Digitaler Zwilling eines dynamischen „ Hardware “-Emulators – Herausforderungen und Chancen

Die fortschreitende Dekarbonisierung des Stromnetzes bringt neue Herausforderungen hinsichtlich der Systemdynamik und -stabilität mit sich, da der Ersatz von Erzeugungseinheiten mit rotierenden Massen durch Erzeugungseinheiten auf Basis von Leistungselektronik einen erheblichen Trägheitsverlust zur Folge hat. Um diesen neuen Herausforderungen zu begegnen und die Zuverlässigkeit des Stromnetzes aufrechtzuerhalten, sind innovative Lösungen erforderlich. Daher werden in diesem Vortrag die Herausforderungen und Chancen bei der Entwicklung eines „Digital Twin“ in Form eines dynamischen Emulators für ein „ hardware “ vorgestellt, der für die Regler hardware -in-the-Loop-Methode (CHIL) Tests genutzt werden kann und auf einem kleinen Laborsystem basiert. Zur Erstellung des Simulationsmodells wurden die Parameter der beteiligten Synchronmaschinen, Erregungssysteme, Antriebsmaschinen und Übertragungsleitungen ermittelt und anschließend mit Labormessungen verglichen, um die Genauigkeit des „Digital Twin“ zu bewerten. Es wurden die statische und die dynamische Genauigkeit untersucht, und unter Verwendung des „ unterstützen “ zur Quantifizierung von Fehlern konnte eine insgesamt gute Genauigkeit nachgewiesen werden. Darüber hinaus wird eine Fallstudie vorgestellt, in der der digitale Zwilling zur Entwicklung eines Reglers zur Dämpfung von zwischenregionalen Schwingungen unter Verwendung des „ unterstützen “ für großräumige Messungen genutzt wurde. Dieser Regler wurde anschließend im dynamischen Emulator „ hardware “ im Labor implementiert und getestet.