Wechselrichter-Transienten in PV-Anlagen — Analyse netzfrequenter Überspannungen

Im regionalen Netz wurden netzfrequente (betriebsfrequente) Überspannungen beobachtet, als deren Quelle die Photovoltaikanlagen von Celsia vermutet wurden. Statt die Wechselrichter als Black Box zu behandeln, modellierte Gridradix die Regelungssysteme der DC/AC-Umrichter der Anlagen in MATLAB/Simulink und führte elektromagnetische Transientensimulationen in EMTP durch, um die Überspannungen zu reproduzieren, die verursachenden Betriebszustände und Regelungsinteraktionen zu identifizieren und korrigierende Einstellungen festzulegen — eine Überspannungsklasse, die konventionelle Lastfluss- und Kurzschlusswerkzeuge nicht erfassen können.

• Ursachenanalyse netzfrequenter Überspannungen, die Photovoltaikkraftwerken zugeschrieben wurden, mittels elektromagnetischer Transientensimulation in EMTP.
• Modellierung der Regelungssysteme der DC/AC-Umrichter der Anlagen in MATLAB/Simulink für die Transientenanalyse, einschließlich Stromregelung, Phasenregelschleife (PLL) und Anti-Islanding-Verhalten.
• Reproduktion der beobachteten Überspannungsereignisse in der Simulation mit Sensitivitätsstudien über Netzstärke, Einstrahlung und Fehlerszenarien.
• Identifikation der für die Überspannungen verantwortlichen Regelungs- und Netzinteraktionen und Definition von Abhilfemaßnahmen — Wechselrichtereinstellungen und Schutzkoordination.
• Unterstützung des Netzbetreibers bei der Berichterstattung zur Netzqualität und bei der Prüfung von Kundenentschädigungen (Kennzahlen SAIDI, SAIFI, DIU und FIU).

Durch die explizite Modellierung der Wechselrichterregelung statt der Annahme idealer Quellen erklärte die Studie Überspannungen, die stationäre Werkzeuge nicht reproduzieren können — und gab dem Betreiber konkrete Einstellungen sowie ein wiederverwendbares Modell zur Bewertung neuer PV-Anschlüsse an die Hand.