Die Helmut Mauell GmbH

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1 Die Helmut Mauell GmbH Sparte Intelligente Verteilnetze Moderator: Wolfgang Friedrich Oldenburg

2 Themen Anforderungen aus Sicht der Energienetze an die Produkte Systemlösung für die Niederspannung für die Mittelspannung Ausblick / Zusammenfassung 2

3 Neue Versorgungsstruktur durch: Veränderte Einspeisung Windkraft Photovoltaik Kernenergie-Ausstieg Blockheizkraftwerke Biomasse Höchstspannung Hochspannung Neue elektr. Verbraucher Elektrofahrzeuge Wärmepumpen Speicher Elektrische Speicher Biogasspeicher Thermische Speicher.. Mittelspannung Niederspannung 3

4 Veränderte Netzanforderungen Stromnetze - Auf dem Weg zum Smart Grid Verteilte regenerative Erzeugung Auswirkung auf Netzbetreiber Kostenintensiver Netzausbau vs. Anreizregulierung 110 kv 10 kv Energiefluss 0,4 kv Einsspeiseleistung dimensioniert künftige Netzauslegung Lastflußumkehr: heute temporär, später? Verteilnetze werden die Transportnetze von morgen Überlagerte Windeinspeisung verschärft die Auswirkung der Solareinspeisung zusätzlich Marktregeln in der bekannten Form greifen nicht mehr! Entwicklung E-Mobility Erhöhung der Systembeobachtbarkeit Eingriffe in das Netz werden unvermeidlich! 4

5 HEUTE Spannungsbandverletzung U/V Unzulässige Spannungserhöhung durch PV-Einspeisung 253 U> EN50160 MS-Netz Ortsnetzstation Hausanschluss Länge Maximale Last Überlastung Betriebsmittel Abzweig 1 Abzweig 3 Ortsnetzstation 129,8 A 72,1 A 187,6 A NAYY 4x50 SE, Ir = 142 A 10 kv/ 0,4 kv Str,nenn = 100 kva Abzweig 2 5

6 Anforderungen Monitoring Niederspannung GPRS- Modem Erfassung von Messdaten aus dem Niederspannungsnetz über Messtechnik in der Ortsnetzstation Messtechnik in den Kabelverteilern Übertragungstechnik SmartRTU ONS Meldung von Verletzungen des Spannungsbandes an die Leitstelle Speicherung der Messdaten lokal in der SmartRTU vor Ort Übertragung der Daten zur Messwarte Dezentrale Messbox KVS Breitband- Power- Line Sensorik 6

7 Anforderungen Monitoring Mittelspannung Erfassung von Messdaten aus der Mittelspannung über Messwandler Strom Spannung Erkennen und Übertragung von Netzstörungen Erdschluss- oder Kurzschluss. Steuerung und Überwachung von Antrieben in der Mittelspannung Sensorik 7

8 Anforderungen Erzeugungsmanagement Netzführung Erfassung von Energiewerten Wirkleistung & Blindleistung Erzeugungsmanagement Regelung Wirkleistung & Blindleistung Reduzierung der Wirkleistung in Stufen % oder als SW Regelung Blindleistung in Abhängigkeit der Spannung am Netzanschlusspunkt (Q von U Regelung) Überwachung Anschlussleistung der Erzeugungsanlage und Abschaltung bei Überschreitung Dokumentation lokale Speicherung aller Prozessund Rechenwerte PV-Anlage Wechselrichter Smartmeter DC AC Energiezähler 8

9 Anforderungen Allgemeine Produktanforderungen Wirtschaftliche Erstinvestition Offen für Erweiterung ohne Systemwechsel Einfaches Engineering ohne Zusatztools Verwendung internationaler Standardprotokolle Flexible und sichere Kommunikationslösungen An die Umgebungsbedingungen angepasste Umwelteigenschaften 9

10 Von Produkten zur. Algorithmen SmartRTU ONS GPRS- Modem Smart Grid Smart Grid Smart Grid Smart Grid Gehäuse Aktor EEG Sensor Wandler NS BPL-Modem Wandler MS Neuentwicklung Bestand (integrierte Komponenten) EEG Monitoring Planungssoftware Systemlösung für intelligente Netze 10

11 Lösungsansatz ines Ziel Vorgehen Schutzfunktion für Betriebsmittel und Einhaltung des Spannungsbandes Optimierung der Netzaufnahmekapazität Kontrollintelligenz in der NS (Unabhängigkeit vom übergeordnetem Leitsystem) MSR-Intelligenz in NS-Netz wenn wirtschaftlicher als konventionelle Lösung Einsatz in ländlicher und vermaschter Netzstruktur Messung mit Haushaltszähler eine Kann -Option Strategie: messen Zustand erkennen lokal steuern So wenig Messtechnik als nötig transparentem Leistungsfluss Steuerungslogik für Netzkapazitätsmanagement 11

12 Einspeisung Spannung Gesamtbedarf Netzverstärkung Zeit 110 % U N 100 % U N Schwachlast + hohe Einspeisung Schwachlast + Basiseinspeis ung Heutige Netzabgabekapazität Spannung Last 90 % U N Teillast + ohne Einspeisung Starklast + ohne Einspeisung Entnahme Länge 12

13 Vom Blindflug zum Sichtflug beisph. Ortsnetz Netzbezirk Netzbezirk Ortsnetzstation Netzbezirk Modellierung der Leistungsflussberechnung für das NSP-Netz Umgang mit Informationsdefiziten Intelligente Auswahl und Positionierung von möglichst wenigen Sensoren 13

14 Anforderungen an die Systemlösung ines An die Messungen zur Netzzustandsbestimmung Genauigkeit der Spannung (je Phase) an den ausgewählten Netzknoten Strombelastung für jeden Netzzweig und Phase Zur Auswertungen zusätzlich die prozentuale Abweichung der Knotenspannung von der Nennspannung Identifikation gefährlicher Annäherungen an das zulässige Spannungsband die prozentuale Kabelauslastung Systemtechnik einfache Projektierung, Montage und Service des Systemlösung ines mit bestehenden Personal in der Fläche 14

15 EVU Systembetrieb XML MSCONS Topologie Sachdaten Standardisierte Kommunikation über GBOS Servicemodul Datenkonvertierung und Aufbereitung R,X,I,l Dokumentation Dokumentation NSP-Netz GSI Grid State Identification IGC Intelligent Grid Control Dezentrales Netzmanagement Trafostufung Blindleistungsregelung Speichernutzung Netzeingriff (Einspeisemgm.) Prinzipieller Ablauf zur Zustandsüberwachung Einsatz Leistungsfluss- und Regelalgorithmus 15

16 Intelligente Steuerung des Niederspannungsnetzes Berechnet der Leistungsflussalgorithmus eine drohende Spannungsbandverletzung oder eine Überlastsituation, werden automatisch Gegenmaßnahmen eingeleitet. 3-stufiges Regelungsmodell: 1. Stufe: Spannungsregelung 2. Stufe: Blindleistungsregelung 3. Stufe: Wirkleistungsregelung (so spät wie möglich!) 16

17 IT Netzbetreiber ines Architektur ines Mess- und Leitwarte Periodische Stammdatenübergabe ines ETL Datenaufbereitung Generalisierung Versionisierung ines Admin System Benutzer Datenverteilung ines NeMo Netzustandsmonitoring und Analysetool Netzbild ines CC EEG-Monitoring Online Monitoring Statistik ines NLS Überwachung Prozessansicht Meldestelle GIS Anlagen CIM ESB WebService IEC Fernwirkknoten Internet Router z.b. GPRS abox Modem mbox sbox KVS GSI Grid State Identification IGC Intelligent Grid Control Breitband- Powerline Leistungsintensive Verbraucher (Wärmepumpen, Elektroautos und Einspeiser (PV)) Ortsnetzstation 17

18 ines Architektur Sparte IT Netzbetreiber ines Mess- und Leitwarte ines ETL Periodische Stammdatenübergabe GIS ines Admin Datenaufbereitung Generalisierung Versionisierung ines NeMo Netzustandsmonitoring und Analysetool Netzbild System Benutzer Datenverteilung Anlagen ines CC EEG-Monitoring Online Monitoring Statistik ines NLS Überwachung Prozessansicht Meldestelle CIM ESB WebService Fernwirkknoten IEC Router Internet abox z.b. GPRS mbox Modem KVS sbox GSI Grid State Identification IGC Intelligent Grid Control BreitbandPowerline Leistungsintensive Verbraucher (Wärmepumpen, Elektroautos und Einspeiser (PV)) Ortsnetzstation 18

22 Netzkapazitätsmanagement MS Erfassung Erfassen der MS Messwerte (U/I) Übertragung zur Umspannanlage Ermittlung der Netztopologie (Schaltzustand) Hochspannung Intelligente Steuerung des Netzes 1 Spannungsreglung Trafo (Optimierung) 2 Speichereinsatz / Blindleistungsregelung 3 Regelung Wirkleistung Erzeuger WiMAX Mittelspannung Ergebnis Erhöhung der Transportkapazität MS Netz Verhinderung Verletzung des Spannungsbandes Durchgängige Regelstrategie im MS NS Netz Niederspannung 22

23 Die Systemlösung ines stellt eine skalierbare Systemlösung für den Netzbetreiber bereit ist modular erweiterbar und offen für zukünftige Anwendungen reduziert das Datenvolumen zur Netzleitstelle und verhindert einen Datentsunami gegenüber konventionellen Lösungen schafft Transparenz beim Netzbetreiber Netzmonitoring Netzautomatisierung Stationsmonitoring ines Mobil Mobile Messtechnik Online Datenlogger Messen & Schalten MS Messen & Lastflussberechnung -Trafostufung ONS-Trafo - Blindleistungsregelung - Speicherbewirtschaftung - Wirkleistungsregelung 23

24 Zusammenfassung Einsatz von netz- und systemkonformer Technik notwendig aber heute noch nicht Realität! Dezentrale Erzeugung ist bezogen auf das jeweilige Ortsnetz mit ines besser händelbar - weniger technische Verluste Einsatz von wirtschaftlicher Kommunikationstechnik im Rahmen der Gesamtlösung ines Reduzierung / Verzögerung von kostenintensiven konventionellen Investitionen durch den Einsatz von intelligenter Mess-; Steuer- und Regelungstechnik im Netz schließt die Intelligenzlücke in der Niederspannung und stellt eine flexible Systemlösung des Netzes für smart market bereit 24

25 Wolfgang Friedrich Produkt und Account Manager Vertrieb Fa. Helmut Mauell GmbH Anschrift Am Rosenhügel 1-7 D Velbert Tel Handy