Deployment of a data logger infrastructure for measurement, system identification, and control development in the Walenstadt Energy Hub

Abstract

Die Energiewende und die zunehmende Integration leistungselektronischer Komponenten erfordern ein vertieftes Verständnis der dynamischen Eigenschaften moderner Verteilnetze. Insbesondere für die Entwicklung datengetriebener Modelle, Schätz- und Regelungsverfahren sind hochauflösende Messdaten aus realen Netzen von zentraler Bedeutung. Das Projekt «Deployment of a data logger infrastructure for measurement, system identification, and control development in the Walenstadt Energy Hub» entwickelt in Zusammenarbeit mit der Schweizer Forschungsinitiative Grid2050 und dem Eidgenössische Institut für Metrologie METAS eine Forschungsinfrastruktur zur hochfrequenten Erfassung von Strom- und Spannungsmessungen an ausgewählten Netzknoten im Walenstadter Verteilnetz. Die neue Messinfrastruktur erweitert die bestehende Grid2050-Datenbasis und ermöglicht erstmals eine systematische Analyse von Netzdynamiken unter realen Betriebsbedingungen. Die erhobenen Daten bilden die Grundlage für fortgeschrittene Methoden der Signalverarbeitung, Systemidentifikation, Zustands- und Parameterschätzung sowie Modellbildung elektrischer Energiesysteme. Darüber hinaus unterstützen sie die Entwicklung und Validierung datengetriebener und modellbasierter Regelungs-, Überwachungs- und Diagnoseverfahren für zukünftige Energie- und Mikronetze. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung und Kalibrierung der bestehenden Grid2050-Simulationsumgebung. Durch die Integration hochauflösender Messdaten entstehen präzisere Netzmodelle und ein realitätsnaher Digital Twin, der die Erforschung, Validierung und Optimierung neuer Algorithmen für Identifikation, Schätzung und Regelung ermöglicht. Die Zusammenarbeit mit METAS bringt zusätzlich Expertise in Messtechnik und Kalibrierung ein und stärkt die wissenschaftliche Qualität der gewonnenen Daten. Damit schafft das Projekt eine einzigartige Forschungsplattform für die Entwicklung innovativer Methoden im Bereich der datengetriebenen Modellierung und Regelung moderner Energiesysteme. Das Institut für angewandte Mathematik und Physik der FHNW trägt zur Entwicklung der Messinfrastruktur sowie zur Erforschung von Methoden der Signalverarbeitung, Systemidentifikation, Zustandsschätzung und datengetriebenen Modellierung für moderne Energiesysteme bei.