morepv2grid: Von Simulationen zu Labor- und Feldtests, der Weg für die Umsetzung einer lokalen Spannungsregelung

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Walter Dieter
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1 morepv2grid: Von Simulationen zu Labor- und Feldtests, der Weg für die Umsetzung einer lokalen Spannungsregelung Benoît Bletterie Senior Engineer Energy Department, AIT

2 Was ist bei der Simulation Niederspannungsnetze anders? Lastprofile: PL, PL2, PL3 QL, QL2, QL3 Sekundenwerte Was ist neu? Hoch aufgelöste Messdaten Unsymmetrische Simulationen (3-4L) Active Power (W) Reactive Power (VAr) Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Mon Day Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun Mon Day Irradiance (W/m 2 ) s values min average Irradiance (W/m 2 ) s values min average Irradiance (W/m 2 ) s values min average PV Profile: Sekundenwerte für repräsentative Tage Irradiance (W/m 2 ) Time (h) 256 s values min average Irradiance (W/m 2 ) Time (h) 252 s values min average Irradiance (W/m 2 ) Time (h) 2522 s values min average Time (h) Time (h) Time (h) B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 2

3 U/ Q (%/kvar) Wirksamkeit der Q-basierte U-Regelung in Niederspannungsnetzen Voltage sensitivity of the.4 kv nodes Trafostation Ende vom Strang Bei symmetrischen Bedingungen: U 6 R P U N 2 tan φ R X Am entferntesten Knoten: R/X~2, U/ P (%/kw) Kompensation =,9 Bei unsymmetrischen Bedingungen: R P U 6? U N 2 B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 3

4 Wirksamkeit der Spannungsregelung (cos (P)) bei unsymmetrischen Bedingungen Z ref =,4+j,25 (IEC 6725): 3Ø: 5 kw pro Phase Distr. station Ø: 5 kw@l Voltage deviation (%) Voltage deviation (%) Weakest node (R/X~.4) 3-phase infeed Blindleistungsbezug single-phase infeed L UL2N sinkt u Ln u L2n u L3n u n 2Ø: 5 kw@l 2Ø: 5 kw@l2 Voltage deviation (%) single-phase infeed L&L ULN wenig kompensiert Power factor (-) B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 4

5 Probabilistische Methoden für die Netzplanung Optimale Phasenzuordnung mit Smart Meters (Monte carlo / Pareto) Achievable reduction by reassignment.9.8 L2 L L3 Siemens.7.6 Handgriffe: cdf Österreichs E-Wirtschaft Maximal voltage rise of L L2 L3 (p.u.) B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 5

6 Labortests Aufbau Reference impedance ZaL a Additional impedance ZbL b AC Sim ZaL2 ZaL3 ZN ZbN Q,P + % EN 56 min protection Fast U> protection WRaL WRaL2 WRbL Qmax/Pmax Δu - Qmax AIT B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 6

7 Labortests Beispielhafte Ergebnisse Inverter and Grid Voltage (EuT: Inv Lb, La, Phase L-N / Node b) a) Control: Avg. Time=32 Time= cyc., Q/ t=2% // s.5 Q(U) Diagram (EuT: Inv Lb, La, Phase L-N / Node b) a) Control: Avg. Time=32 Time= cyc., Q/ t=2% // s..8.6 Voltage (p.u.) Voltage (p.u.).5.95 U LN U MAX U DB Reactive Power (p.u.) Reactive Power (p.u.) Q(U) Trajectory Q(U) Characteristic U MAX [.9.9] U DB [.7.93] Inverter Active and Reactive Power Active and Reactive Power (p.u.) Active and Reactive Power (p.u.) P Q S Q MAX Q MAX (t) Active Power (p.u.) Active Power (p.u.) Voltage (p.u.) PQ Diagram (EuT: Inv Lb, La, Phase L-N // Node b) a) Control: Avg. Time=32 Time= cyc., Q/ t=2% / s Reactive Power (p.u.) Operating Area PQ Trajectory Time (s) B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 7

8 PowerFactory 4..3 Feldtests - Vorbereitung 3_kV_Netz DIgSILENT Trafostation 636_Krenglbach_HS 636_ON_Kenglbach_NS-Verteiler ON_Trafo_4kVA_27.5/.4kV mediagram KK3834 LS/TR Schalter_STRANG9 STRANG9_ _XAY2Y_4x5 442_YY_4x6 Richtung_KK_NEU_SS_LINKS Richtung_KK_NEU_SS_RECHTS Netzumbau um die Auswirkung der PV Anlagen zu erhöhen: Verlegung eines Kabels (Erhöhung des Angriffsfaktor) Umschaltung der Anlagen auf die gleiche Phase Situation: ohne Regelung: 4,9 % mit Q: 3,6 % Kompensation mit Q: 26 % Kompensation mit P: % 9958 KK3842 RI_KK_NEU_SS_LI RI_KK_NEU_SS_RE RI_KK_NEU_SS_LI_XAY2Y_4x5 RI_KK_NEU_SS_RE_XAY2Y_4x5 KK_NEU_SS_LINKS KK_NEU_SS_RECHTS LS/TR Schalter_PV_662_v_LI LS/TR Schalter_PV_662_v_RE Richtung_PV_662_v_LI Richtung_PV_662_v_RE 42a_YY_4x6 42_YY_4x KK _XAY2Y_4x5 PV_ _XAY2Y_4x _HA_frd_Cu_4x6 44_YY_4x _HA_frd_Cu_4x6 KK _YY_4x _HA_frd_Cu_4x _XAY2Y_4x5 423_AYY_4x5 767_XY2Y_4x25 PV_7473_ PV_7473_2 PV_662 RINGSCHALTER_N-Unterbr_Richtung_KK_384 KK _YY_4x6 435_YY_4x6 432_YY_4x _YY_4x6 434_YY_4x _HA_frd_Cu_4x _YY_4x _YY_4x _HA_frd_Cu_4x _XAY2Y_4x _AYY_4x KK3839 KK _YY_4x6 424_XY2Y_4x6 437_YY_4x6 426_YY_4x _YY_4x _AYY_4x5 MU _XAY2Y_4x5 KK _YY_4x _YY_4x _XAY2Y 4x MU _AYY_4x5 KK348 KK _YY_4x6 428_YY_4x6 43_YY_4x6 MU MU RINGSCHALTER_NEU_Richtung_KK_ _HA_frd_Cu_4x _YY_4x6 43a_AYY_4x _YY_4x Richtung_KK Richtung_KK KK _XY2Y_4x _HA_frd_Cu_4x _YY_4x RINGVERBINDUNG_NEU_KK3837/KK _XAY2Y 4x5 PV_ _HA_frd_Cu_4x ON 636 KRENGLBACH STRANG 9 Projekt: mpv2grid Grafik: Netz PowerFactory 4..3 Erstellt von: Streif Michael, Kirchhofer Martin Datum: Anhang B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 8

9 Feldtests - Messungen Testplan mit verschiedenen Regelmodi Wechselrichter-Monitoring (Solar.access) Grundsätzliche Überprüfung der Funktion Feldtest-Betrieb wöchentliche Auswertung Dauer Power-Monitoring (PQIU, 3 s Auflösung) (bei einer PV Anlagen) Dauer Power-Quality Monitoring (3 Kabelkästen) Power Snap Shots B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT 9

10 Erste Auswertungen Q&P(U)-Regelung Reactive power (p.u.) PV-installation Drumm Date: Voltage deviation u-u N (%) Active power (p.u.) B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT

11 AIT/Krischanz und Zeiler smartest B. Bletterie, Smart Grids Week Salzburg 23 AIT

12 Danke für Ihre Aufmerksamkeit BENOÎT BLETTERIE Energy Department Electric Energy Systems AIT Austrian Institute of Technology GmbH Giefinggasse 2 2 Vienna Austria T +43() benoit.bletterie@ait.ac.at

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