Tagungsleiter: Dr. Heinrich Hoppe-Oehl, Westnetz GmbH, Arnsberg
Am 5. und 6. Februar 2014 wurde in Neuss das 8. FNN-/ETG-Tutorial Schutz- und Leittechnik durchgeführt. Diese für die Fachleute der Schutz- und Leittechnik sehr wichtige Fachtagung findet ca. alle 2 Jahre statt und stand dieses Mal wiederum unter der Hauptüberschrift Auswirkung der Energiewende auf die Energieversorgungsnetze insbesondere auf die Schutz- und Leittechnik. Die Tagung war mit 420 Teilnehmern sehr gut besucht und bot mit 22 namhaften Ausstellern eine umfangreiche Fachausstellung und war damit eine messeartige Plattform für die Marktpartner der Schutz- und Leittechnik.
Dank der traditionell guten Zusammenarbeit vor allem der deutschen und österreichischen Fachgremien und auf Grund der Unterstützung durch die Fachverbände aus Deutschland, Österreich und der Schweiz hatte die Programmkommission ein anspruchsvolles und aktuelles Programm erstellt, das von kompetenten Referenten vorgetragen wurde. Vier Workshops und eine Postersession ergänzten die Plenumveranstaltungen.
Die Teilnehmer der Tagung vertraten die Schwerpunkte Elektroenergieversorgung, Schutz- und Automatisierungstechnik sowie Leittechnik. Führungskräfte, Verantwortliche und Experten aus Netzbetrieb, Schutz- und Leittechnik von Netzbetreibern, Netzservices, Herstellern, Planungs- und Ingenieurbüros sowie Hochschulen haben teilgenommen. Die Bündelung dieser Besuchergruppen auf der Tagung garantierte eine intensive und umfassende Darstellung der aktuellen Techniken und Themen sowie eine Diskussion der anstehenden Herausforderungen.
Inhaltliche Schwerpunkte
Das Tutorial fokussierte sich auf die Konsequenzen der Energiewende insbesondere auf die Schutz- und Leittechnik in folgenden Themenblöcken:
1. Funktionen in Netzleitsystemen
2. Systemschutz
3. Schutz (Einzelfunktionen)
4. Technische Kommunikation
5. Spannungshaltung und Inselnetze
6. Projekte
Die Vortragsblöcke wurden durch sehr interessante Workshops ergänzt:
1. Inselnetze in der Mittelspannung
2. Spezielle Schutzthemen
3. Monitoring von Betriebsmitteln
4. EEG-Anlagen-Zertifizierung
Umfeld
Die neue Bundesregierung setzt sich weiterhin für einen nachhaltigen und bezahlbaren Ausbau der Erneuerbaren Energien ein. Stabilität der Netze und Versorgungssicherheit haben hohe Priorität. Direktvermarktung soll gesteigert werden, die Spitze der Einspeisung soll abgeregelt werden können, Grundlastfähigkeit von Erneuerbaren soll schrittweise geschaffen werden.
Die Rahmenbedingungen für intelligente Netze sollen geschaffen bzw. verbessert werden.
Diese Aussagen untermauern, dass intelligente Automatisierungstechniken auch aus Sicht der Politik wesentliche Beiträge zum Gelingen der Energiewende leisten werden.
Bereits im Jahr 2020 werden wir in Deutschland schon Situationen haben, dass die erneuerbare Einspeisung in lastschwachen Zeiten den Energiebedarf vollständig decken könnte. Einspeiser und Netze müssen zusammenarbeiten, um Systemdienstleistungen bedarfsgerecht zu erbringen.
Einführungsvortrag
Im Einführungsreferat erläuterte Herr Eckhard Quitmann, Enercon GmbH, aus Sicht der Windenergie-Einspeiser Anforderungen, Möglichkeiten und Rahmenbedingungen zu Systemdienstleistungen durch Einspeiseranlagen. Neben dem Stand der Technik gab er einen Rückblick und im Schwerpunkt einen Ausblick mit den zukünftigen Herausforderungen.
Umrichterbasierte, volatile, dezentrale Erzeugung steige; Anteil der Synchrongeneratoren mit drehenden Massen sinke.
Für das elektrische Energiesystem ergäben sich Kurzzeit (Sekunden/Minuten)- und Langzeit(Minuten..Wochen)-Herausforderungen. EEG-Anlagen werden zukünftig bei Problemen nicht abgeschaltet, sondern es würden Lösungsbeiträge erwartet.
Zukünftige potentielle systemkritische Eigenschaften und Zustände in den Netzen wurden zusammenfasst; zur Lösung sei F&E erforderlich.
Welche technischen Features brauche ein Netz, um bei verschiedenen Anteilen der Lastdeckung mit umrichterbasierten Einspeisern stabil zu sein (Momentanreserve, Emulation von Massenträgheit, Abbau von Gegensystemspannungen, Dämpfung von Netzpendelungen, Spannungsstabilität)? Technische Anforderungen müssten wissenschaftlich fundiert sein. Für notwendige Lösungen müsse jeweils geklärt werden, ob dies über Mindestanforderungen für alle Einspeiser (TAB) oder über vergütungsfähige Systemdienstleistungen dargestellt werden solle. Man solle bei der Befassung mit diesen Themen Erkenntnisse aus anderen Ländern (z.B. Irland) einbeziehen.
Zusammenfassung der Vortragsblöcke
In 6 Vortragsblöcken wurden mit 31 Vorträgen die inhaltlichen Schwerpunkte des Tutorials thematisiert und diskutiert. Die Betrachtung erfolgte aus Sicht von Netzbetreibern, Herstellern, Ingenieurbüros und Hochschulen.
Der erste Themenblock beschäftigte sich mit Funktionen in Netzleitsystemen; der Block wurde von Herrn Dr. Ralf Thomas, IDS-Gruppe Holding GmbH, Ettlingen moderiert.
Smart Grids in Verteilnetzen sind ohne die Leitstellen und deren Technik kaum denkbar. Daher wurde erstmals ein Sitzungsblock zum Thema Netzführung und Netzleittechnik in die Tagung aufgenommen.
Zunächst wurde aus Netzführungs- und Berater-Sicht eine Übersicht auf funktionale und systemtechnische Anforderungen an die Netzleittechnik gegeben. Die Dynamik der Energiewende und die gesetzlichen Anforderungen führten auch zu neuen Anforderungen in der Architektur von Netzleitsystemen sowie an die Vorgehensweise zur Realisierung neuer Funktionen. Informationsmengen müssten in der gesamten leittechnischen Hierarchie beherrscht werden. Das Blindleistungsmanagement sei unter Berücksichtigung der Möglichkeiten der dezentralen Einspeiser weiter auszubauen. Zu klären sei, was auf welcher Leitsystemebene gemacht werden solle.
In weiteren Beiträgen wurden Funktionen zur vorausschauenden Lastflussrechnung und Netzengpasserkennung vorgestellt und Möglichkeiten zur Beeinflussung von Einspeisern und Lasten. Tools zur Wetter-, Last- und Einspeiseprognose würden deutliche Unterstützung zur Situationsbewertung leisten. Empfohlen wurde, Prognosemodelle außerhalb der Netzbetreiberanwendungen zu betrachten.
In einem weiteren Beitrag wurden Möglichkeiten zur verbesserten Fehlerlokalisierung durch Blitzinformationen in Leitsystemen sowie weitere Tools zum verbesserten Störfallmanagement vorgestellt. Es sei die Kunst, aus der Fülle der Informationen das richtige Wissen zu ziehen.
Nachfolgend wurden von einem Verteilnetzbetreiber mit hoher Solareinspeisung seine konkrete Vorgehensweise zum EEG-Einspeisemanagement und seine Erfahrungen berichtet. Das Netzleitsystem wirke beim Einspeisemanagement als Überlastschutz. Die Einspeiser würden automatisch informiert.
Der erste Block wurde abgeschlossen mit einer dezentralen Automatisierungslösung insbesondere für die Niederspannung und deren Integration in übergeordnete Leitsystemhierarchien.
Der zweite Themenblock beschäftigte sich mit Beiträgen zum Systemschutz der Netze; der Block wurde von Herrn Dr. Gernot Druml, Trench Austria GmbH, Leonding/Österreich moderiert.
Im ersten Beitrag wurden die Grundlagen und die Bedeutung der Zertifizierung von Erzeugungsanlagen erläutert. Anforderungen an die Anlagen und an die Zertifizierer sowie Auswirkungen auf den Netzschutz wurden beschrieben. Erfahrungen aus durchgeführten Zertifizierungen und von durchgeführten Schutzprüfungen an Erzeugungsanlagen wurden berichtet.
In einem weiteren Beitrag wurden die Auswirkungen dezentraler Einspeiser auf Lastabwurfkonzepte beschrieben; Maßnahmen und Erfahrungen wurden berichtet.
Im nächsten Beitrag wurden Möglichkeiten komplexer Umschaltautomatiken, die in Netzleitsystemen installiert würden, thematisiert.
Danach wurden zu Wide Area Monitoring Systemen die Funktionsweise erläutert und Erfahrungen aus konkreten Projekten berichtet.
Ein Beitrag zur Überwachung und Analyse der Netzfrequenz des kontinentaleuropäischen Verbundnetzes rundete den Sitzungsblock ab. Typische Frequenzmuster sowie gemessene Netzpendelungen wurden erläutert. Herausforderungen und Verbesserungsansätze wurden vorgestellt.
Der dritte Themenblock beschäftigte sich mit Einzelfunktionen des Netzschutzes; der Block wurde von Herrn Dr. Richard Marenbach, OMICRON electronics Deutschland GmbH, Berlin moderiert.
Im ersten Beitrag wurde über die Erarbeitung des technischen Hinweises „Anforderungen an digitale Schutzeinrichtungen“ im FNN berichtet. Der technische Hinweis werde voraussichtlich im Mai 2014 als Entwurf veröffentlicht.
Im zweiten Beitrag wurden Auswirkungen von Netzstrukturveränderungen und neue Randbedingungen in Mittelspannungsnetzen auf die Sternpunktbehandlung behandelt. Strukturell seien in den Mittel- und Niederspannungs-Netzen deutliche dezentrale Erzeugungszuwächse, zunehmende Verkabelung und eine Verstärkung der Querschnitte der speisenden Transformatoren zu verzeichnen. Veränderungen der Erdfehlerströme und schutztechnische Aspekte prägten außerdem den Rahmen. Automatisierungsgrad und Betriebsführungskonzepte seien zu überprüfen.
In einem weiteren Beitrag wurden Aspekte der Verkabelung in Bezug zur Sternpunktbehandlung in 110kV-Netzen diskutiert. Der erhebliche Netzausbaubedarf, die Umsetzung mit hohem Kabelanteil und der daraus folgende deutliche steigende Kompensationsbedarf wurden thematisiert. Handlungsoptionen für Netzbetreiber wurden zusammengefasst und „Baustellen“ in der Normung angesprochen. Es wurde auf die ETG-Fachtagung Sternpunktbehandlung am 16./17.9.2014 in Nürnberg hingewiesen.
Der diesen Block abschließende Beitrag ging auf die Prüfung des Leitungsdifferentialschutzes bei Nutzung des Zeitprotokolls IEEE 1588 ein. Verteilte Schutzeinrichtungen des Differentialschutzes erforderten zeitsynchrone Erzeugung von Prüf-Strömen und –Spannungen. Prüfungen seien mit der beschriebenen Lösung jetzt möglich und stellten einen wichtigen Beitrag für verlässliche Netzschutzeinrichtungen dar.
Der vierte Themenblock beschäftigte sich mit ausgewählten Themen der technischen Kommunikation; der Block wurde von Herrn Prof. Dr.-Ing. Georg Harnischmacher, Fachhochschule Dortmund, Dortmund moderiert.
Der erste Vortrag beschrieb Möglichkeiten der Datenmodellierung und –migration mit CIM als Plattform für Leittechnik und Smart Grids.
Der zweite Beitrag erläuterte Lösungen zur Verarbeitung von Massendaten aus dem Mittel- und Niederspannungsnetz. Die Datenmengen in den Verteilnetzen würden anwachsen. Die Optimierung von Geschäftsprozessen sei durch systemübergreifende Vernetzung möglich.
Der dritte Beitrag erläuterte Interoperabilitätsprüfungen bei technischer Kommunikation auf Basis von IEC 61850. Der effiziente Einsatz von IEC 61850 und die Interoperabilität der Systeme über gesamte Lebenszyklen sei das Ziel.
Im nächsten Beitrag wurde ein unabhängiges Engineering-Tool zur Systemdatenhaltung und die Nutzung der Systemdaten für Prüfabläufe vorgestellt.
In einem weiteren Vortrag wurden Kommunikationsanforderungen bei der sukzessiven Automatisierung von Ortsnetzen diskutiert. Die Technologien für Übertragungseinrichtungen, Kommunikationsprotokolle und Systemtechniken seien vorhanden; die Systemintegration in die betrieblichen Abläufe sei offen.
Der Block technische Kommunikation wurde abgerundet mit dem Beitrag praktische Anwendungen eines Prozessbusses mit IEC 61850-9-2. Die Vorteile von nicht-konventionellen Wandlern, die Anbindung von Betriebsmitteln über Merging Units und über Prozessbusse sowie deren Prüfbarkeit wurden berichtet.
Der fünfte Themenblock beschäftigte sich mit Spannungshaltung und Inselnetzen; der Block wurde von Herrn Ignaz Hübl, KNG-Kärnten Netz GmbH, Klagenfurt am Wörthersee/Österreich moderiert.
Im ersten Beitrag wurden die Grundlagen der Detektierbarkeit und Detektionsverfahren für Inselnetze zusammengefasst. Randbedingungen für stabile Inselnetze wurden vorgestellt.
Der Beitrag Spannungsspreizung im Verteilnetz beschrieb die unterschiedlichen Auswirkungen dezentraler Einspeisungen in den verschiedenen Spannungsebenen. Zentrale, dezentrale und semi-dezentrale Lösungsansätze seien möglich.
Der diesen Block abschließende Beitrag befasste sich mit der Unterstützung der Spannungshaltung im 380kV-Netz der Amprion durch den Phasenschieber Biblis A. Die Notwendigkeit für den Einsatz des Phasenschiebers und der zukünftige Bedarf an Blindleistung für die Stromtransportaufgabe wurden herausgearbeitet. Die Betrachtung der Blindleistungsbilanz zwischen TSOs und DSOs gewinne zunehmend an Bedeutung.
Der sechste Themenblock beschäftigte sich mit konkreten Projekten im Zusammenhang mit der Energiewende; der Block wurde von Herrn Berthold Wührmann, Amprion GmbH, Dortmund moderiert.
Im ersten Beitrag wurden verschiedene Lösungsansätze für den Schutz von Hybridleitungen vorgestellt. Unterschiede in den Möglichkeiten zur Fehlerortung, zur AWE und bei den Kosten wurden betrachtet.
In einem weiteren Beitrag wurden Möglichkeiten zur Optimierung der automatischen Wiedereinschaltung und hochgenauen Fehlerortung auf kritischen Hochspannungsstrecken vorgestellt. Bei Beurteilung der Lichtbogenlöschung innerhalb von Schutzeinrichtungen seien adaptive AWE-Zyklen möglich. Kabel- und Freileitungsfehler seien unterscheidbar. Einschränkungen für das Modell wurden benannt.
Im dritten Beitrag wurde die Netzentwicklung für Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee vorgestellt. Netzanschlusskonzepte wurden verglichen.
Im vierten Beitrag wurden Lösungen für die Anbindung von Offshore-Windparks mittels HGÜ-Verbindungen präsentiert. Schutzbereiche und Schutzfunktionen wurden dargestellt.
Im nächsten Beitrag wurden die Herausforderungen an die AC-Hochspannungs-Schutz- und –Leittechnik in Offshore-Netzen erläutert. Bei den Offshore-AC-Netzen handele es sich um Inselnetze, die nur über leistungselektronische Einrichtungen ohne rotierende Massen gespeist werden. Kurzschlussströme seien maximal so groß wie Lastströme. Überstromanregungen seien nur sehr begrenzt anwendbar. Bei den leittechnischen Funktionen seien ergänzend Synchrocheck- bzw. Parallelschaltfunktionen erforderlich.
Im abschließenden Beitrag wurden weitere Lösungen für die Schutz- und Leittechnik in Offshore-Windparks vorgestellt. Typische Systemarchitekturen und Funktionsumfänge wurden beschrieben.
Workshops und Postersession
Vier parallele Workshops widmeten sich dann den folgenden Themen:
Der Workshop „Inselnetze in der Mittelspannung“ wurde von Herrn Ignaz Hübl, KNG-Kärnten Netz GmbH, Klagenfurt am Wörthersee/Österreich moderiert.
Der Workshop „Spezielle Schutzthemen“ wurde von Herrn Wolf Fischer, Stromnetz Berlin, Berlin moderiert.
Der Workshop „Monitoring von Betriebsmitteln“ wurde von Herrn Bruno Wartmann, ewz Elektrizitätswerk der Stadt Zürich, Zürich/Schweiz moderiert.
Der Workshop „EEG-Anlagen-Zertifizierung“ wurde von Herrn Harald Bock, E.DIS AG, Demmin moderiert.
Impulsvorträge führten jeweils in das Thema ein. Daran schloss sich eine lebhafte Diskussion über die angesprochenen Herausforderungen an.
Die jeweiligen Leiter der Workshops stellten anschließend im Plenum eine kurze Zusammenfassung der einzelnen Beiträge vor.
In der Postersession wurden 19 Poster vorgestellt und vertieften die Vortrags- und Workshopthemen mit weiteren sehr interessanten Gesichtspunkten.
Unterlagen
Den Tagungsteilnehmern wurden die Tagungsunterlagen auf der Internet-Homepage der Tagung bereitgestellt. Jedem Teilnehmer wurden die Unterlagen auch auf USB-Stick übergeben. Posterbeiträge und Vortragsfolien wurden nach der Tagung auf der Internetseite zur Verfügung gestellt.
Bei Fragen zur Tagung oder zu den Tagungsunterlagen wenden Sie sich bitte an Herrn Henry.Lang@vde.com oder an Herrn Wolfgang.glaunsinger@vde.com.
Ausblick
Das nächste Tutorial Schutz- und Leittechnik wird voraussichtlich im Februar 2016 stattfinden. Mehr als 200 ausgefüllte Feedbackbögen wurden mit interessanten Anregungen versehen; auf Basis der Feedbackbögen und der aktuellen Themen wird in 2 Jahren wieder eine sehr interessante Tagung vorbereitet werden. Themen der Energiewende werden auch das nächste Tutorial wesentlich bestimmen; die Einbeziehung der Einspeiser in die Programmgestaltung wird einen höheren Anteil annehmen.