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Neue Technologien vermeiden den teuren Leitungsausbau. die
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Regelbare Ortsnetzstationen erhöhen die Netzkapazität für erneuerbare Energien.
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Spannungsqualität sichern

Auch wenn regelbare Ortsnetztransformatoren die Netzkapazität für dezentrale Einspeisungen kurzfristig und kosteneffizient erhöhen können, bleiben Beschränkungen. Diese sind vor allem durch die Grenzwerte der zulässigen Spannungsanhebung durch dezentrale Erzeugungseinheiten (VDE AR-N 4105) bedingt. Im Verbundprojekt „Spannungsqualitat“ erweiterten deshalb die Projektpartner den Funktionsumfang regelbarer Ortsnetztransformatoren durch neue Regelalgorithmen. Sie nutzen Sensoren an sensiblen Knotenpunkten des Niederspannungsnetzes (abgesetzte Sensoren), die der rONT-Regelung Informationen über die aktuellen Spannungszustände übermitteln. Die Funktionserweiterungen wurden nach einer Labor-Validierung im Feldversuch praktisch erprobt. Mit diesen Erfahrungen konnten die Projektpartner Anforderungen an den Netzbetrieb mit rONT definieren und Empfehlungen aussprechen.

Die Integration des rONT in die bestehenden Planungsgrundsätze ist vergleichsweise einfach. Die Montage und Inbetriebnahme unterscheidet sich nur unwesentlich von der eines konventionellen Ortsnetztransformators. Der Qualifizierungsbedarf des Betriebspersonals für die Inbetriebnahme, die Konfiguration des Reglers und Wartungs- und Entstörungsmaßnahmen stellt einen vertretbaren Aufwand dar.

Eine speicherprogrammierbare Steuerung übernimmt die automatische Umschaltung zwischen verschiedenen Regelungsalgorithmen. Eine dauerhafte stabile Datenübertragung der Messwerte von den abgesetzten Sensoren über das Mobilfunknetz kann nicht immer gewährleistet werden. An ausgewählten Standorten kann auch eine PLC-Verbindung über das Niederspannungsnetz die Messdatenübertragung sicherstellen, dies setzt eine vorherige Überprüfung der Netzstruktur voraus. Hier gilt es, robuste und zuverlässige Kommunikationslösungen für die Bedarfe zukünftiger Verteilungsnetze weiter zu entwickeln.

Kommunikationsinfrastruktur

Die bisherigen Standard-Ortsnetzstationen verfügen in der Regel über keine dedizierte Kommunikationsanbindung. Bestenfalls existiert eine einfache 2-Draht-Verbindung zu einer Station für eine Fernwirkanbindung. Künftig werden innovative Betriebsmittel, z. B. intelligente Ortsnetzstationen, mit einer modernen Kommunikationsanbindung und einer Vielzahl neuer Funktionen in den Verteilnetzbetrieb eingebunden. Das Verbundprojekt „Kommunikationsinfrastruktur für innovative Betriebsmittel für die Migration zu einem Smart Grid“ entwickelte und erprobte hierfür neuartige Netzwerkkomponenten, IEC-61850-Server/-Clients und universelle Datenmodelle gemäß IEC 61850. Zusätzlich wurde eine projektübergreifende Informationsinfrastruktur mithilfe innovativer Kommunikationstechnologien aufgebaut, damit die einzelnen Komponenten zusammenhängend funktionieren.

Netzzustandsschätzung

Mit den neuen Aufgaben der Verteilnetze steigt der Bedarf an aktiven Eingriffen. Gleichzeitig wird es zunehmend schwieriger, den aktuellen Netzzustand zu erfassen. Um den Einsatz kostspieliger Messtechnik zu minimieren, sind zuverlässige Zustandsschätzungen erforderlich. Sie sollen mit wenigen Messwerten auskommen und trotzdem Handlungsbedarf zuverlässig und rechtzeitig erkennen. Verfahren zur Positionierung von Messtechnik und zur Zustandsschätzung entwickelte die Projektgruppe „Netzzustandsschätzung“. Auf der Grundlage von wenigen, ausgewählten Messorten im Netz soll der Netzzustand unter Berücksichtigung einer zulässigen Abweichung vom wahren Netzzustand abgeschätzt werden. Im Rahmen eines Feldversuchs werden dieBerechnungsergebnisse mit den tatsächlichen Messwerten in einem vollständig mit Messtechnik ausgerüsteten Netzgebiet verglichen. Dazu wurde ein intelligentes Stromnetz (Smart Grid) im Stadtgebiet Aachen aufgebaut und sein Betrieb weiter erforscht. Potenzielle Messwerte wurden analysiert und hinsichtlich ihrer Eignung für eine Berücksichtigung in der Zustandsschätzung untersucht. Dabei werden neben konventionellen Messwerten auch Pseudomesswerte, welche zum Beispiel aus Wettermessdaten abgeleitet werden, berücksichtigt. Eine Nutzung von Smart Meter als Datenquellen für die Zustandsschätzung ist aus technischen Gründen nicht möglich.

Netzplanung

In einem weiteren Teilprojekt wurden Konzepte für die Netzplanung erarbeitet, mit denen innovative Netzkomponenten und -strategien in der Planung berücksichtigt werden können. Mit einem neu entwickelten Planungsund Optimierungstool können jetzt synthetische und reale Netze für zukünftige Versorgungsszenarien kostenoptimal ausgelegt werden. Auf Basis von umfangreichen Simulationen an verschiedenartigen Mittel- und Niederspannungsnetzen wurden Vorschläge zur Anpassung bestehender und Formulierung neuer Planungsgrundsätze abgeleitet.

Instandhaltung

Um den neuen betrieblichen Anforderungen gerecht zu werden, werden innovative Betriebsmittel in den Verteilungsnetzen installiert, wie z. B. regelbare Ortsnetztransformatoren, Längsregler, Mess- und Kommunikationstechnik. Bisher sind die Erfahrungen mit derartigen Betriebsmitteln noch gering. Neue Anforderungen und Rahmenbedingungen verlangen auch neue Instandhaltungsstrategien. Kontinuierliche Messwerte aus den zukünftigen Verteilungsnetzen geben Informationen über den aktuellen Netzzustand und die Auslastung der Betriebsmittel. Dies ermöglicht eine zustandsbasierte Instandhaltung. Sie verspricht eine hohe Zuverlässigkeit des Netzbetriebs bei gleichzeitig niedrigen Betriebskosten, da künftig die Instandhaltungsmaßnahmen entsprechend den Erfordernissen durchgeführt werden. Das Verbundprojekt „Instandhaltung“ hat hierfür eine neue zustandsorientierte Instandhaltungstrategie entwickelt und im Verteilnetz der Stadt Aachen erprobt.

Projektinfo 15/2018:
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BINE-Projektinfo 15/2018
(PDF, 4 Seiten, 309 kB)

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