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Massgeschneiderte Netzleittechnik

Schon immer gehörte es zur Firmenphilosophie der Troyer AG auf eigenes Know-how in der Entwicklung zu setzen. Über Jahrzehnte konnte das Unternehmen damit seine Maschinentechnologie sukzessive verfeinern.

Parallel dazu baute man von Anbeginn auch auf eine starke elektrotechnische Schiene, um Kraftwerke komplett ausrüsten zu können. Vor einigen Jahren hat das Südtiroler Wasserkraft-Unternehmen einen weiteren wichtigen Bereich erschlossen: Ganze Netzleittechniken für kleinere bis mittlere Stromnetze wurden installiert und erfolgreich in Betrieb gesetzt. Dass auch hier eigene Forschungs- und Entwicklungsarbeit einfließt, freut die Verantwortlichen des Familienunternehmens besonders. Aufbauend auf der Diplomarbeit von Dr. Ing. Fabiano Bressan, dem Sohn von Präsidentin Maria-Luise Troyer, der an der TU-Graz an der Fehlersuche in Stromnetzen arbeitete, konnte für das moderne Stromnetz des hinteren Passeiertales eine richtungsweisende Software integriert werden, die Kurzschlüsse im Netz sofort und fast punktgenau ortet und im Leitsystem darstellt.

Mit einem Sprung ins kalte Wasser begann der Einstieg in das Thema Netzleittechnik für das E-Technik- Team der    Troyer AG vor etwas mehr als einem halben Jahrzehnt. Entgegen der ursprünglichen Planung hatte sich die Möglichkeit ergeben und angeboten, für das E-Werk Stilfs erstmals eine moderne, digitale Netzleittechnik zu installieren. Man nahm die Herausforderung an. „Zu diesem Zeitpunkt fehlte uns in diesem Bereich noch die Erfahrung, obgleich das grundsätzliche Know-how vorhanden war und wir uns relativ schnell eingearbeitet hatten. Am Ende hat es toll funktioniert, und sowohl der Kunde als auch wir selbst waren vom Ergebnis begeistert“, schildert Alex Wild, Leiter des Bereichs Elektrotechnik, das Initial- und Referenzprojekt, auf dem man in der Folge aufbauen konnte.  Eine der wichtigsten Richtlinien für den Aufbau eines maßgeschneiderten Leitsystems beginnt nach Ansicht des Experten der Troyer AG mit der genauen Kenntnis des Netzes und der Anlagen, sowie mit der Frage nach den Erfordernissen, Vorstellungen und Wünschen der Betreiber. Nur so könne am Ende eine Lösung stehen, die rundum befriedigt.

JEDER PARAMETER UNTER KONTROLLE
Richtig angepasst bedeutet eine moderne Netzleittechnik gerade für Betreiber kleiner Verteilernetze ein ganzes Paket  an Vorteilen und bringt in den meisten Fällen den Sprung in ein neues Zeitalter. Es ist damit das gesamte Netz  im Leitsystem optisch dargestellt, jede einzelne Anlage ist erfasst, jede Station fernwirktechnisch verfügbar,  jeder einzelne Schalterzustand kontrollier- und steuerbar und jeder Parameter ablesbar. In Echtzeit können  Produktionsdaten und Verbrauch an sämtlichen Stellen des Netzes mitverfolgt werden. Damit nicht genug. Neben  einer umfassenden Kontroll- und Fernsteuerbarkeit bietet ein derartiges modernes Netzleitsystem auch die  Möglichkeit, umfangreiche Simulation durchzuführen, Daten zu sammeln, zu archivieren und für diverse Analysen zugänglich zu machen. Es versteht sich von selbst, dass eine derartige Technik für die Netzbetreiber einen niedrigeren  Personalbedarf bedeutet. Und - was noch wichtiger ist – es erhöht die Versorgungssicherheit nicht zuletzt  dank der intensiven Kontrolle eines jeden Details im Netz. Bis vor wenigen Jahren waren Netzleitsysteme dieser Art  nur für größere EVUs verfügbar und erschwinglich. Die Abteilung E-Technik aus dem Hause Troyer hat allerdings
eindrucksvoll aufgezeigt, dass es durchaus möglich ist, ein derartiges System mit allen Vorzügen der „großen“ Leittechnik auf kleine Versorgungsnetze zu übertragen - und dies sogar noch ein wenig zu verfeinern.

TRANSPORTLEITUNGEN ÜBERFORDERT
Das beste Beispiel befindet sich im hinteren Teil des Passeiertales, jenes malerischen Südtiroler Gebirgstales, das  sich nördlich von Meran zwischen den Ötztaler und den Sarntaler Alpen erstreckt. „Im Hinterpasseier gibt es kaum ein  Kraftwerk, das nicht von uns ausgerüstet wurde. Unsere Techniker kennen das Versorgungsgebiet hier wie ihre  Westentasche“, erklärt Fabiano Bressan, der dank seines vor wenigen Jahren abgeschlossenen Elektrotechnik- Studiums wertvolle Impulse einbringen konnte. Und natürlich kannten die E-Technik-Spezialisten auch das regionale Stromnetz, dessen veralteten Transportleitungen durch den geplanten Kapazitätsausbau - vor allem durch Anlagen wie das Kraftwerk Bergkristall-Stieber (12 MW) und das Kraftwerk Enerpass (26 MW) – aus allen Nähten zu platzen  drohten. Schon aus dieser Überlegung heraus bestand Handlungsbedarf. Entscheidend für die Realisierung des Leitsystems für das weitverzweigte Netz von Erzeugern und Abnehmern im Hinterpasseier war letztlich ein  konzertiertes Vorgehen aller sieben lokalen EVUs. Unter der Führung der Energie- und Umweltbetriebe Moos (EUM)  wurde das Konsortium „Enertrans“ gegründet, unter dessen Dach ein gemeinsames Netzleitsystem entwickelt werden  sollte. „Glücklicherweise haben alle sieben Energieversorger die Synergien und Vorteile dieses Projektes gesehen und  die Eigeninteressen hinter den gemeinsamen Endzweck gestellt. So war auch eine sehr fruchtbare Zusammenarbeit  möglich“, erzählt EUM-Geschäftsführer Hubert Brunner.

DATENFLUT ALS NAGELPROBE
Zunächst ging man daran die  alten Leitungen durch neue, leistungsfähigere zu ersetzen. Zudem wurde in St.  Leonhard ein neues Umspannwerk errichtet, das auf die 132 kVEbene hochspannt und den Strom aus dem Hinterpasseier ans Netz des staatlichen italienischen Netzbetreibers liefert. Für Alex Wild und sein E-Technik-Team bedeutete das, dass man auch für die Hochspannungsebene Schutz- und Steuerungstechnik sowie letztlich die   Visualisierung adaptieren musste. Zahlreiche Kabinen und Kraftwerke mussten vernetzt und in das System   eingebunden werden. Alex Wild: „Wichtig war, dass im Vorfeld schon eine Vielzahl an Lichtwellenleitern verlegt worden war. Diese wurden in der Folge im Knotenpunkt des Kraftwerks Bergkristall-Stieber zusammen geführt und  über einen
opto-elektrischen Konverter vernetzt.“ Eine zentrale Herausforderung für das E-Technik- Team der Troyer AG war  dabei die enorme Datenmenge, die durch die große Zahl an Abnehmern und Produktionsanlagen anfiel. „Gerade bei  der Fülle an Daten wurde uns drastisch vor Augen geführt, dass die Netzleittechnik für das Passeiertal um eine Größenordnung über jene unseres Pilotprojektes zu stellen war. Trotzdem konnten wir auf die Erfahrungen aus Stilfs  zurückgreifen und dadurch jede Menge an ‘Kinderkrankheiten’ vorbeugen, bevor sie auftraten“, so Alex Wild.

FEHLER IM NETZ ORTEN
Einer der wichtigsten Aspekte für ein hochwertiges Netzleitsystem ist ein verlässlicher Schutz für die Anlagen im  Verteilernetz. Und gerade in diesem Punkt gelang den Spezialisten aus Sterzing eine ausgeklügelte Lösung, die  einen echten Quantensprung in der Netzsicherheit im Vergleich zum Altbestand markiert. Mitverantwortlich dafür die  Forschungsarbeit von Fabiano Bressan, der zu dieser Zeit noch an der Technischen Universität Graz Elektrotechnik  studierte und sich mit dem Thema Netzsicherheit auseinandersetzte. In seiner Diplomarbeit ging er der Frage nach,  wie man möglichst genau einen Erdschluss im Netz orten kann. „Mir war natürlich bewusst, dass dies gerade bei einem so weitverzweigten Stromnetz wie hier im Hinterpasseier ein ganz wichtiges Thema ist. Man muss sich ja  vorstellen, dass mit all den Seitentälern und Hochplateaus, den weitläufigen Fraktionen und zum Teil abgelegenen Almen das Netz früher sehr schwer zu kontrollieren war. Ist ein Baum in eine Freileitung gestürzt, dann fiel nicht  selten das Ort der Havarie gefunden hat, konnten oft Stunden vergehen. Viel Potenzial für Unzufriedenheit - sowohl  für den Kunden als auch den Netzbetreiber“, beschreibt Fabiano Bressan die Situation vor der Umstellung. VON DER 

THEORIE IN DIE PRAXIS
„Im Rahmen meiner Diplomarbeit wollte ich dieses Thema näher beleuchten. Mein Ziel war es, eine Möglichkeit zu  finden, Erdschlüsse genau zu orten. Dafür existierte bereits eine Formel, die allerdings nur relativ ungenaue  Ergebnisse und Rückschlüsse auf den präzisen Ort des Geschehens zuließ. Gemeinsam mit Univ.-Prof. Dr. Lothar  Fickert und Dipl.Ing-Dr.tech Georg Achleitner haben wir diese Formel auf Basis numerischer Berechnungen  weiterentwickelt. Die Kernaussage dieser Arbeit war letztlich, dass es möglich sein sollte, Erdschlüsse in einem Netz in einem Bereich von plus-minus 50 Meter einzugrenzen, sofern man über ausreichend Kenntnis vom Netz - wie  Kapazität, Induktivität und einigen anderen Parametern mehr - verfügt“, erklärt Fabiano Bressan. Bei der nackten  Theorie wollte er es aber keinesfalls bewenden lassen. Im praktischen Teil seiner Diplomarbeit ging er daran, die Erkenntnisse aus der weiterentwickelten Formel in realiter zu testen. „Eigentlich ist so etwas heutzutage ja kaum  möglich. Wer lässt einen schon in seinem Stromnetz den einen oder anderen Kurzschluss für Testzwecke  herbeiführen? Im Fall des Enertrans- Konsortiums hatte ich allerdings das große Glück, dass die Verantwortlichen,  allen voran Hubert Brunner, verstanden hatten, dass wir durch diese Forschungsergebnisse im Optimalfall die Qualität  der Netzüberwachung markant erhöhen könnten. Wir haben uns dafür Stichleitungen ausgesucht, dort einen Kurzschluss erzeugt - und danach eingeschaltet. Auf diese Weise konnten wir die Funktionalität der weiterentwickelten  Formel austesten.“ Das Ergebnis war überzeugend. Sogar so überzeugend, dass von der TU-Graz eine Weiterentwicklung dieser Arbeit im Rahmen der Dissertation von Georg Achleitner zum Patent angemeldet wurde. Der Algorithmus wurde letztlich in die Software der Schutztechnik integriert. Heute können die Verantwortlichen des  Enertrans-Konsortiums punktgenau und in Echtzeit orten, wo es zu einem Kurzschluss gekommen ist. Eine Qualität,  über die nur ganz wenige der „großen“ Netzleitsysteme verfügen. Die Gefahr von Netzausfällen konnte durch diverse  Schutzeinrichtungen extrem minimiert werden.

VISUALISIERUNG MIT LIEBE ZUM DETAIL
Seit der Inbetriebnahme der Netzleittechnik für das Hinterpasseier sind mittlerweile zwei Jahre vergangen. Zwei Jahre,  in denen das Netz durch zusätzliche Abnehmer und zusätzliche Erzeugungsanlagen stetig ausgebaut wurde.  Von der E-Technikabteilung der Troyer AG wurde jede einzelne Kabine, jedes noch so kleine Kraftwerk aufgenommen  und in eine Visualisierung integriert, die für den Betreiber keine Wünsche offen lässt. Wild: „Für den elektrotechnisch  versierten Anwender haben wir eine schematische Darstellung entwickelt, wie sie ähnlich bei großen EVUs zu finden ist.  Und für den eher visuellen Typ haben wir das Netz auf der topographischen Karte des Passeiertals abgebildet,  damit die Orientierung auch neuen Mitarbeitern leicht fällt. Die Bedienung ist damit sehr übersichtlich geworden.“ Das  kann Hubert Brunner nur bestätigen: „Für uns ist das System optimal gelungen. Wir ersparen uns damit viel Zeit, viele Wege, und natürlich auch Personal. Dabei arbeitet das System extrem stabil und zuverlässig - wir hatten in den  letzten Jahren keinen einzigen Ausfall zu verzeichnen.“ Die Realisierung der Netzleittechnik für das hintere Passeiertal  brachte für die Troyer AG einen großen Know-how-Zuwachs. Mit dieser Referenz konnte eindrucksvoll  untermauert werden, dass man mittlerweile in der Lage ist, die Leittechnik für ein mittelgroßes Verteilernetz bis zur  Hochspannungsebene hinauf zu realisieren und mit eigenen Ideen und Forschungsergebnissen noch zusätzliche Optimierungen zu erreichen. Derzeit arbeiten Alex Wild und sein Team schon an der nächsten Leittechnik, die  ebenfalls wieder perfekt dem Kunden „auf den Leib“ geschneidert wird.

Bericht aus zek HYDRO - Juni 2011


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