Oberschwingungen als ein Merkmal der Elektroenergiequalität gewinnen durch die starke Netzintegration leistungselektronisch geregelter Anlagen wie Windenergieanlagen und nichtlineare Lasten zunehmend an Bedeutung. Bestehende Normen entsprechen nicht den zukünftigen Erfordernissen des Elektroenergiesystems und bedürfen diesbezüglich einer Überarbeitung. In der Arbeit werden wesentliche Einflussfaktoren auf das Oberschwingungsverhalten von Windparks identifiziert, beschrieben und modelliert. Dabei wird der stochastische Charakter der Oberschwingungen mithilfe von probabilistischen Ansätzen erfasst. Des Weiteren wird ein neuer Ansatz zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Windpark und dem vorgelagerten Netz entwickelt. Der Ansatz ermöglicht, die vom Windpark verursachte Änderung der Oberschwingungsspannung am Netzanschlusspunkt zu ermitteln. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Verbesserung bestehender Normen für die Anbindung von Windparks. / Harmonics, as one of the power quality criteria, are increasingly gaining attention due to the progressive contribution of renewable energy resources and the application of the nonlinear load in the power system. Current standards do not conform to the future requirements of the power system, thus requiring a revision. In this work, main influence factors on the harmonic behavior of wind farms are identified, explained, and modelled. Thereby, the stochastic nature of harmonics is taken into account using probabilistic approaches. Moreover, a novel approach is developed to investigate the interaction between the wind farm and the upstream grid. With the aid of this approach, it is possible to determine the voltage change caused by the wind farm at the point of connection. This work contributes to improve the existing standards for the connection of wind farms.

Diese Dissertation stellt eine neu entwickelte Methodik zur Beurteilung der Oberschwingungs-Wechselwirkung zwischen dem Netz und dem Anschlussnehmer am Netzanschlusspunkt vor. Es werden konkrete Kenngrößen zur Beurteilung der Oberschwingungs-Wechselwirkung definiert und daraufhin anhand typischer Ersatzschaltbilder für Netz- und Anschlussnehmerseite klassifiziert. Dabei werden sechs Kenngrößen für das Thévenin-Ersatzschaltbild und analog sechs Kenngrößen für das Norton-Ersatzschaltbild beschrieben. Für die Ermittlung dieser Kenngrößen aus Eingangsgrößen wird ein neuer Ansatz vorgestellt, welcher als Zusatzimpedanz-Ansatz bezeichnet wird. Der Zusatzimpedanz-Ansatz basiert auf der Variation der Spannung-Strom-Verhältnisse oder Strom-Spannung-Verhältnisse infolge des Anschlusses einer Längsimpedanz oder Queradmittanz zwischen dem Netz und dem Anschlussnehmer. Der größte Vorteil dieses Ansatzes im Vergleich zu bisher verwendeten Ansätzen ist seine Unabhängigkeit vom genauen Wert der Oberschwingungs-Äquivalenzimpedanzen. Die Methodik, die Anwendung und die Herausforderungen bei der Umsetzung dieses Ansatzes werden vorgestellt.:1 Einleitung 2 Stand des Wissens: Beurteilung der OS-Wechselwirkung 3 Systematische Definition von Kenngrößen zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 4 Vorstellung des Zusatzimpedanz-Ansatzes zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 5 Umsetzung des Zusatzimpedanz-Ansatzes zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 6 Leistungsfähigkeit des Zusatzimpedanz-Ansatzes im Vergleich zu bisher verwendeten Ansätzen 7 Fazit / This thesis presents a methodology for the evaluation of harmonic interaction between utility and customer at the point of common coupling (PCC). Concrete factors for the evaluation of the harmonic interaction are defined in this work. These factors are classified based on the equivalent circuits of utility and customer side for harmonic studies. In this regard, six well-defined factors for the Thevenin equivalent circuit and six analogue factors for the Norton equivalent circuit are formulated. For determining the value of these factors from input data, a new method is presented in this thesis. This method is based on the variation of the voltage-current ratios or current-voltage ratios due to the connection of a known serial impedance or parallel admittance between the utility and customer. In contrast to most previous methods, the proposed concept does not require the equivalent harmonic impedance or admittance of the utility and customer sides as input data. The methodology, application, and practical implementation issues of this method are presented in this work.:1 Einleitung 2 Stand des Wissens: Beurteilung der OS-Wechselwirkung 3 Systematische Definition von Kenngrößen zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 4 Vorstellung des Zusatzimpedanz-Ansatzes zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 5 Umsetzung des Zusatzimpedanz-Ansatzes zur Beurteilung der OS-Wechselwirkung 6 Leistungsfähigkeit des Zusatzimpedanz-Ansatzes im Vergleich zu bisher verwendeten Ansätzen 7 Fazit

Oberschwingungen als ein Merkmal der Elektroenergiequalität gewinnen durch die starke Netzintegration leistungselektronisch geregelter Anlagen wie Windenergieanlagen und nichtlineare Lasten zunehmend an Bedeutung. Bestehende Normen entsprechen nicht den zukünftigen Erfordernissen des Elektroenergiesystems und bedürfen diesbezüglich einer Überarbeitung. In der Arbeit werden wesentliche Einflussfaktoren auf das Oberschwingungsverhalten von Windparks identifiziert, beschrieben und modelliert. Dabei wird der stochastische Charakter der Oberschwingungen mithilfe von probabilistischen Ansätzen erfasst. Des Weiteren wird ein neuer Ansatz zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Windpark und dem vorgelagerten Netz entwickelt. Der Ansatz ermöglicht, die vom Windpark verursachte Änderung der Oberschwingungsspannung am Netzanschlusspunkt zu ermitteln. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Verbesserung bestehender Normen für die Anbindung von Windparks. / Harmonics, as one of the power quality criteria, are increasingly gaining attention due to the progressive contribution of renewable energy resources and the application of the nonlinear load in the power system. Current standards do not conform to the future requirements of the power system, thus requiring a revision. In this work, main influence factors on the harmonic behavior of wind farms are identified, explained, and modelled. Thereby, the stochastic nature of harmonics is taken into account using probabilistic approaches. Moreover, a novel approach is developed to investigate the interaction between the wind farm and the upstream grid. With the aid of this approach, it is possible to determine the voltage change caused by the wind farm at the point of connection. This work contributes to improve the existing standards for the connection of wind farms.