Die Module der Netzleittechnik setzen auf den SCADA-Funktionen auf und sind anwendungsbezogen weitgehend kombinierbar. Hier werden alle Module für den Einsatz für Energieversorgungsnetze sowie die Erweiterungsmodule für Gas-, Wasser- und Fernwärmenetze beschrieben.
Die Topologieverarbeitung ermittelt aus den aktuellen Zuständen von Schaltern und Potentialpunkten den Versorgungszustand der einzelnen Leitungen eines Netzes. Dazu wird das Netz in einzelne Leitungsabschnitte unterteilt und ein Topologiedatenmodell erstellt. Die möglichen Versorgungszustände werden in den Prozessbildern durch entsprechende Einfärbung unterschieden, wie z.B. spannungslos oder geerdet. Mit Hilfe der Strangeinfärbung können auch die Topologiezustände auf Strängen transparent dargestellt werden. Hierzu vererbt jede Sammelschiene in jeden Strang eine Farbe hinein.
Nach einem Erdschlussereignis werden die aktuellen Zustände der Erdschlussrichtungsrelais ausgewertet, der Fehlerort nach Möglichkeit eingegrenzt und die Ergebnisse visualisiert. Die angezeigten Richtungen der Relais sind in den Netzbildern beispielsweise über Pfeile an den Leitungen darstellbar. Die Richtungsrelais werden automatisch rückgesetzt.
Schaltprogramme bieten die Möglichkeit, Standardschaltungen im Netzbetrieb (z. B. Abzweig EIN/AUS) einschließlich der notwendigen Verriegelungsbedingungen und Berücksichtigung von Laufzeiten nach einmaliger Projektierung und Prüfung beliebig oft abzurufen. Häufig wiederkehrende Schaltprogramme z. B. zum Schalten eines genormten Feldes werden einmal definiert und lassen sich dann auf alle Felder gleichen Typs und mit gleichen Verriegelungsbedingungen anwenden.
Der Aufruf von Schaltprogrammen ist ereignisgesteuert, zeitgesteuert oder von Hand möglich. Sie können an beliebiger Stelle angehalten, fortgesetzt oder abgebrochen werden. Jeder Schaltschritt wird auf Erfolg geprüft und führt beim Misslingen zum Abbruch.
Aufgabe einer Prognose ist es, den zeitlichen Verlauf einer nicht deterministischen Größe vorherzusagen, also z. B. den Lastgang über bestimmte Zeitintervalle unter Berücksichtigung von Einflussfaktoren wie Tagestypen, meteorologischen Daten usw. zu prognostizieren.
Für derartige Anwendungen hat sich der Einsatz künstlicher neuronaler Netze (KNN) als sehr effizient herausgestellt, da sie sehr schnell Ergebnisse mit guter Genauigkeit liefern. Lösungen auf Basis von KNN gehen davon aus, dass sich in den bekannten Vergangenheitsverläufen Gesetzmäßigkeiten repräsentieren, die zwar nicht explizit formulierbar sind, von deren Gültigkeit und Übertragbarkeit auf die Zukunft man jedoch überzeugt ist. Der zukünftige Verlauf ergibt sich mit guter Genauigkeit aus den implizit in den Altdaten kodierten Gesetzen und aktuellen sowie geschätzten zukünftigen Hilfsgrößen, wobei die Prognosen sich allmählichen Veränderungen der Verbrauchereigenschaften und des Lastverhaltens anpassen.
Ein Prognoseverfahren auf Basis von KNN ist also ein System, das durch Training in die Lage versetzt wurde, anhand bekannter Daten den zeitlichen Verlauf einer Größe vorherzusagen. Es erweist sich gegenüber herkömmlichen algorithmischen Verfahren als überlegen. KISTERS hat durch Beteiligung an entsprechenden Forschungsvorhaben sehr früh die Vorteile des Einsatzes von KNN erkannt und das Verfahren in einer Software-Komponente für die Prognose von Energieverläufen (Strom, Gas, Fernwärme usw.) branchenspezifisch zur Einsatzreife entwickelt. KNN ist damit heute auch für die ControlStar-Einbindung verfügbar Ergebnisdarstellung der Netzlastprognose
Zielsetzung der Optimierung ist ein gleichmäßiger Strombezug mit Einhaltung des Bezugsmaximums in jeder Verrechnungsperiode durch:
Lastverschiebung
Verbrauchseinschränkung bei Großverbrauchern
Einsatz von Spitzendeckungsanlagen
Einsatz von Energiespeichern oder anderen Erzeugern
Die Optimierung wird durch eine Übergabeleistungsregelung realisiert. Mögliche Verrechnungsperioden betragen 15, 30 und 60 Minuten. Das in der Regel vom Vorlieferanten bereitgestellte Verrechnungsperiodensignal wird überwacht und bei Ausfall nachgebildet. Die Optimierungsrechnung ermittelt die bis zum Ende der Verrechnungsperiode konstant beziehbare Leistung und vergleicht diese mit dem momentanen Leistungsbezug. Tritt eine Differenz auf, so wird versucht, diese durch Schaltung von Verbrauchern zu korrigieren.
Vor Schaltung eines Verbrauchers werden verschiedene Prüfungen vorgenommen, z. B.
Schaltzustand, Priorität, Nennleistung min. und max. EIN- und AUS-Zeiten
sowie Schalthäufigkeiten
Hochlauf- und Nachlaufzeit
Die Eigenschaften der Verbraucher sind im Datenmodell eingetragen. Dieses ist online änderbar. Die Visualisierung der Optimierung erfolgt über:
Zustandsübersicht der Verbraucher
Anzeige der Momentan-, Korrektur- und Freileistung (numerisch, grafisch)
Zur Lastführung in elektrischen Netzen werden Rundsteueranlagen eingesetzt. Über sie werden langfristig festgelegte, zyklisch wiederkehrende oder spontane, aus dem Lastverlauf des Netzes abgeleitete Schalthandlungen durchgeführt. Durch Zu- bzw. Abschaltungen von Erzeugern und Verbrauchern abhängig von der Zeit oder der aktuellen Lastsituation kann der Lastverlauf beeinflusst und somit das Netz wirtschaftlicher betrieben werden.
Die dispositive Lastführung ist eine ControlStar-Systemfunktion, die diese Aufgabe wahrnimmt und dadurch ein herkömmliches separates Rundsteuerkommandogerät ersetzen kann. Die Ausführung von Rundsteuerkommandos kann initiiert werden durch:
Zeitliste geplanter dispositiver Schaltungen, auch mit Berücksichtigung des Tagestyps
Handsteuerung
externe Ereignisse
Strom-Bezugskostenoptimierung
Die Visualisierung erfolgt über:
Zustandsübersicht der Rundsteuerkommandos, Umspannwerke, externe Ereignisse und Zeitzählerzustände
Mit Hilfe der Netzsicherheitsrechnungen werden der aktuelle Netzzustand bestimmt und mögliche Störfälle vorbeugend analysiert. Darüber hinaus werden für zukünftig geplante Schaltzustände und Lastsituationen die resultierenden Lastflüsse und Verluste im Netz berechnet.
Zur Berechnung eines simulierten Netzzustandes wird die Lastflussrechnung eingesetzt. Sie benötigt als Eingangsgrößen Schalterstellungsmeldungen und Stufenstellungen sowie Einspeise- und Lastwerte und ermittelt aus diesen Werten alle Knotenspannungen, Flüsse, Ströme und Verluste. Bei Überlastungen, Spannungsbandverletzungen oder beim Erreichen der zulässigen Blindleistungsgrenzen spannungsregelnder Generatoren werden Warnungen ausgegeben. Die Eintragsgrößen können entweder dem Ergebnisdatensatz der State Estimation oder einem archivierten Prozessdatenabbild entnommen werden. Das Lastflussprogramm basiert auf dem entkoppelten Lastfluss nach Stott. In Sonderfällen, wie z. B. Stadtnetzen und Industrienetzen mit hohem Kabelanteil, wird ein Lastflussprogramm nach Newton-Raphson eingesetzt.
Die Schaltungssimulation ist aus den Dialogfeldern zur Betriebsmittelschaltung erreichbar und auf diese Weise komfortabel und schnell zu bedienen. Der angestrebte Schaltzustand wird simuliert und der Lastfluss inklusive aller Knotenspannungen, Ströme und Verluste mit Hilfe der Lastflussrechnung ermittelt.
Mit der Ausfallrechnung wird die (n-1)-Ausfallsicherheit des Netzes berechnet und überwacht. Es wird automatisch eine Liste der zu untersuchenden Ausfallvarianten (z. B. Leitungs- oder Sammelschienenausfälle) erzeugt, wobei eine manuell geführte Liste sowie die absolut und relativ am höchsten belasteten Betriebsmittel berücksichtigt werden. Vor Ausfallvarianten, die zu Überlastung oder Netzzerfall führen, wird gewarnt. Es können auch mehrere Betriebsmittel als ausgefallen angenommen werden.
Mit der Kurzschlussrechnung können die zulässigen Kurzschlussleistungen und -ströme im Netz überwacht werden. Zur Berechnung von symmetrischen (dreipoligen) und unsymmetrischen Kurzschlüssen nach VDE 0102 stehen zwei Verfahren zur Verfügung. Einmal kann die Berechnung nacheinander für alle Kurzschlussorte (Sammelschienen) in einem Rechenlauf erfolgen. Die Kurzschlussgrößen werden für die einzelnen Fehlerstellen sowie die jeweils angrenzenden Betriebsmittel berechnet und mit den erlaubten Maximalwerten verglichen, die durch die betreffenden Leistungsschalter gegeben sind. Im anderen Fall wird ein Kurzschlussort an einer beliebigen Sammelschiene des Netzes vorgegeben. Es werden die daraus resultierenden Teilkurzschlussströme und Leistungen in allen Netzzweigen, die Kurzschlussspannungen an allen Sammelschienen sowie Abklingfaktor, Dauerkurzschlussstrom usw. berechnet. Bei unsymmetrischem Kurzschluss werden die Ströme und Spannungen phasenweise ausgegeben.
In der Ersatznetzberechnung werden die messtechnisch nicht beobachtbaren Fremdnetze online reduziert, d. h. in Form von Ersatzzweigen und -einspei-sungen berücksichtigt. Ist durch den Ausfall von Messungen ein Teil des eigenen Netzes nicht mehr beobachtbar, so kann auch dieses Gebiet durch die online-Ersatznetzberechnung substituiert werden.
Topologieerkennung
)
Ergebnisdarstellung der Netzlastprognose
