Netzberechnung: Verfahren zur Berechnung elektrischer Energieversorgungsnetze
Gespeichert in:
| Beteilige Person: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Springer Vieweg
[2023]
|
| Ausgabe: | 2., überarbeitete und erweiterte Auflage |
| Schlagwörter: | |
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| Umfang: | XXXIII, 663 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.8 cm |
| ISBN: | 9783658408763 3658408766 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1
ELEKTRISCHE
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
................................................................
1
1.1
AUFGABE
ELEKTRISCHER
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
.......................................
1
1.2
OEFFENTLICHE
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
............................
-
.....................
2
1.2.1
HOECHSTSPANNUNGSEBENE
.............................................................
3
1.2.2
HOCHSPANNUNGSEBENE
.................................................................
8
1.2.3
MITTELSPANNUNGSEBENE
...............................................................
9
1.2.4
NIEDERSPANNUNGSEBENE
.............................................................
10
1.3
NICHTOEFFENTLICHE
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
.............................................
11
1.3.1
INDUSTRIENETZE
.............................................................................
11
1.3.2
BAHNSTROMNETZ
...........................................................................
12
1.3.3
OFFSHORE-WINDPARKS
UND
NETZANBINDUNG
.................................
13
1.4
INNOVATIVE
UND
ZUKUENFTIGE
NETZE
.............................................................
16
1.4.1
SMART
GRIDS
...............................................................................
16
1.4.2
OVERLAYNETZE
.............................................................................
17
1.4.3
WELTSTROMNETZ
...........................................................................
19
1.5
ZEITBEREICHE
DER
NETZBETRIEBSFUEHRUNG
UND
DER
NETZPLANUNG
...................
21
1.6
NETZBETRIEBSFUEHRUNG
.................................................................................
22
1.6.1
AUFGABE
DER
NETZBETRIEBSFUEHRUNG
.............................................
22
1.6.2
UEBERWACHUNG
DER
NETZSICHERHEIT
...............................................
23
1.6.3
DEFINITION
DES
SYSTEMZUSTANDS
....................................................
24
1.6.3.1
NETZZUSTAND
..............................................................
24
1.6.3.2
SMART
GRID
AMPELKONZEPT
......................................
26
1.7
NETZPLANUNG
.............................................................................................
27
1.8
NETZZUSTANDSBEWERTUNG
...........................................................................
30
1.8.1
BEWERTUNGSKRITERIEN
...................................................................
30
1.8.1.1
EINHALTUNG
DER
WIRKLEISTUNGSBILANZ
........................
30
1.8.1.2
EINHALTUNG
VON
SPANNUNGSGRENZEN
..........................
30
1.8.1.3
EINHALTUNG
VON
STROMGRENZEN
..................................
31
XIII
XIV
INHALTSVERZEICHNIS
1.8.1.4
EINHALTUNG
VON
GRENZWERTEN
DER
PARALLELSCHALTGERAETE
..................................................
32
1.8.1.5
EINHALTUNG
DER
MAXIMALEN
EINSPEISELEISTUNG
AN
EINER
SAMMELSCHIENE
..........................................
33
1.8.2
SIMULATION
VON
AUSFAELLEN
...........................................................
33
1.8.2.1
BETRIEBSMITTELAUSFAELLE
...............................................
35
1.8.2.1.1
DAS
(N
-
1)
KRITERIUM
..........................
35
1.8.2.1.2
UNABHAENGIGE
MEHRFACHFEHLER
UND
COMMON-MODE-FEHLER
................
37
1.8.2.1.3
BEURTEILUNGSKRITERIEN
BEI
SAMMELSCHIENENFEHLERN
......................
38
1.8.2.2
EINSPEISUNGS
ODER
LASTAENDERUNGEN
........................
38
1.8.2.3
PROBABILISTISCHE
ZUVERLAESSIGKEIT
..............................
39
1.8.3
SIMULATION
VON
KURZSCHLUESSEN
..................................................
41
1.8.4
BESTIMMUNG
DER
TRANSIENTEN
STABILITAET
......................................
44
1.8.5
MASSNAHMEN
ZUR
EINHALTUNG
DER
BEWERTUNGSKRITERIEN
..............
45
1.9
NETZMODELLE,
RECHNERTECHNIK,
NETZBERECHNUNGSVERFAHREN
.....................
46
1.9.1
NETZBERECHNUNG
.........................................................................
46
1.9.2
NETZMODELLE
UND
NETZBERECHNUNG
MIT
EINFACHEN
HILFSMITTELN
........................................................
46
1.9.3
ENTWICKLUNG
DER
RECHNERTECHNIK
..............................................
48
1.9.4
NETZBERECHNUNGSVERFAHREN
........................................................
52
LITERATUR
...............................................................................................................
56
2
BERECHNUNG
ELEKTRISCHER
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
.........................................
61
2.1
MATHEMATISCHES
MODELL
DES
NETZES
..........................................................
61
2.1.1
BEGRIFFSBESTIMMUNGEN
...............................................................
61
2.1.1.1
SPANNUNG
....................................................................
61
2.1.1.2
STROM
..........................................................................
62
2.1.1.3
LEISTUNG
......................................................................
62
2.1.1.4
WIDERSTAND
................................................................
62
2.1.2
VEREINBARUNGEN
.....................................
63
2.1.3
ELEMENTARE
NETZUMWANDLUNGEN
...............................................
66
2.1.4
MODELL
ABGRENZUNG
......................................................................
71
2.1.5
KNOTENELEMENTE
..........................................................................
73
2.1.5.1
SAMMELSCHIENEN
........................................................
73
2.1.5.2
LASTEN
........................................................................
78
2.1.5.3
EINSPEISUNGEN
............................................................
81
2.1.5.3.1
EINSPEISUNGEN
MIT
KONSTANTER
LEISTUNG
................................................
81
2.1.5.3.2
EINSPEISUNGEN
MIT
VARIABLER
LEISTUNG
................................................
82
2.1.5.4
QUERKOMPENSATIONSEINRICHTUNGEN
..............................
84
INHALTSVERZEICHNIS
XV
2.1.6
ZWEIGELEMENTE
..........................................................................
85
2.1.6.1
BEZEICHNUNG
UND
KENNDATEN
...................................
85
2.1.6.2
LEITUNGEN
.................................................................
85
2.1.6.2.1
FREILEITUNGEN
.........................................
85
2.1.6.2.2
KABEL
.....................................................
86
2.1.6.2.3
TOPOLOGIEVARIANTEN
VON
LEITUNGEN
....
87
2.1.6.3
TRANSFORMATOREN
.......................................................
88
2.1.6.3.1
TRANSFORMATOREN
MIT
FESTEM
UEBERSETZUNGSVERHAELTNIS
........................
89
2.1.6.3.2
TRANSFORMATOREN
MIT
STELLBAREM
UEBERSETZUNGSVERHAELTNIS
........................
92
2.1.6.3.3
PARALLELSCHALTUNG
VON
TRANSFORMATOREN
..................................
98
2.1.6.3.4
DREI
WICKLUNGSTRANSFORMATOREN
............
99
2.1.6.4
SERIENKOMPENSATIONSELEMENTE
..................................
102
2.1.6.5
SAMMELSCHIENENKUPPLUNGEN
......................................
104
2.1.6.6
ERSATZZWEIGE
.............................................................
105
2.1.7
NETZFORMEN
..............................................................................
105
2.1.7.1
STRAHLENNETZE
..............................................................
106
2.1.7.2
RINGNETZE
..................................................................
108
2.1.7.3
MASCHENNETZE
............................................................
109
2.2
GRUNDBEGRIFFE
UND
WICHTIGE
REGELN
ZUR
MATRIZENRECHNUNG
..................
110
2.2.1
DEFINITIONEN
................................................................................
110
2.2.2
RECHENREGELN
FUER
VEKTOREN
UND
MATRIZEN
.................................
118
2.2.3
FALK
SCHES
SCHEMA
.....................................................................
120
2.2.4
LOESBARKEIT
LINEARER
GLEICHUNGSSYSTEME
.....................................
121
2.3
LOESUNG
LINEARER
UND
NICHTLINEARER
GLEICHUNGSSYSTEME
..........................
122
2.3.1
EINFUEHRUNG
.................................................................................
122
2.3.2
NETZWERKANALYSE
.......................................................................
123
2.3.3
DIREKTE
VERFAHREN
ZUR
LOESUNG
LINEARER
GLEICHUNGSSYSTEME
..................................................................
125
2.3.3.1
GAUSS
SCHER
ALGORITHMUS
ZUR
LOESUNG
LINEARER
GLEICHUNGSSYSTEME
..................................................
126
2.3.3.2
DREIECKSFAKTORISIERUNG
NACH
BANACHIEWICZ
.............
129
2.3.3.3
SYMMETRISCHE
DREIECKSZERLEGUNG
NACHCHOLESKY
..........................................................
132
2.3.3.4
GAUSS-JORDAN-ELIMINATIONSVERFAHREN
.........................
133
2.3.3.5
BI-FAKTORISIERUNG
.....................................................
134
2.3.3.5.1
AUFBAU
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
..........
134
2.3.3.5.2
FAKTORISIERUNG
......................................
135
2.3.3.5.3
BERECHNUNG
DES
LOESUNGSVEKTORS
..........
135
XVI
INHALTSVERZEICHNIS
2.3.3.5.4
BESTIMMUNG
DER
VOLLSTAENDIGEN
INVERSEN
................................................
135
2.3.3.5.5
BERECHNUNG
DER
SPAERLICHEN
INVERSEN
................................................
136
2.3.4
ITERATIVE
VERFAHREN
ZUR
LOESUNG
LINEARER
GLEICHUNGSSYSTEME
..................................................................
137
2.3.4.1
JACOBI-VERFAHREN
.......................................................
137
2.3.4.2
GAUSS-SEIDEL-VERFAHREN
.............................................
139
2.3.5
WOODBURY-FORMEL
ZUR LOESUNG
EINER
MODIFIZIERTEN
KOEFFIZIENTENMATRIX
...................................................................
139
2.3.6
NEWTON-VERFAHREN
FUER
NICHTLINEARE
GLEICHUNGSSYSTEME
...........
143
2.4
ANFORDERUNGEN
AN
VERFAHREN
ZUR
BERECHNUNG
VON
ENERGIEVERSORGUNGSSY
STERNEN
..................................................................
145
2.4.1
RECHENZEITANFORDERUNGEN
.........................................................
145
2.4.2
EIGENSCHAFTEN
DER
ZU
LOESENDEN
GLEICHUNGSSYSTEME
...................
146
2.4.2.1
EIGENSCHAFTEN
DER
ADMITTANZMATRIX
.........................
146
2.4.2.1.1
BESETZUNGSSTRUKTUR
..............................
146
2.4.2.1.2
KNOTENGRAD
..........................................
152
2.4.2.2
BEISPIELE
REALER
NETZTOPOLOGIEN
..............................
153
2.4.2.3
TOPOLOGISCHE
INTERPRETATION
DER
GAUSS
SCHEN
ELIMINATION
..............................................................
155
2.4.2.4
ABSPEICHERN
VON
SCHWACH
BESETZTEN
MATRIZEN
........
158
2.4.2.5
KOMPRIMIERTE
ZEILENSPEICHERUNG
FUER
SYMMETRISCHE
MATRIZEN
......................................
162
2.4.2.6
GAUSS
SCHE
ELIMINATION
EINER
GEDRAENGT
GESPEICHERTEN
MATRIX
................................
165
2.4.3
OPTIMALE
ELIMINATIONSREIHENFOLGE
.............................................
167
2.4.3.1
PROBLEMSTELLUNG
......................................................
167
2.4.3.2
VERFAHREN
ZUR
BESTIMMUNG
EINER
GUENSTIGEN
ELIMINATIONSREIHENFOLGE
..........................
172
2.4.3.3
BEISPIELE
FUER
EINE
QUASIOPTIMALE
ELIMINATIONSREIHENFOLGE
..........................................
175
2.4.3.4
BAND
UND
BLOCKMATRIZEN
........................................
177
2.4.4
HINWEISE
FUER
EINE
EFFIZIENTE
REALISIERUNG
VON
NETZBERECHNUNGSVERFAHREN
........................................................
182
2.5
NETZBERECHNUNG
MIT
BEZOGENEN
GROESSEN
................................................
184
LITERATUR
...............................................................................................................
185
3
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNG
....................................................................................
187
3.1
AUFGABENSTELLUNG
.....................................................................................
187
3.2
LINEARES
LEISTUNGSFLUSSPROBLEM
..............................................................
188
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
3.3
NICHTLINEARES
LEISTUNGSFLUSSPROBLEM
......................................................
191
3.3.1
AUFTEILUNG
DER
KOMPLEXEN
SYSTEMGLEICHUNG
IN
ZWEI
REELLE
GLEICHUNGSSYSTEME
............................................
193
3.3.2
AUFSTELLEN
DES
LINEARISIERTEN
GLEICHUNGSSYSTEMS
NACH
NEWTON-RAPHSON
..............................................................
194
3.3.3
BERECHNUNG
DER
ELEMENTE
DER
JACOBI-MATRIX
...........................
197
3.3.4
BEHANDLUNG
BESONDERER
KNOTEN
.................................................
200
3.3.5
ABLAUF
DER
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
...........................................
203
3.3.6
BERECHNUNG
DER
LEISTUNGSFLUESSE
AUF
DEN
ZWEIGEN
UND
DER
NETZVERLUSTE
................................................................
204
3.3.7
SIMULATION
VON
AUSFALLVARIANTEN
UND
LASTGANGLINIEN
...............
208
3.3.7.1
AUSFALLVARIANTEN
.......................................................
208
3.3.7.2
LASTGANGLINIE
.............................................................
210
3.3.8
NACHBILDUNG
VON
REGELEIGENSCHAFTEN
.......................................
210
3.3.8.1
ALLGEMEINES
.............................................................
210
3.3.8.2
AUTOMATISCHE
STUFUNG
VON
TRANSFORMATOREN
...........
211
3.3.8.2.1
REGELUNG
DES
SPANNUNGSBETRAGES
........
211
3.3.8.2.2
REGELUNG
DES
WIRKLEISTUNGSFLUSSES
UEBER
DEN
TRANSFORMATOR
........................
215
3.3.8.3
WIRKLEISTUNGSREGELUNG
.............................................
219
3.3.8.3.1
REGELVORGAENGE
IN
ELEKTRISCHEN
ENERGIEVERSORGUNGSSYSTEMEN
..............
219
3.3.8.3.2
LEISTUNGSBILANZIERUNG
BEI
DER
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
........................
222
3.3.8.3.3
NACHBILDUNG
DER
PRIMAERREGELUNG
........
223
3.3.8.3.4
NACHBILDUNG
DER
SEKUNDAERREGELUNG
................................
226
3.3.8.3.5
ERWEITERUNG
DES
LEISTUNGSFLUSSVERFAHRENS
......................
228
3.3.8.3.6
AUSFALLSIMULATIONSRECHNUNG
................
235
3.3.8.4
UEBERWACHUNG
UND
EINHALTUNG
VON
BLINDLEISTUNGSGRENZEN
VON
GENERATOREN
..................
236
3.3.8.5
BEHERRSCHUNG
VON
TEILNETZBILDUNGEN
UND
BILANZIERUNG
DER
TEILNETZE
......................................
236
3.3.9
NACHBILDUNG
VON
FACTS
..........................................................
237
3.3.10
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNG
IN
HYBRIDEN
DREHSTROM-GLEICHSTROM-SYSTEMEN
..........................................
242
3.3.10.1
HYBRIDE
DREHSTROM-GLEICHSTROM-SYSTEME
...............
242
3.3.10.2
STATIONAERES
MODELL
DER
KONVERTERSTATIONEN
...............
243
3.3.10.3
PUNKT-ZU-PUNKT-GLEICHSTROMUEBERTRAGUNGEN
.............
244
3.3.10.3.1
SYSTEMDARSTELLUNG
................................
244
3.3.10.3.2
REGELUNGSMODI
....................................
244
XVIII
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.10.3.3
GLEICHUNGSSYSTEM
................................
245
3.3.10.3.4
ABLEITUNGEN
..........................................
246
3.3.10.4
MULTI-TERMINAL-UEBERTRAGUNGEN
UND
GLEICHSTROMNETZE
....................................................
248
3.3.10.4.1
SYSTEMDARSTELLUNG
................................
248
3.3.10.4.2
REGELUNGSMODI
....................................
249
3.3.10.4.3
GLEICHSTROMNETZ
..................................
249
3.3.10.4.4
GLEICHUNGSSYSTEM
................................
249
3.3.10.4.5
ABLEITUNGEN
..........................................
250
3.3.11
DREIPHASIGER
LEISTUNGSFLUSS
.......................................................
251
3.3.12
EIGENSCHAFTEN
DES
NEWTON-RAPHSON-VERFAHRENS
.......................
255
3.3.12.1
KONVERGENZEIGENSCHAFTEN
DES
NEWTON-RAPHSON-VERFAHRENS
............................
255
3.3.12.2
KONVERGENZPROBLEME
UND
MODELLIERUNGSGRENZEN
BEIM
NEWTON-RAPHSON-VERFAHREN
............................
257
3.3.13
ANALYSE
VON
LEISTUNGSFLUSSERGEBNISSEN
.....................................
259
3.4
SENSITIVITAETSANALYSE
DES
LEISTUNGSFLUSSES
..................................................
261
3.4.1
AUFGABE
DER
SENSITIVITAETSANALYSE
...............................................
261
3.4.2
GRUNDLAGEN
DER
SENSITIVITAETSRECHNUNG
.......................................
262
3.4.3
SENSITIVITAETSANALYSE
IN
ELEKTRISCHEN
NETZEN
...............................
264
3.4.4
RECHENTECHNISCHE
VORGEHENS
WEISE
...........................................
266
3.5
SCHNELLE,
ENTKOPPELTE
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
.......................................
267
3.5.1
BEGRUENDUNG
................................................................................
267
3.5.2
VEREINFACHENDE
ANNAHMEN
.......................................................
267
3.5.3
KOEFFIZIENTEN
DER
FUNKTIONALMATRIX
...........................................
270
3.5.4
BESEITIGUNG
DER
KNOTENSPANNUNGSABHAENGIGKEIT
.......................
272
3.5.5
ABLAUF
DES
ITERATIONSVERFAHRENS
.................................................
275
3.6
GENAEHERTE
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNGSVERFAHREN
......................................
279
3.6.1
ANWENDUNG
GENAEHERTER
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNGSVERFAHREN
........................................
279
3.6.2
GENAEHERTE
WIRKLEISTUNGSFLUSSBERECHNUNG
.................................
281
3.6.3
STROMITERATIONSVERFAHREN
............................................................
282
3.6.4
MAXIMALFLUSSALGORITHMUS
...........................................................
284
3.6.4.1
ALLGEMEINE
EIGENSCHAFTEN
DES
VERFAHRENS
..............
284
3.6.4.2
GRUNDFALL
UND
VARIANTENBERECHNUNG
MIT
DEM
MAXIMALFLUSSVERFAHREN
..............................
287
3.6.4.3
PRINZIP
DER
LEISTUNGSVERTEILUNG
MIT
DEM
MAXIMALFLUSSVERFAHREN
..............................
287
3.6.4.4
LEISTUNGSVERTEILUNG
BEI
LAST
ODER
TOPOLOGIEVARIANTEN
..................................................
291
3.6.4.5
ERWEITERUNG
DES
MAXIMALFLUSSALGORITHMUS
............
292
3.6.5
VERBINDUNGSKONTROLLE
..................................................................
293
INHALTSVERZEICHNIS
XIX
3.7
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNG
IN
GLEICHSTROMNETZEN
....................................
295
3.8
LEISTUNGSFLUSSVERFAHREN
FUER EINFACHE
NETZSTRUKTUREN
UND
FUER
LANGE
LEITUNGEN
..........................................................................
298
3.8.1
BERECHNUNG
BESONDERER
NETZSTRUKTUREN
.....................................
298
3.8.2
BERECHNUNG
LANGER
HOCHSPANNUNGSLEITUNGEN
...........................
298
3.8.2.1
VOLLSTAENDIGE
LEITUNGSGLEICHUNGEN
..........................
298
3.8.2.2
LEITUNGSGLEICHUNGEN
FUER
VERLUSTLOSE
LEITUNGEN
....
301
3.8.3
BERECHNUNG
VON
DREHSTROMLEITUNGEN
MIT
ERSATZSCHALTBILDERN
..............................................................
302
3.8.3.1
DAS
EXAKTE
FL-ERSATZSCHALTBILD
................................
302
3.8.3.2
VEREINFACHTES
ERSATZSCHALTBILD
................................
304
3.8.3.3
ERSATZSCHALTBILDER
FUER
VERSCHIEDENE
SPANNUNGSEBENEN
....................................................
306
3.8.4
BERECHNUNG
IN
MITTEL
UND
NIEDERSPANNUNGSNETZEN
.................
307
3.8.5
VEREINFACHTE
BERECHNUNGEN
IN
NIEDERSPANNUNGSNETZEN
...........
314
3.8.5.1
VARIANTE
I:
EINSEITIG
GESPEISTE
LEITUNG
....................
315
3.8.5.2
VARIANTE
II:
ZWEISEITIG
GESPEISTE
LEITUNG
................
319
3.8.6
BERECHNUNG
BEI
UNSYMMETRISCHER
BELASTUNG
.............................
323
LITERATUR
..............................................................................................................
325
4
NETZZUSTANDSERKENNUNG
........................................................................................
329
4.1
THEORIE
DER
NETZZUSTANDSERKENNUNG
.......................................................
329
4.1.1
AUFGABENSTELLUNG
.......................................................................
329
4.1.1.1
MESSUNG
ALLER
KNOTENLEISTUNGEN
UND
EINES
SPANNUNGSBETRAGES
..................................
330
4.1.1.2
MESSUNG
ALLER
ZUSTANDSVARIABLEN
............................
331
4.1.1.3
MESSUNG
EINER
VIELZAHL
VERSCHIEDENER
GROESSEN
IM
NETZ
........................................................
331
4.1.2
MESSABWEICHUNG
.......................................................................
332
4.1.3
MESSUNSICHERHEIT
.......................................................................
335
4.1.4
MODELL
DER
STATE
ESTIMATION
.......................................................
335
4.1.5
VORAUSSETZUNGEN
DER
STATE
ESTIMATION
.......................................
338
4.1.6 LINEARE
STATE
ESTIMATION
...........................................................
339
4.1.7
NICHTLINEARE
STATE
ESTIMATION
...................................................
345
4.1.8
STATISTISCHE
EIGENSCHAFTEN
DER
VERFAHRENSGROESSEN
.....................
347
4.2
ANWENDUNG
DER
STATE
ESTIMATION
AUF
ELEKTRISCHE
ENERGIEVERSORGUNGSNETZE
........................................................................
349
4.2.1
AUFSTELLEN
UND
LOESEN
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
..........................
350
4.2.1.1
SCHRITT
1:
AUFSTELLEN
DES
NICHTLINEAREN
GLEICHUNGSSYSTEMS
DER
WAHREN
WERTE
....................
350
4.2.1.2
SCHRITT
2:
LINEARISIERUNG
DES
AUSGANGSGLEICHUNGSSYSTEMS
UND
AUFSTELLEN
DER
JACOBI-MATRIX
............................
352
XX
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.1.3
SCHRITT
3:
BERECHNUNG
DER
MATRIZENPRODUKTE
IM
GLEICHUNGSSYSTEM
ZUR
BERECHNUNG
DES
SCHAETZVEKTORS
..........................................................
355
4.2.1.4
SCHRITT
4:
ITERATIVE
LOESUNG
DES
GLEICHUNGSSYSTEMS
............................................
356
4.2.2
RECHENTECHNISCHE
BEHANDLUNG
DES
ZU
LOESENDEN
GLEICHUNGSSYSTEMS
....................................................................
357
4.2.3
PSEUDOMESSUNGEN
......................................................................
363
4.2.3.1
PSEUDOMESSUNG
ALS
MESSUNG
MIT
HOHER
GENAUIGKEIT
..............................................................
365
4.2.3.2
PSEUDOMESSUNG
ALS
GLEICHHEITSNEBENBEDINGUNG
....................................
366
4.2.4
ERSATZMESSWERTE
..........................................................................
366
4.2.5
RECHENZEITVERKUERZENDE
MASSNAHMEN
.........................................
368
4.3
BEHANDLUNG
GROB
FALSCHER
INFORMATIONEN
...............................................
368
4.3.1
ENTDECKUNG
GROB
FALSCHER
INFORMATIONEN
...................................
369
4.3.2
IDENTIFIZIERUNG
UND
LOKALISIERUNG
GROB
FALSCHER
INFORMATIONEN
..............................................................
371
4.3.3
ELIMINIERUNG
ODER
KORREKTUR
GROB
FALSCHER
INFORMATIONEN
....
373
4.4
BEOBACHTBARKEIT
DES
NETZES
.....................................................................
373
4.5
SIMULATION
STATE
ESTIMATION
.....................................................................
377
4.5.1
SIMULATION
DER
MESSWERTE
..........................................................
378
4.5.2
STATISTISCHE
KENNWERTE
ZUR
BEURTEILUNG
DER
ESTIMATIONSERGEBNISSE
..............................................................
379
4.5.2.1
GLOBALE
BEURTEILUNG
DER
ESTIMATIONSERGEBNISSE
....
380
4.5.2.2
BEURTEILUNG
DER
ZWEIGFLUESSE
....................................
381
4.5.2.3
BEURTEILUNG
DER
SPANNUNGEN
....................................
382
4.5.2.4
BEURTEILUNG
DER
EINSPEISUNGEN
UND
LASTEN
...............
382
4.5.2.5
BEURTEILUNG
ALLER
MESSUNGEN
..................................
383
4.5.2.6
MITTELWERTBILDUNG
UEBER
MEHRERE
SIMULATIONSRECHNUNGEN
UND
REPRAESENTATIVER
FALL
...
383
4.6 ESTIMATION
IN
MITTEL
UND
NIEDERSPANNUNGSNETZEN
.................................
384
4.6.1
AUSWEITUNG
DER
MESSINFORMATIONEN
........................................
385
4.6.2
MODIFIZIERTE
ESTIMATIONSVERFAHREN
............................................
386
LITERATUR
...............................................................................................................
388
5
BERECHNUNG
VON
FEHLERN
IN
ELEKTRISCHEN
ANLAGEN
...........................................
391
5.1
FEHLERFAELLE
................................................................................................
391
5.2
KURZSCHLUSSBERECHNUNG
............................................................................
398
5.3
SYMMETRISCHE
FEHLER
................................................................................
399
5.3.1
DREIPOLIGER
KURZSCHLUSS
............................................................
399
5.3.1.1
GENERATORFERNER
KURZSCHLUSS
....................................
399
5.3.1.2
GENERATORNAHER
KURZSCHLUSS
....................................
405
INHALTSVERZEICHNIS
XXI
5.3.2
KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG
NACH
DIN
VDE
0102
.................
407
5.3.3
IMPEDANZKORREKTURFAKTOREN
.......................................................
411
5.3.3.1
IMPEDANZKORREKTURFAKTOREN
FUER
TRANSFORMATOREN
................................................
411
5.3.3.2
IMPEDANZKORREKTURFAKTOREN
FUER
GENERATOREN
..........
412
5.3.3.3
IMPEDANZKORREKTURFAKTOREN
FUER
KRAFTWERKSBLOECKE
..............................................
412
5.3.4
BERECHNUNG
DES
ANFANGSKURZSCHLUSSWECHSELSTROMS
.................
413
5.3.5
UEBERLAGERUNGS
VERFAHREN
.............................................................
416
5.3.5.1
ERSTES
TEILSYSTEM
DES
UEBERLAGERUNGS
VERFAHRENS
........................................
417
5.3.5.2
ZWEITES
TEILSYSTEM
DES
UEBERLAGERUNGS
VERFAHRENS
........................................
417
5.3.5.3
ANWENDUNG
DES
UEBERLAGERUNGSVERFAHRENS
AUF
EIN
FUENF-KNOTEN-NETZ
........................................
419
5.3.6
NACHBILDUNG
PARALLEL
GESCHALTETER
TRANSFORMATOREN
.................
421
5.3.7
WEITERE
KENNGROESSEN
DER
KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG
..........
421
5.3.7.1
STOSSKURZSCHLUSSSTROM
...............................................
422
5.3.7.2
AUSSCHALTWECHSELSTROM
.............................................
424
5.3.7.3
DAUERKURZSCHLUSSSTROM
.............................................
428
5.3.8
TAKAHASHI-VERFAHREN
.................................................................
429
5.4
UNSYMMETRISCHE
FEHLER
..........................................................................
435
5.4.1
UNSYMMETRISCHE
NETZZUSTAENDE
.................................................
435
5.4.2
THEORIE
DER
TRANSFORMATION
IN
SYMMETRISCHE
KOMPONENTEN
............................................................................
437
5.4.2.1
GRUNDLAGEN
DER
KOMPONENTENZERLEGUNG
.................
437
5.4.2.2
SYMMETRISCHE
KOMPONENTEN
..................................
438
5.4.2.2.1
ABLEITUNG
DER
KOMPONENTENERSATZSCHALTUNGEN
..........
438
5.4.2.2.2
TRANSFORMATIONSVORSCHRIFTEN
................
441
5.4.2.2.3
IMPEDANZEN
IM
NULL-,
MIT
UND
GEGENSYSTEM
........................
443
5.4.2.2.4
BESTIMMUNG
DER
NULL-,
MIT
UND
GEGENIMPEDANZEN
DURCH
MESSUNG
....................................
446
5.4.3
KOMPONENTENDARSTELLUNG
VON
NETZELEMENTEN
..........................
448
5.4.3.1
FREILEITUNGEN
.............................................................
448
5.4.3.2
KABEL
.........................................................................
451
5.4.3.3
TRANSFORMATOREN
.......................................................
452
5.4.3.3.1
YYO-SCHALTUNG
MIT
BEIDSEITIG
STARR GEERDETEM
STERNPUNKT
..................
454
5.4.3.3.2
YYO-SCHALTUNG
MIT
EINEM
STARR
GEERDETEN
STERNPUNKT
..........................
456
XXII
INHALTSVERZEICHNIS
5.43.3.3
YZ5-SCHALTUNG
MIT
EINEM
STARR
GEERDETEN
STERNPUNKT
..........................
457
5.4.33.4
YD5-SCHALTUNG
MIT
STARR
GEERDETEM
STERNPUNKT
..........................
458
5.4.33.5
TRANSFORMATOR
MIT
STERNPUNKTERDUNG
UEBER
IMPEDANZ
......................................
458
5.43.4
GENERATOREN
................................................................
461
5.43.5
ERSATZNETZE
................................................................
462
5.4.4
BERECHNUNG
UNSYMMETRISCHER
FEHLERFAELLE
................................
464
5.4.4.1
RECHENMODELL
ZUR
BEHANDLUNG
UNSYMMETRISCHER
FEHLERFAELLE
....................................
464
5.4.4.2
STERNPUNKTBEHANDLUNG
VON
NETZEN
...........................
465
5.4.4.2
.1
NETZE
MIT
ISOLIERTEM
STERNPUNKT
......
466
5.4.4.2.2
NETZE
MIT
INDUKTIVER
STERNPUNKTERDUNG
................................
469
5.4.4.23
NETZE
MIT
NIEDEROHMIGER
STERNPUNKTERDUNG
................................
471
5.4.43
UNSYMMETRISCHE
KURZSCHLUESSE
.................................
472
5.4.43.1
ZWEIPOLIGER
KURZSCHLUSS
OHNE
ERDBERUEHRUNG
......................................
473
5.4.43.2
ZWEIPOLIGER
KURZSCHLUSS
MIT
ERDBERUEHRUNG
......................................
477
5.4.4.33
EINPOLIGER
ERDSCHLUSS
BZW.
ERDKURZSCHLUSS
....................................
480
5.4.4.4
LEITERUNTERBRECHUNGEN
.............................................
483
5.4.4.4.1
MODELLIERUNG
VON
LEITERUNTERBRECHUNGEN
........................
483
5.4.4.4.2
EINPOLIGE
UNTERBRECHUNG
......................
486
5.4.4.43
ZWEIPOLIGE
UNTERBRECHUNG
...................
489
5.4.4.5
BERUECKSICHTIGUNG
VON
IMPEDANZEN
AN
DER
FEHLERSTELLE
..............................................................
491
5.4.4.5.1
EINPOLIGER
KURZSCHLUSS
MIT
IMPEDANZ
AN
DER
FEHLERSTELLE
..............
491
5.4.4.5.2
ZWEIPOLIGER
KURZSCHLUSS
MIT
IMPEDANZ
AN
DER
FEHLERSTELLE
...............
493
5.5
BERECHNUNG
SYMMETRISCHER
FEHLERFAELLE
MIT
SYMMETRISCHEN
KOMPONENTEN
................................................................................
494
5.6
KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG
MIT
DEM
%/MVA-SYSTEM.........................
496
LITERATUR
...............................................................................................................
496
INHALTSVERZEICHNIS
XXIII
6
BESTIMMUNG
DER
TRANSIENTEN
STABILITAET
...............................................................
499
6.1
STABILER
NETZBETRIEB
................................................................................
499
6.2
TRANSIENTE
STABILITAET
................................................................................
500
6.3
ERSATZKRITERIUM
ZUR
BEWERTUNG
DER
TRANSIENTEN
STABILITAET
......................
503
LITERATUR
..............................................................................................................
508
7
ERSATZDARSTELLUNG
NICHT
UEBERWACHTER
NACHBARNETZE
.......................................
509
7.1
AUFGABE
VON
ERSATZNETZEN
.......................................................................
509
7.2
ERSATZNETZ
FUER
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNGEN
.............................................
511
7.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
ERSATZNETZDARSTELLUNG
.............................
511
7.2.2
DARSTELLUNG
DES
AKTIVEN
UND
PASSIVEN
VERHALTENS.......................
513
7.3
WARD-MODELL
...........................................................................................
514
7.3.1
BESCHREIBUNG
DES
VERFAHRENS
NACH
WARD
...................................
514
7.3.2
GROESSE
DER
LAENGSIMPEDANZEN
DER
ERSATZZWEIGE
.........................
519
7.3.3
BESTIMMUNG
DER
INNEREN
TRANSFERIMPEDANZ
............................
521
7.3.4
DATENBASIS
ZUR
ERSATZNETZBERECHNUNG
......................................
522
7.3.5
FEHLER
DES
ERSATZNETZMODELLS
BEI
AUSFALLSIMULATIONSRECHNUNGEN
..................................................
523
7.3.6
ERWEITERUNGEN
DES
MODELLS
......................................................
524
7.3.6.1
IM
FREMDNETZ
VERBLEIBENDE
KNOTEN
........................
524
7.3.6.2
ERSATZNETZMODELL
ZUR
VERBESSERTEN
DARSTELLUNG
DES
BLINDLEISTUNGS
VERHALTENS
................
525
7.3.7
DARSTELLUNG
DES
REGELVERHALTENS
DER
PRIMAERREGLER
IM
NACHBARNETZ
........................................................................
530
7.3.7.1
SIMULATION
VON
KRAFTWERKSAUSFAELLEN
........................
530
7.3.7.2
BERECHNUNG
VON
ERSATZLEISTUNGSZAHLEN
AN
DEN
KUPPELKNOTEN
..............................................
530
7.3.8
GESAMTERSATZNETZ
FUER
LEISTUNGSFLUSSBERECHNUNGEN
..................
532
7.4
ERSATZNETZ
FUER
KURZSCHLUSSRECHNUNGEN
...................................................
532
7.5
REI-MODELL
.............................................................................................
535
LITERATUR
..............................................................................................................
539
8
OPTIMIERUNG
UND
KORREKTUR
DES
NETZZUSTANDES
.............................................
541
8.1
UEBERBLICK
.................................................................................................
541
8.2
KORREKTIVES
SCHALTEN
...............................................................................
542
8.2.1
AUFGABENSTELLUNG
......................................................................
542
8.2.2
VERFAHREN
ZUM
KORREKTIVEN
SCHALTEN
........................................
545
8.3
OPTIMAL
POWER
FLOW
...............................................................................
545
8.4
BLINDLEISTUNGS-SPANNUNGSOPTIMIERUNG
...................................................
550
8.4.1
AUFGABENSTELLUNG
DER
BLINDLEISTUNGS-SPANNUNGSOPTIMIERUNG
....................................
550
XXIV
INHALTSVERZEICHNIS
8.4.2
STEUERMOEGLICHKEITEN
FUER
BLINDLEISTUNGEN
................................
551
8.4.2.1
GENERATOREN
...............................................................
551
8.4.2.2
NETZKUPPELTRANSFORMATOREN
..........................................
552
8.4.2.3
KOMPENSATIONSEINRICHTUNGEN
...................................
552
8.4.2.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
STEUERMOEGLICHKEITEN
...........
552
8.4.3
FORMULIERUNG
UND
AUSWAHL
DER
ZIELFUNKTION
............................
553
8.4.4
MATHEMATISCHE
FORMULIERUNG
DES
OPTIMIERUNGSPROBLEMS
....
555
8.4.5
MOEGLICHE
LOESUNGSVERFAHREN
FUER
DIE
BLINDLEISTUNGS-SPANNUNGSOPTIMIERUNG
..............................
556
8.4.6
BLINDLEISTUNGS-SPANNUNGSOPTIMIERUNG
MIT
QUADRATISCHER
PROGRAMMIERUNG
..........................................
557
8.4.6.1
OPTIMIERUNGSMODELL
DER
QUADRATISCHEN
PROGRAMMIERUNG
......................................................
557
8.4.6.2
ENTWICKLUNG
DER
ZIELFUNKTION
...................................
558
8.4.6.2.1
DARSTELLUNG
DER
ZIELFUNKTION
.................
558
8.4.6.2.2
ABLEITUNGEN
DER
VERLUSTLEISTUNG
...........
560
8.4.6.2.3
ABLEITUNGEN
DER
VIERPOLPARAMETER
....
562
8.4.6.2.4
BESTIMMUNG
DER
VERLUSTLEISTUNGSAENDERUNG
....................
563
8.4.6.3
FORMULIERUNGEN
VON
NEBENBEDINGUNGEN
.................
566
8.4.6.3.1
NEBENBEDINGUNGEN
...............................
566
8.4.6.3.2
SPANNUNGSNEBENBEDINGUNGEN
...............
566
8.4.6.3.3
BLINDLEISTUNGSNEBENBEDINGUNGEN
.........
567
8.4.6.3.4
STROMNEBENBEDINGUNGEN
.......................
567
8.4.6.3.5
TRANSFORMATION
AUF
DIE
NORMALFORM
....................................
569
8.5
NETZENGPASSMANAGEMENTVERFAHREN
........................................................
571
8.5.1
AUFGABENSTELLUNG
...............................................
571
8.5.2
MATHEMATISCHE
MODELLBILDUNG
FUER
EIN
ENGPASSFREIES
NETZ
....
572
8.5.2.1
RESTRIKTIONEN
MIT
RAMPENFUNKTION
..........................
573
8.5.2.2
RESTRIKTIONEN
MIT
SPRUNGFUNKTION
............................
575
8.5.2.3
ZIELFUNKTION
FUER
EIN
ENGPASSFREIES
NETZ
..................
576
8.5.3
NETZBEZOGENE
MASSNAHMEN
.......................................
576
8.5.3.1
BESCHREIBUNG
DER
NETZBEZOGENEN
MASSNAHMEN
ZUR
ENGPASSBESEITIGUNG
......................
576
8.5.3.2
BESCHREIBUNG
DER
AUSBAUMASSNAHMEN
ALS
POTENZIELLE
TOPOLOGIE
..............................................
577
8.5.3.3
MODELLIERUNG
DER
NETZBEZOGENEN
MASSNAHMEN
UND
DER
AUSBAUMASSNAHMEN
................
577
8.5.3.3.1
KONTINUIERLICHE
ENTSCHEIDUNGSVARIABLEN
......................
577
INHALTSVERZEICHNIS
XXV
8.5.3.3.2
DISKRETE
ENTSCHEIDUNGSVARIABLEN
.........
578
8.5.3.3.3
BEWERTUNG
DER
NETZBEZOGENEN
MASSNAHMEN
UND
DER
AUSBAUMASSNAHMEN
..............................
580
8.5.4
MARKTBEZOGENE
MASSNAHMEN
......................................................
582
8.5.5
FORMULIERUNG
DES
ENGPASSMANAGEMENTS
ALS
GESTUFTE
OPTIMIERUNGSAUFGABE
............................................
583
8.5.6
GRUNDLAGEN
DES
OPTIMIERUNGSVERFAHRENS
...................................
583
8.6
PROBABILISTISCHE
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
................................................
587
8.6.1
AUFGABENSTELLUNG
........................................................................
587
8.6.2
PROBABILISTISCHE
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
MIT
MONTE-CARLO-SIMULATION
....................................................
588
8.6.3
WEITERE
VERFAHREN
DER
PROBABILISTISCHEN
LEISTUNGSFLUSSRECHNUNG
............................................................
589
LITERATUR
...............................................................................................................
590
9
BESTIMMUNG
DER
UEBERTRAGUNGSKAPAZITAET
........................................................
593
9.1
KOPPLUNG
VON
UEBERTRAGUNGSNETZEN
.........................................................
593
9.2
KENNGROESSEN
ZUR
UEBERTRAGUNGSKAPAZITAET
...................................................
594
9.3
BERECHNUNG
DER
UEBERTRAGUNGSKAPAZITAET
...................................................
597
9.3.1
ZEITHORIZONTE
..............................................................................
597
9.3.2
BERECHNUNGSALGORITHMUS
............................................................
598
9.3.2.1
ENTSO-E-METHODE
....................................................
598
9.3.2.2
BERECHNUNG
DER
MOEGLICHEN
ZUSAETZLICHEN
ERZEUGERWIRKLEISTUNG
..............................................
601
9.3.2.3
METHODE
DER
PROPORTIONALEN
WIRKLEISTUNGSAUSLASTUNG DER
ERZEUGER
.....................
602
9.3.2.4
METHODE
DER
PROPORTIONALEN
WIRKLEISTUNGSRESERVE
DER
ERZEUGER
...........................
603
9.3.2.5
METHODE
DER
PRIORITAETSVERGABE
................................
604
LITERATUR
..............................................................................................................
605
10
EXPERTENSYSTEME
.....................................................................................................
607
10.1
EINSATZ
VON
EXPERTENSYSTEMEN
.................................................................
607
10.2
EXPERTENSYSTEME
IN
DER
ENERGIEVERSORGUNG
.............................................
609
10.3
ARCHITEKTUR
EINES
EXPERTENSYSTEMEN
.......................................................
611
10.4
ARTEN
VON
WISSEN
.....................................................................................
614
10.5
WISSENSVERARBEITUNG
IN
EXPERTENSYSTEMEN
.............................................
615
10.5.1
WISSENSSPEICHERUNG
..................................................................
615
10.5.2
WISSENS
VERARBEITUNG
................................................................
620
10.5.3
KONFIDENZFAKTOR
........................................................................
622
XXVI
INHALTSVERZEICHNIS
10.6
BEISPIEL
EINES
EXPERTENSYSTEMS
ZUR
NETZZUSTANDSKORREKTUR
...................
624
10.6.1
AUFGABESTELLUNG
.........................................................................
624
10.6.2
AUSWAHL
TOPOLOGISCH
GEEIGNETER
MASSNAHMEN
...........................
625
LITERATUR
...............................................................................................................
629
11
DATENMODELLE
UND
TESTNETZE
..................................................................................
631
11.1
EINFUEHRUNG
...............................................................................................
631
11.2
DATENMODELLE
FUER
OFFLINE-PLANUNGSRECHNUNGEN
....................................
632
11.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
DATENMODELL
.........................................
632
11.2.1.1
DATENUMFANG
............................................................
632
11.2.1.2
DATENORGANISATION
....................................................
632
11.2.1.3
VARIANTENHALTUNG
......................................................
634
11.2.1.4
DATENTAUSCH
..............................................................
634
11.2.1.5
EIGENSCHAFTEN
..........................................................
634
11.2.1.6
VERWALTUNG
VON
NETZEN
............................................
635
11.2.2
DATEIBASIERTE
DATENFORMATE
.......................................................
635
11.2.3
DATENBANKBASIERTE
DATENFORMATE
...............................................
636
11.2.3.1
DATENBANKEN
............................................................
636
11.2.3.1.1
AUFGABEN
VON
DATENBANKEN
UND
DATENBANK-MANAGEMENT-SYSTEMEN
...
636
11.2.3.1.2
DATENSICHTEN
........................................
637
11.2.3.1.3
AUFBAU
RELATIONALER
DATENBANKEN
.......
637
11.2.3.2
DATENBANKFORMATE
....................................................
638
11.2.3.2.1
MS
ACCESS
............................................
638
11.2.3.2.2
COMMON
INFORMATION
MODEL
.............
638
11.2.3.2.3
COMMON
GRID
MODEL
EXCHANGE
STANDARD
..............................................
639
11.3
DATENMODELLE
IN
ONLINE-LEITSYSTEMEN
..................................................
639
11.4
TESTDATENSAETZE
.........................................................................................
640
LITERATUR
...............................................................................................................
652
12
NETZBERECHNUNGSPROGRAMME
................................................................................
655
STICHWORTVERZEICHNIS
.......................................................................................................
659
|
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