Schnelle Echtzeit-EMT-Simulationen für Tests und für die Online-Analyse der transienten Stabilität großer Energiesysteme mit geringer Trägheit

Die Zunahme umrichtergestützter erneuerbarer Energien (IBR), Flexibel Wechselstromübertragungssysteme (FACTS) und Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssysteme (HGÜ) in Verbindung mit der Stilllegung von Synchronkraftwerken führt zu einer erheblichen Verringerung der Trägheit großer Energiesysteme. Schnelle IBR-Regler sollten diese Systeme stabilisieren, aber sie sind sehr empfindlich gegenüber schnellen Transienten, Oberschwingungen und Systemungleichgewichten. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die alleinige Verwendung von vereinfachten Mitnahmesimulationen nicht ausreicht, um die transiente Stabilität von ausgedehnten Stromnetzen zu bewerten, die mit einer großen Anzahl von IBR-Reglern ausgestattet sind. In diesem Zusammenhang werden detaillierte elektromagnetische Transientensimulationen (EMT) für die nahtlose Integration von Erneuerbare Energien wie Wind und Sonne unerlässlich. Die Fähigkeit, schnelle Simulationen im Software(SIL)-Modus mit generischen oder Realcode-Reglern durchzuführen, ist in der Tat nützlich, um die schlimmsten Eventualitäten in kürzester Zeit zu bestimmen und die Ersatzschaltung zu entwickeln, die für die Hardware(HIL)-Simulation in Echtzeit erforderlich ist, um die Regelungsleistung zu testen und zu optimieren. Natürlich wird eine schnelle EMT-Simulation großer Energiesysteme auch für die Online-Bewertung der instationären Stabilität zur Unterstützung von Systembetreiber, Planung und IBR-Integrationsanalyse unverzichtbar werden. Die EMT-Simulation von großen Energiesysteme mit komplexen leistungselektronischen Systemen ist jedoch rechenintensiv. Darüber hinaus erfordert sie die Verwaltung einer beträchtlichen Datenmenge und die Verknüpfung von HGÜ-, FACTS- und IBR-Anlagenreglermodellen, die oft als Black-Box-Codes ohne Interoperabilitätsstandard geliefert werden, mit Netzsimulationswerkzeugen. In diesem Beitrag werden Lösungen beschrieben, die eine Echtzeit- oder echtzeitnahe EMT-Simulation von großen Energiesysteme mit hohem IBR-Anteil ermöglichen. Die vorgeschlagenen Techniken implementieren schnelle parallele Simulationen, die entweder auf internen Clustern von Hochleistungsrechnern oder auf Cloud-Servern basieren.