Labormesskampagne
Ziele
Übergeordnetes Ziel der Laborvermessung ist die Risikominimierung während der Feldversuche.
Daraus ergeben sich folgende Ziele:
- Charakterisierung des im Projekt verwendeten netzbildenden Wechselrichters.
- Validierung der verwendeten Simulationsmodelle.
- Untersuchung des Verhaltens während im Feld nicht geplant nachstellbaren Fehlerfällen.
- Untersuchung möglicher Interaktionen des netzbil-denden Wechselrichters mit anderen Erzeugern bzw. Netzbetriebsmitteln.
- Nachstellung möglicher kritischer Szenarien, welche während der Feldversuche eintreten können.
Durchgeführte Versuche
- Nachweis der netzbildenden Eigenschaften
- Spannungsquellenverhalten
- Bereitstellung Trägheit und Dämpfung
- Überlastverhalten (Phasensprünge, schnelle Frequenzänderungen, Unter-/Überspannungsevents)
- Kleinsignalstabilität (Asymmetrien, Harmonische, Impedanzspektroskopie)
- Parallelbetrieb
- Last und Erzeugungssprünge
- Änderungen der Netzimpedanz
- Frequenzanderung
- Unter- und Uberspannungsevents
Teilnetzbildung
- Unterschiedliche Lastflüsse am NAP und in der Insel
- Nachstellung realistischer System-Split-Szenarien
- Hohe Kabelkapazitaten im Inselnetz
- Kleinsignalstabilität im Inselnetz (Last-/Einspeisungsänderungen,…)
Messaufbau
Geräte
- SMA-Wechselrichter (netzbildend) + Speicher:
SN,WR = 4,6 MVA, PN,Bat = 2,5 MW - Netz/Last Emulator: SN = 1 MVA
Netzemulation, symmetrische/asymmetrische Impedanz
Emulation - PV-Wechselrichter (netzfolgend): SN = 1,096 MVA
MPP-Tracking, P(f), Q(U), cos(phi) - Lastbank: SN = 3,3 MVA, PN = 2,64 MVA, QN = 1,98 kVAr (ind.)
Anlagen
FRT-Anlage (stationär):
Netzimpedanzänderung,
Unter- und Überspannungsereignisse
Exemplarische Ergebnisse
Nachweis Momentanreserve Bereitstellung
Eine der grundlegen Eigenschaften netzbildender Stromrichter ist die Möglichkeit zur Bereitstellung von Momentanreserve.
Zum Nachweis der Trägheitskonstante TA wurde der Wechselrichter mit einem simulierten Frequenzgradienten (Rate of Change of Frequency, RoCoF) beaufschlagt. Mit der folgenden Formel kann, durch der Messung der resultierenden Leistungsänderung, die Trägheitskonstante bestimmt werden.
Im Bild unten sind exemplarisch die Ergebnisse der Messung mit einem simulierten RoCoF von 0,4Hz/s für eine Dauer von ΔT = 6,25 s, also bis zu einer maximalen Frequenzabweichung von Δf = 2,5Hz und wieder zurück dargestellt. Der Arbeitspunkt des netzbildenden Umrichters war auf P = 750 kW eingestellt. Die Trägheitskonstante war auf TA = 25 s eingestellt.
Nachweis des Spannungsquellenverhaltens während Strombegrenzung
Das Spannungsquellenverhalten ist das grundlegende Verhalten netzbildender Stromrichter. Dieses muss auch während kritischer Netzzustände, welche zu einer Begrenzung des Stromes führen, aufrechterhalten bleiben.
Zum Nachweis wird der Umrichter mit einer parallelen Last durch einen Spannungseinbruch in den Zustand der Strombegrenzung gebracht. Der Zustand wird aber nicht wie üblich durch die Wiederkehr der Spannung geklärt, sondern durch die Trennung der Last und des Prüflings vom Netz.
Anschließend muss der Prüfling die Spannung in der entstandenen Netzinsel wiederherstellen und damit die Last versorgen.
Im Bild unten sind Ergebnisse dieses Tests dargestellt. Der Prüfling wurde mit einer Leistung von Pist = 1.250 kW am Netz betrieben mit einer parallelen Last von PLast = 1.000 kW. Anschließend wurde ein Spannungseinbruch auf 50% Restspannung initiiert und durch Öffnung des Schalters SGrid geklärt. Im Bild ist zu erkennen, dass der Prüfling die Spannung stabilisiert.
