Eine moderne Industriegesellschaft, die im internationalen Wettbewerb steht, ist auf die kostengünstige und zuverlässige Versorgung mit Elektroenergie angeweisen. Ihr Bedarf wird sich nach Expertenmeinung in dennächsten 30 Jahren weltweit verdoppeln.
Das Gebiet der elektrischen Energieversorgung umfasst die Bereiche Erzeugung, Übertragung und Anwendung der Elektroenergie. Dabei sind keineswegs nur technische sondern auch wirtschaftliche und umweltpolitische Randbedingungen zu beachten. Ein Energieversorgungssystem ist heute ohne Kenntnisse in der Regelungs- und Informationstechnik nicht mehr zu betreiben.

Am Lehrstuhl für Regelungssysteme werden im Forschungsschwerpunkt Elektrische Energieversorgung derzeit folgende Themengebiete behandelt:

Leistungselektronische Betriebsmittel (FACTS)

Mit Hilfe leistungselektronischer Stellglieder können die Eigenschaften elektrischer Versorgungsnetze nachhaltig beeinflusst werden (FACTS = Flexible AC Transmission Systems), z. B.
 

• Verbesserung der Spannungshaltung
• Erhöhung der Übertragungskapazität
• Bedämpfung von Leistungspendelungen
• Steuerung des Leistungsflusses
• Symmetrierung unsymmetrischer Lasten
• Kompensation von Stromoberschwingungen
• Bedämpfung von Spannungsschwankungen (Entflickerung)
• Kopplung von Netzen unterschiedlicher Frequenz

In der Vergangenheit wurden bevorzugt netzgeführte Stromrichterschaltungen mit Thyristoren eingesetzt. Diese können aber nur im Takt der Netzfrequenz schalten und belasten das sie umgebende Netz mit Stromoberschwingungen und induktiver Blindleistung. Die Forschung konzentriert sich daher heute auf selbstgeführte Schaltungen mit Transistoren (IGBTs), die nahezu sinusförmige Ströme mit beliebig einstellbarer Phasenlage erzeugen. 
Die Arbeiten am Lehrstuhl LRS beschäftigen sich mit der Modellbildung, Regelung und Simulation leistungselektronischer Betriebsmittel im Netzverbund. Dabei findet eine enge Kooperation mit den Kollegen des Forschungsschwerpunktes Regelung leistungselektronischer Systeme statt. Die theoretischen Untersuchungsergebnisse werden mit Hardwaremodellen am Netz-Kraftwerksmodell (Bild) überprüft.


Berechnung von Versorgungsnetzen
Bei der Berechnung elektrischer Versorgungsnetze ist es zweckmäßig, zwischen stationären, quasistationären (langsamen) und transienten (schnellen) Vorgängen zu unterscheiden, wobei sich die Eigenschaften langsam und schnell auf die 50-Hz-Netzfre-
quenz beziehen. Am Lehrstuhl LRS werden derzeit folgende Probleme bearbeitet:

• Kurzschlussstromberechnung im Fünfleiter-Niederspannungsnetz
  Der einpolige Fehler kann bislang mit herkömmlichen Kurzschlussprogrammen nur in Sonderfällen berechnet werden.
  
• Zeitkonstantenverfahren
  Die Berechnung elektromagnetischer Ausgleichsvorgänge in Versorgungsnetzen führt auf die Lösung umfangreicher, gekoppelter Differentialgleichungssysteme. Mit Hilfe des Zeitkonstantenverfahrens ist eine dynamische Entkopplung der einzelnen    Netzzweige möglich.
  
  
• Fehlerortung im Niederspannungsnetz
  Im Niederspannungsnetz sind vielfach Sicherungen eingesetzt, die den Fehlerstrom bereits im Anstieg unterbrechen können. Herkömmliche Verfahren zur Fehlerortsbestimmung sind dann nicht mehr geeignet.
  
• Netzregelung
  Wie verändert sich die Netzregelung (Übereinstimmung von Wirkleistungserzeugung und -verbrauch), wenn die Einspeisung ausschließlich über leistungselektronische Umrichter erfolgt? Diese Fragestellung ist in Zukunft im Bahnnetz von Bedeutung.

Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts Elektrische Energieversorgung sind ständig Themen zu Studien-, Diplom-, und Masterarbeiten zu vergeben. Siehe dazu gesonderte Aushänge.


Weitere Informationen bei:    Priv. Doz. Dr.-Ing. habil. Christian Tuttas (12/324)