KI-basierte Systemanalyse von Stromverteilnetzen im Normal- und Kurzschlussbetrieb
Partner
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI)
Die Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) GmbH ist in Deutschland die führende wirtschaftsnahe Forschungseinrichtung auf dem Gebiet innovativer Softwaretechnologien. In der internationalen Wissenschaftswelt zählt das DFKI zu den weltweit wichtigsten „Centers of Excellence“. 1988 gegründet hat sich das DFKI durch proaktive und bedarfsorientierte Projektarbeit national und international den Ruf eines kompetenten und zuverlässigen Partners für Innovationen in der Wirtschaft erworben. Mit seinem Deep Learning Competence Center beschäftigt sich das DFKI mit einem neuen, aus dem Bereich neuronale Netze hervorgegangenen Ansatzes des maschinellen Lernens. Dort wurden auf Basis neuronaler Netze beispielsweise Prognoseverfahren entwickelt und neue Ansätze zur Vorhersage von Lastgängen in Privathaushalten und Echtzeit-Bilderkennungssysteme für den Multimedia Bereich erstellt.
Teilvorhaben Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH – Kurzbeschreibung
Ziele des Forschungsvorhabens GridAnalysis sind die Entwicklung neuer Modelle und Methoden zur quasistationären und zeitreihenbasierten Simulation von Stromverteilnetzen in Kombination klassischer Netzberechnung mit Verfahren des maschinellen Lernens. Es wird ein Leitfaden, der einen (teil)automatisierten Betrieb von Stromverteilnetzen auch mit der Möglichkeit einer Topologieänderung bei Sicherstellung einer hohen Versorgungsqualität unter Wahrung der Selektivität des Netzschutzkonzeptes ermöglicht, erarbeitet. Ziel des Teilvorhabens KISA ist in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern (a) die Konzeption und Entwicklung KI-basierter Verfahren zur Systemanalyse von Stromverteilnetzen im ländlichen, vorstädtischen und städtischen Bereich im Normal- und Kurzschlussbetrieb und (b) die Konzeption und Entwicklung eines Assistenzsystems für nichtlineare Systeme, das einen Anwender in seiner Entscheidungsfindung unterstützt und ihm bei Bedarf die von der KI-basierten Netzsimulation ermittelten Ergebnisse und Bewertungen verständlich und nachvollziehbar visualisiert, um so seine Akzeptanz in die KI-basierte Systemanalyse zu erhöhen.
Power Engineering Saar (PowerEngS)
Das Institut für Elektrische Energiesysteme beschäftigt sich in Forschung und Lehre mit den Arbeitsgebieten der Elektrischen Energieversorgung, Netzsimulationstechnik, Netzschutztechnik und Netzschutzalgorithmen, Leistungselektronik und Elektrischen Antriebstechnik sowie der Hochspannungstechnik. Darüber hinaus arbeitet das Institut in Projekten mit Partnern aus Energiewirtschaft und Industrie zusammen. Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten sind Fragen der Netzintegration dezentraler Erzeugungsanlagen und elektrochemischer Energiespeicher insbesondere in Nieder- und Mittelspannungsnetzen sowie die Entwicklung von geeigneten Konzepten zum Umbau der Netze hinsichtlich der zu erwartenden Anforderungen im Sinne von Smart Grids. Als Referenzprojekte, in denen das Institut als Konsortialpartner oder Unterauftragnehmer mitgearbeitet hat oder noch mitarbeitet, sind:
Netzregelung durch Energiespeicher im Niederspannungsnetz, gefördert vom BMBF, Abschlussbericht 2012
Lithium-Elektrizitäts-Speicher-System LESSY, gefördert vom BMBF
Lithium-Ionen-Batterie unterstütztes Elektroenergieversorgungsnetz zur Optimierung der Endkundenversorgung und der netzphysikalischen Einbindung dezentraler Energieerzeuger – LionGrid, gefördert vom BMWi
Schutzsysteme für die Verteilungsnetze der Zukunft – ProFuDiS, gefördert vom BMWi, Abschlussbericht 2016
Designetz: Baukasten für die Energiewende – von Einzellösungen zum effizienten System der Zukunft, gefördert vom BMWi, Laufzeit bis 12.2020
Das Institut für Elektrische Energiesysteme bringt in das Gesamtvorhaben seine Kompetenzen bzgl. der Modelle, Methoden und Verfahren der Berechnung elektrischer Netze sowie der Schutztechnik und der damit einhergehenden Modelle, Methoden und Verfahren aus Sicht der Netzphysik ein. Darüber hinaus verfügt das Institut über Kompetenzen im Bereich der Entwicklung von Softwarelösungen für die Berechnung elektrischer Netze und der darin eingesetzten Betriebsmittel wie z.B. Netzschutzsysteme.
Teilvorhaben Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes – Kurzbeschreibung
Ziele des Forschungsvorhabens GridAnalysis sind die Entwicklung neuer Modelle und Methoden zur quasistationären und zeitreihenbasierten Simulation von Stromverteilnetzen in Kombination klassischer Netzberechnung mit Verfahren des maschinellen Lernens. Es wird ein Leitfaden, der einen (teil)automatisierten Betrieb von Stromverteilnetzen auch mit der Möglichkeit einer Topologieänderung bei Sicherstellung einer hohen Versorgungsqualität unter Wahrung der Selektivität des Netzschutzkonzeptes ermöglicht, erarbeitet. Das vorliegende Teilvorhaben thematisiert die Fragestellung einer automatisierten Netzzustandsanalyse und -diagnose sowie der Erstellung netzdienlicher Handlungsempfehlungen in Stromverteilnetzen mittels Verfahren der Künstlichen Inteligenz und unter Berücksichtigung von netzphysikalischen und mathematischen Verfahren. Ziel des Teilvorhabens ist es, Konzepte sowie erste Lösungsansätze für eine KI-basierte Netzsimulation in Stromverteilnetzen unter Verwendung maschineller Lernverfahren zu konzipieren, geeignete Verfahren zu identifizieren und zu entwickeln sowie in eine KI-basierte Netzsimulation zu implementieren und in für Hoch-, Mittel- und Niederspannungsnetze typischen Referenznetzen mit wissenschaftlichen Methoden zu untersuchen. Es werden die in einem Netzberechnungssystem verfügbaren generischen Modelle der Netzschutztechnik um die Funktionalität einer automatisierten Adaption und einer Anbindung an externe Systeme mit IKT-Lösungen erweitert. Darüber hinaus erfolgen ein Entwurf und eine Entwicklung eines Verfahrens zur automatisierten Netzschutzanalyse in der KI-basierten Netzsimulation.
Stadtwerke Saarlouis GmbH
Die Stadtwerke Saarlouis sind seit 1989 eine GmbH und beschäftigen derzeit etwa 90 Mitarbeiter. Sie versorgen die aus 8 Stadtteilen bestehende Kreisstadt Saarlouis mit ihren ca. 38.000 Einwohnern mit Strom (Mittel- und Niederspannung), Erdgas, Trinkwasser und Telekommunikationslösungen. Anteilseigner sind die Stadt Saarlouis (51 %) und die energis GmbH (49 %). Im Stadtteil Saarlouis-Steinrausch sind sie zudem über die fws Fernwärme Saarlouis-Steinrausch GmbH & Co. KG an der Fernwärmeversorgung beteiligt. Neben dem Kerngeschäft besitzen die Stadtwerke Saarlouis Fachexpertise in der Durchführung und Abwicklung von Forschungsprojekten, unter anderem durch PeerEnergyCloud (Stromhandelsplattform), PolyEnergyNet („Holone“, resiliente Ortsnetze), Designetz (Netzautomatisierung, realer Demonstrator) und charge4C (Elektromobilität). Aufgrund der Erfahrung im Betrieb von Gas-, Wasser-, Elektrizitäts-, und Glasfasernetzen sowie dem Betrieb von Ladeinfrastruktur können Lösungsansätze im Kontext der Energiewende spartenübergreifend und gesamtheitlich betrachtet werden.
Ziele des Forschungsvorhabens GridAnalysis sind die Entwicklung neuer Modelle und Methoden zur quasistationären und zeitreihenbasierten Simulation von Stromverteilnetzen in Kombination klassischer Netzberechnung mit Verfahren des maschinellen Lernens. Es wird ein Leitfaden erarbeitet, der einen (teil)automatisierten Betrieb von Stromverteilnetzen auch mit der Möglichkeit einer Topologieänderung bei Sicherstellung einer hohen Versorgungsqualität unter Wahrung der Selektivität des Netzschutzkonzeptes ermöglicht. Ziel des Teilvorhabens der Stadtwerke Saarlouis ist die Erforschung, Entwicklung und Erprobung neuartiger Netzführungsstrategien, die auch zukünftig eine sichere, effiziente und preiswerte Energieversorgung in den unteren Spannungsebenen (NS/MS) ermöglichen. Der Fokus liegt auf der prototypischen Entwicklung und Erprobung eines KI-unterstützten Netzbetriebs zur automatisierten Netzzustandsanalyse und -diagnose sowie dem damit verbundenen Einsatz von Flexibilitätspotenzialen und Topologieänderungen im Feldtest. Hierzu wird sowohl Sensorik und Aktorik in die Netze eingebracht und in die entsprechenden Systeme integriert. Besonderes Augenmerk wird auf bestehende und zukünftig teils automatisiert zu adaptierende Netzschutzkonzepte gelegt. Darüber hinaus werden verschiedene Untersuchungen in den bis dato nicht gemonitorten Niederspannungsnetzen, beispielsweise Asymmetrien und Betriebsmittelbelastungen, durchgeführt, ausgewertet und Handlungsmaßnahmen für Netzbetreiber abgeleitet.
VSE Verteilnetz GmbH
Die VSE Verteilnetz GmbH wurde zum 1. Juli 2007 gemäß den Entflechtungsvorschriften des Energiewirtschaftsgesetzes gegründet und ist eine 100%ige Tochter der VSE AG. Sie ist verantwortlich für den Betrieb der regionalen 110-kV- und 35-kV-Stromnetze mit einer Stromkreislänge von rund 1.000 km sowie 55 Umspannanlagen. Das Netz wird von großen Industriekunden, Betreibern von Erzeugungsanlagen, weiterverteilender Regionalversorger sowie Stadt- und Gemeindewerken genutzt und versorgt einen Großteil der saarländischen Region mit elektrischer Energie. Der Netzservice der VSE Verteilnetz GmbH erbringt sämtliche für den Betrieb von Stromversorgungs- und Telekommunikationsnetzen erforderlichen Dienstleistungen wie Netzführung, Netzbau, Instandhaltung, Dokumentation, Vermessung sowie Verwaltung von Leitungsrechten und Verträgen. Diese Dienstleistungen werden auch für andere Netzbetreiber erbracht.
Teilvorhaben VSE Verteilnetz GmbH – Kurzbeschreibung
Ziele des Forschungsvorhabens GridAnalysis sind die Entwicklung neuer Modelle und Methoden zur quasi-stationären und zeitreihenbasierten Simulation von Stromverteilnetzen in Kombination klassischer Netzberechnung mit Verfahren des maschinellen Lernens. Es wird ein Leitfaden, der einen (teil)automatisierten Betrieb von Stromverteilnetzen auch mit der Möglichkeit einer Topologieänderung bei Sicherstellung einer hohen Versorgungsqualität unter Wahrung der Selektivität des Netzschutzkonzeptes ermöglicht, erarbeitet.
