place picture here Dr. Klaus von Sengbusch, Fernwirktechnik, 6. Oktober 2010 Die Rolle der Fernwirktechnik im Smart Grid Pilotprojekt MeRegio
Herausforderung Netzintegration Netzausbau und/oder optimierter Netzbetrieb Lange Nutzungsdauern primärtechnischer Betriebsmittel von 30 bis zu 100 Jahren (Leitungen, Schaltanlagen und Transformatoren) Elektrische Netze sind für erwartete Versorgungsaufgabe geplant Systematische Veränderungen der Versorgungsaufgabe erfordern Erhebliche Investitionen in Erweiterung der Primärtechnik und / oder Neue Netzbetriebsführungskonzepte Konkreter Handlungsbedarf durch dezentrale Erzeugung bereits in einigen Regionen sichtbar
Einflussfaktoren auf Smart Grid Use Cases im Verteilnetz Mehr dezentrale Erzeugung Qualitätsregulierung Regulierung (ohne Q-Element) Sinkende Kosten für IT Sinkende Kurzschlussleistung Elektrofahrzeuge
Use Cases Verteilnetzautomatisierung (1/3) Durch Smart Grids beeinflusste bestehende Aufgaben Lokalisierung von Kurzschlüssen im Mittelspannungsnetz Lokalisieren von Erdschlüssen im Mittelspannungsnetz Betriebsmittel im Kurzschlussfall vor Überlastung schützen Einhaltung des quasistationären Spannungsbandes bei Endkunden im Mittel- und Niederspannungsnetz MeRegio
Use Cases Verteilnetzautomatisierung (2/3) Optimierung bestehender Aufgaben Reduktion des Aufwandes und der Dauer für Freischaltung und Wiederversorgung nach Störungen im Mittelspannungsnetz Reduktion des Aufwandes für Freischaltung von Ortsnetzstationen (Niederspannung) Reduktion der Instandhaltungskosten von ONS durch frühzeitige Erkennung von Fehlern Rundsteuerung durch intelligente Stromzählerlösung ersetzen
Use Cases Verteilnetzautomatisierung (3/3) Neue Anforderungen Differenzierte Versorgungszuverlässigkeit für Kunden Dokumentation der Spannungsqualität Erkennung von Netzengpässen einige Stunden im voraus Beseitigung von Netzengpässen durch Last- Erzeugungsmanagement (Wirkleistung) bzw. Beseitigung von Netzengpässen in Mittelspannungsnetzen durch Veränderung der Netztopologie (mit Automatisierung) MeRegio
Möglichkeiten zur Vermeidung von Netzausbau Aktoren im Verteilnetz Heute Stufenschalter HS/MS-Transformator cos dezentraler Erzeugungseinheiten Zukunft (zusätzlich) Einzelne fernbedienbare Trennstellen Übersetzungsverhältnis Transformator in Ortsnetzstation (ONS) Beeinflussung Wirkleistung bei dezentralen Erzeugungsanlagen (z.b. kleine KWK-Anlagen) Beeinflussung Wirkleistung bei Verbrauchern (z.b. E-Mobility, elektrische Heiz- und Kühlsysteme) Fazit: Aktoren bereits heute vorhanden - mit steigender Tendenz Ansteuerung der Aktoren ist wesentliche Herausforderung
Ansteuerung der Aktorik Variante 1: Dezentraler Ansatz in Stationsleit-/Fernwirktechnik Erforderliche Sensorik: Spannungsmessungen auf NS-Seite kritischer Erforderliche Applikationen: ONS Transparente und einfach nachvollziehbare Wenn/Dann- Beziehungen implementiert in dezentraler Automatisierungstechnik (z.b. RTU)
Ansteuerung der Aktorik Variante 2: Zentraler Ansatz in Netzleittechnik Erforderliche Sensorik: Leistungsmessungen auf MS-Abgängen im Umspannwerk Leistungsmessung(en) auf MS-Leitungen vorzugsweise gleichmäßig über Abgang verteilt Erforderliche Applikationen: Netzzustandsschätzung in Netzleittechnik Wenn/Dann-Beziehungen auf Basis des geschätzten Netzzustandes zur Aktivierung der Aktorik Günstigster Installationsort einer zusätzlichen Leistungsmessung von Messung bei Netzzustandsschätzung profitierender Netzbereich MeRegio Umspannwerk offene Trennstelle
Anforderungen an Messtechnik in MeRegio Nachrüstbare Messungen MS/NS-Transformator Messung von Wirk- und Blindleistung an Stationen mit hoher dezentraler Einspeisung zur Verbesserung der Zustandsschätzung im Verteilnetz Messung der NS-Spannung zur Bewertung der Spannungsqualität Nachrüstbare Messungen NS-Leitungsabgänge Referenzmessung von Wirk- und Blindleistung um Genauigkeit der Zustandsschätzung im NS-Netz auf Basis der Daten intelligenter Stromzähler zu bewerten Nachrüstbare Leistungsmessungen MS-Leitungen Wirk- und Blindleistungsmessung an wenigen Stellen verteilt über Abgang Vermeidung mittelspannungsseitiger Spannungsmessungen
MeRegio Nachrüstbare Messungen MS-Leitungen / MS/NS-Transformator Ortsnetzstation (ONS) P,Q 20 kv CT/VT RTU P,Q,U 0,4 kv P,Q U CT/VT P,Q Erforderliche Installation Stromwandler (Kabelumbauwandler) 1- Anschluss an CT/VT Niederspannung 3-phasig bei zwei CT/VTs auflegen oder 3-phasig an einen MS-Leitungsabgang inkl. Stromwandler auf Niederspannungsseite (bereits installiert) an CT/VT anschließen
MeRegio Nachrüstbare Leistungsmessungen NS-Leitungen Ortsnetzstation (ONS) 20 kv RTU P,Q 0,4 kv P,Q CT/VT ISZ
Fernwirktechnik im Smart Grid Pilotprojekt MeRegio Zusammenfassung Anwendungsfälle Einhaltung des quasistationären Spannungsbandes bei Endkunden im Mittel- und Niederspannungsnetz Erkennung von Netzengpässen einige Stunden im voraus Beseitigung von Netzengpässen durch Last- (Wirkleistung) MeRegio Lösung bzw. Erzeugungsmanagement Nachrüstbare Messungen auf Basis bewährter Komponenten Einsatz lokaler Automatisierungsfunktionen zur Kostenreduktion bei Wandlern und Montage Messungen und dezentral abgeleitete Werte als Eingangsdatum für zentrale Zustandsschätzung im Leitsystem Last- und Erzeugungsmanagement auf Basis der Ergebnisse der Zustandsschätzung