Simulation eines ereignisgesteuerten Stromnetzes

Abstract

Der Wandel der Stromnetze von manueller Steuerung zu autonomen intelligenten Netzen wird auf Grund des immer stärkeren Ausbaus der erneuerbaren Energien nötig. Die sich immer schneller ändernden Mengen an nachgefragter und produzierter elektrischer Energie machen eine manuelle Steuerung zusehends schwieriger. Demand Side Management ist dabei ein Weg diesem Problem zu begegnen und das Stromnetz intelligenter zu steuern. Hierfür wird in dieser Arbeit eine Simulationsumgebung sowie eine ereignisgesteuerte Architektur zur Steuerung von Stromnetzen entworfen und realisiert. Das entwickelte System soll aber nicht nur der Steuerung von Stromnetzen dienen, sondern auch Untersuchungen von alternativen Ansätzen sowie die Wissensvermittlung in der Lehre unterstützen. Hierzu wurde ein Ereignismodell des Anwendungsbereichs entwickelt, welches im Rahmen einer ereignisgesteuerten Architektur die Interaktion der Teilsysteme beschreibt. Außerdem wurde das Planungsproblem, Energieverbrauch und -produktion ausgleichen zu müssen, mit Hilfe von Jboss Opta Planner modelliert und verschiedene zur Lösung des Problems benötigte Planungsalgorithmen evaluiert. Das Ergebnis ist eine Simulationsumgebung für Stromnetze, ein Monitoringsystem zur Überwachung der Netzparameter und eine Steuerung, die autonom Maßnahmen zur Netzregulierung plant. Dabei konnte ein Steuerungsprozess mit einer Verzögerung von unter einer Sekunde realisiert werden.

The rise of renewable energy sources introduces changes in power systems. The power grid has to change from a manual controlled system to an autonomous and intelligent network. The fast changing amount of produced and consumed electric energy makes it nearly impossible to manually control power systems any longer. Demand side management could be one way to solve this problem and to control the power grid more eUectively. In this thesis we are going to develop and implement a simulation environment and an event-driven architecture to control power grids. The developed system purpose is not only to control power systems. It can be also used to evaluate alternative control strategies and to teach students about smart grids. Therefore an event model for a smart grid has been developed, which describes the interaction between subsystems. Furthermore, the planning problem to equate energy production and consumption has been modeled by the use of Jboss Opta Planner. DiUerent planning algorithms have been evaluated for solving the planning problem. The conclusion of this thesis is an integrated simulation environment for power grids, a monitoring subsystem to observe the power grid’s parameters and a control process that automatically plans measures to stabilize the power grid. The developed control process is able to plan and execute control measures in less than a second.