Studentische Arbeiten
Liebe Studierende, an unserem Lehrstuhl findet Ihr an vielfältiges Angebot an verschiedenen Arbeiten. Neue Themen werden regelmäßig ausgeschrieben und hier veröffentlicht. Solltet Ihr selber Ideen und Wünsche haben, zögert nicht unsere Mitarbeiter:innen selbst anzusprechen.
Folgende Arbeiten stehen derzeit zur Verfügung:
M: Untersuchung der Anwendbarkeit von Large Language Models zur Konfiguration von Schutzrelais
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
M: Entwicklung und Bewertung autarker elektrischer Energieversorgungskonzepte für temporäre Baustellen
Allgemeine Informationen:
Zeitraum: ab sofort
Betreuer: Berkay Tanis
Keywords: Autarke elektrische Energieversorgung, Baustellen, Erneuerbare Energien, Energiespeicherung
Beschreibung:
Temporäre Baustellen werden derzeit überwiegend durch Dieselgeneratoren mit elektrischer Energie versorgt. Diese Form der Energieversorgung geht mit erheblichen CO₂-Emissionen, hoher Lärmbelastung sowie steigenden Betriebskosten einher. Ziel dieser Masterarbeit ist die Entwicklung und Bewertung nachhaltiger, zuverlässiger und autarker Energieversorgungskonzepte für temporäre Baustellen. Im Fokus stehen Erneuerbare Energien (Solar-, Windenergie), elektrochemische Speicher (Batterien, Brennstoffzellen) und die flexible Integration der Verbraucher wie Baustellenfahrzeuge und -geräte.
Die zu entwickelnden Konzepte sollen modular, skalierbar und flexibel an verschiedene Einsatzszenarien angepasst werden können. Ihre Bewertung erfolgt auf Basis technischer, ökologischer und wirtschaftlicher Kriterien unter Anwendung simulationsgestützter Analysen.
Inhalt:
- Einarbeitung in bestehende Ansätze zur autarken elektrischen Energieversorgung temporärer Use Cases
- Anforderungsanalyse temporärer Baustellen durch Verbrauchsprofile einzelner Komponenten, Mobilitätsansprüche, Baustellengrößen und Betriebsbedingungen
- Entwicklung mehrerer innovativer Energieversorgungskonzepte unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeit, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit und Realisierbarkeit
- Simulation und detaillierte technische Bewertung ausgewählter Konzepte mittels geeigneter Software
- Kritische Diskussion und Bewertung der Ergebnisse
Voraussetzungen:
- Selbstständige, sorgfältige und strukturierte Arbeitsweise
- Starkes Interesse an nachhaltigen und innovativen Energiesystemen
- Erfahrung oder Bereitschaft, sich in Simulationssoftware einzuarbeiten
FP: Development of a Python-Based Framework for Real-Time Simulation Using ePHASORSIM and RT-LAB
Allgemeine Informationen:
Zeitraum: ab sofort
Betreuer: Bernd Schweinshaut
Keywords: real time simulation, python
Background:
Real-time simulators such as OPAL-RT’s RT-LAB and ePHASORSIM are essential tools for analyzing modern power systems and testing advanced control strategies. These platforms are increasingly applied in areas such as digital twins, hardware-in-the-loop testing, and renewable integration studies. While powerful, their graphical workflows can be restrictive. The availability of Python APIs opens new possibilities for automation, integration with external tools, and the design of customized simulation workflows.
Content:
The goal of this thesis is to explore and leverage the Python APIs of ePHASORSIM and RT-LAB by developing a set of examples and a framework that demonstrates their practical use and extends their functionality. The work will focus on:
- Investigating the Python API capabilities for model configuration, simulation control, parameter manipulation, and data acquisition.
- Developing example workflows for representative case studies (e.g., automated load variation, generator dispatch, transient stability analysis).
- Proposing and implementing a framework that simplifies recurring tasks such as experiment setup, signal monitoring, result logging, and visualization.
- Validating the framework on selected case studies to demonstrate its usefulness and robustness.
Prerequisites:
- Independent and structured way of working
- Motivation for electrical power engineering
- Basic knowledge of electrical power systems (e.g., lecture GEEV)
- Beneficial but not mandatory: experience with power system simulation tools (PSS®SINCAL/NETOMAC, DIgSILENT® PowerFactory, MATLAB®/Simulink, RSCAD) and programming skills (Python, MATLAB, or similar)
B/FP/PA: Modellierung und Integration von DSA-Indizes für Echtzeitsimulationen mit ePHASORSIM
Allgemeine Informationen:
Zeitraum: ab sofort
Betreuer: Bernd Schweinshaut
Keywords: Echtzeitsimulation, Dynamic Security Assessment
Hintergrund:
Die zunehmende Integration fluktuierender erneuerbarer Energien, die Dezentralisierung der Erzeugung und stärkere Lastschwankungen erhöhen die Anforderungen an die Stabilität elektrischer Energieversorgungssysteme. Störungen wie Leitungsfehler oder plötzliche Erzeugungs- bzw. Laständerungen können innerhalb von Millisekunden bis Sekunden zu Frequenz- oder Spannungsabweichungen führen, die sich rasch im Netz ausbreiten. Dynamic Security Assessment (DSA) ermöglicht eine Bewertung der Netzstabilität (in Echtzeit) und unterstützt so das frühzeitige Erkennen und Abwenden kritischer Zustände.
Inhalt:
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Integration von DSA-Indizes zur Stabilitätsbewertung elektrischer Energiesysteme in Echtzeitmodellen, die mit dem Simulationswerkzeug ePHASORSIM betrieben werden. Hierzu werden geeignete Spannungs-, Frequenz- oder Transientenstabilitätsmaße ausgewählt, in MATLAB/Simulink modelliert und in die Echtzeitsimulationsumgebung integriert. Die Umsetzung muss den harten Echtzeitanforderungen genügen und mit dem Echtzeitsimulator kompatibel sein. Nach der theoretischen Einarbeitung in DSA und Echtzeitsimulation erfolgt die Validierung anhand von Testszenarien in einem europäischen Netzmodell, um Aussagekraft und Praxistauglichkeit der entwickelten Lösung zu demonstrieren.
Voraussetzungen:
- Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
- Motivation für Elektrische Energietechnik
- Grundlagen der elektrischen Energieversorgung (GEEV)
- Außerdem nützlich sind Kenntnisse mit Netzsimulationsprogrammen (PSS®SINCAL/NETOMAC, DIgSILENT®PowerFactory, MATLAB®/Simulink, RSCAD)
FP: Integration eines Schutzalgorithmus in Echtzeit auf RTDS Simulatoren
Allgemeine Informationen:
Zeitraum: ab sofort
Betreuer: Jonathan Löbel
Keywords: Echtzeit, Netzsimulation, Schutztechnik
Hintergrund:
Der Anteil von Erneuerbaren Energien nimmt massiv zu. Der Großteil der Anlagen ist über Umrichter an das elektrische Netz angeschlossen. Das Verhalten dieser Umrichter unterscheidet sich grundsätzlich von dem klassischer Synchrongeneratoren. Auch in dem Fall eines Kurschlusses ist dies der Fall. Schutztechnik ist auf das Verhalten klassischer Einspeiser ausgelegt. Um auch in diesen Fällen einen sicheren und stabilen Betrieb zu gwwährleisten werden neue Schutzalgorithmen entwickelt, oder bestehende erweitert. Diese müssen in Echtzeit validiert werden, um ihre Performance zu gewährleisten.
Herausforderung:
Die am EES entworfenen Schutzalgorithmen liegen in MATLAB Simulink vor. Diese sollen in die Echtzeitumgebung von RTDS überführt werden. Hierfür stehen mehrere Optionen zur Verfügung. Einserseits die direkte Integration in das Simulationsprogramm RSCAD oder die parallele Simulation auf Opal-RT-Echtzeitrechnern in MATLAB. Im Zuge der Arbeit soll mindestens eine der beiden Optionen realisiert werden.
Inhalt:
- Einarbeitung in Echtzeitsimulation
- Einarbeitung in Echtzeit-Simulationsprogramme RSCAD oder RT-LAB
- Validierung der Schutzalgorithmen in Echtzeit
Voraussetzungen:
- Strukturierte und eigenständige Arbeitsweise
- Motivation für Elektrische Energietechnik
- Grundlagen der elektrischen Energieversorgung (GEEV)
- Planung elektrischer Energieversorgungsnetze (PEEV) oder Schutz- und Leittechnik (SLT) von Vorteil
B/FP/PA: Netzwiederaufbau nach Blackout – Simulation mit PowerFactory
Allgemeine Informationen:
Zeitraum: ab sofort
Betreuer: Simon Linnert
Keywords: Blackout, Netzwiederaufbau, Automatisierung, PowerFactory
Hintergrund:
Großflächige Stromausfälle wie auf der Iberischen Halbinsel im Frühjahr 2025 zeigen, wie kritisch eine koordinierte Wiederherstellung der Versorgung ist. Netzoperatoren müssen unter hohem Zeitdruck komplexe Entscheidungen treffen. Netzwiederaufbau-Simulatoren helfen dabei, Wiederaufbaupläne zu testen und Operatoren auf seltene Szenarien vorzubereiten.
Herausforderung:
Ziel ist es, solch einen Simulator in Python modularisiert neu aufzubauen und via PowerFactory’s Python-API auf das Netzmodell in der Simulationsumgebung zuzugreifen. Dies erlaubt flexible Erweiterbarkeit (z. B. für KI-Anwendungen) und ermöglicht die Automatisierung komplexer Simulationen.
Inhalt:
- Analyse des bestehenden DPL-basierten Simulators
- Entwicklung einer Python-basierten Architektur zur modularen Steuerung
- Implementierung zentraler NWA-Funktionen (Schalten, Laständerung,
Frequenztrigger, Zeitschritte, Logging) - Abbildung typischer Use Cases (z. B. Schwarzstart, Schutzreaktion)
- Dokumentation und Vergleich mit DPL-Vorlage
Voraussetzungen:
- Grundlegendes Verständnis der elektrischen Energietechnik (GEEV, BKE)
- Bereitschaft zur Einarbeitung in PowerFactory
- Fortgeschrittene Programmierkenntnisse in Python
Bedeutung
B: Bachelorarbeit
M: Masterarbeit
PA: Projektarbeit
SA: Seminararbeit
FP: Forschungspraktikum