Netzführung in der Niederspannung

Integrativer Prozess: Geografiebasierte (passive) Netzführung im Leitsystem, auftragsbasierte Steuerung im Workforce Management und aktive Netzführung mobil beim Monteur. Foto: PSI Software AG

Eine neue Lösung von PSI integriert Auftragsmanagement, mobile Netzdarstellung, Netzberechnung und Leitsystem innerhalb einer mobilen Anwendung für Netztechniker.

Integrativer Prozess: Geografiebasierte (passive) Netzführung im Leitsystem, auftragsbasierte Steuerung im Workforce Management und aktive Netzführung mobil beim Monteur. Foto: PSI Software AG

Ein Monteur installiert einen neuen Hausanschluss. Dafür muss er bestimmte Schaltvorgänge in der betroffenen Insel des Niederspannungsnetzes durchführen, die von keinem zentralen System wahrgenommen werden. Gleicher Zeitpunkt in der Leitwarte der übergeordneten Mittelspannung: Dort wird aufgrund einer Wartungsarbeit in unmittelbarer Nähe eine Netztrennung verlegt. Ergebnis: Der gemeinsam betroffene Ortsnetztrafo wird überlastet und verursacht eine große Netzstörung. Die entsprechenden Netzausfälle sorgen für erhebliche Kosten und Image-Schäden für den Verteilnetzbetreiber. Ein solches Szenario ist glücklicherweise selten im zentraleuropäischen Netzbetrieb. Es verdeutlicht aber eine Problematik, die bei den meisten Verteilnetzbetreibern noch immer ungelöst ist: Viele prozessual zusammenhängende Bereiche werden systemtechnisch noch nicht miteinander vernetzt. Das notwendige Wissen um netzrelevante Handlungen und Arbeitstätigkeiten liegt noch nicht übergreifend vor. Es existieren üblicherweise zwar mobile Einsatzplanung, mobiles GIS oder eine zentrale Netzberechnung, ein integrierter Zugriff auf die betreffenden Systeme ist aber meist nicht möglich.

Vor diesem Hintergrund entwickelt das Berliner Unternehmen PSI derzeit eine Lösung, die speziell für die Netzführung von Niederspannungsnetzen geeignet ist. Sie verbindet Netzleittechnik mit Betriebsführung und Auftragsmanagement mit einer mobilen Komponente zur Zustandspflege und Arbeitsdokumentation, die direkt vor Ort von Netzmeistern und Monteuren genutzt werden kann. Die Lösung soll auf dem Kundentag im November offiziell vorgestellt werden. Derweil gibt es bereits Pilotkunden für Teillösungen wie etwa die Westnetz GmbH.

Der Lösungsansatz

Als digitalisierte Werkzeuge installieren VNBs eine Serverapplikation und statten Netztechniker mit mobilen Apps aus, die auf den gängigen mobilen Betriebssystemen laufen (iOS, Android und Windows).

„Der wesentliche Schlüssel in diesem Konzept ist die mobile Komponente zur Führung netztechnischer Informationen sowie die Darstellung der Konsequenzen direkt vor Ort“, sagt Dr. Mathias Koenen, Bereichsleiter bei PSI. Die Lösung nutzt im Wesentlichen Daten aus zwei Systemebenen: Einmal das sogenannte Netzbild, also eine abstrahierte geotopografische Darstellung der Leitungsdaten und die Informationen zu den Hausanschlüssen und den dezentralen Einspeisern. Dieses Netzbild enthält also auch die wesentlichen Daten für die Netzberechnung des Systems.

Diese Netzbilder werden mit Informationen aus der zweiten Systemebene angereichert, dem Leitsystem der Mittelspannungsebene. Über diese Integration mit den MS-Leitsystemen werden die Netzbilder „aktiv“ – quasi in Echtzeit wird dort abgebildet, wie sich das Netz aktuell verhält. Es enthält Netzberechnungen oder auch Verriegelungsprüfungen. Die Übertragung des Zustandes erfolgt minütlich oder auf Anforderung. Sprich: Der Monteur kann die Auswirkungen der netzrelevanten Handlungen somit nicht nur direkt mitverfolgen, sie werden vom System auch automatisch und lückenlos dokumentiert. Dies gilt auch für Erfolgsmeldungen zur Wiederversorgung, die unmittelbar übermittelt werden.

Damit haben Netzmeister beispielsweise die Möglichkeit, Netzberechnungen ad hoc im Feld durchzuführen. Sollen Schaltvorgänge durchgeführt werden, kann der Netzmeister die entsprechenden Daten eingeben. Auf dem Server wird berechnet, mit welchen Auswirkungen auf die Spannungshaltung und die Stromflüsse er dann zu rechnen hat, was gegebenenfalls auf dem mobilen Gerät zu Verriegelungen führt.

Im Rahmen des Auftragsmanagements werden ohnehin alle relevanten Informationen direkt mobil vor Ort bereitgestellt. „Dies bildet eine wertvolle Informationsbasis, um Schaltsequenzen automatisiert als Vorschlag für den Monteur zu planen“, sagt Koenen. „Nur wenn die Netzmeister den Vorteil der Anwendung für ihre eigene Arbeit erkennen, wird die Applikation im Sinne einer aktiven Netzführung angenommen.“

VNB können so en passant eine verbesserte Kenntnis über den Netzzustand erhalten und somit die Informationsgrundlage für die Entwicklung neuer Businessmodelle bekommen.

Technische Features

Netzmeister können mobil auf alle Auftragsdaten zugreifen und Netzberechnungen anstoßen, deren Ergebnisse sie ad hoc bekommen. Foto: shutterstock (goodluz); pixelio (Karl-Heinz Laube); PSI

PSI Mobile ist über das Auftragsmanagement in das Leitsystem PSIcontrol integriert, kann aber auch „unterhalb“ von Systemen anderer Hersteller installiert werden. Die Anbindung nutzt den TASE-Standard für den Austausch von Daten unterhalb verschiedener Leitsysteme. Das Datenmodell dieses Austauschformats beinhaltet alle Informationen, die die Niederspannungsführung benötigt.

Die mobile Komponente des Systems ist zudem offline-fähig. Auch in Gebieten ohne GSM-Abdeckung stehen die einmal übertragenen Informationen dem Monteur zur Verfügung. In diesem Fall erhält er zwar keine direkten Rückmeldungen aus dem übergeordneten Leitsystem beziehungsweise der Server-Applikation, dennoch werden die Daten mit Zeitstempel an die Zentrale übermittelt, sobald das mobile Gerät wieder online ist.

Zudem enthält die Lösung eine spezielle Navigation. Sie ist Teil des Auftragsmanagements und führt den Monteur zu den notwendigen Schaltstellen für die Freischaltung, die für die spätere Arbeit notwendig ist. Im Auftrag auf der mobilen Komponente ist also nicht nur hinterlegt, welche Aufgaben an welchem Netzobjekt (Asset) durchgeführt werden müssen, sondern auch die Koordinaten der Schaltstellen, die zwingend anzufahren sind. Somit wird eine aufwändige, oft ineffektive Arbeitsvorbereitung auf der Basis von unbekannten Zuständen ersetzt durch eine automatische Vorbereitung auf Basis von aktuellen Netzkenntnissen. Die Navigation zu reinen Koordinaten ist wichtig, da viele Objekte nicht über Adressen, wie sie in der handelsüblichen Navigation hinterlegt sind, erreicht werden können.

Über die Anbindung an das MS-Leitsystem herrscht auch ein inverser Informationsfluss. Dieses wird nämlich auch über die Aufträge der NS-Netzmonteure in Kenntnis gesetzt und kann sie elektrisch bewerten. Somit entsteht eine (automatisierte) Instanz, die schon in der Planungsphase diese Aufgaben berücksichtigen und den Monteuren wiederum rückmelden kann, welche Schaltvorgänge geplant und durchgeführt werden.

Neues Paradigma

PSI will mit dem neuen System ein neues Paradigma für die proaktive Netzführung in die Praxis umsetzen. Indem das Unternehmen viele Komponenten aus dem Mittelspannungsleitsystem übernimmt, vor allem was die mobile Betätigung von Schaltvorgängen und die Netzberechnung betrifft, und mit NS-spezifischen Funktionalitäten ergänzt, sollen VNB die Möglichkeit erhalten, die Qualität ihres Netzes zu steigern.

„Kennt man zuverlässig die Netzzustände im Niederspannungsnetz, können höhere Funktionen auf Grundlage dieser gesicherten Informationen realisiert werden“, sagt Mathias Koenen. Da Schaltzustände vollständig bekannt sind und diese zusammen mit den durch Smart Meter gemessenen Spannungswerten ausgewertet werden können, wird so der komplette elektrische Schaltzustand einer Niederspannungsinsel berechenbar.

Weitere Potentiale liegen in der Qualitätssicherung von Daten aus Drittsystemen, etwa dem GIS, der Netzberechnung oder der Netzplanung. Auch Störungen werden kundengenau abgebildet. Und insbesondere beim Einsatz von Dienstleistern kann die Qualitätsüberwachung verbessert werden.

Drei Einsatzbeispiele im Verteilnetz

1. Hausanschluss

Aufgabe: Neuanschluss eines Hauses in einer Niederspannungsinsel mit der dazu notwendigen Installation von Arbeitssicherungen in den benachbarten Trennkästen.

Vorgehen: Wird ein neuer Hausanschluss beantragt, ermittelt das Auftragsmanagement automatisiert einen Terminvorschlag sowie die Zuordnung zu dem ausführenden Monteur oder einer Fremdfirma. Der Auftrag wird im Auftragsmanagement mit allen relevanten Daten ausgestattet. Am Tag des Anschlusses wird der Auftrag inklusive der Sequenz der anzufahrenden Trennkästen zur Absicherung der Leitung mit Arbeitssicherungen auf das PSI Mobile übertragen. Mit der Navigationshilfe aus der Liste der Trennstellen fährt der Monteur den ersten Trennkasten an, öffnet über seinen Auftrag das auf diesen Trennkasten zentrierte Netzbild und erhält das Schaltbild dieses Trennkastens. Mit PSI Mobile ist er jetzt in der Lage, papierlos die eingesetzten Arbeitssicherungen direkt zu dokumentieren. Durch die direkte Verbindung zur Zentrale wird diese Information allen weiteren Prozessen zur Verfügung gestellt. Zudem können gleichzeitig alle anderen Zustände im Trennkasten kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden. Danach fährt er die nächsten Schaltstellen an. Nach Beendigung des durchgeführten Hausanschlusses wird er wieder an die Trennstellen geführt. So kann er auch leicht erkennen, ob er die Demontage einer Arbeitssicherung übersehen hat.

2. ONS-Revision

Aufgabe: Die Stromversorgung soll bei der Außerbetriebnahme eines ONS-Trafos durch Vermaschung im Niederspannungsnetz aufrechterhalten werden. Mitunter muss die aktuell geschaltete Niederspannungsinsel dafür mehrfach aufgetrennt werden.

Vorgehen: Für die Vermaschung wird ein Versorgungseinsatz erzeugt. Dieser erhält automatisch die Sequenz der Trennstellen, die zur Vermaschung geschlossen oder verlegt werden müssen. Diese Liste dient dem Monteur zur Auffindung aller zu schaltenden Trennstellen. Über die topologisch eingefärbten Netzbilder kann der Monteur leicht erkennen, ob alle Niederspannungsleitungen fremdversorgt sind. Sollten die Normtrennstellen vor der Vermaschung falsch dokumentiert sein, so werden die Schaltzustände auf jeden Fall mit der Rückschaltung korrigiert.

3. Entstörung

Aufgabe: Automatisierte Ermittlung von gestörten Betriebsmitteln und schnelle Wiederversorgung.

Vorgehen: Aufgrund von Anrufen und Auswertungen von Smart Meter Signalen, die zukünftig in die Lösung integriert werden können, kann ermittelt beziehungsweise eingegrenzt werden, an welcher Stelle die Ursache der Störung liegt. Ist die Störstelle nicht eindeutig, muss das Ergebnis der Erstbegehung abgewartet werden. Für die Isolierung und Wiederversorgung des beschädigten Elementes wird ein Schalteinsatz erzeugt. Das Auftragsmanagement ermittelt in Zusammenarbeit mit dem Leitsystem die optimalen Trennstellen, um möglichst schnell möglichst viele Endverbraucher wieder zu versorgen. Insbesondere in komplexen innerstädtischen Netzgebieten können, so PSI, erhebliche Zeitgewinne erzielt werden. Sind Smart Meter im Netz verbaut, erhält der Monteur nach erfolgter Wiederversorgung auf Anforderung das aktualisierte Netzbild. Somit hat der Monteur vor Ort die autarke Rückkopplung, ob die Wiederversorgung erfolgreich war. Zudem erzeugt das System endverbraucherscharfe und minutengenaue FNN-Berichte.

 

Kontakt: PSI Software AG, Dr. Mathias Koenen, mkoenen@psi.de, www.psienergy.de

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