Warum werden Umspannwerke digitalisiert?
Die Energiewende hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Energieinfrastruktur und stellt sie vor neue Herausforderungen. Ohne den Ausbau von Stromleitungen und Transformatoren sowie die Einführung von Digitalisierungstechnologien ist eine erfolgreiche Energiewende nicht möglich, da die bestehende Infrastruktur der erhöhten Kapazität und Flexibilität nicht gewachsen ist. Die zunehmende Integration erneuerbarer Energien erfordert erhöhte Übertragungskapazitäten sowie eine bessere Steuerung und Regelung des Stromnetzes. Ohne diese Anpassungen kommt es zu Engpässen und eine zuverlässige Versorgung mit erneuerbarer Energie kann nicht mehr gewährleistet werden . Es drohen Überlastungen und Netzinstabilitäten, was die Effizienz des Systems mindert und im schlimmsten Fall zu Stromausfällen führt. Die Implementierung von Digitalisierungstechnologien ermöglicht eine effiziente Überwachung, Steuerung und Integration erneuerbarer Energiequellen, um im Rahmen der Energiewende eine stabile und zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten.
Norm IEC 61850: Grundlagen und Bedeutung für die Energiewirtschaft
Eine zentrale Spezifikation für die Digitalisierung von Umspannwerken ist der Standard IEC 61850. Er definiert Kommunikationsprotokolle und Datenmodelle , die eine nahtlose Integration verschiedener Geräte und Systeme ermöglichen. Dieser Standard bildet die Grundlage für eine interoperable und standardisierte Kommunikation in Umspannwerken. Die einheitliche Kommunikationsschnittstelle sorgt für eine effiziente Datenübertragung. Darüber hinaus ermöglicht IEC 61850 eine verbesserte Automatisierung von Umspannwerken, eine optimierte Fehlererkennung und -behebung sowie eine einfache Integration neuer Komponenten und Systeme.
Die digitale Transformation: Entwicklung von der Digitalisierung zur Computerisierung
Die Digitalisierung allein ist ein erster Schritt hin zu effizienteren und zuverlässigeren Umspannwerken. Um das volle Potenzial der Digitalisierung auszuschöpfen, ist jedoch eine weitere Entwicklung hin zur Computerisierung erforderlich. Dabei spielen leistungsstarke Server eine entscheidende Rolle. Durch die Ausführung verschiedener Anwendungen wie Remote Terminal Units (RTUs), Umspannwerk-Gateways, Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), Überwachungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA) und Engineering-Workstations auf einem zentralen Server wird die Integration von Hardwarekomponenten verschiedener Hersteller vereinfacht . Dies ermöglicht eine flexiblere Skalierbarkeit und vereinfacht die Verwaltung und Überwachung von Umspannwerken.
Diese Entwicklung geht jedoch noch weiter. Im Bereich der IT- und OT-Sicherheit werden Anwendungen wie Firewalls, Intrusion Detection Systems (IDS) und andere Sicherheitsmechanismen zunehmend als Softwarelösungen entwickelt und getestet. Dies wird den Schutz kritischer Infrastrukturen, zu denen auch Umspannwerke gehören, weiter stärken. Darüber hinaus zeichnet sich ein Trend hin zu Centralized Protection & Control ab, bei dem die Steuerung und Überwachung von Umspannwerken zentralisiert erfolgt. Diese Entwicklung erfordert spezialisierte Lösungen, die eine effiziente und sichere Verwaltung von Umspannwerken 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 resistent gegen elektromagnetische Störungen (EMV), Schock, Vibration und extreme Temperaturen sein. Dies gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen. Wenn ein Server wie unsere Substation Automation Computer nach IEC 61850-3 zertifiziert ist, bedeutet dies, dass er mindestens so zuverlässig ist wie das herkömmliche intelligente elektronische Gerät (IEC) .
Darüber hinaus ist eine redundante Stromversorgung eines Servers von großer Bedeutung, um Ausfälle zu vermeiden. Server müssen sowohl mit 110 V DC Batteriespannung als auch mit 220 V DC Unterstationsspannung zurechtkommen.
Vorteile der Computerisierung bestehender und neuer Umspannwerke
Die Computerisierung von Umspannwerken bietet eine Reihe von Vorteilen. Die Standardisierung der Hardware vereinfacht die Wartung und senkt die Kosten .
Durch den geringeren Einsatz unterschiedlicher Geräte wird auch die Werksabnahmeprüfung (FAT) vereinfacht, da weniger Komponenten getestet werden müssen. Dies ermöglicht eine schnellere Inbetriebnahme und eine höhere Effizienz bei Wartung und Fehlerbehebung.
Darüber hinaus minimiert die Computerisierung die Abhängigkeit von einem einzigen Hardwarelieferanten . Die Verwendung offener Standards erleichtert die Interoperabilität zwischen Lösungen verschiedener Anbieter. Dies fördert den Wettbewerb und ermöglicht es den Netzbetreibern, die beste Lösung für ihre spezifischen Anforderungen auszuwählen.
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 meistern und eine nachhaltige Energiezukunft gestalten.
