Smart Grids Forum, Halle 13, Stand C35, HANNOVER MESSE 2016

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1 Smart Grids Forum, Halle 13, Stand C35, HANNOVER MESSE 2016 Intelligente Ortsnetzstationen für eine zukunftssichere Energieverteilung - Das modulare 3-Stufen-Konzept von Siemens Bernd Schüpferling, Senior Key Expert Control Technology MV Switchgear, Energy Management Division, Siemens AG Seite 1 Siemens.com/answers

2 Regenerative Energie & Smart Grid Veränderung der Verteilnetze Heute Morgen Unidirektionaler Energiefluss Bidirektionaler Energiefluss Über Spannungs- ebenen hinweg vermaschtes System Radiales System Einfacher Schutz Keine Datenerfassung Keine Intelligenz Erzeugung / Verbrauch Regelbarer Verteilnetz Transformator Erzeugung auf MS-Ebene Erzeugung auf MS-Ebene Umfangreiche Automatisierung Multifunktionale Kommunikation auf NS-Ebene e-car Infrastruktur Energiespeicher Seite 2

3 Fehler- und Ausfallmanagement Traditionelles Vorgehen der Fehlerbehebung 20 kv Kabelnetz Fehleranzeiger Fehleranzeiger Feldebene Offene Trennstelle Fehler Seite 3

4 Die intelligente Ortsnetzstation - 3-stufige Intelligenz - Transformator 1 Überwachung (Monitoring) Höhere Verfügbarkeit Schnellere Fehlerlokalisierung 2 Fernwirken Minimierung der Ausfallzeiten ("h" "min") 3 Lastflusssteuerung MS-SchaltanlageSchaltanlage 8DJH (RRRT) Niederspannung Verlustminimierung Management dezentraler Einspeisungen Seite 4

5 Lastschaltanlage 8DJH für Ortsnetzstationen mit eingebauten intelligenten Komponenten Motor Control Unit, elektronische Schaltgerätesteuerung in der 8DJH Kleinsignalspannungswandler für FCM nach IEC , 3,25V/ Ur max. 24kV Monitor zur Überwachung des Verteilnetzes SICAM FCM (Feeder Condition Monitor) SICAM CP-8000 zur Automatisierung von Verteilnetzen Kleinsignalstromwandler für FCM nach IEC , 300A Seite 5

6 SICAM A8000 Serie - Alle Anforderungen in einer Plattform vereint Modularität der Plattform für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und reduzierte Lagerhaltung Erweiterter Temperaturbereich von -40 C bis +70 C für raue Umgebungstemperaturen Höchste EMV-Festigkeit bis zu 5 kv (IEC 60255) für den direkten Einsatz in MS-Schaltanlagen Nutzung von internationalen Standards wie z. B. IEC für eine hohe Investitionssicherheit Integrierter Crypto-Chip und IPSec-Verschlüsselung zur Erfüllung hoher Cyber-Security-Anforderungen y Vielzahl an Schnittstellen und ein integriertes GPRS-Modul für die einfache Anpassung an vorhandene Kommunikationsinfrastrukturen Integriertes Web-Parametriertool für ein einfaches Engineering Seite 6

7 Überwachung des Verteilnetzes SICAM FCM (Feeder Condition Monitor) Gerichteter Kurzschluss-/ Erdschlussanzeiger geeignet für Netze mit allen Arten der Sternpunktbehandlung Messung von U / I / P / Q / S / cosφ /f Umgebungstemperatur: C LC-Display für Information und Parametrierung Eingänge: 3 x I Phasenstrom oder 2 x I Phasenstrom und 1 x I - Erdstrom (empfindlich) (225mV Kleinsignal nach IEC oder 1A) 3 x U Phasenspannung (3,25V/ 3 Kleinsignal nach IEC oder 100V/ 3) Kommunikation: Modbus RTU / RS485 Stromversorgung: DC V / AC 230 V, integrierte Pufferbatterie für ~ 20 Jahre Seite 7

8 Kleinsignalstromwandler für FCM nach IEC Ausgangssignal 225mV (bei I P = 300A bzw. 60A) Klassengenauigkeit 0,5 (nur für Phasenstrom), 1 oder 3 Ringkernwandler mit integriertem Präzissionsshunt nt Verfügbar in 4 Varianten: - als Phasenstromwandler für Einbau um Durchführung - als geteilter Phasenstromwandler für Einbau um das Kabel - als geteilter Summenstromwandler für empfindlichen Erdfehlerstrom - als Durchführungswandler mit 2x Phasenstrom und 1x empfindlichen Erdfehlerstrom Seite 8

9 Kleinsignalspannungswandler für FCM nach IEC Ausgangssignal 3,25V / 3 (bei Ur max. 36kV) Klassengenauigkeit g 0,5,, 1 oder 3 Ohmscher Spannungsteiler Spannungssensor für abgesteuerte Kabel-T-Stecker mit symmetrischem Konus an beiden Seiten (z.b. Nexans K400-TB) und auch für kurze Stecker (z.b. TE Connectivity RSTI-58 oder NKT CB24) Seite 9

10 Keine ausreichende Genauigkeit zur Spannungsmessung mit dem kap. Abgriff der Durchführung Ausgelegt für ein Spannungsprüfsystem nach IEC : Spannung vorhanden Spannung nicht vorhanden Keine Genauigkeit notwendig Bereich 0 10% Spannungsfrei Bereich 10% bis 45% Grauzone Bereich % Spannung vorhanden Kapazitiver Belag in Durchführung Kapazität unterliegt Temperaturgang Drift im Prozentbereich (Tests ergaben bis zu 6%) Kapazität unterliegt Alterung durch Feuchtigkeitsaufnahme des Giessharzes Nachkalibrieren etwa einmal pro Jahr, um Genauigkeit stabil zu halten Seite 10

11 FITformer REG V2 nachhaltiges Erfolgsmodell zur Integration erneuerbarer Energien Sichert die Spannungsqualität und ermöglicht die Einspeisung von dezentral erzeugter Energie ins Netz Kostensparende Alternative zum konventionellen Netzausbau Betriebseigenschaften und Abmessungen entsprechen denen gängiger Ortsnetztransformatoren Niederspannungslastregelbereich in drei Stufen Zusätzlicher oberspannungsseitiger Einstellbereich für optimalen Betrieb: +/- 2,5% und +/- 5% (einstellbar im spannungslosen Zustand) Keine zusätzlichen Verluste Keine beweglichen Komponenten im Aktivteil des Trafos Jahrelange Erfahrung mit zuverlässiger Schütz- und Steuertechnologie von Siemens Seite 11

12 Die intelligente Ortsnetzstation Kommunikationsbeispiel Station - RTU - Leitstelle Distribution Management System Wireless (GSM / GPRS) IEC SICAM A8000 Serie RTU-Plattform speziell für Ortsnetzstationen RS485 Modbus RTU SICAM FCM MCU FITformer REG SICAM P85X 3WL 3VA Feeder Condition Monitor mit Sensoren, in 8DJH integriert Motor Control Unit für Schaltgeräte in der 8DJH Transformator mit US- Lastregelung in 3 Stufen Power Meter und Power Quality Recorder Offener Leistungsschalter Kompakt-Leistungsschalter Seite 12

13 Fehler- und Ausfallmanagement Automatisiertes Schalten für Fehlerisolierung und Wiederversorgung (Kabel) IEC Weniger Startzeit 10 2 als 1 Minute Wiederversorgung Fehlerisolierung Fehlerort Verteilt Seite 13

14 Fehler- und Ausfallmanagement Automatisiertes Schalten für Fehlerisolierung und Wiederversorgung (Kabel) Regionalcontroller IEC IEC Weniger Startzeit als 1 Minute Wiederversorgung Fehlerisolierung Fehlerort Halb-verteilt Seite 14

15 Referenzen Aktuelle Lösung für intelligente Ortsnetzstationen In 8DJH-Schaltanlage integrierte RTU: SICAM A8000 Bleigel-Akku USV mit Stromversorgungseinheit Sicherungsautomaten Modem Seite 15

16 Referenzen Aktuelle Lösung für intelligente Ortsnetzstationen RTU in abgesetztem RTU-Schrank: SICAM CP-8000 Wireless Modem USV mit Stromversorgungseinheit Batterie Sicherungsautomaten Ort-/ Fernumschalter Seite 16

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Bernd Schüpferling Senior Key Expert Control Technology MV Switchgears Energy Management Division EM MS S PLM SEC Mozartstrasse 31c Erlangen, Germany Telefon: Mobil: bernd.schuepferling@siemens.com Seite 17