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. Sie sind kostengünstiger zu installieren

Verglichen mit alten oder konventionellen Umspannwerken können digitale Umspannwerke hinsichtlich der Kosten und der Installationszeit effizienter eingesetzt werden. Warum ist das so? Weil sie die Abhängigkeit von der Kupferverkabelung erheblich verringern.

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 von der zunehmenden Digitalisierung vorangetrieben, die vor allem durch die weit verbreitete Einführung von IEC 61850 erleichtert wird. Dieser Fortschritt betrifft 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. Beispielsweise kann in einem kleinen bis mittelgroßen Umspannwerk nach unseren Schätzungen die Kupferverkabelung um fast 30 km reduziert und durch nur 1,5 km Glasfaser ersetzt werden.

2. Sie ermöglichen eine sicherere Handhabung 

Digitale Umspannwerke verbessern die Sicherheit deutlich, da sie die in konventionellen Umspannwerken auftretenden elektrischen Gefahren mindern.

In herkömmlichen Umspannwerken stellt die Verwendung von Kupfer für die Übertragung von Signalen von der Schaltanlage zur Schaltwarte ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar, vor allem wenn Bemessungsstrom- und Speisungswandler angeschlossen sind. 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, Schaltwarten von Umspannwerken in Mikro-Rechenzentren zu verwandeln.

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. Dann wird es Zeit, die Geräte zu erneuern. Ein digitales Umspannwerk erleichtert und beschleunigt die Aufrüstung und den Austausch von Geräten und ermöglicht eine 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. Ferner bietet es den Versorgungsunternehmen einen umfassenderen Zugang zu ihren digitalisierten Systemen und die Flexibilität, ihre Daten in einem gemeinsamen Datenmodell gemäß der Norm IEC 61850 auf der Grundlage der Substation Configuration Language (SCL) zu standardisieren.

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