Netzfrequenzmessung

- Netzfrequenz -  

Die Netzfrequenz des europäischen Verbundnetzes

Die Netzfrequenz ist in allen an das europäische Verbundnetz UCTE direkt angeschlossen Ländern gleich (bis auf kurzzeitige Schwebungen). Dies sind Albanien, Belgien, Bosnien-Herzegowina, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, Estland, Frankreich, Griechenland, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Mazedonien, Montenegro, Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweiz, Serbien, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechien und Ungarn. Durch die große Ost-West Ausdehnung benötigt die Sonne ca. 3,5 Stunden, um über das Gebiet zu wandern, dadurch ist im Sommer ca. 18 Stunden die Sonne zu sehen.

Synchron mit dem europäischen Verbundnetz sind auch Algerien, Marokko, Tunesien und Westsahara, sowie die Türkei. Die weiteren Mitglieder der ENTSO-E sind über Hochspannungs-Gleichstrom Übertragung (HGÜ) an das Verbundnetz angeschlossen, wodurch die Netzfrequenzen unabhängig voneinander bleiben.

Die Netzfrequenz im europäischen Verbundnetz hat langfristig einen Sollwert von 50,000 Hz. Kurzfristig ist eine Änderung des Sollwertes um ±10 mHz möglich, um die Abweichungen der Netzzeit gering zu halten. Der aktuelle Sollwert beträgt 50.000 Hz.

Überschreitet die Abweichung zwischen der Netzfrequenz und ihrem Sollwert ±10 mHz, so wird die Primärregelung aktiviert. Die 10 mHz Totbereich entsprechen dem erlaubten Messfehler von 10 mHz, um auch bei einem Messfehler vom 10 mHz sicherzustellen, dass das Kraftwerk systemkonform läuft und nicht mit falschen Vorzeichen einspeist.

Von ±10 mHz bis 200 mHz wird die eingesetzte Regelleistung (RL) proportional von 0 % bis 100 % aktiviert. Längerfristig sind maximal Abweichungen von ±180 mHz erlaubt, kurzzeitig darf es Abweichungen von ±200 mHz geben. Der erlaubte Frequenzbereich im normalen Betrieb ergibt sich somit zu 49,8 Hz bis 50,2 Hz.

Fallen sehr kurzfristig Erzeugungskapazitäten oder große Verbraucher aus, dann sind Abweichungen von 800 mHz kurzfristig erlaubt (49,200 Hz bis 50,800 Hz). Bei höheren Abweichungen ist von einem massiven Fehler im Netz auszugehen. Hilft das Abwerfen von Verbrauchern bei Unterfrequenz oder von Erzeugern bei Überfrequenz nichts, dann wird der Netzbetrieb eingestellt (black out) und das Netz danach neu aufgebaut.

Die zur Verfügung stehende Primärregelleistung ist von der Netzgröße und den größten Erzeugungseinheiten abhängig. Die kontinentaleuropäischen Übertragungsnetzbetreiber stimmen jährlich die vorzuhaltende Primärregelleistung ab, diese liegt seit einigen Jahren bei 3.000 MW. Dies entspricht ca. 15.000 MW pro Hz Abweichung im Bereich von ±10 mHz bis ±200 mHz. Zusammen mit der Frequenzabhängigkeit der Verbraucher ergeben sich nach ENTSO-E erfahrungsgemäß Gradienten von 19.500 MW/Hz.

Die Primärregelung hat als Proportionalregler eine stationäre Regelabweichung, sie kann Schwankungen von Verbrauch oder Erzeugung nur auffangen, aber nicht wieder die Sollfrequenz herstellen. Dies ist die Aufgabe der Sekundärregelung, welche als träge Integralregelung eine Frequenzabweichung feststellt und entgegen arbeitet. Durch den Einsatz der Sekundärregelung sinkt die Frequenzabweichung und die Primärregelung nimmt proportional Leistung zurück. Somit wird sie für einen erneuten Einsatz freigestellt (siehe ENTSO-E Operation Handbook Load-Frequency Control and Performance).