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Digitaler Netzbetrieb: Raus aus der Kostenfalle

19.08.2022 – Aufgaben im digitalen Netzbetrieb mit möglichst wenig Hardware zu lösen und dadurch Kosten zu sparen, ist das Konzept von WAGO. Mit zwei neuen Zusatzapplikationen können Nutzer des Grid Gateway jetzt exakte Mittelspannungsberechnungen durchführen oder rONT-Stufenschalter ansteuern.

Ortsnetzstationen (ONS) zu digitalisieren, verspricht Verteilnetzbetreibern einen hohen Nutzen. Der Netzzustand ist besser zu beurteilen, die Netze lassen sich ressourcenschonender betreiben und der Ausbau effizienter gestalten. Doch die Voraussetzung ist häufig eine erhebliche Investition, weiß Heiko Tautor, International Key Account Manager für Industries & Infrastructure und Head of Utilities bei WAGO. „Genau das wollen wir ändern – indem wir die Aufgaben in erster Linie mit Soft- und nicht mit Hardware lösen“, fasst er zusammen. „Dadurch ergeben sich für Verteilnetzbetreiber direkte Einsparpotentiale bei der Digitalisierung und dem Betrieb ihrer Netze.“

Dieser Zielsetzung folgen zwei neue Softwaretools, die WAGO für die Mittelspannungsmessung und die Steuerung regelbarer Ortsnetztransformatoren (rONT) entwickelt hat. Sie sind als Zusatzapplikationen für das WAGO Grid Gateway ausgelegt.

Wago_Grid_Management

Die WAGO Application Grid Gateway bildet die Grundlage für Zusatzapplikationen, mit denen sich wichtige Aufgaben im Netzbetrieb rein softwarebasiert erledigen lassen. Foto: WAGO GmbH & Co. KG

Basisapplikation Grid Gateway

„Die Basisapplikation Grid Gateway, ermöglicht es – grob gesagt –, eine Kleinfernwirktechnik in der Ortsnetzstation ganz einfach durch Parametrieren in Betrieb zu nehmen“, erklärt Heiko Tautor. Die Speicherung, Übermittlung und Visualisierung der Messdaten erfolgen dezentral über die SPS WAGO PFC200 der zweiten Generation. Die Steuerung ist als Kleinfernwirktechnik in der Station verbaut. „Zwei Trafos mit je 15 Abgängen an der Mittel- und Niederspannungsseite können von einem einzigen WAGO PFC200 erfasst werden“, ergänzt Heiko Tautor.

Über IEC 60870-5-104 werden die Messwerte der Mittelspannung, des Transformators, der Niederspannungsabgänge, Stellungsmeldungen und Temperaturen an die Netzleittechnik übermittelt. Auch Befehle und Sollwerte können empfangen und verarbeitet werden. Die Daten aus externer Messtechnik lassen sich über Modbus auslesen. „Die gesamte Parametrierung kann abgespeichert und bei Bedarf auf weitere Stationen aufgespielt werden. Da Messdaten auch simuliert werden können, ist es möglich, neue ONS bereits beim Stationsbauer an der Netzleittechnik in Betrieb zu nehmen.“ Über integrierte HTML5-Webvisualisierung werden die dezentral erhobenen Daten für verschiedene Nutzergruppen übersichtlich aufbereitet. Die Firmware ist gemäß BDEW-Whitepaper gehärtet und das Kommunikationskonzept ISMS-konform umsetzbar.

Fernwirkcontroller Wago

Der WAGO Fernwirkcontroller der 2. Generation ist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mit diversen Schnittstellen. Ganz nach Bedarf lassen sich daran 3- oder 4-Leiter-Messkarten sowie Digitaleingangs- und -ausgangsmodule für die Steuerung einer Mittelspannungsschaltanlage anreihen. Foto: WAGO GmbH & Co. KG

Hochgenaue Werte durch Mittelspannungsberechnung

Die neue WAGO Application Medium Voltage Calculation ermöglicht – ohne resistive Koppler – die genaue Mittelspannungsberechnung in der Genauigkeitsklasse von 1,5 Prozent. „Im Zuge der Energiewende wird es für Netzbetreiber zunehmend interessant, die genaue Mittelspannung zu kennen“, betont Heiko Tautor. Denn hochgenaue Werte würden in den Prozessleitsystemen oder den Daten-Clouds der Netzbetreiber ebenso benötigt wie für den Betrieb beziehungsweise die Kalibrierung der Kurzschluss-/Erdschlussanzeiger. Nicht zuletzt sind diese Messwerte zwingend für eine Weitbereichsregelung erforderlich.

Smart-Grid-Fachtagung 28.09./29.09.2022, Leipzig
Die Frage, wie die Energiewende technisch und technologisch zu ermöglichen ist, steht auch im Fokus der WAGO Smart-Grid-Fachtagung. Bereits zum 8. Mal treffen sich Praktiker und Experten zum kollegialen Austausch.
www.wago.com/smart-grid

Die Zusatzapplikation für die Mittelspannungsberechnung läuft auf einem Docker-Container, der Daten über das Protokoll Modbus TCP mit dem WAGO Grid Gateway austauscht. „Über die Weboberfläche oder per csv-Files-Upload lassen sich die nötigen Trafoparameter komfortabel eingeben“, ergänzt Heiko Tautor. Die Niederspannungsseite wird entweder mit 3-Phasen-Leistungsmessmodulen von WAGO oder Geräten anderer Anbieter gemessen. „Unter Berücksichtigung von verschiedenen Parametern wie Wicklungsverhältnisse, Belastungen und Temperaturen berechnet ein komplexer Algorithmus daraus die Mittelspannungsseite“, erläutert er. Auch individuelle Trafoparameter, wie die Kurzschlussspannung, Leerlaufverluste oder die Verluste bei Kurzschluss werden bei der Berechnung berücksichtigt.

Regelbare Ortsnetztransformatoren: Steuerung per Software

Die WAGO Application Voltage Regulating Distribution Transformer ermöglicht es, den Stufenschalter eines regelbaren Ortsnetztransformators (rONT) ohne zusätzliche Hardware anzusteuern. „Diese Zusatzapplikation ist eine effiziente und wirtschaftliche Lösung für Netzbetreiber, um den regelbaren Ortsnetztransformator fernwirktechnisch anzukoppeln oder für ein verbessertes Reglerverhalten zu sorgen“, sagt Heiko Tautor. Sie ermöglicht es, den Stufenschalter des rONTs über Modbus RTU anzusteuern – ohne zusätzliche, separate Steuereinheit für die dynamische Spannungswertanpassung zwischen dem Mittel- und Niederspannungsnetz. „Das spart nicht nur Platz in der Netzstation, sondern auch Kosten und vermeidet eine weitere, mögliche Fehlerquelle in der Netzstation.“

Auch die Inbetriebnahme dieser Applikation funktioniert ohne Programmieren, sondern durch einfaches Parametrieren beziehungsweise Konfigurieren, wie der WAGO-Experte erläutert: „Über eine Webvisualisierung lassen sich die Regelparameter komfortabel einstellen und die Regelung überwachen. Optional lassen sich die Regelparameter über das Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104 erfassen und an den Stufenschalter übermitteln.“

Heiko Tautor ist überzeugt, dass sich Verteilnetzbetreiber mit bewährter WAGO Fernwirktechnik, Grid Gateway als Basisapplikation und den neuen wie künftigen Zusatzapplikationen wirtschaftlich, flexibel, und zukunftsfähig aufstellen können. „So wird die unverzichtbare Digitalisierung der Energienetze nicht zur unkalkulierbaren Kostenfalle.“ (pq)

www.wago.com/grid-gateway