Verteilnetze Intelligente Netzstation
Zu r ng u r e i t n Pate t e d l e m e a ng
Intelligentes Verteilnetz-Management Transparent. Sicher. Wirtschaftlich.
Netzanforderungen
Smart Grid: Alle reden davon, wir machen es Die Herausforderung für die Netze der Zukunft liegt darin, Energieflüsse sichtbar zu machen, um diese im Rahmen eines intelligenten Lastmanagements effizient und zielgerichtet regeln zu können. Die SAG bietet hierzu mit iNES die innovative Systemlösung: iNES ermöglicht durch die Implementierung eines modularen Mess-, Steuer- und Regelungssystems in das Ortsnetz die sichere und autarke Betriebsführung in der Niederspannungsebene.
Neue Herausforderungen für die Verteilnetze
Unsere Antwort: iNES – die intelligente
Während im bisherigen Verteilnetz der Lastfluss
Netzstation – autarke Überwachung und
zu jeder Zeit und nahezu symmetrisch vom Erzeu-
Regelung des Niederspannungsnetzes
ger zum Verbraucher geleitet wurde, wird künftig
Und genau an diesem Punkt setzen wir mit unserer
mehr dezentrale Einspeisung aus kleinen, erneuer-
SAG Systemlösung iNES an. Denn wir helfen Ihnen
baren Quellen der Normalfall sein. Mit der Folge
dabei, Ortsnetzstationen, das unterlagerte Netz
stark schwankender Lastflüsse bis hin zur Last-
und leistungsstarke Erzeugungsanlagen mit intelli-
flussumkehr. Größere Mengen an regenerativer
genter Steuerungs-, Mess- und Regeltechnik auszu-
Stromerzeugung führen allerdings zu einer erheb-
statten.
lich größeren Volatilität in der Einspeisesituation,
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für die das Niederspannungsnetz nie konzipiert
Der Kern ist die dezentrale Verwaltung der Netz-
wurde. Spannungsbandverletzungen, die zur Be-
kapazitäten innerhalb der Niederspannung. Dabei
triebsstörung oder Beschädigung der Geräte des
bestehen neben der Erfassung des Netzzustandes
Endkunden führen können als auch eine Betriebs-
in Echtzeit auch Möglichkeiten zur Steuerung
mittelüberlastung sind mögliche fatale Folgen.
und Regelung der Netze, so dass die bestehende
Diese können die heute verwendeten Schutzsys-
Netzkapazität tatsächlich genutzt werden kann.
teme allerdings weder registrieren noch können
Somit haben Sie die Möglichkeit, kostenintensive
sie aktiv darauf reagieren.
Investitionen in das Verteilnetz zu reduzieren.
Diese Problematik erfordert dementsprechend
Entwickelt haben wir unsere Systemlösung iNES
einen Umbau der konventionellen Netze zu so-
zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und
genannten „Smart Grids“. Smart Grid bedeutet
Wirtschaft: der Helmut Mauell GmbH aus Velbert,
dabei den Ausbau der konventionellen Netze mit
der Bergischen Universität Wuppertal und der
informations- und regeltechnischen Erweiterungen.
Frankfurter Mainova AG.
iNES Systemlösung
Topologiedaten und Dokumentation
aBOX (Aktorik) Erfassung/Übertragung von Ist-Werten & Steuerung von dezentralen Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen
mBOX (Messung) Erfassung/Übertragung von Ist-Werten diverser Netzknoten des NSP-Netzes
knoten aller Netz ausge % 5 1 . a c Nur chnik it Messte m ü s s e n m e n! erd stattet w
mBOX (Messung)
Kommunikation Leitwarte: sBOX via GPRS, fttx o.Ä Messwarte: sBOX via GPRS, fttx o.Ä. Netzknoten: sBOX via PLC Erzeuger/ Verbraucher: sBOX via PLC
sBOX (Steuerung) Autarke Überwachung und Regelung durch Identifikation des Netzzustandes und gezielte Steuerung von Erzeugungs-/Verbrauchsanlagen Beinhaltet ebenfalls: • Grid State Identification (GSI) • Intelligent Grid Control (IGC)
iNES Funktionsweise Durch zyklische Kommunikation unseres Automati-
Aufhebung vorhandener Überlastungen abgelei-
sierungsgeräts (sBOX) mit unseren Sensoren (mBOX)
tet. Im Vordergrund stehen die gezielte Engpass
wird der Zustand des Niederspannungsnetzes über-
vermeidung durch den gestuften Netzeingriff als
wacht. Dabei ist es nicht notwendig, sämtliche
auch die Blindleistungsregelung mittels Soll-Wert-
Netzknoten und Hausanschlüsse mit Sensorik
vorgabe. Die Wirkleistungsregelung der Verbrau-
auszustatten. Durch den Einsatz unserer Grid State
cher kommt daher nur in absoluten Ausnahme
Identification (GSI) müssen nur maximal 15 %
fällen zum Tragen.
der Netzknoten mit Sensorik ausgestattet werden. Vorteile In kritischen Situationen wird dann durch geziel-
Die Vorteile unserer Systemlösung iNES liegen
tes Ansteuern der Aktoren (aBOX) der Leistungs-
auf der Hand, denn iNES arbeitet autark. Die
fluss geregelt. Dazu verwenden wir die neu ent-
vorhandene Infrastruktur kann weiterhin genutzt
wickelte Steuerungslogik Intelligent Grid Control
werden und wird nur um technische Komponenten
(IGC) zur schnellen, aufwands- und kostenmini-
ergänzt. Überspeisungen und große Lastschwan-
malen Berechnung von Leistungsflüssen. Auf
kungen sind somit nicht mehr auf der Tagesord-
Basis der Berechnungsergebnisse werden dann
nung der Netzführung und -planung.
automatisch geeignete Maßnahmen zur gezielten
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Stationsmonitoring (NSP)
Das Ortsnetz stufenweise mit „Intelligenz“ versehen
Ausbaustufen Niederspannung (NSP) Die Systemlösung iNES ist modular aufgebaut
Systembestandteile:
und kann je nach Kundenanforderung ange-
• sBOX
passt und erweitert werden, was Ihnen einen
• Kommunikationsanbindung zum
weiteren Mehrwert bietet.
übergeordneten Diagnose-/Leitsystem (z. B. GPRS)
Stationsmonitoring Ziel:
Vorteile:
Auslastungsgrad der Ortsnetzstation (ONS)
• Reduzierung der Ausfallzeiten
durch Sensoren innerhalb der ONS erfassen
• Übersicht der Stationsauslastung
und überwachen.
• Lastflussrichtungserkennung in der ONS • Protokollierung und Archivierung der Ist-Werte
System:
• Visualisieren des Stationszustandes durch
Beim Stationsmonitoring werden neben unserer
ein einfaches Ampelsystem
sBOX auch Sensoren innerhalb der ONS installiert. So besteht die Möglichkeit, Ist-Werte – wie z. B. Strom, Spannung, Leistung und Temperatur – aus der ONS mit Zeitstempel zu erfassen, zu archivieren und an das übergeordnete Leitsystem zu übertragen.
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Netzmonitoring
Mit iNES vom Blindflug zum Sichtflug im Niederspannungsnetz
Netzmonitoring Ziel:
Systembestandteile:
Erhöhung der Systembeobachtung zu den
• sBOX, mBOX
elektrisch wirksamen Vorgängen im unter-
• Grid State Identification
lagerten Netz.
• Kommunikation zum übergeordneten Diagnose-/ Leitsystem (z. B. GPRS)
System:
• Kommunikation innerhalb des Nieder-
Das Netzmonitoring ergänzt das Stations-
spannungsnetzes via Breitband-Powerline
monitoring um Sensorik (mBOX) an einzelnen Netzknoten (z. B. Kabelverteilerschränke).
Vorteile zusätzlich zum Stationsmonitoring:
Dabei erfolgt die Auswahl der aufzurüstenden
• Erkennung kritischer bzw. überlasteter
Netzknoten durch unser Projektierungstool,
Netzbezirke (Engpassermittlung)
welches aus den bestehenden GIS-Daten die
• Verbesserung der Planungsgrundlagen durch
Anzahl der Messpunkte auf ein Minimum redu-
Kenntnis über die Netzzustandshistorie
ziert. So können zusätzlich zu den Ist-Werten
• Übersicht der Stations- und Netzauslastung
der ONS auch die Ist-Werte der diversen Netz-
• Lastflussrichtungserkennung in der Orts-
knoten des Niederspannungsnetzes (Strom,
netzstation und im Niederspannungsnetz
Spannung, Leistung, etc.) zentral in der sBOX
• Protokollierung und Archivierung der Ist-Werte
mit Zeitstempel erfasst, archiviert und an das
• Einfaches Ampelsystem zur Visualisierung
übergeordnete Leitsystem übertragen werden.
des Stations- und Netzzustandes
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Netzautomatisierung
Messen Sie noch oder regeln Sie schon?
Netzautomatisierung Ziel:
Systembestandteile:
Autarke Überwachung und Regelung des Nieder-
• sBOX, mBOX, aBOX
spannungsnetzes durch Identifikation des Netz-
• Grid State Identification Projektierungstool
zustandes und gezielte Steuerung von Erzeugungs-
• Intelligent Grid Control Algorithmus
und Verbrauchsanlagen.
• Kommunikation zum übergeordneten Diagnose-/Leitsystem (z. B. GPRS)
System:
• Kommunikation innerhalb des Nieder-
Die Netzautomatisierung ergänzt das Netzmoni-
spannungsnetzes via breitbandigem Powerline
toring um Aktorik (aBOX) und unseren Lastfluss-
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und Regelalgorithmus „Intelligent Grid Control“,
Vorteile zusätzlich zum Netzmonitoring:
kurz IGC. Dabei wird die Aktorik an einzelnen
• Sichere und autarke Betriebsführung in der
Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen installiert
Niederspannungsebene
und ermöglicht in Verbindung mit unserem IGC-
• Reduzierung/Verzögerung kostenintensiver/
Algorithmus eine Steuerung und Regelung von
konventioneller Investitionen (z. B. Ertüchti-
entsprechenden Netzkomponenten. Durch die
gung des Leitungsnetzes, Austausch von
Ausbringung der Aktorik (aBOX) und die Instal-
Ortsnetztransformatoren, etc.)
lation des IGC auf der sBOX besteht somit die
• Bessere Nutzung bestehender Netzkapazitäten
Möglichkeit, das Niederspannungsnetz aktiv und
• Selbstregelndes lokales System mit
autark vor Überlastsituationen zu schützen.
optionaler Anbindung an die Leitstelle
Stationsmonitoring (MSP)
Kontinuierliches Messen auch im Mittelspannungsnetz
Schnelle
Montage
Stationsmonitoring Mittelspannung (MSP) Ziel:
Vorteile:
Exaktes und kontinuierliches Messen im
• Sehr hohe Messgenauigkeit für Strom und
Mittelspannungsnetz.
Spannung des Mittelspannungsnetzes • Werkseitig kalibriert – eine spätere aufwendige
System:
und teure Nachkalibrierung entfällt
Mit einer neuen Generation von Kabelgarnituren
• Schnelle und einfache Installation
wird jetzt die effiziente Möglichkeit einer Über-
• Retro-Fit – kein Eingriff in die Schaltanlage
wachung der MSP geschaffen. Dies ermöglicht
notwendig
in Verbindung mit den iNES-Komponenten eine erweiterte Automatisierung des Stromnetzes.
Services: • Visualisierung der Netzdaten inkl. Grenzwert-
Systembestandteile:
betrachtung (iNES map)
Kabelgarnituren zur Strom- und Spannungs-
• Aufbereitung von GIS-Daten für die Smart Grid-
messung.
Anwendung • Integration von Kurzschluss- und Erdschluss Richtungsanzeigern
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sBOX
mBOX
Wandler NS
Wandler MS
IGC Algorithmus
GSI Algorithmus
PLC
iNES map
GPRS/UMTS Modem
aBOX
EEG Monitoring
Leitwarte
Die SAG im Profil
• Service:
Unsere Leistungen im Überblick:
Aufbau eines Wartungs- und Entstörungs-
• Consulting:
managements
Bestimmung der kritischen Netzgebiete
• Software:
• Engineering:
– Lizenz- und Softwarepflege
Parametrierung der Leittechnik
– Software für GIS und Netzbetrieb
Alle Angaben und Schaltungsbeispiele ohne Gewähr
Die Systemlösung aus einer Hand
• Installation: Einbau der Komponenten im Netz
Unsere Stärken:
• Datenintegration:
• Wir liefern Ihnen die erste modular erweiterbare
Softwaretechnische Anbindung an
Smart Grid Systemlösung für Ihr Einspeise- und
bestehende Betriebsmittelinformations-
Verbrauchsmanagement aus einer Hand
systeme (z. B. GIS)
• Wir helfen Ihnen bei der Entwicklung einer sicheren und autarken Betriebsführung in der
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8S_SAG_iNES_5-2013
Niederspannungsebene
