TY - THES A1 - Blasius, Erik T1 - Ein Beitrag zur Netzintegration von Elektrofahrzeugen als steuerbare Lasten und mobile Speicher durch einen Aggregator T1 - A contribution to the grid integration of electric vehicles as flexible loads and mobile storages through an aggregator N2 - Der stete Zuwachs des Erzeugungsleistungs- und Energieaufkommens aus erneuerbaren Energien (EE) wirkt sich immer deutlicher auf die elektrischen Energieversorgungsnetze aus. Die Folge: Hohe Leistungsgradienten der Erzeugung und kritische Auslastungsgrade der Übertragungs- und Verteilnetze. Räumlich verteilte Energiespeicher können helfen, die EE besser zu integrieren und resultierende negative Effekte zu egalisieren. Der durch die Bundesregierung proklamierte Entwicklungsplan der sog. Energiewende fordert eine deutliche Zunahme des Anteils der EE und der Elektromobilität. Diese auch zukünftig gewünschte Entwicklung könnte die gegenwärtig betriebenen Energieversorgungsnetze weiter stärker belasten. Die vorliegende Arbeit bietet einen möglichen Lösungsbeitrag der Elektrofahrzeuge als Speichertechnologie für die Bewältigung der Herausforderung der netzverträglichen Integration von EE und Elektromobilität. Hierzu wird ein Konzept zur Einbindung mobiler Speicher (Elektrofahrzeuge mit V2G-Fähigkeit) vorgestellt. Dieses Konzept wird in einem Reallabor an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg evaluiert. Insbesondere die Informations- und Kommunikationstechnologie zwischen Elektrofahrzeug, Ladesäule und einem Aggregator wird eingehend betrachtet, denn sie bildet einen Grundpfeiler der Nutzbarmachung mobiler Speicher. Hinsichtlich der eingesetzten prozessualen Intelligenz zur Bewältigung nötiger Verfahren und Methoden werden ein Lademanagementsystem für die Ladesäulen und ein Energiemanagementsystem für den Aggregator eingeführt. Beide lassen die externe Verwaltung der Prozesse durch einen Betreiber zu. Es folgt eine Untersuchung der empirischen Verfügbarkeit der Elektrofahrzeugflotte während eines mehrmonatigen Betrachtungszeitraumes. Die Auswertung und Analyse dieser Verfügbarkeit liefert konkrete Ergebnisse hinsichtlich einer Abschätzung zukünftiger Nutzungspotentiale eines mobilen Speichers. Abschließend werden zu erwartende Auswirkungen der Nutzung der mobilen Speicher auf die kalendarische sowie zyklische Alterung der Traktionsbatterie diskutiert. N2 - The constant growth of power generation and power supply capacities from renewable energies (EE) leads to more and more distinctive effects on the power system. The consequences are a high range of the level of efficiency concerning the generation and the critical degrees of utilization of the distribution and transmission network. Spatially distributed energy storage can be useful to integrate the EE even better and to equalize the resulting negative effects of the EE-facilities. The federal government proclaims and postulates in the so-called Energiewende a significant increase in EE and in electric mobility. Thus may strain the currently used electric energy networks even further. This paper offers a possible approach to solve the dilemma by using electrically powered vehicles as a storage technology in order to accomplish the challenge of a network-compatible integration of EE and electric mobility. Therefore, a concept will be presented to integrate mobile storage devices (electric vehicles with V2G-capability). This concept will be evaluated in a field laboratory at the BTU-Cottbus-Senftenberg. Especially the information and communication technology (ICT) between electric vehicle, charging station and aggregator will be thoroughly observed. The ICT generates the keystone in the utilization of mobile storages. Regarding the applied processual intelligence to accomplish necessary methods and techniques, a charging management system for charging stations and an energy management system for the aggregator will be introduced. Both of them allow the external administration of the processes through an operator. Continuing with an empirical analysis concerning the availability of the electric vehicle fleet during a period of several months. This survey provides precise results concerning the estimation of future utilization potentials of mobile storage devices. As a last point, there will be an examination of the anticipated effects relating to the usage of mobile storage considering the calendric and cyclic ageing. KW - Elektrofahrzeug KW - Aggregator KW - Netzintegration KW - Mobiler Speicher KW - Steuerbare Last KW - Electric vehicle KW - Aggregator KW - Grid integration KW - V2G KW - Flexible load KW - Elektrofahrzeug KW - Netzrückwirkung KW - Dezentrale Energiespeicherung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38594 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemysław ED - Gono, Radomir ED - Lehmann, Dirk T1 - 16th EEEIC International Conference on Environment and Electrical Engineering – Student Edition : Wrocław-Ostrava-Cottbus 19th – 23th of June 2017 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Energiequalität KW - Elektrische Energie KW - Energietechnik KW - Energievorrat KW - Umweltbezogenes Management KW - Umweltmanagement KW - Energiewende KW - Energietechnik KW - Energieressourcen KW - Power quality KW - Environmental management KW - Energy system transformation KW - Energy resources Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51550 SN - 978-3-940471-48-2 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemysław ED - Gono, Radomir ED - Lehmann, Dirk T1 - 18th EEEIC International Conference on Environment and Electrical Engineering – Student Edition : Cottbus Ostrava-Wrocław 11th – 14th of June 2019 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Energy resources KW - Environmental management KW - Power quality KW - Energy system transformation KW - Energieressourcen KW - Energiewende KW - Umweltmanagement KW - Energietechnik KW - Energiequalität KW - Umweltbezogenes Management KW - Energievorrat KW - Elektrische Energie KW - Energietechnik Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51660 SN - 978-3-940471-50-5 ER - TY - THES A1 - Samborsky, Michael T1 - Conceptual aspects of future High Voltage Direct Current (HVDC) electrical power transmission networks T1 - Konzeptionelle Aspekte für ein kommendes Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsnetz (HGÜ) N2 - A continually growing demand for reliable energy supply makes existing power systems more heavily loaded and evokes engineers and experts to look for feasible immediate solutions in power energy transmission. One of these solutions might be a bulk power transmission network at extra high voltages based on direct current. Currently, high voltage direct current (HV DC) transmission has been only realized in point-to-point systems and back-to-back arrangements. Thus, the next logical step in this development would be an HV DC network. In principle, it might have certain advantages over a conventional high voltage AC system, as it could be less closely meshed covering larger areas and transmit higher electric power with lower losses. However, no well-grounded investigations concerning possible layout and operation of an HV DC network are publicly available. Experience from the HV DC lines does not allow to make substantial conclusions regarding the requirements for an HV DC network. Therefore, some basic questions on the operation of an HV DC network need to be answered mainly from systems simulations. N2 - Die ständig wachsende Nachfrage nach zuverlässiger Energieversorgung verursacht eine höhere Belastung vorhandener Energiesysteme und veranlasst Ingenieure und Experten, nach machbaren Lösungen in Energieübertragungssystemen zu suchen. Eine dieser Lösungen könnte ein leistungsstarkes Übertragungsnetz bei hohen Spannungen auf der Basis von Gleichstrom sein. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) werden bislang nur als Punkt-zu-Punkt-Systeme und als Kurzkupplungen ausgeführt. Prinzipiell würde jedoch ein HGÜ Netz wesentliche Vorteile gegenüber einem Hochspannungs-Drehstromnetz bieten, da es weiträumiger gespannt und für die Übertragung höherer elektrischer Leistungen geeignet sein könnte. Grundlegende Untersuchungen für die Gestaltung und den Betrieb eines HGÜ-Netzes liegen jedoch nicht vor. Erfahrungen aus dem Betrieb der HGÜ-Leitungsverbindungen ermöglichen keine wesentlichen Schlüsse auf die Erfordernisse eines Gleichspannungsnetzes. Daher sind im Rahmen einer Netzsimulation im HGÜ-Netzbetrieb voraussichtlich auftretende Fragestellungen zu klären. KW - HVDC KW - Power transmission KW - Transient process KW - Energy system KW - High voltage KW - HGÜ KW - Energieübertragung KW - Übergangsprozess KW - Energiesystem KW - Hochspannung KW - Elektrisches Energiesystem KW - Hochspannungsgleichstromübertragung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43658 ER - TY - THES A1 - Fenske, Stefan T1 - Ermittlung des Schaltvermögens von Hochspannungs-Leistungsschaltern beim Auftreten generatornaher Kurzschlussströme mit ausbleibenden Nulldurchgängen T1 - Determination of high voltage circuit-breaker breaking capability in case of generator short-circuit currents with delayed zero crossings N2 - Hochspannungs-Leistungsschalter vermögen den Kurzschlussstrom nur in seinem Nulldurchgang zu unterbrechen. Es ist also der jeweilige Fall daraufhin zu untersuchen, ob es bei generatornahen Kurzschlüssen zu Stromnulldurchgängen kommt, oder ob dem Schalter durch externe Maßnahmen die Möglichkeit zur Stromunterbrechung gegeben werden muss. In dieser Arbeit wurde ein Rechenverfahren entwickelt, mit dem bei geringem Aufwand festgestellt werden kann, ob ein gegebener Hochspannungs-Leistungsschalter im vorgegebenen Kreis bei anzugebenden Betriebszuständen einen Kurzschluss mit ausbleibenden Stromnulldurchgängen beherrscht. Das Rechenverfahren wurde mit Hilfe des Netzberechnungsprogramms PowerFactory der Firma DIgSILENT GmbH entwickelt. Es beinhaltet ein neues dreiphasiges Leistungsschaltermodell, dass das Ein- und Ausschaltverhalten eines Leistungsschalters simuliert und alle wichtigen die ausbleibenden Stromnulldurchgänge verursachenden Faktoren berücksichtigt. Zudem werden sämtliche auftretenden Generatorbetriebszustände und die das Auftreten von ausbleibenden Stromnulldurchgängen verursachenden worst-case-Szenarien automatisch berechnet. In der Arbeit wurde untersucht, unter welchen Umständen im zeitlichen Verlauf des generatorseitigen Kurzschlussstromes ausbleibende Stromnulldurchgänge auftreten und welche Parameter den größten Einfluss auf den Kurzschlussstromverlauf haben. Zudem wurde die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von ausbleibenden Stromnulldurchgängen in Abhängigkeit der genannten Parameter in realen Anwendungen abgeschätzt. Die vorliegende Arbeit ist notwendig, da die zukünftige Entwicklung der Hochspannungs-Leistungsschalter dazu führt, dass die einzelnen Unterbrechereinheiten für eine höhere Bemessungsspannung ausgelegt werden als bisher. Damit sinkt bei höheren Nennspannungen (z.B. > 362 kV) die Zahl der Unterbrechereinheiten pro Schalterpol. Als Folge sinkt auch die Lichtbogenspannung je Schalterpol, und es verringert sich der die Gleichstromzeitkonstante verkürzende Einfluss, so dass gegebenenfalls konstruktive Maßnahmen erforderlich werden. N2 - High-voltage circuit breakers are capable of interrupting the short-circuit current only in its zero crossing. Therefore in the case of short circuits close to generators it has to be determined whether and when there are current zero crossings, or whether the circuit breaker must be given the possibility of current interruption by external measures. In this work a computational procedure was developed. It can be determined with little effort whether a given high-voltage circuit breaker in a given circuit under predetermined operating conditions can control a short-circuit current with absence of zero crossings. As a result it is possible to make statements of the breaking capability of a new high-voltage circuit breaker even during the development. The computational method is based on the network calculation program PowerFactory of the company DIgSILENT GmbH. It includes a new three-phase breaker model that simulates turn-on and turn-off transients and includes the factors which cause the absence of current zero crossings. In addition, all occurring generator operating conditions and the occurrence of absence of current zero crossings that cause worst-case scenarios are automatically calculated. In the study it was investigated, under what generator conditions short-circuit currents with delayed zero crossings may occur and which parameters have the greatest impact on the short-circuit current flow. Moreover, the probability of absence of current zero crossings in dependence on those parameters was estimated in actual applications. This work is a contribution to the future development of high-voltage circuit breakers, as the individual breaker units are designed for a rated voltage higher than before. Consequently at higher voltages (e.g. > 362 kV) the number of breaking units per circuit-breaker pole will decrease. As a result, the arc voltage per circuit-breaker pole will decrease as well, and reduce the d.c. time constant shortening effect. KW - Hochspannungsnetz KW - Leistungsschalter KW - Kurzschlussstrom KW - Schaltverhalten KW - Hochspannungs-Leistungsschalter KW - Ausbleibende Stromnulldurchgänge KW - High voltage circuit-breaker KW - Delayed zero crossings Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22148 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Leonowicz, Zbigniew T1 - 8th EEEIC International Workshop on Environment and Electrical Engineering : Karpacz, Poland, 10 - 13. May 2009 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and intensive international effort to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. The scope of the Conference is to promote a Forum, where people involved with electrical power systems may exchange their experiences and present solutions found for actual and future problems. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Umweltbezogenes Management KW - Energievorrat KW - Elektrische Energie KW - Energietechnik KW - Energieressourcen KW - Umweltmanagement KW - Energietechnik KW - Energy resources KW - Environmental management KW - Power quality Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7716 SN - 978-3-940471-10-9 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemyslaw ED - Gono, Radomir ED - Lehmann, Dirk T1 - 15th EEEIC International Conference on Environment and Electrical Engineering – Student Edition : Wrocław-Ostrava-Cottbus 20th – 24th of June 2016 N2 - In the time of increased awareness about the environment problems by the public opinion and also intensive international efforts to reduce emissions of greenhouse gases, as well increase of the generation of electrical energy to facilitate industrial growth, the conference offers broad contribution towards achieving the goals of diversification and sustainable development. Focus of the student conference is to promote the discussion of views from scientists and students from Wroclaw University of Technology, Technical University of Ostrava and Brandenburg Technical University of Cottbus. The conference offers prominent academics and industrial practitioners from all over the world the forum for discussion about the future of electrical energy and environmental issues and presents a base for identifying directions for continuation of research. KW - Energy resources KW - Environmental management KW - Power quality KW - Energy system transformation KW - Energieressourcen KW - Energiewende KW - Umweltmanagement KW - Energietechnik KW - Energiequalität KW - Umweltbezogenes Management KW - Energievorrat KW - Elektrische Energie KW - Energietechnik Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42731 SN - 978-3-940471-37-6 ER - TY - THES A1 - Nanewortor, Xoese Kobla T1 - A concept of renewable energy plant-storage capacity sizing for integration into electrical distribution network T1 - Ein Konzept zur Größenoptimierung der Speicherkapazität von erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen zur Integration in das elektrische Verteilnetz N2 - Energy demand of continents, countries, communities and individuals will continue to increase in the phase of increasing population and improvement in the living standards of people. The attempt to meet this ever increasing demand and at the same time protect the environment has resulted in the fast growth of power generation from renewable sources of energy especially from wind through wind power plants and solar through photovoltaic power plants. This growth has been facilitated by various support schemes such as feed-in-tariff scheme, feed-in-premium and quota scheme. Further growth is expected in the future. This is because of the existing support schemes and the expectation of the emergence of improved technologies for harvesting renewable energy. This development of power generation from renewable sources of energy although positive lead to some distinctive negative effects on the existing electrical network to which they are connected. These negative effects are known and well documented. The fluctuating nature of wind and solar radiation at any given location over a given period of observation is seen to translate into the power they feed into the power network. This fluctuating infeed requires more active management of the network by system operators so as to ensure continuous reliable power generation and delivery. Sometimes the management process lead to non-utilization of power produced by the renewables sources. Secondly, expansion and reinforcement of some existing networks are needed in other to accommodate renewable power generators. These come at a cost. Many studies and researches have been dedicated to finding solutions to these issues. This work agrees with the use of storage systems as means of solving these issues but the question that remains unanswered is what the optimal way is. There is also a further push given to the view of installing renewable energy plants together with storage systems as a unit in this work. The main task presented in this work, however, is a concept of sizing renewable energy plant and storage systems as a unit. The resulting renewable energy plant-storage unit has the objective of supporting the electrical network to which it will be connected. Firstly the support should be by reducing the fluctuating effect from renewable production. Secondly by helping improve the load hosting capacity of the electrical network. This will be by supplying the part of the load demand leading to the reduction of the overall power drawn by connected loads from the electrical power network. Historic data of renewable resource and also the load demand at the point or bus of connection are the drivers of this concept. With the earlier mentioned objectives and random or stochastic nature of data involved, particle swarm optimization method is employed in implementing the concept of sizing to arrive at an optimal solution of required sizes of the renewable energy plant-storage system. The concept of sizing is based on proposing an ideal load demand that can be supplied by a utility under normal operating condition at all time. It follows that any extra demand should be supplied by the optimally sized renewable energy plant-storage unit. In this work sizing results of three scenarios presented. A single node network with three different types of the load was used in testing the effect of optimally sized renewable energy plant-storage system on an electrical network. The outcome of this test showed that the optimally sized renewable energy storage-system improved the ability of the test electrical network to support additional load hence load hosting capacity of test network was improved. The process required modelling and simulation all of which were carried out using MATLAB Simulink software. N2 - Der Energiebedarf von Kontinenten, Ländern, Gemeinden und Einzelpersonen wird sich mit wachsender Bevölkerungszahl und steigendem Lebensstandard auch weiterhin erhöhen. Das Vorhaben, dieser ständig zunehmenden Nachfrage gerecht zu werden und zugleich die Umwelt zu schützen, hat zum schnellen Wachstum der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen geführt. Die Nutzung von Windenergie mit Hilfe von Windkraftanlagen und von Solarenergie durch Photovoltaikanlagen ist dabei von besonderer Bedeutung. Dieses Wachstum wurde unterstützt durch verschiedene Förderregelungen wie dem Feed-in tariffs scheme, dem Feed-in Premium und der Quotenregelungen. Für die Zukunft wird eine weitere Steigerung für diesen Bereich prognostiziert. Die bestehenden Förderregelungen und die zu erwartenden Verbesserungen in den Technologien zur Gewinnung erneuerbarer Energie legen dies nahe. Diese generell positive Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen führt jedoch auch zu einigen markanten negativen Auswirkungen auf das bestehende elektrische Netz. Diese negativen Effekte sind bekannt und gut dokumentiert. Durch die über einen bestimmten Beobachtungszeitraum durchgeführte Aufzeichnung der fluktuierenden Charakteristik von Windgeschwindigkeiten und Sonneneinstrahlung kann für einen beliebigen Ort die entsprechende in das Stromnetz eingespeiste Energiemenge bestimmt werden. Diese zeitlich variierende Einspeisung erfordert in höherem Maße eine aktive Überwachung bzw. Steuerung des Netzes durch die Netzbetreiber um die kontinuierliche zuverlässige Stromerzeugung und -lieferung zu gewährleisten. Der Steuerungsprozess führt in einigen Fällen zur Nichtnutzung des durch erneuerbare Energien erzeugten Stroms. Des Weiteren wird die Erweiterung und Verstärkung einiger bestehender Netze benötigt um weitere erneuerbare Energieerzeuger einzubinden. Dieser Ausbau verursacht Kosten. Viele Forschungsstudien arbeiten an den Lösungen für diese Herausforderungen. Das Ergebnis dieser Arbeit bestätigt die Verwendung von Speichersystemen als ein Mittel zur Lösung der aufgeführten Probleme, beantwortet jedoch nicht die Frage nach dem optimalen Weg. Die Installation von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie und deren Kopplung mit Speichersystemen wird in der Arbeit aufgegriffen. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf einem Konzept zur Dimensionierung der Einheit aus erneuerbaren Energieanlagen und Speichersystemen. Die sich daraus ergebende erneuerbare Energieanlage-Speicher-Einheit hat das Ziel, das mit ihr verbundene Stromnetz zu unterstützen. Dies wird erstens durch die Reduzierung des fluktuierenden Effektes der erneuerbaren Energie-Produktion und zweitens durch die Verbesserung der Netzkapazität erreicht. Dieses geschieht indem ein Teil der benötigten Energiemenge durch angeschlossene Speicher bereitgestellt wird, wodurch der Leistungsbezug aus dem Stromnetz reduziert wird. Historische Daten der erneuerbaren Energiequellen und auch der Energienachfrage an Verbindungspunkten oder –leitungen sind grundlegend für dieses Konzept Mittels den zuvor genannten Angaben und dem Einsatz zufälliger oder stochastischer Daten, sowie der Anwendung der „particle swarm“-Optimierung, welches ein stochastisches Verfahren ist, kann ein Konzept zur Berechnung der optimalen Lösung der erforderlichen Größen des REP-S-System erlangt werden. Das Konzept der Optimierung basiert auf der Annahme eines idealisierten Energiebedarfs unter normalen Betriebsbedingungen. Diese Daten können vom Energieversorger bereitgestellt werden. Weiterer Energiebedarf soll durch die optimale Größe der REP-S-Einheit geliefert werden. In dieser Arbeit werden Sizing-Optimierungs-Ergebnisse von drei Szenarien dargestellt. Ein einzelnes Knotennetz mit drei verschiedenen Arten des Energiebedarfes wurde genutzt um die Wirkung der optimierten Größe des REP-S-System auf ein elektrisches Netz zu prüfen. Das Ergebnis dieses Tests zeigte, dass die optimale Größe des REP-S-Systems die Fähigkeit des Testnetzes zusätzlichen Bedarf zu auszugleichen steigert und somit die Kapazität des Testnetzes verbessert wurde. Unter Verwendung von MATLAB Simulink-Software wurden die für den Prozess notwendigen Simulationen und Modellierungen durchgeführt. KW - Storage sizing KW - Load hosting capacity KW - Particle swam optimization KW - Renewable energy KW - Lastaufnahmekapazität KW - Partikelschwarmoptimierung KW - Windkraftanlage KW - Erneuerbare Energie KW - MATLAB Simulink KW - Elektrizitätsversorgungsnetz KW - Erneuerbare Energien KW - Windkraftwerk KW - Partikel-Schwarm-Optimierung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39437 ER - TY - THES A1 - Xu, Ruoyu T1 - Comparison of switching behaviours between vacuum and SF6 technologies at 145kV network T1 - Vergleich der Schaltverhalten zwischen Vakuum und SF6 Technologien beim 145kV-Netz N2 - This PhD project started from one basic question: whether vacuum technology can be applied to 145kV electrical power system networks as a potential substitution to SF6 technology which has been utilised for decades of practice, due to environment and economic concerns. Possible threats and challenges, which might cause problems for the proposed replacement, are identified mainly in three areas: (1) small inductive current switching, (2) capacitive load current switching and (3) short-line fault switching. Three circuit-breaker programming models, therefore, have been developed based on statistic data provided by breaker manufactures: (1) a maximum di/dt fixed model which has been utilised for small inductive current switching tests and capacitive load current de-energising tests; (2) a dynamic di/dt model adopting from Mayr’s classic arc model for SF6 circuit-breakers which has been utilised for short-line fault tests; and (3) a current making model for capacitive load current energising tests. In a general conclusion, vacuum technology shows its superiority in most of the switching duties although in some rare cases, SF6 technology still stands a chance to break it even. But if we take the environment and economic factors into consideration, vacuum is definitely worth investigating in the future market. N2 - Diese Doktorarbeit basiert auf einer grundlegenden Frage: Ob die Vakuum-Schalttechnik als potentieller Ersatz für die in Energieverteilungsnetzen bis 145 kV in jahrzehntelanger Praxis verwendete SF6-Technoligie geeignet ist, da gegen letztere Bedenken bezüglich der Umweltverträglichkeit bestehen. Die potenziellen Probleme für das vorgeschlagene Ersetzen sind vor allem in drei Bereichen identifiziert: (1) Schalten kleiner induktiver Ströme, (2) Schalten kapazitiver Lasten, und (3) Kurzschlüsse auf Freileitungen. Daher wurden drei Programmiermodelle für Leistungsschalter, basierend auf statistischen Angaben von Leistungsschalter-Herstellern, entwickelt: (1) ein auf maximales di/dt festgelegtes Modell, das für das Schalten kleiner induktiver Ströme und das Abschalten kapazitiver Ströme verwendet worden ist; (2) ein dynamisches di/dt-Modell, das vom klassischen Lichtbogenmodell nach Mayr übernommen worden ist; (3) ein Strommodell für das Einschalten kapazitiver Lasten. Daraus resultiert eine allgemeine Schlussfolgerung, dass die Vakuum-Schalttechnik in den meisten Schaltaufgaben überlegen ist. Jedoch hat auch die SF6-Schalttechnologie unter einigen seltenen Umständen eine Chance überlegen zu sein. Aber, wenn wir Umweltprobleme und wirtschaftliche Faktoren berücksichtigen, lohnt es sich auf jeden Fall, die Vakuum-Schalttechnik im Hinblick auf den zukünftigen Markt weiter zu untersuchen. KW - Vacuum KW - SF6 KW - Simulation KW - Aufschlüsselung KW - Vakuum KW - TRV KW - Breakdown KW - High-frequency current quenching KW - Hochspannungsleistungsschalter KW - Vakuumschalter KW - Ausschaltverhalten Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36693 ER - TY - THES A1 - Amanpour, Saman T1 - A cellular approach to optimize the integration of renewable generation into distribution networks T1 - Ein zellularer Ansatz zur Optimierung der Integration regenerativer Erzeugungen in Verteilnetzen N2 - The steady growth of the renewable-based technologies in the last twenty years has changed the character of the power systems significantly. Until today, there are more than 112 GW installed photovoltaic and wind parks in Germany and around 90% of the installed renewable generators are integrated into distribution networks. As a result, distribution networks are often facing congestion problems and more investments are needed for the required network development plans. The political decisions in Germany for increasing the share of renewables in electricity consumption up to 65% until 2030 and the nuclear phase out until 2022 and further shutdowns of the coal power plants raised serious concerns about the reliability of power supply and feasibility of the transition plan. The present dissertation has a look over the recent developments and offers a methodology for reduction of the resulted costs from further integration of renewable generators into the distribution networks. The suggested methodology is based on a cellular approach and helps also to postpone the unnecessary costly network expansions. Furthermore, it helps to integrate the renewable generators in an optimized way which has an added value to move towards the defined sustainability goals. The proposed methodology has two steps. The first step is made up of the cellular approach and grey wolf optimization in MATLAB environment. In this step, the optimal combination of technologies for fulfillment of the defined goals are found out. The second step consists of the quasi dynamic simulations in PowerFactory environment. In this step, the suggested results from MATLAB optimization are investigated in semi-real situations. With the quasidynamic simulations, it is checked whether the results are tolerable from the point of view of network operation and whether it is possible to facilitate the network operation with certain strategies. N2 - Das stetige Wachstum der auf erneuerbaren Energien basierenden Technologien in den letzten zwanzig Jahren hat den Charakter der Stromsysteme erheblich verändert. Bis heute sind in Deutschland mehr als 112 GW an Photovoltaik- und Windkraftanlagen installiert und rund 90% der installierten erneuerbaren Erzeugungsanlagen sind in die Verteilnetze integriert. Infolgedessen sind die Verteilnetze häufig mit Netzengpässen konfrontiert und es sind mehr Investitionen für die erforderlichen Netzausbaupläne nötig. Die politischen Entscheidungen in Deutschland, den Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch bis 2030 auf 65 % zu erhöhen, den Ausstieg aus der Kernenergie bis 2022 zu vollziehen und weitere Kohlekraftwerke abzuschalten, gaben Anlass zu ernsthaften Bedenken hinsichtlich der Sicherheit der Stromversorgung und der Realisierbarkeit des Übergangsplans der deutschen Energiewende. Die vorliegende Dissertation wirft einen Blick auf die jüngsten Entwicklungen der Stromnetze und bietet eine Methodik zur Reduzierung der Kosten, die durch die weitere Integration erneuerbarer Erzeugungsanlagen in die Verteilnetze entstehen. Die vorgeschlagene Methodik basiert auf einem zellularen Ansatz und verschiebt den unnötigen kostspieligen Ausbau der Stromnetze in die Zukunft. Darüber hinaus hilft sie, die erneuerbaren Erzeugungsanlagen auf eine optimierte Weise in die Stromnetze zu integrieren, was einen Mehrwert für die Erreichung der definierten Nachhaltigkeitsziele darstellt. Die vorgeschlagene Methodik in dieser Dissertation besteht aus zwei Schritten. Der erste Schritt besteht aus dem zellulären Ansatz und der Grey Wolf Optimierung in der MATLAB-Umgebung. In diesem Schritt wird die optimale Kombination von der auf erneuerbaren Energien basierenden Technologien zur Erfüllung der definierten Ziele ermittelt. Der zweite Schritt besteht aus den quasi-dynamischen Simulationen in der PowerFactory-Umgebung. In diesem Schritt werden die vorgeschlagenen Ergebnisse aus der MATLAB-Optimierung in semi-realen Situationen untersucht. Mit der quasi-dynamischen Simulationen wird überprüft, ob die Ergebnisse aus Sicht des Netzbetriebs tolerierbar sind und ob man mit bestimmten Strategien den Netzbetrieb erleichtern kann. KW - Cellular approach KW - Optimization KW - Renewable energy KW - Generation KW - Distribution networks KW - Zellularer Ansatz KW - Optimierung KW - Erneuerbare Energien KW - Erzeugung KW - Verteilnetze KW - Verteilungsnetz KW - Erneuerbare Energien KW - Elektrizitätserzeugung KW - Übertragungsnetz KW - Netzstabilität (Elektrische Energietechnik) Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59009 ER - TY - CHAP ED - Schwarz, Harald ED - Janik, Przemyslaw ED - Leonowicz, Zbigniew ED - Lehmann, Dirk T1 - 7th EEEIC International Workshop on Environment and Electrical Engineering : Wroclaw - Cottbus, 5 - 11. May 2008 N2 - The proposed solution meets the latest trends in world power engineering and has the lowest ecological costs amongst the accessible power engineering solutions. It is also in accordance with the Polish power engineering law, which takes into account the recommendations of the European Economic Commission, the Second Sulphur Protocol and the Framework Convention of the United Nations (concerning the changes of climate). KW - Energievorrat KW - Energieressourcen KW - Umweltmanagement KW - Energy ressource KW - Environmental management Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4388 SN - 978-3-940471-07-9 N1 - Zugleich als Printausgabe erschienen ER - TY - THES A1 - Napierala, Artur T1 - Kontaktieren von stromtragfähigen Silikon-Bauelementen T1 - Contacting of current carrying silicon rubber components N2 - Die Vielfalt der Materialien, die in der Lage sind Strom zu führen, hat sich um elektrisch leitfähige Kunststoffe erweitert. Diese Materialien haben vergleichsweise günstige Eigenschaften, wie z.B. eine geringe Dichte und hohe Wetterbeständigkeit. Trotzdem beschränkt sich zurzeit der Einsatz dieser Materialien wegen Stromübergangsproblemen auf geringe elektrische Leistungen. Um solche Materialien auch für hohe Betriebsströme einsetzen zu können, ist eine zuverlässige Kontaktierung erforderlich. Dieser Beitrag behandelt die Kontaktierung zwischen stromtragfähigem Kunststoff und Metall. Ein wesentlicher Teil der Arbeit beschäftigt sich mit potenziellen Ursachen von Kontaktierungsproblemen, die weiterhin am Beispiel von elektrisch leitfähigem Silikonkautschuk analysiert werden. Bei der Suche nach Ursachen für diese Probleme werden mechanische, thermische und elektrische Aspekte sowie deren Zusammenhänge in Betracht gezogen. Da die Technologie in wesentlichem Maß die physikalischen Eigenschaften bestimmt, wird deren Einfluss ebenfalls analysiert. Neben der theoretischen Betrachtung wurden vielfältige Untersuchungen zu diesen Aspekten durchgeführt, und deren Relevanz für die Stromübergangsprobleme ermittelt. Daraus ließ sich am Ende die Ursache der Stromübergangsprobleme ableiten. Ausgehend von den gewonnen Ergebnissen und unter Berücksichtigung der spezifischen Eigenschaften von leitfähigem Silikonkautschuk wird eine Verbesserungsmöglichkeit zur Kontaktierung vorgestellt. Sie basiert auf einer Modifikation der Oberflächen, speziell deren Metallisierung. Hierbei hat sich das Magnetronsputtern, Metallisierung von Werkstoffen im elektromagnetischen Feld unter Vakuum, als am besten geeignetes Verfahren erwiesen. Nach der Beschichtung der Oberfläche des leitfähigen Silikonkautschuks mit Aluminium bzw. Titan hat sich der Stromübergang und damit auch die Stromtragfähigkeit wesentlich verbessert. Anschließend werden die Ursachen für diese Verbesserung erklärt und die elektrische Belastbarkeit vor und nach der Oberflächenmodifikation ausgewertet. Die Arbeit gibt Hinweise auf weitere Möglichkeiten zur Verbesserung der Stromtragfähigkeit, zeigt somit weiteren Untersuchungsbedarf auf. N2 - The diversity of materials, which are able to carry electricity, has been expanded to electrical conductive plastics. These materials have comparatively favourable properties, such as low density and high weather resistance. Nevertheless, application of these materials is confined to low electric power due to the problems in current passage areas. In order to apply such materials to high operating currents a reliable contacting is necessary. This contribution examines contacting between electrical conductive plastic and metal. An essential part of this work deals with possible problem causes in contacting, which furthermore are analysed on the example of electrical conducting silicone rubber. Mechanical, thermal and electrical aspects as well as their relationships are taken into account in search of causes for these problems. Because technology essentially determines physical properties, its influence is also analysed. Alongside theoretical considerations varied tests have been carried out and their relevance to the problems in current passage area has been determined. The reasons for problems in current passage areas have been finally deducted from the tests. Supported by the gained results as well as in consideration of the specific properties of silicone rubber, a possibility of improvement in contacting is shown. It is based on the surface modification and particularly on its metallization. Here, magnetron sputtering, metallization of materials in electromagnetic field, has proved to be the best suitable process. After coating the surface of silicone rubber with aluminium or titan the current-carrying capacity has improved significantly. Subsequently the causes of this improvement were explained and the electrical load-carrying capacity before and after the modification of the surface was evaluated. This thesis gives indications of further possible improvements of the current-carrying capacity and thus points out the necessity for further research. KW - Silicone KW - Elektrisches Bauelement KW - Elektrischer Kontakt KW - Kontaktieren KW - Leitfähiger Silikonkautschuk KW - Magnetronsputtern KW - Contacting KW - Electrically conductive silicon rubber KW - Magnetron sputtering Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-19174 ER - TY - THES A1 - Ying, Shaoqing T1 - Auswirkungen auf die Niederspannungsnetze bei hoher Penetration von innerstädtischen Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen T1 - Impact of a high penetration of urban photovoltaic systems and electric cars on the low voltage networks N2 - Durch die schnell steigende Durchdringung von innerstädtischen Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen in den Niederspannungsnetzen wird die zukünftige Versorgungsinfrastruktur herausgefordert. Die Schwerpunkte der Netzauswirkungen werden auf das Spannungsband und die tolerierte Netzbelastung der untersuchten Netze fokussiert. Das Ziel dieser Dissertation ist es, die zulässig installierbare Photovoltaikleistung in den Wohnsiedlungen zu ermitteln und die möglichen Lösungen zur Vermeidung des notwendigen Netzausbaues zu entwickeln. Zunächst wurde eine Untersuchung zur Ermittlung des Photovoltaikpotenzials in der Stadt Cottbus mit ca. 100.000 Einwohnern durchgeführt. Insgesamt ist ca. 250 MWp Photovoltaikleistung theoretisch installierbar. Dies kann zu einer maximalen Summeneinspeiseleistung von 200 MW führen, welche die derzeitige Lastspitze in Cottbus weit überschreiten würde. Zur Ermittlung der Netzauswirkungen auf die Niederspannungsnetze bei hoher Penetration von Photovoltaikanlagen und Elektrofahrzeugen wurden die folgenden drei Modelle erstellt: Das Photovoltaikeinspeisemodell basiert auf der gemessenen Globalstrahlung mit realen Zeitreihen in Cottbus. Zur Modellierung der Lastgänge von Haushalten wird das Standardlastprofil zur Verfügung gestellt. Die zusätzlichen Ladelastgänge von Elektrofahrzeugen werden den derartigen Lastgängen von Haushalten überlagert. Die Netzstruktur wurde für Ein- und Zweifamilienhaussiedlungen und Mehrfamilienhaussiedlungen modelliert. Die Simulationen wurden in der Netzberechnungssoftware ELEKTRA durchgeführt. Es ist festzuhalten, dass die installierbare Photovoltaikleistung in den Ein- und Zweifamilienhaussiedlungen beschränkt werden muss. Durch eine induktive Blindleistungsbereitstellung kann die zulässige Leistung erhöht werden. In den Mehrfamilienhaussiedlungen ist eine komplette Ausnutzung der Dachfläche mit Photovoltaikanlagen möglich. Zum Schluss wurden zwei Varianten durch Einsatz der Speichersysteme zur besseren Integration der Photovoltaikanlagen entwickelt und dann anhand eines Beispielnetzes demonstriert. N2 - With the fast growing penetration of photovoltaic systems and future electric cars in the low voltage networks, the energy supply will be challenged. Main concerns of the impact on the networks are focused on the voltage band and tolerable utilisation ratio. The aim of this dissertation is to evaluate the acceptable penetration limit of photovoltaic systems in the urban residential settlements and to find out solutions to avoid the necessary network extensions. In the first part a study of the photovoltaic potentials was carried out in the city of Cottbus that inhabits approximately 100.000 people. About 250 MWp photovoltaic capacities could be installed. This could result in a maximum photovoltaic power infeed of 200 MW, which would clearly exceed the current peak load and highly stress the grids. To analyse the impact of high penetration of photovoltaic systems and electric cars more specifically, the following three models must be created: The photovoltaic system model is based on the real solar radiation data in Cottbus. The standard load profile was used for the consumer model, where the electric cars were considered as additional loads. Different network models were investigated for detached house settlements and apartment settlements. The simulations were carried out in the software ELEKTRA. The results showed that, the permissible installable photovoltaic capacity per accommodation unit in the detached house settlement is supposed to be limited. By generating reactive power from the inverters of the photovoltaic generators, the permissible photovoltaic capacity can be increased. In the apartment settlements, the available roofs can be used for installation of photovoltaic systems without limitation. In the end, two solutions by using batteries for a better integration of the photovoltaic systems were developed and demonstrated in an example network. KW - Niederspannungsnetz KW - Elektrofahrzeug KW - Photovoltaikanlage KW - Photovoltaikanlagen KW - Elektrofahrzeuge KW - Netzauswirkungen KW - Spannungsband KW - Netzbelastung KW - Photovoltaic systems KW - Electric cars KW - Network impact KW - Voltage band KW - Network utilisation ratio Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24421 ER - TY - THES A1 - Venna, Karthik Reddy T1 - A Simulation analysis to improve the dielectric strength inside High Voltage Vacuum Interrupters T1 - Simulationsanalyse zur Verbesserung der dielektrischen Festigkeit im Inneren von Hochspannungs-Vakuumschaltröhren N2 - Vacuum circuit breakers are expected to be one of the possible alternatives for SF6 circuit breakers in transmission voltages up to 230kV because of the excellent insulation as well as environmental friendly characteristics of vacuum. But for higher voltages, maintaining the electrical insulation inside and outside the interrupter tube is very important and becoming a challenge for the design engineers. Normally a vacuum interrupter consists of metal shields sandwiched between the ceramic insulator blocks inside the tube. The primary purpose of these metal shields is to protect the insulator walls by avoiding metal vapor deposition during the arcing process. On the other hand, these metal shields also influence the electric field distribution inside the interrupter tube. The presence of the metal shields may reduce the dielectric strength of the interrupter tube if proper measures are not taken. This research is devoted to provide the information about the possible areas inside and outside the interrupter tube that are considered as critical in terms of dielectric strength because of the presence of metal shields. Possible solutions are also given in this thesis to overcome the high field stress in these critical areas with the help of 2D simulations that are simulated in ANSYS Maxwell. The critical areas and their respective solutions presented in this work are (1) unidentified edges outside the interrupter tube which are formed by the metal shields that are inserted between the ceramic blocks. These edges, at high field stress, may act as a source of discharges between the interrupter tube and the outer insulator. This problem can be reduced by the combination of using a pressurized insulating gas (which is in this case N2) between interrupter tube and outer insulator and by extending the unidentified edges and covering them with field grading rings which are conductive in nature. (2) Triple junctions (Vacuum-Ceramic-Metal shield) are the sources of high field stress inside the interrupter tube and are considered as a primary source of Secondary Electron Emission Avalanche that takes place on the (3) ceramic surface. The triple junction emissions can be avoided by properly designing the insulator geometry at point of contact with the metal shield. In addition, inserting metal parts of certain depth at the both ends of the ceramic insulators can also reduce the field stress at the triple junctions and avoid surface flashovers on the ceramic surface. (4) The gap between the metal shield and the contact rod is also considered to be a critical area which can be highly stressed (field) if the geometry of metal shield curvature is not properly designed. Various metal shield curvatures are proposed and simulated and an optimum geometry is suggested that reduces the electric field stress between the metal shield and contact rod. Using this optimized metal shield curvature, the diameter of the interrupter tube can be reduced considerably which in turn reduces the size of the interrupter tube. N2 - Vakuum-Leistungsschalter sind eine der möglichen Alternativen zum SF6-Leistungsschalter in den Übertragungsspannungen bis 230kV auf Grund der ausgezeichneten Isolierung sowie umweltfreundlichen Eigenschaften des Vakuums sein. Aber für höhere Spannungen ist das Aufrechterhalten der elektrischen Festigkeit innerhalb und außerhalb der Schaltröhre sehr wichtig und immer eine Herausforderung für die Entwicklungsingenieure. Normalerweise enthält eine Vakuumschaltröhre Metallabschirmungen, die zwischen den Keramikisolatoren im Inneren der Röhre angeordnet sind. Der Hauptzweck dieser Metallabschirmungen ist, die inneren Wände des Isolators vor Metalldampf-Ablagerungen zu schützen, die während des Löschprozess auftreten. Diese Metallabschirmungen beeinflussen die elektrische Feldverteilung im Inneren der Schaltröhre und können daher die dielektrische Festigkeit der Schaltröhre reduzieren, wenn keine entsprechenden Maßnahmen getroffen werden. Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, Informationen über die möglichen Bereiche innerhalb und außerhalb der Schaltröhre zu sammeln, die aufgrund der Anwesenheit von Metallabschirmungen als kritisch hinsichtlich der dielektrischen Festigkeit angesehen werden. Mögliche Lösungen werden in dieser Arbeit genannt, um die hohe Feldstärke in diesen kritischen Bereichen mit Hilfe von 2D-Simulationen in ANSYS Maxwell zu reduzieren. Die kritischen Bereiche und ihre jeweiligen Lösungen in dieser Arbeit sind (1) undefinierte Kanten der Metallabschirmung außerhalb der Schaltröhre, die zwischen den Keramikteilen auftreten. Diese Kanten können bei hoher Feldstärke als Quelle von Entladungen zwischen der Schaltröhre und dem äußeren Isolator wirken. Dieses Problem kann durch die Kombination eines unter Druck stehenden Isoliergases (in diesem Fall N2) zwischen der Schaltröhre und dem äußeren Isolator und durch die Verlängerung der undefinierten Kanten in leitfähige Feldsteuerringe hinein vermieden werden, die als Abdeckung wirken. (2) Triple-Punkte (Vakuum-Keramik-Metall Abschirmung) sind die Ursache einer hohen Feldstärke in der Schaltröhre und werden als primäre Quellen der Sekundärelektronenemission gesehen, die als Stoßentladung auf der Keramikoberfläche (3) auftreten. Die Triple-Punkte-Emissionen können durch die richtige Gestaltung der Isolatoren am Kontaktpunkt mit dem Metallschirm vermieden werden. Zusätzlich werden durch Einsetzen von Metallteilen bestimmter Tiefe an den beiden Enden der Keramikisolatoren auch die Feldstärke im Triple-Punkte Bereich reduziert und Überschläge auf der Keramikoberfläche vermieden. (4) Der Abstand zwischen der Metallabschirmung und dem Kontaktbolzen wird ebenfalls als kritischer Bereich durch das hoch belastete Feld betrachtet, wenn die Krümmung der Metallabschirmung nicht richtig ausgebildet ist. Verschiedene Krümmungen für die Metallabschirmung werden durch Simulation untersucht. Eine optimale Geometrie der Krümmungen wird vorgeschlagen, die die elektrische Feldstärke zwischen der Metallabschirmung und dem Kontaktbolzen reduziert. Mit dieser optimierten Krümmung der Metallabschirmung kann der Durchmesser der Schaltröhre und damit das Volumen der Schaltröhre erheblich reduziert werden. KW - High voltage vacuum interrupter KW - Triple junctions KW - Field grading rings KW - Metal shields KW - ANSYS maxwell KW - Triple-Punkte KW - Feldsteuerringe KW - Elektrische Feldstärke KW - Hochspannungs-Vakuumschaltröhre KW - Metallabdeckungen KW - Vakuumschalter KW - Hochspannungsschalter KW - Durchschlagsfestigkeit Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33551 ER - TY - THES A1 - Bao, Han T1 - Optimal design of 245kV SF₆ bushing by using genetic algorithm T1 - Optimale Gestaltung der 245kV SF₆ gasisolierte Durchführung durch genetischen Algorithmus N2 - Currently more and more researches of high voltage bushings are focused on the requirements for a simple structure, compactness and light-weight. The general operation of SF6 gas-filled bushings (SF6 bushings) is satisfying the requirements, but in the operation and design of SF6 bushings still many improvements may be possible. The minimizing of dimension might enhance the electric field strength (E) on the crucial points of bushings, which may lead to partial discharge, flashover and even break down. Electric field distribution along the surface mainly depends on contour design, besides the effect of contamination. This dissertation mainly describes the optimization of the bushings design by genetic algorithm. First, a model of SF6 bushing was developed and simulated for the theory purpose. Then, the potential breakdown problems were defined and the mechanisms of the potential breakdown were explained. Afterwards, the dissertation proposes an approach, i.e. genetic algorithm to optimize the contour design of SF6 bushings. The approach improved the execution efficiency by accessing the fitness values of searched solutions during the optimization process. To verify the effectiveness of the genetic algorithm, it has been applied to minimize the electric field strength at the critical positions. Furthermore, the critical points of SF6 bushings were optimized. Several new structures of the ground electrode were proposed and optimized separately by genetic algorithm. A new curve, i.e. cubic spline was applied to the contour of the top flange to avoid the influence of the triple points. By optimization E on the surface of top flange was minimized. The potential distribution on the surface of insulator was optimized by a new structure. By the genetic algorithm the contour of composite weather sheds (WS) was optimized as water-drop form. In summary, a more uniform potential distribution along the surface of weather sheds and minimal values of electric field strength at critical points can be derived effectively by genetic algorithm. In addition, a smaller dimension of SF6 bushing was obtained in comparison with presently available ones. N2 - In Schaltanlagen bis zur Spannungsebene 245 kV werden grob gesteuerte Durchführungen verwendet. Derzeit konzentrieren sich immer mehr Entwicklungen solcher Durchführungen auf eine einfache Gestaltung, kompakten Aufbau und geringes Gewicht. Obwohl im Allgemeinen SF6-gefüllte Durchführungen die gestellten Anforderungen erfüllen, gibt es weitere Möglichkeiten, die SF6-gefüllte Durchführung im Betrieb und Design zu verbessern. Geringere Dimensionen könnten die elektrische Feldstärke an Schwachstellen der Durchführung verstärken und dadurch Teilentladungen und Überschläge verursachen, die zur Zerstörung der Durchführung führen. Darüber hinaus hängt die elektrische Feldstärke von der Gestaltung der Oberfläche und vom Grad der Verschmutzung ab. Diese Dissertation stellt vor Allem die Optimierung der Strukturen einer SF6-gefüllten Durchführung mittels genetischem Algorithmus vor. Zunächst wurde ein Modell der SF6-gefüllten Durchführung entwickelt und für den Theorie-Zweck simuliert. Danach werden potentielle Probleme identifiziert und näher erläutert. Anschließend folgt eine Einführung in die Methode des genetischen Algorithmus zur Optimierung des Kontourdesigns. Die Ausführungseffizienz wird durch den Zugriff auf die Fitnesswerte während des Optimierungs-verfahrens verbessert. Die Validierung des genetischen Algorithmus wird durch Minimieren der elektrischen Feldstärke an den Schwachstellen verifiziert. Damit ist die Gestaltung der Schwachpunkte optimiert worden. Verschiedene neue Strukturen der Erdelektrode wurden vorgeschlagen und durch Anwenden des genetischen Algorithmus optimiert. Durch Verwenden einer neuen Kurve aus kubischen Splines wurde die Kontur der Kopfelektrode so gestaltet, dass der Einfluss von Tripelpunkten vermieden wurde. Die elektrische Feldstärke an der Oberfläche der Kopfelektrode ist durch Anwenden des genetischen Algorithmus minimiert worden. Die Potentialverteilung entlang der Oberfläche des Isolierkörpers wurde durch eine neue Struktur optimiert. Die Enden der Rippen des Silikon-Verbundisolators sind ebenfalls mit Hilfe des genetischen Algorithmus für das Verhalten bei Befeuchtung gestaltet worden. Unter Verwendung des genetischen Algorithmus sind eine gleichmäßigere Potentialverteilung entlang der Gehäuseoberfläche und minimale Werte der elektrischen Feldstärke an Schwachstellen erreicht worden. Die Dimensionen der so optimierten SF6-Durchführung sind geringer als die der ursprünglichen Durchführung. KW - Optimized contour design KW - SF6 bushing KW - Streamer theory KW - Ansoft Maxwell KW - Bézier curve KW - Optimale Gestaltung KW - SF6 Durchführung KW - Streamer Theorie KW - Ansoft Maxwell KW - Bézier Kurve KW - Hochspannungsanlage KW - Schwefelhexafluorid KW - Genetischer Algorithmus KW - Optimierung Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31751 ER - TY - THES A1 - Stürmer, Henryk T1 - Ein Beitrag zur Spannungsaufteilung über den Unterbrechereinheiten von Hochspannungsleistungsschaltern ohne Steuerkondensatoren T1 - A contribution to the voltage division across the interrupter units of high voltage circuit breakers without grading capacitors N2 - Hochspannungs-Leistungsschalter mit mehreren Unterbrechereinheiten werden gängigerweise mit parallel geschalteten Steuerkondensatoren größerer Kapazität betrieben. Dadurch erfolgt eine weitgehend gleichmäßige Aufteilung der Spannung über die einzelnen Schaltstrecken. Der Einsatz von Steuerkondensatoren verursacht zusätzliche Kosten für die Leistungsschalter. Obendrein sind sie potentielle Fehlerquellen. Daher besteht ein Interesse, die Notwendigkeit der Steuerkondensatoren zu untersuchen. Hierzu sind die kleinen Kapazitäten der Unterbrechereinheiten des Hochspannungs-Leistungsschalters zu bestimmen, um die genaue Spannungsaufteilung ohne Steuerkondensatoren zu erhalten. Nach der Betrachtung verschiedener Verfahren zur relativ schwierigen Messung der kleinen Kapazitäten der Unterbrechereinheiten folgen Messungen sowie Feldsimulationen, um den Einfluss der Umgebung der Leistungsschalter im praktischen Betrieb auf die Spannungsverteilung über den unbeschalteten Unterbrechereinheiten zu ermitteln. N2 - High-voltage circuit-breakers are generally equipped with parallel grading capacitors of high capacitance. Thus, the voltage is distributed almost equal across the individual interrupting units. The use of grading capacitors means additional costs for the circuit-breakers. Moreover, they are potential sources of failures. Therefore, it is of interest to investigate the necessity of grading capacitors. As a precondition the small capacitances of the interrupter units of the circuit-breaker have to be measured to find the exact voltage distribution without grading capacitors. After considering various methods for the relatively difficult measurement of the small capacitances of the interrupter units measurements have been carried out. They have been complimented by field simulations to determine the influence of the environment on the voltage distribution across the interrupter units without grading capacitors in practical service. KW - Hochspannungsleistungsschalter KW - Spannungsaufteilung KW - High voltage circuit breaker KW - Voltage distribution KW - Hochspannungsleistungsschalter KW - Spannungswandler Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31802 ER - TY - THES A1 - Challagondla, Naresh Kumar T1 - Behaviour of water drop on the insulator surface and study of electric field distribution on parallel insulators under DC T1 - Verhalten von Wassertropfen auf der Isolator-Oberfläche und Untersuchung der elektrischen Feldverteilung auf parallelen Isolatoren unter DC N2 - With the recent developments in electrical transmission system, HVDC transmission for long distances has become feasible. With this development, many insulators are being used in HVDC system. Different kinds of insulators are situated at different places (example: desert, near to sea, agriculture area, etc.) so they will get expose to different types of pollution. Pollution affects the behavior of insulation in terms of breakdown and withstand capability. The application experience of insulators under HVDC conditions is limited. There is a necessity to understand the flashover performance and to recognize key parameters in the design and dimensioning of insulators used under HVDC conditions. This dissertation presents the difference between the analysis of partial breakdowns at AC and DC. The dissertation explains the behavior of a water drop on insulator shed surface energized with DC. It deals with the moving water drop and hanging drop at the edge of the shed. There are many situations where insulator structure should be in parallel. For example, the structure of insulators in vertical disconnector equipment often is parallel. If insulators are arranged in parallel, then the behavior of the electric field is totally different. It is important to know the behavior of these insulators used in HVDC system. This report also explains the pollution and non-pollution behavior of parallel insulators energized with DC. The results can be a source of information to optimize the design and dimensioning of HVDC insulators, especially in pollution conditions. N2 - Mit den neuen Entwicklungen im Bereich der elektrischen Übertragungsnetze wurde die HGÜ für große Entfernungen ermöglicht. Durch diese Entwicklungen werden viele Isolatoren im HGÜ-System verwendet. Unterschiedliche Arten von Isolatoren werden an verschiedenen Orten eingesetzt (z.B.: in der Wüste, in der Nähe vom Meer, im landwirtschaftlichen Bereich, etc.), wodurch sie auch unterschiedlicher Verschmutzung ausgesetzt werden. Die Verschmutzung beeinflusst das Verhalten der Isolation in Bezug auf ihre Belastbarkeit und ihr Versagen. Die praktischen Erfahrungen mit Isolatoren unter HGÜ-Bedingungen sind begrenzt. Es ist erforderlich das Überschlagverhalten zu verstehen und die wichtigen Parameter für die Auslegung und Dimensionierung von Isolatoren unter HGÜ Bedingungen zu erkennen. Diese Dissertation stellt den Unterschied zwischen Teilentladungen bei AC und DC dar. Die Dissertation erklärt das Verhalten eines Wassertropfens auf der Schirm Oberfläche des Isolators bei angelegter DC Spannung. Sie befasst sich mit bewegten Wassertropfen und hängenden Tropfen am Rand des Schirms. Es gibt viele Situationen, in denen eine parallele Isolator-Struktur erforderlich ist. Zum Beispiel kommt in vertikalen Trennschaltern eine parallele Struktur der Isolatoren vor. Wenn Isolatoren parallel angeordnet sind, ist das Verhalten des elektrischen Feldes völlig unterschiedlich. Es ist wichtig, das Verhalten der Isolatoren in der HGÜ-Anlage zu kennen. Dieser Bericht erklärt auch das Verhalten bei der Verschmutzung und im verschmutzungsfreien Zustand von parallelen Isolatoren unter DC Spannung. Die Ergebnisse können als Informationsquelle verwendet werden, um die Auslegung und Dimensionierung von HGÜ-Isolatoren, insbesondere bei Verschmutzung, zu optimieren. KW - HVDC KW - High-Voltage insulators KW - Pollution performance KW - Water drop behavior KW - Parallel insulators KW - Ansys Maxwell KW - HGÜ KW - Hochspannungsisolatoren KW - Verhalten bei Verschmutzung KW - Verhalten von Wassertropfen KW - Parallele Isolatoren KW - Hochspannungsisolator KW - Wassertropfen Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33718 ER - TY - THES A1 - Federau, Erik T1 - Ein Beitrag zur Konzeptionierung eines Leitsystems für ein steuerbares Microgrid T1 - A contribution to the conceptual design of a control system for a controllable microgrid N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid. Der Begriff Leitsystem beschreibt die Gesamtheit aller Komponenten und Einrichtungen für eine zentrale Steuerungs- und Überwachungszentrale, in der eine Datensammlung aus hierarchisch niederen Ebenen erfolgt. Das Ziel: Prozesse und Abläufe sollen erfasst und für den Anwender sichtbar gemacht werden. Als Microgrid wird in diesem Kontext ein inselnetzfähiges, lokal begrenztes Smart Grid bezeichnet. Grundlage für die Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid bildet die klassische Verteilung der Ebenen zur Anpassung standardisierter und anwendungserprobter Strukturen. Diese werden im Rahmen alternativer Ansätze abgestimmt. So wird das „Smart Grid Architecture Modell“ (SGAM) auf die Ebenen des Microgrids angewendet. Hier wird innerhalb der Ebenen nach spezifischen Aufgaben und den damit verbundenen Eigenschaften unterschieden. Das hat eine Komplexitätsreduzierung der fünf Ebenen zur Folge. Vor dem Hintergrund spezifischer Normungsaktivitäten kann so die Erarbeitung bzgl. Interoperabilitätsbedingungen innerhalb der Bereiche problemloser und übersichtlicher gehandhabt werden. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Leitsystemansätze für ein Microgrid vorgestellt. Diese können dezentrale Anlagenteile in ihren separaten Steuer- und Regelprozessen anleiten oder zum Teil beeinflussen. Ein Energiemanagementsystem mit Microgrid-relevanten Applikationen und Fahrplantools wird als Hilfsmittel zur bedarfsgerechten Führung eines intelligenten Kleinstnetzes ebenfalls abgebildet. Abschließend erfolgt die Implementierung eines Leitsystems in ein universitäres Microgrid. N2 - This thesis deals with the development of a control system for a microgrid. The term control system herewith is used to describe all components and devices of a centralized control and monitoring center in which a collection of data from hierarchically lower levels takes place. Its aim is to track processes and procedures and to make them visible for the user. In this context, a microgrid describes a separate (stand-alone) and locally limited Smart Grid. Developing a control system for a microgrid is based on the conventional allocation of the levels to adapt standardized and field-proven structures. As part of alternative approaches the latter are adjusted accordingly. Thus the “Smart Grid Architecture Model” (SGAM) is applied to the levels of a microgrid. Within these levels a distinction is made concerning specific tasks and their according characteristics. This leads to a reduction of complexity within the five levels. Against the backdrop of specific standardization activities, the development according to interoperability requirements within these levels can be handled clearly and without problems. In this thesis different control system approaches for a microgrid are presented which can guide or partially influence decentralized plant components within their separate control and regulating processes. Furthermore, an energy management system with microgrid-relevant applications and timetable tools is also presented as a supportive mean for a needs-orientated management of an intelligent microgrid. A control system such as this has been implemented into a microgrid on campus. KW - Micro Grid KW - Smart Grid KW - Leitsystem KW - Kleinstnetz KW - Control system KW - Microgrid architecture model KW - Elektrizitätserzeugung KW - Algorithmus Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-37687 ER - TY - THES A1 - Taheruzzaman, Muhammad T1 - Design, modelling, and planning of renewable energy integrated microgrid for rural electrification in Bangladesh N2 - The Electric power crisis is one of the major problems in Bangladesh, the gap between demand and generation is increasing day by day. Moreover, most of the power plants are gas based which will be phased out in future. An alternate electric supply is an essential part for electrifying the developing countries, in this context an innovative approach of rural electrification including DC microgrid, mini-grid and nanogrid would be technically and economically feasible. The thesis draws also attention on the development of technology which enables community owned power system to emerge in the rural areas based on distributed SHS and demand of that community. Firstly, the electric status and renewable potential in Bangladesh are studied and considered those data into the software based simulation to analysis the technical feasibility to implement DC microgrid by Homer pro tools. The distributed RES (Renewable Energy sources) considered solar PV and biomass. The booming of a large number of individual SHS (Solar Home System) in Bangladesh, bottom-up energy sharing concept would have studied to configure the optimal design of microgrid system and different configuration including grid connected and DC and AC system studied. Secondly, The PV module is highly dependent on cell temperature and solar irradiance, the ambient temperature, and solar irradiance mathematical equation have been considered to model and simulate in MATLAB/SIMULINK based environment. Similarly charge controller, battery operation, and performance analysis with respect to the PV model. In the distributed energy sources are mainly SHS including large size and regular also model and simulate in MATLAB/SIMULINK software. For instance, the thesis mainly focuses on an optimal design, planning, sizing of DC hybrid microgrid, the SHS, and biomass-based power system with the goal of maximizing the efficiency and reliability. Homer Pro tool used in the work for design an optimal configuration and sizing for technical feasibility. Finally, a model of DC microgrid compresses with micro sources like SHS systems, µ-CHP, the household loads model in MATLAB/SIMULINK. Decentralized SHS control strategies (droop control) and operation also design and model in MATLAB/SIMULINK environment, where DC – DC converter needs to couple SHS and DC microgrid. KW - Biomass KW - Microgrid KW - Solar home system KW - Rural electrification KW - SIMULINK KW - Biomasse KW - Energiemanagement KW - Fotovoltaikanlage KW - Elektrifizierung KW - Ländlicher Raum Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39884 ER - TY - THES A1 - Bonkarev, Maxim T1 - Concept analysis for High-Voltage Direct-Current circuit breakers for application in a network of HVDC transmission T1 - Konzeptanalyse für Hochspannungsgleichstrom-Übertragungsschalter für die Anwendung in einem HGÜ Übertragungsnetz N2 - For several decades HVDC technology was used primarily for point-to-point bulk power transmission. Although multiterminal HVDC systems are very few in number, it is expected that multiple HVDC links may be interconnected into HVDC transmission grid. Since every meshed grid requires reliable protection solution, an HVDC circuit breaker must be developed and introduced. This thesis focuses on the performance evaluation of different HVDC circuit breaker concepts. The performance evaluation study is carried out by means of numerical simulations. The obtained quantitative results describe capabilities and limitations of different HVDC circuit breaker concepts as well as the reaction of HVDC network on switching operations. Different converter protection measures and in particular application of fault current limiter were considered, too. Based on the research findings, a number of recommendations for HVDC circuit breaker development are given and suggestions for further research activities are presented. N2 - Seit mehreren Jahrzehnten wurde die HGÜ-Technologie hauptsächlich für die Punkt-zu-Punkt Übertragung der großen Strommengen verwendet. Obwohl multiterminale HGÜ-Systeme nicht zahlreich vertreten sind, wird erwartet, dass mehrere HGÜ-Leitungen in HGÜ-Netz verbunden werden können. Da jedes vermaschte Stromnetz zuverlässige Schutzlösung erfordert, muss ein HGÜ-Leistungsschalter entwickelt und eingesetzt werden. Diese Doktorarbeit konzentriert sich auf die Leistungsbewertung der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte. Die Leistungsbewertungsstudie wird durch numerische Simulationen durchgeführt. Die erhaltenen quantitativen Ergebnisse beschreiben Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen HGÜ-Leistungsschalterkonzepte sowie die Gegenwirkung des HGÜ-Netzwerkes auf Schaltvorgänge. Verschiedene Umrichter-Schutzmaßnahmen und insbesondere Anwendung der Strombegrenzer wurden auch untersucht. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse werden eine Reihe von Empfehlungen für die Entwicklung des HGÜ-Leistungsschalters gegeben und Anregungen für weitere Forschungsaktivitäten vorgestellt. KW - Multi-terminal HVDC KW - HVDC circuit breaker KW - Fault protection methods KW - Network response KW - Simulation-based performance evaluation KW - Multiterminale HGÜ KW - HGÜ-Leistungsschalter KW - Fehlerschutzmethoden KW - Netzwerkreaktion KW - Simulationsbasierte Leistungsbewertung KW - Hochspannungsgleichstromübertragung KW - Vermaschtes Netz KW - Netzschutz KW - Leistungsschalter KW - Fehlererkennung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35459 ER -