Planung der Versorgungszuverlässigkeit im Mittelspannungsnetz mit zunehmender Mess- und Fernsteuerbarkeit

Abstract

Die Möglichkeit der erneuerbaren Stromerzeugung und deren Potential zur Minderung der CO2-Emissionen vieler Verbrauchssektoren, führt zum einen zu einer Zunahme des Stromverbrauchs und zum anderen zu vermehrten Netzeinspeisungen in die Verteilnetze der Netzbetreiber. Um die Versorgungszuverlässigkeit in Anbetracht dieser Entwicklungen in Zukunft weiterhin gewährleisten zu können, wird ein Netzausbau erforderlich sein. Die Grundlage der Netzausbauplanung des österreichischen Übertragungsnetzes stellt das (N-1)-Kriterium dar, in der Mittelspannung ist jedoch dessen Anwendung unter anderem aufgrund der Netztopologie mit einem hohen Aufwand verbunden. Daher sind für eine effiziente Netzentwicklung der Mittelspannung, Kriterien notwendig die die gezielte Netzausbauplanung erleichtern. Messin- strumente und Fernsteuerungen könnten in Hinblick auf den Netzausbau Schlüsseltechnologien darstellen. In dieser Arbeit wird dargelegt wie eine gezielte Netzausbauplanung auf Basis verschiedener Kriterien möglich sein kann. Dafür wurden vier Kriterien an zwei Teilnetzen des Kooperationspartner TINETZ-Tiroler Netze GmbH auf deren Anwendbarkeit und Aussagekraft analysiert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass die unterschiedlichen Herangehensweisen der vier Kriterien auch zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Zusätzlich hat sich gezeigt, dass die zukünftigen Lastflüsse in den Kriterien berücksichtigt werden können und somit auch die Aspekte der erhöhten Einspeisung und Verbrauch in der Netzausbauplanung. In weiteren Untersuchungen wurde deutlich, dass in Netzen mit einer geringen Anzahl an ferngesteuerten Elementen ein hohes Potential in der Umstellung auf eine Fernsteuerung zur Verminderung der Ausfallenergie liegt. Mit der in dieser Arbeit entwickelten Berechnungsmethode ist diese Verminderung beim Einsatz von ferngesteuerten Trennschaltern an Strahlen- und Ringnetzen ermittelbar. Diese Arbeit soll es dem Kooperationspartner ermöglichen, auf Basis der erarbeiteten Erkenntnisse und Tools zur Umsetzung der Kriterien, einen kosteneffizienten und zukunftsgerichteten Netzausbau voranzutreiben.

The possibility of renewable power generation and its potential to reduce CO2 emissions in many consumption sectors is leading to an increase in power consumption on the one hand and to increased feed-in into the distribution networks of network operators on the other. In order to continue to guarantee supply reliability in the future in view of these developments, network expansion will be necessary. The basis for planning the expansion of the Austrian transmission grid is the (N-1) criterion, but its application in medium voltage grids is associated with high efforts, partly due to the grid topology. Therefore, criteria that facilitate targeted grid expansion planning are necessary in order to efficiently develop the medium-voltage grid. Measuring instruments and remote controls could be key technologies for grid expansion. This master thesis shows how targeted grid expansion planning based on different criteria could be possible. To do this, four criteria were analyzed for their applicability and signifi- cance on two subgrids of the cooperation partner TINETZ-Tiroler Netze GmbH. It was found that the different approaches of the four criteria can also lead to different results. In addition, it was shown that future load flows can be taken into account in the criteria and thus also the aspects of increased feed-in and consumption in grid expansion planning. Further investigations revealed that in networks with a small number of remote - controlled elements, there is great potential for reducing the energy not supplied by switching to remote control. Using the calculation method developed in this thesis, this reduction can be determined when remote - controlled disconnectors are used in radial and ring networks. This work should enable the cooperation partner to drive forward cost-efficient and future oriented network expansion based on the findings and tools developed for implementing the criteria.