Ein Volksfest als Feldtest

Auf dem "Cannstatter Wasen" erprobte der Stuttgarter Stromnetzbetreiber eine innovative mobile Lastflussmessung in zehn Ortsnetzstationen.

Fahrgeschäfte, Bierzelte, Gastronomie und Unterhaltung auf einer Fläche von 37 Hektar - das jährliche Volksfest in Stuttgart Bad Cannstatt lockt jährlich etwa vier Millionen Besucher auf den Wasen. Die zuverlässige Stromversorgung des Großevents ist für den Netzbetreiber Stuttgart Netze, ein Kooperationsunternehmen der Netze BW und der Stadtwerke Stuttgart, mit erheblichem Aufwand verbunden: Der Stromverbrauch der über 330 Betriebe liegt bei 1.760.000 kWh und selbst ein kurzer Stromausfall könnte bei einem Volksfest dieser Größenordnung dramatische Folgen haben.


Die Messungen umfassen auch die Leitungen am Transformator (links). Die Wandler sind sowohl an den Abgängen als auch an den Zuleitungen vom Trafo installiert (rechts). So erhält man ein vollständiges Bild der gesamten Situation.
Ralf Schwollius, einer der Teamleiter für Betrieb und Instandhaltung, umreißt die Versorgungssituation: "Der Wasen wird von zwei verschiedenen Umspannwerken versorgt, um einen Ausfall per Redundanz nahezu kompensieren zu können. Außerdem sind alle Stationen auf dem Gelände intelligent ausgebaut, das heißt fernüberwacht und ferngesteuert durch eine zentrale Netzleitstelle der Netze BW. So können Schäden und Ausfälle direkt durch die Leitstelle behoben werden." Trotzdem ist Ralf Schwollius während der Aufbauphase und der zweiwöchigen Dauer des Festes täglich auf dem Gelände unterwegs. Die zehn Trafostationen und rund 100 Kabelverteilerschränke mit bis zu zehn Anschlüssen halten ihn in Atem. "Das erste Wochenende nach Festbeginn ist für uns sehr interessant", so Ralf Schwollius. "Dann wird klar, ob die angemeldete Leistung der Realität entspricht." Im Prinzip sind die Voraussetzungen gut: Die Stationen sind miteinander über die Niederspannungsleitungen stark vermascht. Durch Netzumschaltmaßnahmen lässt sich zusätzliche Leistung zur Verfügung stellen. Kritische Verbraucher sind die großen Fahrgeschäfte, die zudem ihre Standorte wechseln. Sie benötigen nicht nur viel Energie, sondern belasten das Netz zusätzlich mit Blindleistung, Oberschwingungen und Rückspeisung. Aber selbst die großen, standorttreuen Festzelte machen Ralf Schwollius und den Betreibern aufgrund ihres stetig steigenden Energiebedarfs Sorgen.

Die Absicherung durch hohe Leistungsreserven allerdings stößt in Zeiten steigender Kosten und immer anspruchsvollerer Verbraucher an ihre Grenzen. "Wir müssen mit den Gegebenheiten klarkommen, das heißt die Anschlüsse entsprechend dimensionieren", sagt Ralf Schwollius. Um die vorhandenen Kapazitäten optimal zu nutzen, wird eine genaue Echtzeit-Analyse der Energieflüsse benötigt. Das liegt auch im Interesse der Kunden, die ab dem Übergabepunkt die Stromversorgung des Betriebs einschließlich aller Einzelstationen sichern müssen. "Dafür brauchen sie Informationen, haben aber relativ wenig Wissen über den Lastverlauf. Deshalb haben sie uns um Unterstützung gebeten", so Schwollius. Die althergebrachten Schleppzeigerinstrumente liefern keine ausreichend scharfen Daten, zumal auch Blindströme und harmonische Störungen erfasst werden sollten. Deshalb wurde der Messtechnik-Spezialist Janitza electronics beauftragt, eine passende Lösung zu entwickeln. Der Wasen war dabei gleichzeitig Feldtest für eine zukünftig flächendeckende Anwendung.

Energieerfassung to go: Mobile Messboxen

Gemeinsam entwickelten die Stuttgart Netze und Janitza mobile Messboxen. Kilian Eckert, Business Development Energieversorgung bei Janitza, beschreibt das System: "Wir erfassen auf der einen Seite die Einspeisung vom Trafo zur Sammelschiene, auf der anderen Seite die Niederspannungsabgänge - letztere vierpolig. Das ist wichtig, denn nur durch die Messung am PEN-Leiter lassen sich Blindströme oder Rückspeisungen erfassen." Das unterstreicht auch Ralf Schwollius: "Der Bereich der Zwischenharmonischen ist sehr interessant. Der PEN-Leiter hat häufig einen geringeren Querschnitt, trägt aber immer mehr Strom." Alle Messungen erfolgen über Klappwandler, die sich im laufenden Betrieb ohne eine Unterbrechung des Leiters sicher montieren und wieder entfernen lassen. Herzstück jedes Messkoffers ist ein Klasse A Messgerät UMG 512, das die Spannungsqualität im Netz erfasst und alle Daten dokumentiert. Darunter sind zwei Messgeräte vom Typ UMG 20CM eingebaut, die über je 20 Stromeingänge verfügen. Somit können die beiden Geräte in Summe zehn NS-Abgänge vierpolig erfassen. "Mit den Messboxen lassen sich Lastprofile in vermaschten Niederspannungsnetzen und Netzen generell erfassen. Außerdem kann man Rückspeisungen und Störungen, wie Oberschwingungen, sichtbar machen", fasst Kilian Eckert die Möglichkeiten kurz zusammen und ergänzt: "Ein Highlight sind auch die offenen Schnittstellen. Hier auf dem Wasen haben wir die Boxen mit Mobilfunkmodems ausgestattet. Damit hat die Netzführende Stelle Niederspannung jederzeit Zugriff auf die Daten. Die gleichen Systeme können auf die Schnittstellen und Steuerleitungen vorhandener Betriebsmittel angepasst werden. So vermeiden wir Redundanzen und halten die Investitionen gering."

Die Stuttgart Netze profitiert in mehrfacher Hinsicht von den Messdaten: Sie erhöhen die Versorgungssicherheit, sie erleichtern die Planung, verbessern die Störungsanalyse und sie eröffnen neue Geschäftsfelder im Bereich Dienstleistungen.

Messdaten für mehr Versorgungssicherheit

Bislang mussten die Verantwortlichen größere Reserven einplanen, da keine umfassende Lastprofilerfassung zur Verfügung stand. Mit den mobil kommunizierenden Messboxen kann man nun Daten in Echtzeit abgreifen und sogar Störungen, Netzunterbrechungen oder Ähnliches lokalisieren. Die Techniker können dann gezielt eingreifen, um eine schnelle Wiederversorgung zu ermöglichen. Ralf Schwollius geht noch einen Schritt weiter: "Wir können sogar im Vorgriff feststellen, ob Engpässe drohen und Vorsorge ergreifen, bevor es zu Ausfällen kommt. Außerdem können wir ein Problem besser analysieren und belegen, ob die Ursache bei uns oder beim Kunden zu suchen ist." Zum Thema Vorsorge ergänzt Kilian Eckert: "Unsere Messgeräte bieten eine parametrierbare Grenzwertüberwachung. Der Kunde kann festlegen, wann eine Warnmeldung erfolgt und so Ausfälle vermeiden."

Mehrwert Messdaten

Messdaten eröffnen der Stuttgart Netze ein neues Geschäftsfeld, denn detaillierte Lastprofile sind für Großabnehmer ein echter Mehrwert. Ralf Schwollius kann bereits erste Erfolge vermelden: "Die Bierzeltbetreiber haben uns mit der Datenerfassung beauftragt und bezahlen diese auch." Da die Zelte und großen Fahrgeschäfte ohnehin einen eigenen Kabelverteiler und damit einen eigenen Abgang in der Umspannstation benötigen, kann die Stuttgart Netze ihnen diesen Service bieten und neben den Daten auch eine qualifizierte Interpretation liefern. Dabei erleichtern die Messdaten den Beteiligten die Analyse und Vorbeugung kritischer Situationen.

Überraschende Erkenntnisse


Die Klappwandler lassen sich ohne Eingriff am Leiteranschluss montieren und demontieren. Das macht den mobilen Einsatz erst möglich.
Bereits die ersten Profile lieferten überraschende Erkenntnisse. Christian Seiz, Mitarbeiter im Auftragszentrum der Stuttgart Netze, kommentiert das Lastprofil eines Bierzelts: "Aufgrund der Schleppzeigerinstrumente hatten wir nur kurze Peaks erwartet. Die genaue Historie vermittelt ein anderes Bild. Die Lastspitzen halten wesentlich länger an." Interessant ist auch die Aufzeichnung von einem der großen Fahrgeschäfte "Top Spin", das eine Pendelmit einer Drehbewegung kombiniert. Die Aufzeichnung zeigt deutlich die schnellen Lastwechsel während einer Fahrt sowie die Blindströme. Zudem lässt sich der starke Besucherandrang erkennen. Nur in der Mittagsstunde ließ der Ansturm kurz etwas nach.

Vom Wasen ins richtige Leben

Mittelfristig planen Stuttgart Netze und die Netze BW, die Messtechnik flächendeckender einzusetzen. Dazu Ralf Schwollius: "Was wir hier testen und an Erkenntnissen gewinnen, lässt sich später in der Fläche anwenden. Die Technologie bringt einen großen Mehrwert sowohl für die Stabilität des Mittel- und Niederspannungsnetzes als auch für die Wiederversorgung. Das gilt besonders in Anbetracht der neueren Entwicklungen." Ralf Schwollius spricht hier die wachsende Zahl dezentraler Erzeuger an. Nur genaue Lastprofile können ermitteln, wo die Kapazitäten ausreichen oder wo Ausbaumaßnahmen erforderlich sind.

Das nächste Ziel ist nun ein stufenweiser Ausbau der Messtechnik. Ralf Schwollius: "Das Gute an dem Konzept ist die mobile Technik. Aufgrund der hohen Investitionsvolumina ist eine Ausrüstung aller Anlagen wirtschaftlich nicht immer möglich. Aber wir sind im Anfangsstadium und Janitza verhält sich sehr flexibel und innovativ. Das eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Weiterentwicklung."

Für den Inhalt verantwortlich:
Janitza electronics GmbH
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