„Wachhunde“ für das Verteilnetz

01.10.2021 – In Schleswig-Holstein werden Konzepte für den Adaptivschutz entwickelt und erprobt.

Schleswig-Holstein Netz erprobt im Kreis Steinburg mit Projektpartnern innovative Schutzsysteme für das Stromnetz der Zukunft. Schleswig-Holstein Netz beteiligt sich als zentraler Partner an dem Projekt ENSURE (neue EnergieNetzStruktURen für die Energiewende), das Teil der auf zehn Jahre angelegten Kopernikus-Forschungsförderung des BMBF für langfristige Forschung zum Thema Energiewende ist. Aktuell arbeiten hier 21 Partner zusammen.

Lernende Schutzsysteme

Bildlich gesprochen sind Schutzsysteme die „Wachhunde“ des Netzes. Sie messen Ströme und Spannungen in Schaltfeldern. Wenn zum Beispiel ein Bagger ein Kabel beschädigt und es dadurch zu einem Kurzschluss kommt, schlägt das System an – und schaltet den entsprechenden Bereich vorübergehend ab. Bislang lernen sie allerdings nicht dazu, sondern werden einmalig eingestellt und können anschließend auf Veränderungen im Stromnetz nicht mehr reagieren. Schleswig-Holstein Netz hat im Juli 2021 im Kreis Steinburg begonnen, erstmals lernende Schutzsysteme an verschiedenen Knotenpunkten in seinem Netz zu installieren und zu testen.

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Im Umspannwerk Steinburg wurden insgesamt acht neue Schutzgeräte („intelligente Wach-hunde“) eingebaut, die insgesamt bis zu 16 Schaltfelder bedienen könnten. Foto: © HanseWerk-Gruppe

Die Schutzgeräte für den Adaptivschutz stammen vom Hersteller Siemens. Der Adaptivschutz selbst wird innerhalb des Energiekosmos ENSURE entwickelt und soll sich später im Betrieb eigenständig an die aktuelle Netzsituation anpassen. Die Idee: Ein zentrales, übergeordnetes Sicherheitssystem (Protection Security Assessment) überwacht die Schutzsysteme laufend, bewertet diese und sendet die Einstellparameter, die zur aktuellen Netzsituation ermittelt wurden, an die Schutzgeräte.

Die „Wachhunde“ gehorchen also regelmäßig neuen Befehlen – und lernen dabei kontinuierlich dazu. „Dies ist besonders vor dem Hintergrund der Energiewende wichtig, da durch die Menge der regenerativen Einspeisung laufend neue Netzsituationen entstehen können“, erläutert Malte Schumacher, Projektmanager Kommunikations- und Leittechnik bei Schleswig-Holstein Netz. Prof. Dr. Rainer Krebs, Leiter der Abteilung Protection Operation and Control System Studies bei Siemens PTI, sagt: „Nachdem wir bereits seit einiger Zeit am Adaptivschutz gearbeitet haben, freuen wir uns nun, dass wir jetzt gemeinsam mit Schleswig-Holstein Netz in die nächste Phase der Erprobung im Feld gehen können.“

Neues Messkonzept

Damit dies gelingen kann, kommen im Rahmen des Feldversuches erstmals satellitengestützte Messungen zum Einsatz. Die PMU-Geräte (Phasor Measurement Unit) liefern bis zu 50 Werte pro Sekunde, beispielsweise zu Spannung und Frequenz im Stromnetz. Dr. Malte Posewang, ENSURE-Projektleiter bei Schleswig-Holstein Netz, erläutert: „Über die PMUs erhalten wir genauere Angaben über den Netzzustand. Zusammen mit dem Adaptivschutz können wir Lösungen für eine steigende Grünstrom-Einspeisung erproben.“

Mit diesen neuen Messeinheiten werden kurz- oder mittelfristige Veränderungen im Stromnetz sichtbar und die Messungen an verschiedenen Netzpunkten vergleichbar, sodass die Forscher das Gesamtsystem besser beobachten können. Hiermit identifizieren und nutzen sie Potenziale für den Anschluss weiterer EEG-Anlagen. Zudem können sie Maßnahmen des Netzausbaus besser analysieren und bewerten. Auch die „Wachhunde“ werden mit den PMU-Daten gefüttert, um sie zu trainieren und ihre Lernkurve zu beobachten. Während des Feldversuchs haben die neuen Schutzsysteme daher auch noch keinen Einfluss auf even-tuelle Abschaltungen im Netz.

Repräsentative Region

Die Kernregion sowie die Umlandgemeinden im Kreis Steinburg wurden ausgewählt, weil dort die erneuerbaren Energien weit ausgebaut sind und alle wichtigen Infrastrukturen in Form von Strom, Gas- und Wärmenetzen vorhanden sind. Außerdem weist die Region sowohl ländliche Gebiete als auch die Nähe zu städtischen Gebieten auf. Damit ist die Region in Bezug auf verschiedene Erzeugungs-Verbrauchs-Strukturen in Deutschland sehr repräsentativ. Sie bildet verschiedene Verhältnisse zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch ab, die typisch für viele Regionen Deutschlands sind. Die Projektpartner gehen daher davon aus, dass sich die Ergebnisse des Feldtests auf ganz Deutschland übertragen lassen. (pq)

www.sh-netz.com
www.energiekosmos-ensure.de

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