Wechselstrom-Übertragungsnetzes einschließlich zweier hardware Gleichstrom-Hochspannungsleitungen zur Überprüfung von Managementkonzepten für zwischenregionale Schwingungen.
• Zukunftssichere Methodik: Einführung einer „ Skalierbar “-Methodik zur Integration komplexer neuer Technologien in bestehende Netzstrukturen unter Wahrung einer hohen Versorgungssicherheit.

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