RJ2 Netzfrequenzinfodienst
Meldegruppe 05
Collapse Prediction
Art der Meldung: Erkennung von möglichen Netzzusammenbrüchen oder Anzeichen einer Verbundnetzinstabilität
Verbundnetz-Risikoeinschätzung der Meldung : angespannte bis deutlich angespannte Verbundnetzsituation
Hintergrund:
(Un-)Vorhersehbarkeiten in unserem Stromverbundnetz
Stromausfälle passieren fast immer ohne Vorwarnung. Tatsächlich sind die meisten Störungen sehr lokal begrenzt (z.B. durch Baumaßnahmen, Kabelfehler, Wetterereignisse oder Erdbeben). Diese Störungen können jederzeit und unvorhersehbar die Betriebssituation beeinflussen oder verändern. Manche dieser kleinen, entfernten Netzstörungen entwickeln sich dann zu einem überregionalen, netzweiten Ereignis weiter. Diese Vorgänge sind in Verhaltensmustern erkennbar und können ausgewertet werden.
Das „Collapse Prediction-Meldesystem“ soll über eine Mustererkennung eine Wahrscheinlichkeitsaussage zur Systemstabilität ableiten. Sind bestimmte Faktoren überschritten oder werden entsprechende Muster erkannt, wird eine automatisierte Versandauslösung gestartet.
Das System ist im Aufbau und wird ständig erweitert. Geplant sind die Einbindung weiterer PowerQuality-Messsysteme und deren Messdaten zur Analyseoptimierung sowie spezielle Mustererkennungssysteme.
Der RJ2-Netzfrequenzinfodienst stellt aktuell 7 Meldungen bereit:
-
angespannte Situation im Stromnetz Level 1
-
angespannte Situation im Stromnetz Level 2
-
Anzeichen eines möglichen Netzzusammenbruchs Level 1
-
Anzeichen eines möglichen Netzzusammenbruchs Level 2
-
Collapse prediction (preliminary stage)
-
Collapse prediction level 1
-
Collapse prediction level 2
Meldestufen "Collapse Prediction"
Die nachfolgende Grafik zeigt die Meldestufen der Meldegruppe "Collapse Predicition"
Die Netzspannungsmessung ist über lokale Powerquality-Messsysteme realisiert. Insgesamt sind aktuell 3 Messpunkte für die Spannungsüberwachung vorbereitet (2 X Wuppertal, 1 X Rastede). Weitere Messpunkte sind in Planung.
Rene-Thom-Diagramm
Wir verwenden ein Rene-Thom-Diagramm, um zu zeigen, wie die Netzfrequenzänderung eines Verbundstromnetzes bei bestimmten Veränderungen im System verhalten kann
Das Rene-Thom-Diagramm hilft dabei zu verstehen, wie die Netzfrequenz auf verschiedene Einflüsse reagiert, z.B. Änderungen im Stromverbrauch oder in der Energieerzeugung. In einfachen Worten:
-
Zustände der Netzfrequenzänderung: Das Diagramm zeigt, wie eine Netzfrequenzänderung in verschiedenen Situationen ein stabiles oder instabiles Verhalten ausprägen kann. Ein stabiler Zustand bedeutet, dass das Verbundnetz eine Netzfrequenzänderung gut verarbeitet, die Frequenz bleibt bei 50 Hz. Ein instabiler Zustand könnte entstehen, wenn eine plötzliche Netzfrequenzänderung das Gesamtsystem beeinflusst.
-
Übergänge: Wenn im Stromnetz plötzliche Änderungen auftreten, etwa durch einen Kraftwerksausfall oder einen plötzlichen Anstieg des Verbrauchs, kann das Diagramm zeigen, wie das Verbundnetz von einem stabilen Zustand in einen kritischen Zustand übergeht. Das kann auch den Übergang zu einem instabilen Zustand darstellen, wenn die Frequenz zu stark oder zu schnell schwankt.
-
Instabilität: Wenn die Frequenz zu stark von 50 Hz abweicht, kann das zu Problemen führen, wie etwa zu einer Unterbrechung der Stromversorgung, Netztrennungen oder Lastabwürfen (Brownouts)
Bild: Rene-Thom-Diagramm zur Visualisierung der Netzstabilität
vom stabilen Netzzustand in das Chaos...
das Rene-Thom-Diagramm zeigt von rechts oben nach links unten ein mögliches Szenario der Netzstabilität mit einem Kipppunkt in der Mitte. An diesem Kipppunkt (Falte) wird eine Schwelle zu einem chaotischem Verhalten überschritten
-
kleine, langsame Netzfrequenzänderung => stabiles Systemverhalten
-
große, schnelle Netzfrequenzänderungen => instabiles Systemverhalten mit chaotischer Ausprägung
dynamische Systeme zeigen chaotische Muster
In der Chaosforschung bezeichnet ein Kipppunkt den Moment, an dem ein System von einem stabilen Zustand in einen anderen, oft ganz unterschiedlichen Zustand übergeht. Diese Übergänge sind in der Regel nicht vorhersehbar und können schnell und dramatisch sein, selbst bei nur kleinen Veränderungen der Bedingungen. Kipppunkte sind besonders wichtig in komplexen Systemen, wie etwa in der Klimaforschung, der Wirtschaft oder auch in ökologischen Systemen.
Ein Kipppunkt tritt auf, wenn sich das System so verändert, dass es einen kritischen Schwellenwert überschreitet. Vor diesem Punkt verhält sich das System oft stabil und berechenbar. Doch nach dem Erreichen des Kipppunkts kommt es zu einem plötzlichen, nicht-linearen Wandel, der das System in einen neuen Zustand überführt, der möglicherweise sehr unterschiedlich oder sogar chaotisch sein kann.
In der Chaosforschung ist der Kipppunkt also ein kritischer Moment, der das Verhalten eines Systems grundlegend verändert und oft schwer vorhersehbar ist.
Eine Überschreitung eines Kipppunktes muss nicht sofort in ein Blackout führen. Aber ein Gridsplit ist eine beispielhafte Überschreitung eines Kipppunktes.