Entdecken Sie die 5 Hauptvorteile von digitalen Umspannwerken
Worin unterscheiden sie sich von älteren oder konventionellen Umspannwerken? In digitalen Umspannwerken werden Sensoren und Echtzeitdaten zur Unterstützung der Fernüberwachung und -steuerung, zur Aktivierung digitaler Kommunikation und zur Unterstützung effizienter, rentabler Stromversorgungssysteme eingesetzt.
Hier sind fünf der aus unserer Sicht wertvollsten Vorteile, die digitale Umspannwerke für Versorgungsunternehmen bieten.
1. Die Bereitstellung ist kostengünstiger
Verglichen mit alten oder konventionellen Umspannwerken können digitale Umspannwerke hinsichtlich der Kosten und der Installationszeit effizienter eingesetzt werden. Warum? Weil sie die Abhängigkeit von Kupferkabeln deutlich reduzieren.
Üblicherweise benötigen elektrische Umspannwerke kilometerlange Kupferkabel und Tausende von Endverschlüssen, um Steuersysteme und Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zu unterstützen, z. B. Leistungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler und Schutzrelais.
Die Weiterentwicklung von Umspannwerken wird durch den zunehmenden Digitalisierungsprozess vorangetrieben, der vor allem durch die flächendeckende Einführung der Norm IEC 61850 ermöglicht wird. Dieser Fortschritt beinhaltet nicht nur die Nutzung eines Stationsbusses, sondern auch die Integration eines Prozessbusses. Der Prozessbus umfasst die Installation digitaler Geräte, wie z. B. Zusammenführungseinheiten und Prozessschnittstelleneinheiten, in der Schaltanlage. Diese Geräte übertragen wichtige Daten an intelligente elektronische Geräte (IEDs) in der Leitwarte. Die Datenübertragung wird durch schnelle, auf Glasfasern basierende Ethernet-Netze erleichtert.
Daher stützen sich digitale Umspannwerke hauptsächlich auf Glasfaserverbindungen, um die Digitalisierung der Stromübertragungs- und -verteilungssysteme zu unterstützen. Dadurch wird der Aufbau der Infrastruktur von Umspannwerken vereinfacht und die Menge an benötigter Kupferverkabelung drastisch reduziert. Wir schätzen beispielsweise, dass in einem kleinen bis mittelgroßen Umspannwerk die Kupferkabel um fast 30 km (mehr als 18 Meilen) reduziert und durch nur 1,5 km (oder weniger als eine Meile) Glasfaser ersetzt werden können.
2. Sie’ sind sicherer zu verwalten
Digitale Umspannwerke verbessern die Sicherheit deutlich, da sie die in konventionellen Umspannwerken auftretenden elektrischen Gefahren mindern.
In herkömmlichen Umspannwerken stellt die Verwendung von Kupfer zur Signalübertragung vom Schaltfeld zum Kontrollraum ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar.— insbesondere beim Anschluss von Strom- und Spannungswandlern. Jeder Kupferdraht bringt die Möglichkeit eines Stromschlags mit sich.
In digitalen Umspannwerken werden Bemessungsstrom- und Speisungswandler durch LPITs (Low-Power-Instrument-Transformer) ersetzt, die mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit bieten. Im Unterschied zu traditionellen Transformatoren verfügen LPITs nicht über einen elektrischen Signalausgang; sie übertragen vielmehr die gemessenen Ströme und Spannungen an einen vollständig digitalen Energiezähler.
Einer der wesentlichen Vorteile digitaler Umspannwerke besteht darin, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den Hochspannungsgeräten und den Schutz- und Steuersystemen entfallen. Diese Reduzierung der elektrischen Verbindungspunkte verringert das Risiko der Exposition der Arbeiter gegenüber elektrischem Strom. Durch die Reduzierung der potenziellen Risiken können digitale Umspannwerke dazu beitragen, die Arbeitskosten im Zusammenhang mit gefährlichen Arbeitsumgebungen zu verringern.
3. Sie helfen dabei, Kontrollräume von Umspannwerken in Mikro-Rechenzentren umzuwandeln
Schaltwarten von Umspannwerken werden zu Mikro-Rechenzentren, die über eigene Computer, Speicher, Netzwerktechnik, Stromversorgung, Kühlung und andere Infrastrukturen für bestimmte Arbeitslasten verfügen. Und digitale Umspannwerke sind die Voraussetzung für diesen Wandel.
Mikrorechenzentren können Versorgungsunternehmen dabei unterstützen, Kosten zu reduzieren und schnell nach oben oder unten zu skalieren. Durch die Verlagerung von Edge Computing in die reale Welt und näher an die Datenquellen können Leitwarten eine schnellere Bereitstellung und geringere Latenzzeiten unterstützen.
4. Sie unterstützen eine einfachere Wartung
Geräte wie Relais, Schutz- und Schalttafeln in der Schaltwarte von Umspannwerken haben in der Regel eine Lebenserwartung von 10 bis 15 Jahren. Danach’ Es ist Zeit, die Ausrüstung aufzurüsten. Ein digitales Umspannwerk beschleunigt und vereinfacht die Modernisierung und den Austausch von Geräten— und ermöglicht die Fernverwaltung. Die Ausfallzeiten und das Risiko für das Wartungspersonal werden erheblich reduziert.
Es sind nur noch wenige Geräte fest mit dem Netz verbunden, und die Wartungsdokumentation ist digital und leicht zugänglich.
Die einfache und offene Bauweise einer digitalen Unterstation macht auch zukünftige Erweiterungen einfacher, schneller und kostengünstiger.
5. Sie bieten Zugriff auf Echtzeitdaten
Digitale Umspannwerke ermöglichen es den Versorgungsunternehmen, präzise Echtzeitdaten zu erfassen, zu nutzen und zu übertragen, anders als herkömmliche Umspannwerke, die nur begrenzten Zugriff auf diese Art von Informationen bieten. Diese Echtzeitdaten versetzen die Versorgungsunternehmen in die Lage, die Netzstabilität effektiv zu überwachen und zu steuern und umgehend auf Netzbedingungen zu reagieren.
Auf diese Weise wird eine bessere Visualisierung auf lokaler und Leitstellenebene ermöglicht, um das Systembewusstsein und die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus erhalten Versorgungsunternehmen einen tieferen Zugriff auf ihre digitalisierten Systeme und die Flexibilität, ihre Daten in einem gemeinsamen Datenmodell basierend auf IEC 61850 zu standardisieren.’ s Substation Configuration Language (SCL).
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Über den Autor
Guilhermme Lisboa ist Elektroingenieur und in Brasilien geboren und aufgewachsen. Er erhielt 2007 seinen Bachelor-Abschluss in Elektrotechnik von der UFPR und macht derzeit seinen Master-Abschluss an derselben Universität. Er arbeitet seit 15 Jahren als Systemintegrator mit Schutz- und Steuerungssystemen, vom Lösungsdesign bis zur Inbetriebnahme für Übertragungs- und Verteilungsunternehmen sowie andere große Industrien und U-Bahn-Systeme. Er kam 2022 als Digital Automation Consultant zu Belden und konzentriert sich auf den Energiesektor.