A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Prozessbegleitende Simulation von regionalen Gasverteilnetzen mit unvollständiger Messinfrastruktur durch Einsatz eines Knotenlastbeobachters
Vorgestellt wird ein Ansatz, der eine Verbesserung der Simulation von regionalen Gasverteilnetzen mit unvollständiger Messinfrastruktur bewirkt, so dass diese den Genauigkeitsansprüchen sowohl online im Dispatching als auch offline zur Rekonstruktion genügt. Eine Optimierung der Messinfrastruktur hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Güte der Simulation der Gasverteilnetze. Nach diesem Ansatz werden die nicht gemessenen abgehenden Gasflüsse z.B. in Ortsregelstationen beobachtet. Zur Berechnung des gesamten Prozesszustandes ist in der Simulation ein Zustandsschätzverfahren enthalten. Da die zugrunde gelegte mathematische Modellierung von Gasverteilernetzen linear ist und als zeitinvarent betrachtet werden kann, wird ein Luenberger Beobachter zur Berechnung des Systemzustandes eingesetzt. Neben dem Luenberger Beobachter enthält das erweiterte Beobachtersystem einen Störgrößenbeobachter mit Vorsteuerung zur Bestimmung der nicht gemessenen Knotenabnahmen. Da der Einsatz eines Luenberger Beobachters die vollständige Beobachtbarkeit des Systems voraussetzt, muss das System zunächst bei vollständiger Messinfrastruktur eingehend auf die Eigenschaften Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit untersucht werden. Der vorher nicht vollständige Eingangsvektor, der in bisherigen Simulationssystemen zu Ungenauigkeiten bzw. teilweise zur Instabilität führte, wird durch die Beobachtung der nicht gemessenen Gasentnahmen komplettiert. Die Auslegung der Beobachtergewichtungsmatrizen erfolgt einerseits für das erweiterte System mit dem klassischen Verfahren durch Lösung eines Optimierungskriteriums entsprechend dem Entwurf eines Optimalreglers für das duale System. Zusätzlich wurde das Verfahren nach Lappus, das nur für vollständig mit Messtechnik ausgestattete Gasverteilnetze einsetzbar ist, für diese Zwecke erweitert. Der Vergleich der Simulationsergebnisse der zwei Verfahren führt auf die Empfehlung, die Erweiterung des Verfahrens von Lappus zur Simulation von unvollständig mit Messtechnik instrumentierten Gasverteilnetzen einzusetzen. Um das Verfahren auch auf größere und komplexere Gasverteilnetze anzuwenden, kann die Erweiterung des Verfahrens von Lappus den Genauigkeitsansprüchen genügen und eine ausreichende Robustheit vorweisen.
Prozessbegleitende Simulation von regionalen Gasverteilnetzen mit unvollständiger Messinfrastruktur durch Einsatz eines Knotenlastbeobachters
Vorgestellt wird ein Ansatz, der eine Verbesserung der Simulation von regionalen Gasverteilnetzen mit unvollständiger Messinfrastruktur bewirkt, so dass diese den Genauigkeitsansprüchen sowohl online im Dispatching als auch offline zur Rekonstruktion genügt. Eine Optimierung der Messinfrastruktur hat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Güte der Simulation der Gasverteilnetze. Nach diesem Ansatz werden die nicht gemessenen abgehenden Gasflüsse z.B. in Ortsregelstationen beobachtet. Zur Berechnung des gesamten Prozesszustandes ist in der Simulation ein Zustandsschätzverfahren enthalten. Da die zugrunde gelegte mathematische Modellierung von Gasverteilernetzen linear ist und als zeitinvarent betrachtet werden kann, wird ein Luenberger Beobachter zur Berechnung des Systemzustandes eingesetzt. Neben dem Luenberger Beobachter enthält das erweiterte Beobachtersystem einen Störgrößenbeobachter mit Vorsteuerung zur Bestimmung der nicht gemessenen Knotenabnahmen. Da der Einsatz eines Luenberger Beobachters die vollständige Beobachtbarkeit des Systems voraussetzt, muss das System zunächst bei vollständiger Messinfrastruktur eingehend auf die Eigenschaften Beobachtbarkeit und Steuerbarkeit untersucht werden. Der vorher nicht vollständige Eingangsvektor, der in bisherigen Simulationssystemen zu Ungenauigkeiten bzw. teilweise zur Instabilität führte, wird durch die Beobachtung der nicht gemessenen Gasentnahmen komplettiert. Die Auslegung der Beobachtergewichtungsmatrizen erfolgt einerseits für das erweiterte System mit dem klassischen Verfahren durch Lösung eines Optimierungskriteriums entsprechend dem Entwurf eines Optimalreglers für das duale System. Zusätzlich wurde das Verfahren nach Lappus, das nur für vollständig mit Messtechnik ausgestattete Gasverteilnetze einsetzbar ist, für diese Zwecke erweitert. Der Vergleich der Simulationsergebnisse der zwei Verfahren führt auf die Empfehlung, die Erweiterung des Verfahrens von Lappus zur Simulation von unvollständig mit Messtechnik instrumentierten Gasverteilnetzen einzusetzen. Um das Verfahren auch auf größere und komplexere Gasverteilnetze anzuwenden, kann die Erweiterung des Verfahrens von Lappus den Genauigkeitsansprüchen genügen und eine ausreichende Robustheit vorweisen.
Prozessbegleitende Simulation von regionalen Gasverteilnetzen mit unvollständiger Messinfrastruktur durch Einsatz eines Knotenlastbeobachters
Schröder, Cathrin (author)
2009
169 Seiten, Bilder, Tabellen, 57 Quellen
Theses
German
Meßinfrastruktur für ein Gasmanagementsystem
| Tema Archive | 1998
Power-to-Gas in Gasverteilnetzen
| Online Contents | 2012
ROTORANORDNUNG ZUR BEHEBUNG UNVOLLSTÄNDIGER GETRIEBESCHALTUNGEN EINES KREISELMISCHERS
| European Patent Office | 2020