Intelligenter Stromlaufplan mit zenon

Im Zuge der Weiterentwicklung industrieller Technologien haben sich in der Welt der Leistungsüberwachung und der Umspannwerke zwei führende Systeme herausgebildet. Einerseits treiben Advanced-Distribution-Management-Systeme (ADMS) Innovationen in vielen Bereichen moderner Supervisory-Control-and-Data-Acquisition-Systeme (SCADA-Systeme) voran. Dies führt zu grundlegenden Veränderungen, wie intelligenter Stromlaufplan, erweiterten Trendanalysen, fortschrittlichem Alarmmanagement bis hin zu einer dynamischen Berichterstattung. Andererseits hat sich das Einliniendiagramm, das häufig als Kernelement einer SCADA-Anwendung für Systeme zur Leistungsüberwachung betrachtet wird, im Laufe der Jahre nicht wesentlich weiterentwickelt.

Obwohl ADMS Versorgungsunternehmen zuverlässiger, sicherer und widerstandsfähiger macht, handelt es sich dabei um ein komplexes System, für das erhebliche Mengen Geld, Ressourcen und Zeit aufgebracht werden müssen. Doch was, wenn das Projektbudget gemessen am hohen Preis eines ADMS-Systems zu klein ist oder nur ein Teil der Funktionen überhaupt benötigt wird? Wenn man sich näher mit der ADMS-Technologie beschäftigt, lassen sich Erkenntnisse darüber gewinnen, wie eine weniger umfangreiche SCADA-Anwendung gerade für kleinere Projekte wichtige ADMS-Funktionen übernehmen kann.

Definition des Einliniendiagramms

Im Rahmen des Energiemanagements wird ein Einliniendiagramm oder Einlinienschaltbild als eine Art Blockdiagramm definiert, mit dem die Pfade des Leistungsflusses zwischen Komponenten des Systems grafisch dargestellt werden. Die Elemente im Diagramm geben nicht den physischen Umfang oder den Standort der elektrischen Anlagen wieder. Aber es ist eine gängige Konvention das Diagramm des intelligenten Stromlaufplans in der gleichen Reihenfolge zu strukturieren – von links nach rechts und von oben nach unten – wie das repräsentierte Schaltgerät bzw. sonstige Gerät in der Realität vorkommt.

Als einer der meist genutzten Bildschirme der SCADA-Leistungsüberwachung dokumentiert das Einliniendiagramm vor allem den Leistungsfluss und die elektrische Funktionsfähigkeit des Umspannwerks. Heute nutzen viele Versorger das Einliniendiagramm als Hauptfunktion ihrer SCADA-Anwendungen und müssen im Diagramm weder die Länge der Leitungen noch deren Verhältnis im physischen Raum berücksichtigen.

Eine Schlüsselfunktion des Einliniendiagramms ist das Automatic Line Coloring (ALC). Sie bietet dem Bediener eine vereinfachte Übersicht über den Status des Leistungssystems und zeigt neben einigen grundlegenden Informationen zu den Komponenten den aktuellen Zustand der Leitungen, Relais, Schutzschalter, Generatoren, Geräte usw.

Diese Funktion zeigt Leistungsüberwachungsdaten in verschiedenen Farben, wodurch der Bediener auf einen Blick erkennt, welche Elemente mit Strom versorgt werden und welchen Status bestimmte Teile im Schaltgerät haben, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Schließlich ist es wichtig, nachvollziehen zu können, was sich wo im Netz ereignet, welche Schaltvorgänge getätigt werden können und, sollte es Probleme geben, ob eine schnelle Reaktion benötigt wird oder ob beispielsweise ein Überblick über die richtige Handhabung ein kritischer Erfolgsfaktor ist usw.

Laut Gartner IT-Glossar handelt es sich bei einem ADMS um eine Softwareplattform für sämtliche Funktionen rund um Distributionsmanagement und -optimierung. So kann es unter anderem die Behebung von Ausfällen automatisieren und die Leistung des Verteilnetzes optimieren. ADMS-Funktionen, die für Stromversorger entwickelt werden, sind beispielsweise Fehlerortung, -analyse und -behebung, Volt/Var-Optimierung, Schutz durch Spannungsabsenkung, Spitzenlastoptimierung sowie Unterstützung für Mikronetze und Elektrofahrzeuge.

Auf dem Weg zum sogenannten Smart Grid ist ein besseres Verständnis aller Komponenten in größerem Maßstab – darunter dezentrale Energieressourcen, Energiespeicher und Elektrofahrzeuge – und deren Zusammenspiel im äußerst empfindlichen Gleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage des gesamten Netzes heute wichtiger als je zuvor.

Einige Unternehmen haben den Bedarf von Energieversorgern nach einem verbesserten Netzüberblick erkannt und entwickeln Produkte, die als ADMS agieren. Viele neue Funktionen werden geboten, mit denen sich beispielsweise Daten besser visualisieren lassen. Bei all dem Fortschritt steigen jedoch auch Kosten und Komplexität. Für Projekte, deren Budget zu knapp für ein ADMS und die damit verbundenen Infrastrukturkosten ist, sind kostengünstigere SCADA-Systeme mit den wichtigsten Funktionen eines ADMS eine attraktive Alternative.

Wichtige Funktionen, die SCADA einem ADMS abnehmen kann

Um die SCADA-Technologie weiter voranzutreiben und ADMS-Funktionen mehr Versorgern zugänglich zu machen, lohnt sich erneut ein Blick auf das Einliniendiagramm. Lassen sich bewährte ADMS-Technologien unter Umständen im intelligenten Stromlaufplan eines herkömmlichen SCADA-Systems nutzen? Welche Funktionen eines ADMS werden am häufigsten benötigt?

Lastflussberechnung und Zustandsschätzung

Die Lastflussberechnung eignet sich für den Einsatz in kleineren Netzen auf Ebene der Umspannwerke, um die Stromverteilung durch Messung der Ein- und Ausgänge zu analysieren. Anhand der Vorschaltberechnung kann der Bediener nach Ausführen des Steuerbefehls Informationen über mögliche Überlastungen erfassen. Darüber hinaus lässt sich mithilfe einer N-1-Berechnung kontinuierlich prüfen, ob alle Ressourcen ordnungsgemäß funktionieren.

Bei der Lastflussberechnung wird nicht nur die Wirkleistung ermittelt, sondern auch die Höhe der Blindleistung berücksichtigt. Außerdem können alle verfügbaren Netztopologien, darunter Stern-, Ring- und vermaschte Topologien, berechnet werden.

Stehen für die Lastflussberechnung keine ausreichenden Daten zur Verfügung, können die fehlenden Informationen in größeren Netzen im Rahmen der Zustandsschätzung erschlossen werden.

GIS Editor

Ein weiterer integraler Bestandteil eines ADMS ist das Geoinformationssystem (GIS). Es ermöglicht die Definition und Verwaltung genauerer, umfassenderer Netze, indem es die tatsächlichen Standorte der Leitungen und Schlüsselkomponenten (zum Beispiel Umspannwerke, Schaltgeräte und Stromschienen) abbildet. Auf diese Weise kann der Bediener den Zustand von Energiegeräten, wie die Leitungslänge, die Impedanz sowie die Leistungseingänge und -ausgänge, überwachen und die Anlagen vom Leitstand aus exakt verfolgen.

Moderne SCADA-Lösungen bieten Versorgern heute die Möglichkeit, das GIS in die Architektur des Einliniendiagramms zu integrieren. Ein vollständiges ADMS-Paket wird damit überflüssig. Das integrierte GIS-Modul der zenon Energy Edition bietet dem Anwender beispielsweise einen Bildschirm mit Einliniendiagramm, Worldview und mehr. Darüber kann eine zweite Ebene mit Standortelementen aus Satellitenkarten gelegt werden. Die Prozessdaten werden dann aus dem SCADA-System erfasst und lassen sich sowohl online als auch offline anzeigen.

zenon für einen intelligenten Stromlaufplan

Angesichts fortlaufender Innovationen wie dem ADMS interessieren sich immer mehr Energieversorger dafür, das Einliniendiagramm mit intelligenteren Funktionen zu modernisieren.

Die zenon Energy Edition von COPA-DATA bietet moderne, umfassende SCADA-Lösungen, die das Einliniendiagramm mit wichtigen ADMS-Funktionen wie Lastflussberechnung, Zustandsschätzung und GIS ausstatten. Mit zenon können Versorgungsunternehmen SCADA so optimieren, dass es mit der heutigen Infrastruktur kompatibel ist, ohne das Budget zu sprengen.

Mehr als 30.000 Energie- und Infrastrukturprojekte weltweit setzen bei der Entwicklung, Durchführung, Überwachung und Optimierung ihrer Prozesse auf zenon. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie mit zenon Ihre Projektziele erreichen, informieren Sie sich weiter über unsere Lösungen oder nehmen Sie direkt Kontakt zu uns auf.