Einsatzmöglichkeiten einer übergeordneten Steuerung beim automatisierten Betrieb von Staustufenketten

Automatisierte Wasserhaushaltsregelungen leisten einen wesentlichen Beitrag zum sicheren Betrieb von Stauanlagen, werden jedoch meist nur lokal eingesetzt. Koordinierende Steuerungssysteme für mehrere hintereinanderliegende Stauanlagen ermöglichen das Erreichen übergeordneter Ziele, wie beispielsweise die Vergleichmäßigung eines unruhigen Abflussgeschehens oder die Umsetzung unterschiedlicher Strategien zur Stromerzeugung. Mit Hilfe umfangreicher Simulationssysteme
können übergeordnete Steuerungsmodule für vielfältige und komplexe Aufgabenstellungen erarbeitet sowie das Prozessverständnis vertieft werden.

1 Einführung

Beim Betrieb von Wasserkraftanlagen ist eine Unterstützung des Bedienpersonals durch automatisierte, lokale Wasserhaushaltsregelungen heutzutage üblich. Ein koordinierter Betrieb einer Stauhaltungskette durch eine übergreifende Steuerung wird jedoch eher selten eingesetzt, obwohl komplexe Betriebsziele,wie beispielsweise die Beruhigung eines stark variierenden Abflussgeschehens, mit lokalen Reglungen allein in der Regel nicht umzusetzen sind. Das vielfältige Potenzial übergeordneter Steuerungen wird anhand unterschiedlicher Beispiele aus den Bereichen der Abflussvergleichmäßigung, der Schulung von Personal sowie der Bereitstellung spezieller Stromprodukte aufgezeigt. Diese Beispiele sind in Bild 1 räumlich verortet, das aus dem weiten Betätigungsfeld der Autoren modellierte Flussabschnitte zum Betrieb von Staustufen mit Fokus auf Bayern mit einem Umfang von 82 Staustufen und einer Fließstrecke von ca.1 086 km zeigt. Weitere Untersuchungen zu den verschiedenen Flussabschnitten werden in Dickel et al. [1] und Theobald et al.[8] vorgestellt.

2 Methoden und Werkzeuge

Zur Bearbeitung der vielfältigen Aufgabenstellungen verwenden die Autoren ein selbst entwickeltes, umfangreiches Simulationstool,welches Wasserbau und Regelungstechnik verbindet und bereits für zahlreiche Stauanlagen an unterschiedlichen Flusssystemen eingesetzt wurde [2], [4], [6], [7]. Kernbaustein ist ein eindimensionales, instationäres hydrodynamisch-numerisches (HN-) Verfahren zur Berechnung der Strömungsverhältnisse in Fließgewässern, mit dem die Wechselwirkungen zwischen Zufluss, Abfluss und den Wasserständen quantifiziert sowie die Betriebsvorgaben an den Staustufen hinsichtlich ihrer Wirkung auf Wasserstand und Abflussüberprüft werden können. Dieses HN-Verfahren wurde als Blockbaustein in Matlab/Simulink implementiert und verfügt dadurch über vielfältige Schnittstellen zur Anbindung weiterer Module.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 04 (April 2022)
Seiten: 8
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Dipl.-Ing. Swantje Dettmann
Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald
Dipl.-Ing. Ute Theobald

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