Durch die zunehmende Einspeisung aus dezentralen EEG-Erzeugungsanlagen in das Mittel- und Niederspannungsnetz kommt es immer häufiger zu Spannungsanhebungen von mehr als 10 %. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, vom maximal zulässigen Spannungsfall von 2 % im Mittelspannungsnetz durch eine intelligente Spannungsregelung 1 % zu gewinnen und damit das Mittelspannungsnetz um 50% leistungsfähiger zu machen.
Die Idee der intelligenten Spannungsregelung beruht auf der Erfassung der Spannungen ausgewählter Netzstationen, die dem Spannungsregler des Umspannwerkstransformators zugeführt wird und daraus mit Hilfe eines Algorithmus eine optimale Einstellung der Spannungen im gesamten Mittelspannungsnetz vornimmt. Zur Analyse des gesamten untersuchten Mittelspannungsnetzes wurde ein autarkes Messsystem installiert, das von allen 80 Ortsnetzstationen Messwerte im Zehn-Sekunden-Takt an eine SQL-Datenbank sendete. Die Messdaten dienten als Basis zur Ermittlung der erforderlichen Anzahl und Einbauorte der Spannungsmessung und zur Entwicklung des Regelalgorithmus.
rechts: Simulation der Spannungs-Tagesganglinien für einen warmen, sonnigen Werktag. Pfeile markieren die in der Simulation erfolgten Schaltungen des Stufenschalters. Oben: konventionelle Regelung, unten: ISM-Regelung (Quelle: OTH Regensburg)
Für das intelligente Spannungsregelungssystem selbst wurden für den Einbau in zehn Ortsnetzstationen geeignete abgesetzte Spannungssensoren, eine stabile und für eine Spannungsregelung ausreichend schnelle Kommunikationstechnik und ein intelligenter und zuverlässiger Algorithmus zur optimierten Spannungseinstellung entwickelt. Dieser wurde anhand von ersten Prototypen evaluiert und für eine Praxiserprobung des Gesamtsystems im Netz installiert.
Die Wirksamkeit der ISM-Regelung ist anhand einer Simulation auf der Basis gemessener Leistungswerte exemplarisch für einen „warmen sonnigen Werktag“ dargestellt (Abb. 2). Die Regelbandbreite von 1% ist als grüne, der gewichtete Mittelwert der ISM-Regelung als schwarze und die 20-kV-Umspannwerksspannung der konventionellen Regelung als rote Linie dargestellt. Die Abbildung zeigt die Spannungs-Tagesganglinien aller zehn ISM-Stationen, die sich bei konventioneller Regelung (oben) und bei ISM-Regelung (unten) an einem sonnigen Tag entwickeln. Die auftretenden Maximalwerte liegen bei der ISM-Regelung gut 1 % unter denen bei konventioneller Regelung, was dem im Projektantrag anvisierten Wert entspricht.
