Die intelligente Netzstation

Automatisierung im sekundären Verteilungsnetz

Durch eine gezielte Automatisierung in den sekundären Verteilnetzen lassen sich die Betriebskosten senken und die Betriebsführung vereinfachen. Eine entsprechende Lösung für die Sekundärversorgung bietet Alstom mit den so genannten „intelligente Netzstationen“.

10. Januar 2003

Verfügbarkeit, Versorgungssicherheit und kurze Unterbrechungszeiten im elektrischen Verteilnetz sind auch bei reduziertem Personaleinsatz und vereinfachten Netzstrukturen zu realisieren. Die Automatisierung im sekundären Verteilnetz ist ein wichtiger Schritt zur Erfüllung dieser betrieblichen Anforderungen. Zu den wesentlichen Forderungen, die von den Netzbetreibern gestellt werden, gehört zu einem ein vereinfachter Netzaufbau, zum anderen die Senkung der Betriebskosten. Nicht nur die Betriebsmittel werden dabei optimiert, sondern auch der Personaleinsatz ist eine wesentlicher Kostenfaktor.

Daraus abgeleitet muss eine angemessene Verfügbarkeit und Versorgungssicherheit mit automatisierten und ökonomischen Lösungen erzielt werden. Die bisher in Umspannwerken und Schwerpunktstationen zur Automatisierung und Überwachung eingesetzten Komponenten und Systeme wurden jetzt technisch für die Automatisierungsanforderungen von Mittel-/Niederspannungs-Ortsnetzstationen angepasst.

Alstom bietet hier für die Sekundärversorgung so genannte „intelligente Netzstationen“. Die grundsätzlichen Aufgaben der Stationen bestehen darin, elektrische Betriebsmittel freizuschalten, die Last ein- und auszuschalten, aber auch dafür zu sorgen, dass Arbeiten in den Netzteilen sicher durchgeführt werden können. Selbstverständlich muss auch der Kurzschlussschutz des Verteiltransformators gewährleistet sein.

Die Informationen über die Betriebszustände oder Ereignisse im Fehlerfall werden heute selten an eine zentrale Warte fernübertragen. Die motorische Schaltgerätesteuerung und Betätigung aus der Ferne ist ein Punkt neben der Messwerterfassung, die bislang in Ortsnetzstationen nicht üblich war. Dies gilt auch für die Anzeige und Berechnung von Arbeit, Leistung und Frequenz. Weiterhin stehen in der intelligenten Netzstation Ereignis-, Mess- und Zählwertspeicher mit der Datenweitergabe an die zentrale Leitwarte zur Verfügung.

Wenn im Störungsfall das Netz nicht zur Verfügung steht und damit auch die lokale Energieversorgung vor Ort ausfällt, kann auch von der Ferne für die Wiederinbetriebnahme der Netzteile nicht mehr zu- und umgeschaltet werden. Also ist eine integrierte Hilfsspannungsversorgung nicht nur zur Eigenversorgung der Automatisierungskomponente auszulegen, sondern muss auch die Energie für die Antriebe bereitstellen.

In der Vergangenheit haben sich Energieversorgungsunternehmen zu neuen globalen Unternehmen zusammengeschlossen. Die Folge ist unter anderem, dass das Betriebspersonal größere Versorgungsgebiete betreut. Daraus resultierte die Notwendigkeit im Störungsfall das Personal ganz gezielt an die richtigen Netzstationen zur Fehlerbehebung senden zu können. Die Personalvorhaltung ist davon abhängig, wie weit die Wege sind und wieviel Stationen angefahren werden müssen.

Der Personaleinsatz bei Verwendung der automatisierten intelligenten Netzstationen beschränkt sich ausschließlich auf die reine Fehlerbehebung. Die Automatisierung hat die Aufgabe, die Netzstationen aus der Ferne zu überwachen, deren Schaltzustände zu erfassen und Messwerte zu protokollieren sowie etwaige Fehlerorte relativ schnell zu erfassen. In Verbindung mit der Möglichkeit, von der Ferne aus einzuwirken, kann nicht nur der Fehler schnell geortet werden, sondern es wird damit auch eine kurze Unterbrechungszeit und somit eine hohe Verfügbarkeit erreicht. Das bisherige zeitintensive Abfahren mehrerer Netzstationen zum visuellen Beobachten der Kurzschlussanzeigevorrichtungen und das manuelle Freischalten der defekten Netzstrecke entfällt.

Heute erfolgt die Kommunikation zwischen der intelligenten Netzstation und der zentralen Warte durch Modemanbindung an das öffentliche Telefonnetz, über das Betreiber-Festnetz oder über Betriebsfunk. Die fortschreitende Innovation in der Kommunikationstechnik lässt in einem vorausschaubaren Zeitabschnitt auch die Informationsübertragung über die Mobilfunknetze (Handy) oder Power Line Carrier zu.

Eine Umrüstung älterer Stationen ohne Automatisierung zur „intelligenten Netzstation“ mit unterschiedlichem Automatisierungsgrad ist möglich. In diesen Ortsnetzstationen liegen oft keine Telefon- oder Standleitungen für Datenübertragungen. Die Verwendung von Funk ist nur in Regionen mit entsprechender Landschaftsstruktur möglich.

Das Mobilfunknetz bekommt für die Automatisierung der Sekundärverteilung eine besondere Bedeutung. Eine Besonderheit bei der Nutzung der Infrastruktur von Mobilfunknetzen ist, dass aus Kostengründen keine dauerhafte Verbindung aufgebaut werden braucht. Die eingesetzten Geräte in der Netzstation sind so intelligent, dass sie bei einem Fehler automatisch die Zentrale anwählen und die notwendige Information übertragen. Im umgekehrten Fall, oder auch als Servicezugang, wählt die Zentrale die Station an.

Durch die Normung der Protokolle erhält der Betreiber einen herstellerunabhängigen Betrieb; der Hersteller erhält eine Kontinuität der Protokolle und der Struktur für seine Produkte. Die dafür erarbeitete Kommunikationsnorm - die IEC 61850 - wird stetig an Bedeutung gewinnen, da sie eine Durchgängigkeit in den Leittechnikebenen gewährleistet. Damit wurde eine konsistente Übertragungsstruktur von den kleinsten Automatisierungskomponenten, über die Schutzeinrichtung, über die entsprechende Stationsleittechnik bis in die Netzleittechnik und einem minimalen Engineering- und Schulungsaufwand erreicht.

Für die Automatisierung im elektrischen Verteilnetz gibt es bei Alstom neue Komponenten und Systeme, die technisch und wirtschaftlich den jeweiligen Anforderungen angepasst sind. Im Bereich der Fernwirksysteme gibt es eine großen Bandbreite an Geräten. Beginnend bei den kleinsten Einrichtungen für Ortsnetzstationen über die etwas größeren Einrichtungen für die Selektivschaltstationen und Umspannwerke bis hin zu Anlagen, die für die Hochspannungsanwendungen gedacht sind. Daneben stehen Stationsleitsysteme, Schutzeinrichtungen , kombinierte Schutz-/Steuergeräte und Einrichtungen als Datensammler zur Verfügung.

Eine dieser Basiskomponenten ist die neue kompakte Fernwirkunterstation C922 als ökonomischer Kernbaustein für die intelligente Netzstation. Auch dort stehen offene Kommunikationsschnittstellen zur Verfügung. Die vorbeschriebenen Funktionen werden mit diesen kompakten Systemgeräten optimal und besonders ökonomisch realisiert.

Eine Automatisierung lässt sich nur implementieren, wenn die Kosten für diese Investition durch die Einsparungen für den Betrieb wieder ausgeglichen werden. Bei der Vielzahl von Ortsnetzstationen ist eine gezielte Automatisierung von ausgewählten Stationen die wirtschaftliche Lösung.

Erschienen in Ausgabe: 04/2002