Computerisierung von Umspannwerken für zuverlässige und effiziente Stromversorgung in Zeiten der Energiewende

Warum werden Umspannwerke digitalisiert?

Die Energiewende hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Energieinfrastruktur und stellt diese vor neue Herausforderungen. Ohne eine Erweiterung der Stromleitungen und Transformatoren sowie die Einführung von Digitalisierungstechnologien ist eine erfolgreiche Energiewende nicht möglich, da die bestehende Infrastruktur nicht in der Lage ist, die gesteigerte Kapazität und Flexibilität zu bewältigen. Die steigende Integration erneuerbarer Energien erfordert eine erhöhte Übertragungskapazität und eine bessere Steuerung und Regelung des Stromnetzes. Ohne diese Anpassungen entstehen Engpässe und eine zuverlässige Versorgung mit erneuerbarer Energie kann nicht mehr gewährleistet werden. Es besteht die Gefahr von Überlastungen und Netzinstabilitäten, die die Effizienz des Systems beeinträchtigt und im schlimmsten Fall zu Stromausfällen führt. Die Einführung von Digitalisierungstechnologien ermöglicht eine effiziente Überwachung, Steuerung und Integration erneuerbarer Energien, um eine stabile und zuverlässige Stromversorgung im Rahmen der Energiewende sicherzustellen.

IEC 61850 Norm: Grundlagen und Bedeutung für die Energiebranche

Dabei ist die Norm IEC 61850 eine wesentliche Vorgabe der Digitalisierung von Umspannwerken. Sie definiert Kommunikationsprotokolle und Datenmodelle, die die nahtlose Integration verschiedener Geräte und Systeme ermöglichen. Diese Norm bildet die Grundlage für eine interoperable und standardisierte Kommunikation im Umspannwerk. Durch die einheitliche Kommunikationsschnittstelle wird eine effiziente Datenübertragung gewährleistet. Zudem ermöglicht die IEC 61850 die verbesserte Automatisierung von Umspannwerken, die optimierte Fehlererkennung und -behebung sowie die einfache Integration neuer Komponenten und Systeme.

Der digitale Wandel: Entwicklung von der Digitalisierung zur Computerisierung

Die Digitalisierung allein ist ein erster Schritt in Richtung effizienter und zuverlässiger Umspannwerke. Doch um das volle Potenzial der Digitalisierung auszuschöpfen, bedarf es einer weiteren Entwicklung hin zur Computerisierung. Hierbei spielen leistungsstarke Server eine entscheidende Rolle. Indem verschiedene Anwendungen wie Remote Terminal Units (RTUs), Substation Gateways, Human Machine Interface (HMI), Supervisory Control and Date Acquisition (SCADA) Systeme und Engineering Workstations auf einem zentralen Server laufen, wird die Integration von Hardwarekomponenten unterschiedlicher Hersteller vereinfacht. Dies ermöglicht eine flexiblere Skalierbarkeit und eine vereinfachte Verwaltung und Überwachung der Umspannwerke.

Diese Entwicklung geht jedoch noch weiter. Im Bereich der IT- und OT-Security werden vermehrt Anwendungen wie Firewalls, Intrusion Detection Systems (IDS) und andere Sicherheitsmechanismen als Softwarelösungen entwickelt und getestet. Dadurch wird der Schutz der kritischen Infrastruktur, zu der auch Umspannwerke gehören, weiter gestärkt. Zudem zeichnet sich ein Trend hin zur Centralized Protection & Control ab, bei dem die Steuerung und Überwachung der Umspannwerke zentralisiert wird. Diese Entwicklung erfordert spezialisierte Lösungen, die eine effiziente und sichere Verwaltung der Umspannwerke ermöglichen.

Die wesentlichen Anforderungen an Server – Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit

Die Anforderungen an Server in Umspannwerken sind besonders hoch. Neben den Zertifizierungen nach IEC 61850-3 und IEEE 1613 müssen sie gegen elektromagnetische Störungen (EMC), Schock, Vibration und extreme Temperaturen widerstandsfähig sein. Dies gewährleistet eine zuverlässige Funktion auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Wenn ein Server nach IEC 61850-3 zertifiziert ist wie unsere Substation Automation Computer, bedeutet das, dass er zumindest genauso zuverlässig ist wie die konventionellen Intelligent electronic Device (IEC).

Zudem ist eine redundante Spannungsversorgung für einen Server von großer Bedeutung, um Ausfälle zu vermeiden. Server müssen in der Lage sein, sowohl mit einer Batteriespannung von 110 V DC als auch von 220 V DC im Umspannwerk umzugehen.

Vorteile der Computerisierung von bestehenden und neuen Umspannwerken

Die Computerisierung von Umspannwerken bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Durch die Standardisierung der Hardware wird die Wartung vereinfacht und kostengünstiger.

Aufgrund des geringeren Einsatzes unterschiedlicher Geräte werden auch die Factory Acceptance-Tests (FAT) vereinfacht, da die Anzahl der zu überprüfenden Komponenten reduziert wird. Dies ermöglicht eine schnellere Inbetriebnahme und eine erhöhte Effizienz bei der Wartung und Fehlerbehebung.

Darüber hinaus minimiert die Computerisierung die Abhängigkeit von einem einzelnen Hardwarelieferanten. Durch die Verwendung offener Standards wird die Interoperabilität zwischen den Lösungen verschiedener Anbieter erleichtert. Dies fördert den Wettbewerb und ermöglicht den Netzbetreibern die Auswahl der besten Lösungen für ihre spezifischen Anforderungen.

Die Vorteile der Computerisierung sind ein wichtiger Schritt hin zu einer zuverlässigen und effizienten Stromversorgung im Zeitalter der Energiewende. Durch den Einsatz moderner Technologien können Netzbetreiber die Herausforderungen der Energiewende erfolgreich bewältigen und eine nachhaltige Energiezukunft gestalten.