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Wie Sie mit zenon auf ein digitales Umspannwerk umsteigen

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Digitale Umspannwerke & ihre Anwendungsgebiete | COPA-DATA

Viele Unternehmen sind auf eine konstante und zuverlässige Energieversorgung angewiesen. Oft sind jedoch die Stromverteilungsnetze überlastet oder nicht effizient genug, um mit der heutigen Nachfrage Schritt zu halten. Kommt es in der Folge zu Stromausfällen, müssen die betroffenen Unternehmen Gegenmaßnahmen ergreifen, was häufig mit hohen Kosten verbunden ist. Um dieses Problem zu lösen und die Zuverlässigkeit und Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten, können Versorger ihre Automatisierungslösungen mit Technologien für sogenannte digitale Umspannwerke auf den neuesten Stand bringen. Durch den Einsatz standardisierter digitaler Schnittstellen und Daten unterstützt zenon Energieversorger bei der effizienten Verwaltung ihrer Stromnetze. Erfahren Sie mehr über digitale Umspannwerke und die Vorteile von zenon für Ihr Unternehmen.

What is a digital substation?

Was ist ein digitales Umspannwerk?

Traditionell haben Umspannwerke die Aufgabe, Strom an Haushalte und Unternehmen zu verteilen. Aufgrund der hohen Spannungen und Stromflüsse sowie der notwendigen Sicherheitsfunktionen sind diese Anlagen in hohem Maße auf analoge und binäre Statusdaten angewiesen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Ein Nachteil herkömmlicher Umspannwerke besteht leider darin, dass die Verarbeitung und Nutzung dieser Daten einen hohen Arbeits- und Ressourcenaufwand verursachen können. Mit der Architektur eines digitalen Umspannwerks lassen sich diese Ineffizienzen minimieren, indem die Datenströme digitalisiert werden. Daraus ergeben sich zahlreiche Vorteile, wie etwa flexible softwarebasierte Funktionen und die Optimierung des Datenaustauschs zwischen den Anlagen. Insgesamt bieten digitale Umspannwerke mehr Zuverlässigkeit und Flexibilität für die Bewältigung der zunehmenden Dynamik im Stromnetz.

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    Aus welchen Komponenten besteht ein digitales Umspannwerk?

    Für ein Umspannwerk war bisher ein umfangreiches Geflecht an Kupferkabeln nötig, um Signale zwischen den einzelnen Bereichen und Anlagen übertragen zu können. Neben den offensichtlichen Ineffizienzen und Schwachstellen nehmen solche Kabel viel Platz in der Anlage ein und verursachen manuellen Installations- und Wartungsaufwand. Allein um die Strom- und Spannungswandler sowie die Leistungsschalter mit den Relais zu verbinden, sind Tausende Meter Kupferkabel erforderlich. Ein wesentlicher Vorteil digitaler Umspannwerke: Der Kabelsalat weicht einer digitalen Glasfaserinfrastruktur, die eine flexible Interaktion der gesamten Anlage über spezielle Kommunikationsprotokolle ermöglicht. 

    Die Rolle von IEDs bei der Realisierung einer zentralen Überwachung und Steuerung für mehr Effizienz

    Intelligent Electronic Devices (IEDs) können die Anlagen in einem Umspannwerk, zum Beispiel Transformatoren und Leistungsschalter, steuern und ihren Betrieb sicherer machen. Durch den Einsatz von Mikroprozessoren in IEDs lassen sich bestimmte Prozesse im Stromnetz, wie die Analyse von Daten und die Eindämmung technischer oder qualitativer Probleme, automatisieren. Insgesamt entsprechen IEDs für digitale Umspannwerke der Norm IEC 61850 über die Automatisierung von Umspannwerken. Sie unterstützen damit einheitliche Datenmodelle, Kommunikationsprotokolle, Funktionen sowie Dienste zur Gewährleistung der Kompatibilität mit anderen Anlagen und Systemen. Dank dieser Einheitlichkeit profitieren die Anlagenentwickler von einer einfacheren Projektierung, Konfiguration und Inbetriebnahme.

    Warum sind digitale Umspannwerke besser als konventionelle?

    Umspannwerke müssen immer dynamischere Anforderungen an die Netzqualität und den Energiefluss erfüllen. Damit die Versorgungsunternehmen die steigende Zahl der Anlagen wirtschaftlich sinnvoll verwalten können, sind neue Verfahren für die Entwicklung, Inbetriebnahme und Überwachung von Energieanlagen mit einheitlichen und präzisen Instrumenten erforderlich. Die Norm IEC 61850 für digitale Umspannwerke erfüllt diese Anforderungen und unterstützt die Versorger bei der Vorbereitung auf das Energienetz der nächsten Generation.

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    Implementing a digital substation

    Inbetriebnahme eines digitalen Umspannwerks

    Der erste Schritt zur Implementierung eines digitalen Umspannwerks ist das richtige Verständnis der Architektur der Automatisierungsnorm IEC 61850. Fakt ist: Umspannwerke müssen digitalisiert werden, um mit dem modernen Energiebedarf Schritt zu halten. Das wichtigste Merkmal eines digitalen Umspannwerks ist jedoch der Prozessbus. Dieser ermöglicht optimale und flexiblere Verbindungen innerhalb des Umspannwerks und insbesondere zwischen IEDs. Durch die universellen Kommunikationsprotokolle wird eine manuelle Verdrahtung überflüssig.

    Standardisierung

    Die Norm IEC-61850 ermöglicht die Standardisierung digitaler Umspannwerke, damit in den Anlagen und Technologien weltweit mit hoher Zuverlässigkeit und Synergie implementiert werden können. Software für die Automatisierung von Umspannwerken, wie beispielsweise zenon, berücksichtigt international standardisierte Protokolle und erleichtert den Betreibern von Umspannwerken die Einhaltung anerkannter Verfahren.

    Kommunikationsnetze

    Eine der zentralen Funktionen eines digitalen Umspannwerks ist die Umrechnung von Prozessinformationen, wie Messwerten und Status, in Telegramme des jeweiligen IEC 61850-Kommunikationsprotokolls. Diese Informationen lassen sich dann flexibel an andere Anlagen und Geräte des Umspannwerks übermitteln und erhöhen so die Flexibilität. Der Einsatz von IEC 61850-konformen IEDs sowie Software für digitale Umspannwerke kann diesen Vorgang unterstützen. Durch effektive Überwachung dieser Daten lässt sich zudem sicherstellen, dass alle Bereiche eines Umspannwerks ordnungsgemäß funktionieren.

    Best practices

    Best practices

    Die wichtigste Best Practice bei der Implementierung und dem Betrieb digitaler Umspannwerke ist die Einführung internationaler Kommunikationsnetzwerk-Standards wie IEC 61850. Diese bilden die Grundlage für einen effizienten Datenaustausch und die Kompatibilität zwischen den einzelnen Anlagen. Darüber hinaus unterstützt ein unabhängiges Tool wie zenon die effiziente Verwaltung digitaler Umspannwerke, sowohl vor Ort, als auch aus der Ferne. Für den optimalen Betrieb eines digitalen Umspannwerks muss zunächst bestimmt werden, welche Bereiche manuell zu steuern und welche automatisierbar sind.

    Die Rolle von IEC 61850

    Auf die Automatisierungsnorm IEC 61850 sind wir bereits eingegangen. Doch wie setzt sie sich zusammen? Und wie kann das Regelwerk die Kommunikation in digitalen Umspannwerken effizienter machen? IEC 61850 soll die Planung und den Bau von Umspannwerken sowie die Kommunikation von IEDs auf internationaler Ebene standardisieren. Da immer mehr Stromnetzbetreiber weltweit ihre Umspannwerke digitalisieren, sind die Protokollstandards der IEC 61850 heute bereits gängige Praxis. Durch den Einsatz von Glasfaserkabeln und Cyber Security Funktionen gemäß IEC 62351 kann auch die Sicherheit insgesamt erhöht werden.

    Einführung in IEC 61850 und zenon
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    zenon erfüllt alle Anforderungen rund um digitale Umspannwerke

    Der Betrieb digitaler Umspannwerke bzw. der Einstieg in die betreffenden Technologien und Standards ist mit einigen Herausforderungen verbunden. Glücklicherweise kann zenon diesen Prozess vereinfachen. Die flexible Softwareplattform ermöglicht die Wartung Ihrer Anlagen sowohl vor Ort als auch aus der Ferne – und zwar unabhängig davon, ob Sie einen manuellen Ansatz verfolgen oder auf Automatisierung setzen möchten. Für weitere Informationen kontaktieren Sie COPA-DATA noch heute!

    A newly released standard from the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) has utilities thinking about their next-generation Smart Grid equipment. The IEEE 1547 standard has been updated and enforced in 7 states as of 2021. Starting in 2022, more states in the US will be forced to comply with the updated IEEE 1547 standard.

    The IEEE 1547 standard establishes criteria and requirements for interconnection of distributed energy resources (DER) with electric power systems (EPS) and associated interfaces. It provides requirements relevant to the interconnection and interoperability performance, operation, testing, safety, maintenance and security.

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    Energy and Infrastructure Industry Management
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    Informationsmaterial

    • Pdf

      Schaltanlagen Automatisierung mit zenon

      Solution Leaflet

      zenon_for_Substation_Automation_SL_DE.pdf / 1.6 MB
      Download
    • Pdf

      zenon Energy Edition

      Broschüre

      Energy_zenon_BR_DE.pdf / 5.0 MB
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