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Stromübertragung

Ein sturmsicheres Stromnetz

2012 waren durch Hurrikan Sandy mehr als 800.000 New Yorker tagelang ohne Strom. Experten erwarten, dass die Zahl starker Stürme künftig weiter ansteigen wird. Der New Yorker Energieversorger Con Edison hat sich deshalb entschlossen, seine Infrastruktur sturmsicherer zu machen.

Siemens macht zusammen mit dem New Yorker Energieversorger Con Edison das Stromnetz in Lower Manhattan widerstandsfähiger gegen überschwemmungsbedingte Stromausfälle.

Die Lösung beruht auf einer Automatisierungstechnik, die zwei Verteilnetze der Region innerhalb von Sekundenbruchteilen in insgesamt vier Unternetze aufteilen kann. So wird verhindert, dass sich eine Störung über das gesamte Verteilnetz ausbreitet. Die Stromversorgung in den unversehrten Netzteilen bleibt erhalten und weniger Menschen sind von dem Ausfall betroffen. In dem Gebiet, dessen Stromversorgung nun sturmsicherer ausgelegt wird, liegt auch die Wall Street.

Wenn Hurrikans auf die Küste treffen, verursachen sie Überschwemmungen, wobei häufig der Strom ausfällt. Eine solche Störung breitet sich sekundenschnell über das gesamte Netz aus und kann auch die Energieversorgung in nicht überschwemmten Regionen in die Knie zwingen. Durch Hurrikan Sandy waren 2012 mehr als 800.000 New Yorker tagelang ohne Strom. Experten erwarten, dass die Zahl starker Stürme künftig weiter ansteigen wird. Con Edison hat sich deshalb entschlossen, seine Infrastruktur sturmsicherer zu machen.

Gestörte Teilnetze werden automatisch innerhalb von Millisekunden abgekoppelt

Ein Weg, die Auswirkungen von Stromausfällen einzudämmen, besteht darin, das Stromnetz in kleinere Einheiten zu unterteilen. Diese werden bei einer Störung blitzschnell vom restlichen, noch intakten Netz abgekoppelt. Das Abtrennen geschieht über eine Anzahl zentral gesteuerter Schaltstationen. In den beiden Verteilnetzen von Con Edison in Lower Manhattan sind insgesamt 44 solche Schaltstationen installiert. Um beim Abtrennen eines beschädigten Unternetzes das restliche Netz stabil zu halten, muss die Leitstelle bis zu 20 Schalter simultan innerhalb von Millisekunden umschalten. Die Herausforderung liegt darin, eine derart hohe Zahl von Schaltern, die zudem über das ganze Netz verteilt sind, fast gleichzeitig anzusteuern. Die Kommunikation geschieht deshalb über ein redundant ausgelegtes, schnelles Glasfasernetz.

Die Automatisierungstechnik zum Steuern der Schaltstationen entwickelte Siemens auf Basis von Verteilnetz-Steuerungen aus der so genannten Siprotec-Reihe. Jede Schaltstation wird über einen solchen Controller gesteuert. Erteilt die Leitstelle den Befehl zum Öffnen oder Schließen, kommt dieses Kommando über das Glasfasernetz innerhalb von vier Millisekunden vom ersten bis zum letzten Schalter. Um dies zu realisieren, setzt Siemens auf spezielle Kommunikationstechnik, genauer auf ein GOOSE-Protokoll. Dieses echtzeitfähige Netzwerkprotokoll erlaubt eine solch schnelle und simultane Übertragung im Glasfasernetz. Außerdem wurden die in New York eingesetzten 7SC80 Controller mit einer Schnittstelle für das von Con Edison eingesetzte Stromverteilungs-Managementsystem ausgestattet. Zudem nutzt Con Edison häufig unterwassertaugliche Schalter, so dass auch die Controller entsprechend ausgelegt werden mussten. Vor dem Einsatz der Controller im New Yorker Stromnetz wurde die gesamte Lösung bei Siemens daraufhin getestet, ob die geforderten simultanen Schaltgeschwindigkeiten eingehalten werden können.

 

Norbert Aschenbrenner