Wissen aus Daten

Auch im Netzbetrieb gibt es Potenziale für eine IT-gestützte Betriebsanalytik.

Im Zuge der Digitalisierung der Stromnetze entstehen zwangsläufig enorme Datenmengen bei den Übertragungs- und Verteilnetzbetreibern: Nicht zuletzt durch die Installation von Millionen intelligenter Stromzähler, durch verbesserte und erweiterte Mess- und Steuertechnik auch auf den unteren Spannungsebenen, aber auch durch digitale Arbeitsprozesse im Bereich der Wartung und Instandhaltung stehen plötzlich Unmengen von Informationen zur Verfügung. Es stellt sich die Frage, wie sich diese Daten richtig anwenden und als Grundlage für Entscheidungen nutzen lassen. Die Datenanalytik und hier insbesondere die Betriebsanalytik sind Disziplinen, die eine Antwort auf diese Fragen geben wollen. Richard Irwin ist Analytik-Experte bei Bentley Systems in Großbritannien und als Senior Marketing Manager zuständig für AssetWise Amulet. Die Bentley-Plattform für Betriebsanalyse basiert auf der Software Amulet des schottischen Anbieters C3global. Amulet kam insbesondere bei Versorgungsunternehmen, Pipeline- und Netzbetreibern zur Anwendung und wurde nach der Übernahme von C3global durch Bentley Systems mit deren Asset Management-Lösung Asset- Wise verschmolzen.

IT und Betriebstechnik verbunden

Im Kern geht es bei diesem Lösungsansatz darum, Informations- und Anlagentechnologie sowie operative Prozesse zu verbinden. Konkret kommen Datenaggregations- und -analysetools zum Einsatz, um historische und Echtzeitdaten zu integrieren und unter definierten Fragestellungen auszuwerten. Die Software ist konfigurierbar und ermöglicht nach Auskunft von Bentley Systems neben deskriptiven („Was passiert?“) und diagnostischen („Warum passiert es?“) Analysen auch Vorhersagen zu Leistung und Zustand von Betriebsmitteln. Irwin ist überzeugt, dass Versorgungsunternehmen erheblich von einer solchen Lösung profitieren können, speziell auch mit Blick auf die alternde Infrastruktur: „Da die Anlagen zumeist über ein großes geografisches Gebiet verteilt sind, ist es wichtig, dass alle verfügbaren Informationen zentral bereitstehen, damit das Unternehmen sich einen klaren Überblick über den Zustand und die Leistung ihrer Anlagen verschaffen kann, und zwar bis auf die Komponentenebene hinab“, erläutert Irwin. Die zusammenhängende Auswertung von Informationen über die Betriebsmittel selbst und relevante Einflussfaktoren könne erheblich dazu beitragen, den Betrieb, die Wartung und Instandhaltung sowie die Netzplanung effizienter zu gestalten. Zudem helfe die Analytik, die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls oder einer Störung zu ermitteln, sodass gehandelt werden kann, bevor es zu solch einem Event kommt.“

Einsatz im Netz

Ein Beispiel für erfolgreiche Betriebsanalytik liefert ein großer Übertragungsnetzbetreiber in Großbritannien. Das Unternehmen besitzt mehrere hundert Leistungstransformatoren in seinen Umspannwerken in England und Wales, von denen bei rund 100 wegen ihres Alters und/oder Zustands ein hohes Ausfallrisiko identifiziert wurde. Die Überwachung erfolgte konventionell anhand der im Transformatoröl gelösten Gase mit Hydran-Prüfgeräten unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Auslegung. Nur ein kleiner Prozentsatz dieser Geräte verfügte über Protokollierungsfunktionen, die es dem Netzbetreiber ermöglicht hätten, die Messwerte für eine weiterführende Analyse aus der Entfernung zusammenzutragen. Das Unternehmen war daher nicht in der Lage, drohende Ausfälle und sich abzeichnende Trends korrekt zu identifizieren.

Die Betriebsanalyse-Software von Bentley half dem Netzbetreiber, diese Herausforderung zu bewältigen: In den Umspannwerken wurden die entsprechenden Messdaten mit mobilen Geräten per GPRS auf einen Webserver übertragen und damit für eine Visualisierung und Analyse durch die Software verfügbar gemacht. Durch die Sammlung von Anlagedaten aus über 40 Umspannwerken und die Überwachung dieser Werte mit verschiedenen Methoden, können die zuständigen Ingenieure nun frühzeitig per SMS oder E-Mail auf potentielle Ausfälle hingewiesen werden. Die Grundlage bilden definierte Alarmstufen, welche für verschiedene Messparameter in jedem Transformator – Ölbeschaffenheit, SF6-Gas-Konzentrationen, Temperatur etc. – festgelegt wurden. Die Anwender können jeden einzelnen Transformator über eine Strukturansicht oder ein Layout nach Anlage oder Strecke einsehen. Ebenfalls sind sie in der Lage, die Anlagen auf geografischer Basis über die in das System integrierten Landkarten (OS Maps) einzusehen. Dank der Analytik können Transformatoren, bei denen ein Ausfallrisiko besteht, aus dem Netz genommen werden, es entstehen keine hohen Reparaturkosten, das Wissen über die Ausfälle von „Familien” kann gespeichert werden und das Unternehmen erhält potentielle „graue“ Ersatzteile für andere Einheiten – ohne Verluste für das Versorgungsnetz. Andere Lösungsansätze beinhalteten die Verwendung der Aufzeichnungen von Inspektionen und die Überwachung von Stromleitungen mit tragbaren Geräten. Auch die Einspeisung von Wetterdaten hätte sich als sehr nützlich erwiesen, berichtet Richard Irwin, denn sie trug dazu bei, den Einfluss der Umwelt auf die Leistungstransformatoren besser zu verstehen.

Fig-1Bei einem weiteren Anwendungsfall ging es darum, die Korrosion der Stahlmasten vorherzusagen: Das Unternehmen brauchte eine Strategie, um problematische Stromleitungen und -masten zu identifizieren und anhand der Daten eine optimierte Instandhaltungsplanung – Anstrich, Austausch von Stangen oder ganzen Masten – zu erarbeiten. Dies erfolgte mit einem Pflege- und Risikobewertungsmodell. Das Modell berücksichtigte alle Aspekte, die einen Einfluss auf die Verschlechterung von Stahl, Zink und organischen Beschichtungen aller oberirdischen Stahlkonstruktionen haben. Dazu gehören Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Nässezeiten, Umweltverschmutzung durch Schwefeldioxid, Nähe zum Meer und zu Binnengewässern oder zur Verkehrsinfrastruktur sowie die Historie der Anlagen (zum Beispiel Installationsdatum, Aufzeichnungen über die Beschichtungen und den Wartungsverlauf). Dieses Modell dient anschließend auch dazu, das langfristige Risiko für diese Masten zu berechnen und mit Hilfe von Farbcodes, Mast für Mast auf einer Landkarte auf dem Dashboard anzuzeigen. „Zum ersten Mal war es möglich, den voraussichtlichen Zustand von Fernleitungsmasten in einem bestimmten Teil des Versorgungsnetzes vorherzusagen”, fasst Irwin das Ergebnis des Projekts zusammen. Auf dieser Grundlage konnte der Netzbetreiber Präventions-, Wartungs- und Sanierungsmaßnahmen einschließlich der Kosten im Rahmen einer langfristigen Strategie planen.

Kontakt: Bentley Systems Germany GmbH, 85737 Ismaning, Tel. +49 89 9624320

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