Fühler im Netz – das Verteilnetz in der energetischen Zukunft
Motivation
Die starke Zunahme dezentraler Anlagen, die Strom aus erneuerbaren Energiequellen in das lokale Verteilnetz einspeisen, geht mit einem erhöhten Bedarf an Steuerung und Überwachung einher. Da die Sonne nicht immer scheint und der Wind selten gleichmäßig weht, kann durch die daraus resultierende fluktuierende Stromeinspeisung die Netzstabilität negativ beeinflusst und die Versorgungssicherheit gefährdet werden.
Obwohl die detaillierte Erfassung des Netzzustandes im Nieder- und Mittelspannungsbereich unabdingbar ist, um Anlagen- und Netzstörungen frühzeitig zu erkennen, werden sie im Gegensatz zu den Transportnetzen bisher kaum kontinuierlich überwacht: Oftmals sind teure Messverfahren notwendig, die nur Momentaufnahmen erfassen. So besteht die Gefahr, dass kritische Netzzustände, schleichende Veränderungen oder Defekte bei Kundenanlagen zu spät erkannt werden.
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BPL stellt eine attraktive Kommunikationstechnologie für Smart Grids dar, denn mit BPL wachsen Stromversorgungs- und Telekommunikationsnetze intelligent zusammen“
Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek von der Bergischen Universität Wuppertal.
Aufgabenstellung
Diese Problematik aufgreifend soll „Fühler im Netz“ neue Möglichkeiten zur einfachen und günstigen Zustandsanalyse von Verteilnetzen und den angeschlossenen Anlagen entwickeln. Die Idee ist, Frequenzanalysen der Breitband-Powerline-Datenübertragung zu nutzen.
Ziel ist die Entwicklung eines Konzeptes für die systematische Nutzung der Kanaleigenschaften des BPL-Netzes zur Erfassung kritischer Netzzustände im Nieder-/Mittelspannungsbereich sowie zur Detektion von aktuellen bzw. absehbaren Störungen im Netz und bei Kundenanlagen. Die erfassten Zustandsdaten sollen in der Netzbetriebsführung und Ausbauplanung verwendet werden. Auch prüfen die Projektpartner, inwiefern sie zusätzliche Messdaten durch den Einbau einfacher Messsensorik im BPL-Netz effizienter erfassen können. Zudem steht die Entwicklung eines softwarebasierten Analysetools zur Interpretation der erfassten Parameter im Fokus.
Projektergebnisse
Nach umfangreichen Recherchen, Untersuchungen und Analysen wurden die gewonnenen Erkenntnisse von den Projektpartnern in Laborversuchen sowie mittels eines Demonstrationsaufbaus und Feldtests auf ihre Praxistauglichkeit geprüft. Im Anschluss erfolgte die technische und wirtschaftliche Bewertung der Ergebnisse. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden abschließend in einem Leitfaden zusammengefasst.
Das Projekt belegt die Netzdienlichkeit der Zustandserfassung mittels BPL-System. Es konnten sowohl die technische Machbarkeit, als auch der Mehrwert für die Netzbetriebsführung sowie das Assetmanagement nachgewiesen werden:
- Echtzeit-Netzmonitoring (insb. in der Niederspannung)
- Zustandserfassung von Anlagen (insb. in der Niederspannung)
- Zustandserfassung von Kabeln (insb. in der Mittelspannung)
Im Rahmen von „Fühler im Netz“ soll der Netzzustand im Nieder- und Mittelspannungsbereich auf zwei Arten erfasst werden: zum einen über die Analyse der BPL-Datenübertragung (Ebene A) und zum anderen mittels einfacher Messsensorik (Ebene B).
Produktentwicklung
Aufbauend auf den Ergebnissen des Projektes wurde das Sensor BPL-Modem 4NQ entwickelt.
Das Modem verfügt über eine integrierte Spannungssensorik für alle drei Phasen. Hierdurch wird eine flächendeckende Spannungsmessung ermöglicht, mit der sich Netzzustände kontinuierlich erfassen und analysieren lassen. Für alle drei Phasen werden folgende kontinuierliche Messungen ermöglicht:
- Spannungen
- Phasenwinkel (zwischen den Spannungen)
- THD (Total Harmonic Distortion)
Förderung
Das Projekt unter der Führung von PPC wurde mit einem Gesamtbudget von ca. 2,5 Millionen Euro im Rahmen der Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“ vom BMBF und BMWi gefördert. Die 3-jährige Projektlaufzeit hat im November 2014 begonnen und endete im Oktober 2017.
Projektpartner waren neben PPC:
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