Die Zukunft des Verteilnetzes

Digitale Ortsnetzstationen im Fokus

In diesem Fachbeitrag stellt Gerald Jacob (Produktmanager »EORSys«) anhand eines konkreten Beispiels beim großen Deutschen EVU »Netze BW GmbH« dar, wie Verteilnetzbetreiber (VNB) mit zukunftsfähigen Ortsnetzstationen (ONS) die Herausforderungen der Energiewende im Mittel- und Niederspannungsnetz bewältigen. Eine standardisierte Teil-Digitalisierung der ONS verspricht auch in Zukunft Versorgungssicherheit durch verbesserte Netzwerktransparenz und erhöht dabei die Kosteneffizienz bei Betrieb & Wartung. Starten Sie das Video, um mehr zu erfahren.

Herausforderungen der Energiewende

Das EOR-3DS als Digitalisierungseinheit für Ortsnetzstationen

Die steigende Nachfrage nach erneuerbaren Energien und die wachsende Zahl von Elektrofahrzeugen stellen das deutsche Stromnetz vor große Herausforderungen. Laut dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2023 und dem aktuellen Koalitionsvertrag soll der Anteil erneuerbarer Energien bis 2030 auf mindestens 80 Prozent erhöht werden. Der aktuelle Stand liegt jedoch bei nur 56 Prozent.

Dies erfordert eine Verdopplung der installierten Windkraftleistung und eine Verdreifachung der installierten Photovoltaikleistung bis 2030. Zusätzlich müssen Heizungen in Neubauten ab 01.01.2024 zu mindestens 65 Prozent aus erneuerbaren Energien betrieben werden, und ab 2026 bis 2028 betrifft dies auch Bestandsbauten. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die E-Mobilität: Die Anzahl der Elektrofahrzeuge in Deutschland soll bis 2030 um den Faktor 12 erhöht werden.

Herausforderungen für Verteilnetzbetreiber am Beispiel von »Netze BW«

Am Beispiel des großen deutschen Verteilnetzbetreibers Netze BW werden die spezifischen Herausforderungen für Verteilnetzbetreiber beleuchtet. Das Mittel- und Niederspannungsnetz ist oft nicht ausreichend überwacht, was zu Engpässen führen kann. Ortsnetzstationen sind häufig nicht fernschaltbar, was schnelle Reaktionen auf Netzprobleme erschwert, bzw. unmöglich macht.

Digitale Ortsnetzstationen (DONS) werden für Verteilnetzbetreiber daher zu einem Schlüsselelement für die Automatisierung, die Überwachung und den effizienten Betrieb ihrer Netze. Die DONS werden ein wesentliches Element des künftigen aktiv betriebenen intelligenten Netzes sein. Folglich sehen sich die VNB mit neuen Aufgaben konfrontiert, wie z. B. dem groß angelegten Roll-out von vernetzten Geräten, die über das gesamte Netz verteilt sind.

Dieser neue Grad der Digitalisierung in DONS führt zu neuen Herausforderungen sowohl für die VNB als auch für die Hersteller. Im Vergleich zu klassischen Offline-Geräten erfordern vernetzte Geräte mehr Aufmerksamkeit in Bezug auf die damit verbundenen Management- und Betriebsprozesse. So muss beispielsweise ein kontinuierliches Patch-Management über Tausende von Geräten hinweg realisierbar sein, um höchste IT-Sicherheitsstandards zu gewährleisten und funktionale Updates aus der Ferne durchführen zu können. Manuelle Prozesse können die damit verbundenen großen Mengen an Aufgaben nicht in akzeptabler Zeit und auf wirtschaftliche Weise bewältigen.

Netze BW hat daher eine neue Management- und Betriebsarchitektur zusammen mit einem standardisierten Gerät für Ring Main Units (RMU) definiert, der sogenannten »Process Interface and Detection Unit (PIDU)«.

In der »PIDU« – der standardisierten Betriebsarchitektur für digitale Ortsnetzstation bei Netze BW – vereint unser neuer Fehleranzeiger EOR-3DS die klassische Erdschluss- und Kurzschlussortung mit den notwendigen digitalen Schnittstellenfunktionen. Dadurch wird aus dem Kurz- und Erdschlussanzeiger eine völlig neue Klasse an Gerät: das EOR-3DS als Digitalisierungseinheit von Ortsnetzstationen.

Erfahren Sie hier mehr über das EOR-3DS in der Applikation bei Netze BW:

Applikationsbericht: EOR-3DS als Digitalisierungsheit von ONS

Kosteneffizientes Management digitaler Ortsnetzstationen: das EOR-3DS als Digitalisierungseinheit für Ortsnetzstationen beim großen deutschen Verteilnetzbetreiber »Netze BW GmbH«.

Kurz-Fragerunde mit Gerald Jacob

(Produktmanager »EORSys«)

Bei der offiziellen Einweihung der standardisierten digitalen Ortsnetzstation bei Netze BW

Digitale Ortsnetzstationen mit Erd- und Kurzschlussanzeigen können die Netzüberwachung und -steuerung revolutionieren. Sie bieten eine Möglichkeit, das Stromnetz effizienter und zuverlässiger zu betreiben.

Digitalisierung des Verteilnetzes

Umfang und Voraussetzungen

Für die Digitalisierung des Verteilnetzes ist ein umfassender, standardisierter Ansatz erforderlich. Dies beinhaltet die Skalierung der Umstellung auf digitale Ortsnetzstationen sowie die Implementierung eines zentralen Management- und Betriebssystems.

Schritte zur Digitalisierung des Verteilnetzes:

  • Standardisierte Prozesse und Lösungen für den Massen-Rollout
  • Zentrales Management- und Betriebssystem für Fern-Wartung und -Updates
  • Skalierung der Umstellung auf digitale Ortsnetzstationen je nach Netzgröße und -anforderungen

Vorteile der digitalen Ortsnetzstationen

  • Verbesserte Netzwerktransparenz und -sichtbarkeit
  • Grundlage für Netzautomatisierung und Autonomiefunktionen
  • Kosteneffizienter Betrieb durch Fernsteuerbarkeit und Fernparametrierbarkeit

Kosteneffizienz der Digitalisierung

Die Einführung digitaler Ortsnetzstationen (DSS/Digital Secondary Substation) geht mit initialen Kosten einher, die jedoch mit zunehmender Anzahl von Stationen auf viele Einheiten verteilt werden können, was zu einer deutlichen Kostensenkung führt.

  • Initial höhere Kosten pro Station
  • Kostensenkung durch Skalierung und Massen-Rollout
  • Langfristige Einsparungen durch effizienteren Betrieb und Wartung

Fazit und Ausblick

Die Digitalisierung des Verteilnetzes durch digitale Ortsnetzstationen bietet eine vielversprechende Lösung, um den Herausforderungen der Energiewende zu begegnen. Durch eine strukturierte Umsetzung und den Einsatz moderner Technologien können Verteilnetzbetreiber ihr Netz effizienter und zuverlässiger betreiben. Die Zukunft hält noch viele weitere Möglichkeiten für DONS bereit:

  • Kontinuierliche technische Weiterentwicklung digitaler Ortsnetzstationen
  • Integration neuer Technologien wie KI und weiterer IIoT-Anwendungen für noch intelligentere Netze
  • Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Politik für eine nachhaltige Energiezukunft

Unsere kombinierten Kurz- und Erdschlussanzeiger EOR-1DS & EOR-3DS im Vergleich

Schnell-Vergleich: EOR-1DS vs. EOR-3DS

Finden Sie den passenden Kurz- und Erdschlussanzeiger für Ihre Anwendung.

(Schnell-Überblick hier als PDF herunterladen)

erdschlussanzeiger-kurzschlussanzeiger

EOR-1DS
Der Fehleranzeiger
für einfache ONS

EOR-3DS
Der Fehleranzeiger
für digitale ONS

erdschlussanzeiger-kurzschlussanzeiger
Verfügbare Ortungsverfahren

qu2-Wischer-Verfahren

Erdschlusswischerverfahren

gerichtete Kurz- und Erdschlusserfassung

Pulsortungsverfahren

in Vorbereitung für EOR-1DS

in Vorbereitung für EOR-1DS

Software

einfache Bedienbarkeit und Parametrierung ohne Software

umfangreiche Cyber Security Features
Störschriebe und Logbuch

✔️

Flashspeicher bis 32 GB möglich
Spannungsmessung

kapazitiver Abgriff parallel zu Spannungsprüfgeräten, Kleinsignalsensoren (Zweidrahttechnik) und klassische Wandler

Strommessung

Rogowski-Klappwandler, Kleinsignalsensoren (Zweidrahttechnik) und klassische Wandler

Leittechnikanbindungen/Kommunikation

Modbus RTU

Einsetzbar als Digitalisierungseinheit von Ortsnetzstationen

Verfügbare Ortungsverfahren

qu2-Wischer-Verfahren

Erdschlusswischerverfahren

gerichtete Kurz- und Erdschlusserfassung

Pulsortungsverfahren

wattmetrisches Verfahren cos(φ)

Blindstromverfahren sin(φ)

qui-Verfahren

für wiederzündende Fehler

harmonisches Verfahren

Software

frei parametrierbar mit Software »AEToolbox«

Zertifikatshandling, Nutzer/Rollen-Konzept und verschlüsselte Verbindungen

umfangreiche Cyber Security Features
Störschriebe und Logbuch

✔️

Flashspeicher bis 32 GB möglich
Spannungsmessung

kapazitiver Abgriff parallel zu Spannungsprüfgeräten, Kleinsignalsensoren (Zweidrahttechnik oder RJ45) und klassische Wandler

Strommessung

Kleinsignalsensoren (Zweidrahttechnik oder RJ45) und klassische Wandler

Leittechnikanbindungen/Kommunikation

Modbus RTU/TCP (inkl. „Modbus-Master“)

IEC 60870-5-101 / 104, IEC 60870-5-103 inklusive Störschriebe, IEC 61850 GOOSE, DNP 3.0

MQTT Management&Operations

MQTT IoT

Einsetzbar als Digitalisierungseinheit von Ortsnetzstationen

Patch- und Devicemanagement via MQTT

Massen-Fernparametrierung und -Firmwareupdates
via MQTT Management&Operations-Funktion

Haben Sie weitere Fragen zu unseren
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