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Mehr Daten, mehr Durchblick

Moderne Netzkomponenten liefern, verarbeiten und analysieren Daten

Die Digitalisierung der Stromnetze hat ein stetig wachsendes Datenaufkommen zur Folge. Doch in diesen Unmengen an Daten verbergen sich wertvolle Informationen, die den Zustand des Netzes beschreiben, das Vorherberechnen von Veränderungen erlauben und die Leistung sowie Lebensdauer der Betriebsmittel verbessern können. Die dafür nötige Hard- und Software von Siemens deckt alle Anforderungen ab.

Transparenz im Netz

Lernen Sie ihr Netz besser kennen

Tiefgehende Einblicke in die Vorgänge in den Netzen ermöglichen zielgerichtete, vorausschauende Handlungen zur Wahrung und Optimierung der Netzqualität.

Angesichts komplexer werdender Aufgaben wird es schwieriger und zugleich auch wichtiger, die richtigen Entscheidungen zu treffen. Auf Basis gründlich analysierter Daten erhalten Sie mehr Einblicke in die Vorgänge Ihres Netzes und können so fundiert entscheiden. Das erhöht Performance sowie Lebensdauer der Betriebsmittel und vereinfacht Prozesse. Durch die Optimerung von Wartungseinsätzen und Steigerung der Verfügbarkeit können Sie außerdem die Wirtschaftlichkeit Ihres Netzes verbessern.

IT/OT-Integration

Die Integration von IT und OT im Engineering-Prozess kann Zeit und Kosten sparen, das ergeben Analysen früherer Projekte. Dabei entstand viel Aufwand durch die Konvertierungen zwischen unterschiedlichen Protokollen erzeugt. Auch beim Verbinden unterschiedlicher Systeme in den Leitwarten und weiterführenden Systemen wie Energieressourcenplanung entstanden hohe Kosten. Als Konsequenz daraus haben Energieversorger und Lieferanten weltweit gemeinsame Standards entwickelt, um die Aufwände zu senken. Das erhöht die Investitionssicherheit.

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Optimierung der Netzinstandhaltung

Die Produkte von Siemens sind nach dem Standard IEC 61850 zertifiziert. Über 1.000 Netzstationen und mehr als 1.400.000 Schutzgeräte mit dieser Zertifizierung sind täglich im Einsatz. SIPROTEC 4-Schutzgeräte können ab Baujahr 1998 problemlos auf diesen Standard migriert werden. Die SIPROTEC 5-Reihe entspricht ebenso wie SICAM RTU und SICAM PAS bereits IEC 61850. Die Kommunikation über ein gemeinsames Protokoll mit dem Common Interface Model (CIM) sichert die Kompatibilität zwischen Power Control Centern und anderen Softwareapplikationen, wie Kundeninformationssystemen, Datenauswertungsverfahren, Energiemanagementsystemen und dem Energiehandel.

Validierung der Konnektivität von Betriebsmitteln

Das Datenaufkommen aus unterschiedlichen Netzpunkten wächst weiter, vor allem durch die zunehmende Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Dadurch existiert für jedes Verteilnetz ein Datenmodell, in dem alle Betriebsmittel und ihre Verbindungen zu anderen Betriebsmitteln verzeichnet sind. Hinzu kommen Daten aus Zählern einschließlich deren Standorte und verknüpfter Stränge und Abzweige, sowie aus Kommunikationsbausteinen wie Power Line Carrier und Datenkonzentratoren in den Sekundärstationen.

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Alternative Berechnung eines Konnektivitätsmodells

Ein neues Konnektivitätsmodell kann auch alternativ erstellt werden, ohne die Auswertung des hinterlegten Modells. Auf Basis von Algorithmen kann ein Baummodell des Netzes berechnet werden, ohne zu wissen, welche Betriebsmittel es enthält und wie diese miteinander verknüpft sind. Die so erzeugten Modelle entsprechen bereits im ersten Schritt zu 80 bis 90 Prozent dem klassischen Konnektivitätsmodell und können in weiteren Durchläufen noch verbessert werden.

 

Diese Methode ist wichtig, wenn zum Beispiel der Generationswechsel eines Netzleitsystems ansteht. Dann müssen große Datenmengen vom alten auf das neue System migriert werden, was fast zwangsläufig zu Fehlern führt. Wenn der Algorithmus zur Überprüfung mitläuft, können durch den Abgleich zum Beispiel Verbindungsfehler aufgespürt werden. Das ermöglicht qualifizierte Hinweise an die Datenpfleger, wo im Datensatz sie nach den Fehlern suchen müssen. Die Qualität des Konnektivitätsmodells auf Basis von Sekundärdaten steht und fällt mit der Anzahl der Datenquellen.

Steuerung von verteilter Energieerzeugung, Energiespeicher und Lastmanagement

Das Management verteilter Energieerzeuger ist nötig, um Überlast-Situationen zu vermeiden, Spannungsprobleme zu verhindern und die Balance zwischen Erzeugung und Verbrauch zu halten. Eine Möglichkeit ist, über einen Zugang zu den dezentralen Erzeugern die Blindleistung zu regeln. Alternativ können Kondensatorbänke an den kritischen Punkten den Wirkfaktor optimieren und so vorhandene Kabel und Freileitungen optimal ausnutzen. 

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Die Blindleistung von verteilten Energieressourcen regeln

In vielen Ländern können in kritischen Fällen sogar die dezentralen Energieerzeuger abgeschaltet werden. Um es erst gar nicht so weit kommen zu lassen, können Energiespeicher die Balance zwischen Erzeugung und Last regulieren. Auch Verbraucher können durch Demand Management beim Ausgleich unterstützen, indem Energieüberschuss und Hochlastzeiten koordiniert werden.

 

Bei der Bewältigung dieser anspruchsvollen Aufgaben hilft die Grid Optimizer Software von Spectrum Power™, mit der dezentrale Energieerzeuger, Energiespeicher, Kondensatorbänke sowie weitere Lastausgleichkomponenten genutzt werden können. Dazu gehört das Fernwirkgerät SICAM A8000, das sich über standardisierte Ein- und Ausgänge mit dezentralen Erzeugern verbindet. Die Grid Optimizer Software kann auch das Laden und Entladen von Batteriespeichern steuern und dafür Echtzeitinformationen aus dem Netz nutzen, die über SICAM P50 oder P850 bereitgestellt werden. Die Software ist auch in der Lage, die Verbraucher in der Industrie zu steuern, da viele Prozesse es erlauben, Last abzuschalten oder den Verbrauch zu erhöhen, wenn ein Überangebot an Energie herrscht.

Produkte zur Steuerung von dezentralen Erzeugern

Erweiterte Überwachung mit Echtzeitstatuseinschätzung

Die Verteilung von verschiedenen Messgeräten über das gesamte Verteilnetz ist eine Frage von Zeit und Geld. Um diesen Einsatz wirtschaftlich zu optimieren, werden zunächst strategisch kritische und wichtige Ortsnetzstationen ausgestattet. Echtzeitstatuseinschätzung hat dabei eine wichtige Funktion, um den nicht messtechnisch ausgerüsteten Teil von Netzstationen abbilden zu können. Die Echtzeitstatuseinschätzung kann sowohl zentral als auch dezentral berechnet werden. Das erledigt das Spectrum Power™ Advanced Distribution Management-System (ADMS). So können vorab kritische Netzsituationen erkannt werden. Die Netzplanung erhält dadurch zudem einen detaillierten Einblick in wiederkehrende Lastgänge und aktuelle Lastflussdiagramme sowie in die Spannungsbandüberwachung.

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Mit Echtzeitstatuseinschätzung kritische Netzsituationen vorab erkennen

Highlight-Produkt zur Echtzeitanalyse

Phasenbelegung von Betriebsmitteln validieren

Auf Basis gesammelter Daten lassen sich Phasenasymmetrien in den Netzen erkennen und lokalisieren. Diese Asymmetrien haben oft negative Auswirkungen auf Betriebsmittel und Verbraucher wie zum Beispiel Motoren. Da immer mehr Sensor- und Zählermessdaten zur Verfügung stehen, können sie zur Analyse genutzt werden und so die schwierige und zeitaufwendige Suche nach Asymmetrien bei Lasten und phasenvertauscht angeschlossenen Sensoren vor Ort deutlich erleichtern.

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Parallele Datenverarbeitung ermöglicht schnelles Lokalisieren von Phasenasymmetrien

Um in großen Datenmengen Sensorinformationen mit signifikanter Abweichung von anderen Verläufen zu identifizieren, kann parallele Datenverarbeitung mittels MapReduce-Funktionen eingesetzt werden. Außerdem können Zusammenhänge mit weiteren Vorgängen bewertet und visualisiert werden. Je öfter Ereignisse gleichzeitig bei Zählern auftreten, desto stärker ist die Verbindung zwischen ihnen. So können Asymmetrien erkannt werden, die bei einer Gruppe von Zählern unabhängig von anderen nachzuweisen sind.

Beispielsweise kann solche eine Untersuchung ergeben, dass diese Asymmetrien bei einphasigen Schaltnetzgeräten einer Wohnhausanlageauftreten. Das Rundsteuersignal verursacht bei Aktivierung verstärkt Asymmetrien, da alle Lasten fälschlicherweise auf der gleichen Phase angeschlossen werden. Die so genannte Power-SnapShot-Methode liefert ein synchrones Abbild des Netzzustands, basierend auf Smart-Meter-Daten. Eine eigens entwickelte Methode erlaubt die Phasenzuordnung im Niederspannungsnetz mittels elektronischer Zähler. Die Spannungshistogramme aus den Power-SnapShots liefern Informationen zu asymmetrischen Belastungen. Eine Analysemethode ist die interaktive Visualisierung von definierten Ereignissen wie Summen oder Über- und Unterspannung.

Methoden der Wartungsplanung und Erfassung von Restlebensdauern zur Ersatzplanung von Betriebsmitteln

Die Optimierung der Netzinstandhaltung wird durch die Verteilnetzüberwachung möglich. Dadurch können Wartungseinsätze priorisiert und Fehler in Last- sowie Leistungsschaltern frühzeitig erkannt werden. Die systematische Überwachung kann Fehler vorab erkennen, bevor sie auftreten. Auf Basis dieser Informationen sind Wartungen an Trennern, Leistungsschaltern, Reclosern und Verteilnetztransformatoren möglich, bevor es zu Ausfällen kommt. Aufgrund der hohen Zuverlässigkeit von Transformatoren und Schaltern im Verteilnetz wird Ausfallüberwachung beginnen mit alternden Betriebsmitteln in kritischen Netzstationen eingesetzt. Dies hilft dabei, Wartungszyklen aktiv und effizient auf Basis von Zustand und Historie de Netzes zu planen. Eine Langzeitdatenbank hilft bei der Beurteilung des Lebensendes von Betriebsmitteln. Die Betriebsmittelüberwachung erlaubt auch Einblick in den Zustand der Schaltgeräte in GIS-Anlagen und das Reduzieren teurer zyklischer Wartungsintervalle.

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Zustandsüberwachung durch eine Kombination von Online-Zustandsdaten und Bestandsdaten

Mit Spectrum Power™ 7 und ISCM bietet Siemens das passende Lösungspaket zur Zustandsüberwachung aller eingesetzten Komponenten. Dieses integrierte Anlagensystem ermöglicht Voraussagen über Zustandsveränderungen der Betriebsmittel im Verteilnetz, und nicht die Überwachung einzelner Komponenten, wie konventionelle Systeme. Mit dem alternativen Software-Paket RCAM Dynamic können Online-Zustandsdaten mit Bestandsdaten kombiniert werden, um den aktuellen Zustand sowie künftige Zustände zu berechnen. Auf Basis unterschiedlicher Parameter sowie eines selbstentwickelten Alterungsmodells wird ein Asset Health Index für die unterschiedlichen Betriebsmittelkategorien erstellt. Zusätzlich unterstützt RCAM Dynamic bei der Einführung eines zustandsbasierten Wartungskonzepts und der strategischen Investitionsplanung.

Highlight-Produkt zur Verteilnetzüberwachung

Referenzen

Bewährte Lösungen in Referenzprojekten

Die Produkte und Lösungen von Siemens helfen dabei, die richtige Balance von Erzeugung und Verbrauch zu halten oder den wirtschaftliche Betrieb von Microgrids zu ermöglichen. Hier finden Sie einige Referenzprojekte.

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