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Energietechnik

Digitale Umspannwerke


Intelligente Lösung für Stromnetze der Zukunft

Der wachsende Anteil erneuerbarer Energien erfordert intelligente Energiesysteme, die stärker auf digitale Technologien setzen.

Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung beträgt in Deutschland bereits 30 %. Die fluktuierende und regional unausgeglichene Einspeisung bringt das Energieverteilungssystem jedoch zunehmend an seine Grenzen. Neben konventionellem Netzausbau sind weitere innovative Lösungen gefragt, um erneuerbare Energien einzubinden, etwa die Digitalisierung der Stromnetze. Insbesondere digitale Umspannwerke sind eine zukunftssichere Lösung, um die bestehende Infrastruktur besser zu nutzen. Dabei geht es vor allem darum, mehr Zustandsdaten zu generieren und diese intelligent zu nutzen. Eine erste Anlage hatte ABB bereits 1998 mit der Installation eines digitalen Strom-Spannungs-Sensors ausgerüstet.

Seither entwickelte ABB das Konzept für digitale Schaltanlagen aufgrund der sich verändernden Kundenerwartungen stetig weiter. „Die Vernetzung und die Datenauswertung ermöglichen Mehrwerte wie geringere Kosten, bessere Betriebsabläufe sowie weiter optimierte Wartungsintervalle und sie erhöhen die Grenzauslastung der Betriebsmittel“, betont Raphael Görner, Geschäftsbereichsleiter System Integration bei ABB. Wichtig dabei ist ein einheitlicher Kommunikationsstandard: Die moderne Kommunikation basiert in der Stationsautomatisierung auf dem internationalen Standard IEC 61850. So kann die Digitalisierung konsequent über das gesamte System hinweg umgesetzt werden – von der Leitebene bis hin zum Wandler.

Platzersparnis von bis zu 60 %

Das Umspannwerk wird von der Feldebene über die Kontroll- und Steuerungselemente bis hin zur Überwachungssoftware konsequent digitalisiert und vernetzt. Dadurch steigen die Sicherheit im Feld, die Flexibilität und die Verfügbarkeit. Kosten, Risiken und Auswirkungen auf die Umwelt können gesenkt werden. Zusätzlich lassen sich erhebliche Platzersparnisse realisieren, da viele Funktionen, die in konventionellen Schaltanlagen von verschiedenen Geräten ausgeführt wurden, nun in einer Einheit untergebracht sind. Bisher separat ausgeführte Stromwandler werden durch einen optischen Sensor ersetzt und direkt in die Schaltgeräte integriert, was zu einer Ersparnis von bis zu 60 % der Grundfläche führt. Analoge Signale über Kupferkabel werden durch digitale Kommunikation über Glasfaserkabel ersetzt. Diese Signale werden in die Stations-/Leitebene weitergeleitet, wo die gewonnenen Daten über das MicroSCADA-Leitsystem visualisiert und zur Steuerung genutzt werden. Digitale Sensoren lassen sich durch die Betreiber flexibel mit veränderten Parametern konfigurieren.

Die Informationen aus der Feld- und Stationsebene werden im ABB Asset Health Center mit historischen und weiteren im Unternehmen verfügbaren Daten in Kontext gebracht. Das ermöglicht z. B. eine vorausschauende Wartung der Schaltanlage. Wartungszyklen lassen sich so anpassen, dass weder zu früh und zu viel noch zu spät und zu wenig gewartet wird. Das senkt die Kosten für personelle Wartungseinsätze oder Ersatzteilbestellungen.