Home | Impressum | Sitemap | KIT

Simulationsstudie zur automatisierten Staustufenregelung Rheinfelden (Hochrhein)

Simulationsstudie zur automatisierten Staustufenregelung Rheinfelden (Hochrhein)
Ansprechpartner:

, Dr.-Ing. Peter Oberle

Starttermin:

03/2009

Endtermin:

04/2010

Auftraggeber:

Voith Hydro

Energiedienst Holding AG

 

Veranlassung / Zielsetzungen:

  • Konzeption einer automatisierten Wasserhaushaltsregelung für das neue Wasserkraftwerk in Rheinfelden mit dem Ziel, dass die Betriebsweise der Staustufe den teilweise konträren Nutzungsanforderungen und Konzessionsbedingungen entspricht
  • Überprüfung des ermittelten Regelungskonzepts anhand charakteristischer Zuflussganglinien
  • Simulation spezieller, vom Auftraggeber vorgegebener Betriebsfälle (z. B. Turbinennotschluss-Szenarien)

 

Methoden / Entwicklungen:

  • 1D-HN-Modellierung des Stauraums Rheinfelden (HN-Verfahren: STReAM)
  • Integration des Modells in die Entwicklungsumgebung von MATLAB/Simulink und Kopplung mit Automatisierungsfunktionen (Staustufensimulationstool)
  • Modifikation des Staustufensimulationstools für die Untersuchung spezieller Fragestellungen / Betriebsfälle

 

Ergebnis:

  • Erstellung und Kalibrierung eines instationären HN-Modells für den Stauraum Rheinfelden (nach vollständiger Baufertigstellung des Wasserkraftwerks Rheinfelden)
  • Analyse der Charakteristik des Stauraums Rheinfelden mit dem HN-Modell
  • Einsatz des Staustufensimulationstools zur Parameterwahl für einen Wasserhaushaltsregler (OW/Q-Regelung); hierbei auch Berücksichtigung ungenauer Zuflussermittlung
  • Umfangreiches Variantenstudium zum Vergleich verschiedener Regelungskonzepte
  • Berücksichtigung des Einflusses von Stellschritten und Stellzeiten
  • Quantifizierung von Schwall- und Sunkwellenhöhen für extreme Szenarien
  • Bereitstellung des Modells für Hardware-in-the-Loop-Simulationen durch Voith Hydro
    Hardware-In-The-Loop Simulation: Anbindung einer Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) an das HN-Modell, dadurch Möglichkeit von ausführlichen Funktionstests unter Betriebsbedingungen ohne Notwendigkeit zur Kopplung mit der realen Anlage

 

Luftbild der Baustelle Rheinfelden 2009 (Bildquelle: Energiedienst Holding AG)

 

Übersicht des Stauraummodells Rheinfelden und Verlauf einer Schwallwelle bei Turbinennotschluss