Untersuchungen zum Einsatz der State Estimation in einem 110-kV-Stadtwerkenetz

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Karl Friedrich Schäfer
Status: abgeschlossen


Ein großes städtisches Energieversorgungsunternehmen plant den Bau einer neuen zentralen Leitstelle für die Überwachung und Steuerung ihres Energieversorgungssystems. Zur Unterstützung des Netzbetriebes für das 110-kV-Netz ist auch der Einsatz von Verfahren der Netzsicherheitsüberwachung vorgesehen. Vor der Durchführung von Netzsicherheitsrechnungen ist die On-line-Ermittlung des aktuellen Netzzustandes und die Erstellung eines konsistenten Datensatzes mit dem Verfahren der State Estimation erforderlich. Im Rahmen einer Studie wurden die Möglichkeiten und Voraussetzungen für eine State Estimation in diesem 110-kV-Netz untersucht.

Grundlage für die Untersuchungen im Rahmen dieser Studie war ein repräsentativer Lastfall. Nach Aufbereitung der Lastflußdaten sowie der Daten über die bereits installierten Meßeinrichtungen wurde zunächst ein Grundfall der State Estimation für den vorgegebenen charakteristischen Netzzustand untersucht. Dabei wurde in einem ersten Schritt durch entsprechende Berechnungen überprüft, ob das vorhandene Meßsystem für eine Netzzustandserkennung (State Estimation) ausreichend ist. Anschließend wurden eine Reihe von Ausbauvarianten des Meßsystems zur Steigerung der Güte der State Estimation untersucht. Die Auswirkungen von Meßwertausfällen sowie von grob falschen Meßwerten auf das Ergebnis der State Estimation wurden analysiert. Für Ausfallvarianten, bei denen keine oder keine hinreichend genauen Estimationsergebnisse erzielt werden konnten, wurden entsprechende Abhilfemaßnahmen (Änderung der Meßkonfiguration, zusätzliche Meßeinrichtungen) vorgeschlagen.

Für die Durchführung der numerischen Untersuchungen wurde ein am Lehrstuhl vorhandenes Programmsystem eingesetzt, mit dem eine Off-line-Simulation der State Estimation möglich ist. Mit diesem Programmsystem wird die State Estimation des zu untersuchenden Netzzustandes anhand von fiktiven Meßwerten durchgeführt, die durch einen gaußverteilenden Zufallszahlengenerator aus den Daten eines Lastflußergebnisses gewonnen werden. Neben einem repräsentativen Lastflußergebnis ist die Kenntnis der Meßtopologie und der Standardabweichungen der Messungen als Maß für deren Genauigkeit notwendig. Das Programmsystem ermöglicht die Verarbeitung der Messungen von Spannungsbeträgen, Leistungsflüssen und Knotenleistungsbilanzen. Die Beurteilung des Estimationsergebnisses erfolgt durch einen statistischen Vergleich zwischen den estimierten Netzkenngrößen, den "wahren" Lastflußwerten und den simulierten Meßwerten.