Studentische Arbeiten

Allgemeine Informationen:

Zeitraum: ab sofort

Betreuer: Florian Zier, Sebastian Streit

Keywords

Blindleistungskompensation, netzgeführte HGÜ, STATCOM, SVC, VSR

Hintergrund

Netzgeführte HGÜ Systeme erfreuen sich weltweit weiterhin großer Beliebtheit. Die arbeitspunktabhängige Blindleistungsaufnahme netzgeführter Systeme erfordert jedoch eine dynamische Anpassung der benötigten Kompensationsanlagen. Häufig erfolgt die Kompensation über SVCs oder STATCOMs. Schnellschaltende Stufenschalter als neuartige Technologie ermöglichen einen weiteren Ansatz zur dynamischen Blindleistungskompensation.

Beschreibung:

Im Rahmen dieser Arbeit soll der Einsatz Variabler Shunt-Reaktoren (VSR) in Kombination mit schnellschaltenden Stufenschaltern zur Blindleistungskompensation in netzgeführten HGÜ Systemen untersucht werden. Dazu werden zunächst gängige Kompensationsanlagen anhand vorhandener Benchmark-Systeme betrachtet und anschließend zur Untersuchung durch die vorgestellte Technologie ersetzt.

Inhalt:

• Modellierung eines netzgeführten HGÜ Systems in MATLAB/Simulink
• Modellierung und Vergleich gängiger Blindleistungskompensationsanlagen für netzgeführte HGÜ Systeme
• Implementierung eines VSR mit schnellschaltendem Stufenschalter zur Kompensation

Voraussetzungen:

• GET
• HSTR oder PEL
• Erfahrung mit MATLAB/Simulink von Vorteil
• Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Allgemeine Informationen:

Zeitraum: ab sofort

Betreuer: Andreas Bammes

Keywords

Harmonische Lastflussberechnung, Umrichterdominierte Netze, Harmonische Interaktionen, Umrichterbasierte Erzeugungsanlagen, Power Quality

Hintergrund

Mit dem zunehmenden Einsatz leistungselektronischer Komponenten in modernen Energiesystemen gewinnen harmonische Verzerrungen an Bedeutung. Diese können die Strom- bzw. Spannungsqualität beeinträchtigen und zu zusätzlichen Verlusten sowie unerwünschten Wechselwirkungen führen. Um Abhängigkeiten der resultierenden harmonischen Interaktionen vom bestehenden Leistungsaustausch einzelner Umrichter zu analysieren, reicht die konventionelle Lastflussberechnung aufgrund der von den Betriebsmitteln eingebrachten Oberschwingungen häufig nicht mehr aus, weshalb auf Methoden der harmonischen Lastflussberechnung zurückgegriffen werden muss.

Beschreibung:

Im Rahmen dieser Arbeit soll in einem einfachen Umrichtersystem die Methode der harmonischen Lastflussberechnung implementiert werden. Ausgehend von der konventionellen Lastflussberechnung nach Machowski sollen Methodiken zur harmonischen Lastflussberechnung erarbeitet und auf ein zunächst einfaches System, bestehend aus zwei Umrichtern, angewandt werden. Anschließend soll dieses System um weitere Komponenten, wie ein in der Stärke variabel gestaltetes Netz und ggf. weitere Umrichter, erweitert werden, was die zunächst einfach gestaltete Berechnungsmethode zunehmend komplexer werden lässt. Ziel ist es, am Ende verschiedene variable Umrichternetzmodelle zu erstellen, welche sich im Verhalten mit der harmonischen Lastflussberechnungen decken.

Inhalt:

• Erarbeitung und Aneignung von Methodiken zur harmonischen Lastflussberechnung
• Modellierung variabler Umrichternetze in MATLAB/Simulink
• Aufstellen der harmonischen Lastflussberechnung, für die erstellten Umrichternetze
• Validierung des realitätstreuen Verhaltens der Umrichtertestnetze durch Vergleich der erstellten Berechnungen mit den Simulationsergebnissen

Voraussetzungen:

• GET
• HSTR oder PEL
• Erfahrung mit MATLAB/Simulink von Vorteil
• Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Allgemeine Informationen:

Zeitraum: ab sofort

Betreuer: Bernd Schweinshaut

Keywords: RMS-EMT co-simulation, power system dynamics, python

Background:

Electromagnetic transient (EMT) simulation is essential for analyzing fast dynamic phenomena in power systems, but it is computationally expensive for large-scale networks. To make such studies feasible, EMT–RMS co-simulation is commonly applied, where only selected parts of the system are modeled in EMT, while the remaining network is represented using RMS models.

A key challenge in EMT–RMS co-simulation is the determination of the area of interest (AoI) that must be simulated in EMT in order to achieve sufficient accuracy. In practice, the selection of the AoI is often based on expert knowledge and manual trial-and-error. Systematic and quantitative methods to identify suitable EMT regions and to assess their impact on simulation accuracy are largely missing.

Although tools such as SINCAL support EMT–RMS co-simulation, the lack of automated workflows for scenario generation, fault analysis, and comparison with monolithic EMT simulations makes it difficult to investigate AoI selection in a reproducible and scalable manner.

Content:

The objective of this thesis is to develop a Python-based automation and evaluation framework for EMT–RMS co-simulation in SINCAL, with a particular focus on the systematic determination of the area of interest for EMT modeling.

• Analysis of EMT–RMS co-simulation concepts with emphasis on AoI selection and interface placement
• Implementation of an automated framework for generating and executing co-simulation scenarios with varying EMT regions and fault locations
• Development of quantitative methods to evaluate the influence of the AoI on simulation accuracy by comparison with monolithic EMT simulations
• Investigation of criteria and indicators for identifying suitable EMT areas based on disturbance propagation and sensitivity analysis

Prerequisites:

• Independent and structured way of working
• Motivation for electrical power engineering and power system analysis
• Beneficial but not mandatory: experience with Python programming and power system simulation tools (e.g., SINCAL, PowerFactory, PSCAD, MATLAB®/Simulink)

Allgemeine Informationen:

Zeitraum: ab sofort

Betreuer: Florian Zier, Timo Wagner

Keywords: State Estimation, Kalman Filter

Beschreibung:

Im Rahmen dieser Arbeit soll die bestehende auf Weighted Least Squares (WLS) basierende Zustandschätzung eines Niederspannungsnetzes systematisch untersucht und bewertet werden. Hierzu steht ein Echtzeitsimulator zur Verfügung, über den sowohl reale Messdaten als auch synthetische Referenzszenarien bereitgestellt werden können, um reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse zu ermöglichen. Aufbauend auf der bestehenden WLS-Zustandsschätzung soll ein Kalman-Filter-basiertes Zustandschätzungsverfahren umgesetzt und integriert werden. Anschließend erfolgt ein quantitativer Vergleich beider Verfahren.

Inhalt:

• Benchmarking einer exisitierenden WLS-Zustandsschätzung mithilfe des Echtzeitsimulators
• Implementierung einer Zustandschätzung auf Basis des Kalman-Filters
• Systematischer Vergleich und Bewertung beider Verfahren

Voraussetzungen:

• Grundkenntnisse in Elektrotechnik
• Vorkenntnisse im Programmieren, speziell Python
• Sehr gute Deutsch oder Englisch Kentnisse

Allgemeine Informationen:

Zeitraum: ab sofort

Betreuer: Georg Kordowich

Keywords: LLMs, Schutztechnik

Beschreibung:

Die Konfiguration von Schutzrelais in elektrischen Netzen ist eine komplexe und zeitaufwendige Aufgabe, die umfangreiches Fachwissen und Erfahrung erfordert. In jüngster Zeit haben Large Language Models (LLMs) erhebliche Fortschritte gemacht und zeigen Potenzial, auch in spezialisierten technischen Bereichen eingesetzt zu werden. Diese Masterarbeit untersucht, inwieweit LLMs zur Automatisierung und Unterstützung der Konfiguration von Schutzrelais verwendet werden können. Die Arbeit wird in Kooperation mit einer Expert-Consulting Abteilung der Siemens AG durchgeführt.

Inhalt:

• Aufbau einer Toolchain zum schnellen Verarbeiten der Daten
• Entwicklung und Durchführung von Tests zur Evaluierung der LLMs
• Dokumentation und Bewertung der Ergebnisse

Voraussetzungen:

• Grundkenntnisse in Elektrotechnik sind wichtig
• Vorkenntnisse im Programmieren, speziell Python, sind wünschenswert