Intelligente Lastabregelung

PSI Stand 3-326

Abschaltmanagement-Werkzeuge helfen, das Abschalten von Teilnetzen gemäß VDE-Anwendungsregel 4140 fehlerfrei und rechtssicher umzusetzen.

Die Anwendungsregel VDE AR-N-4140 gilt als ein wichtiger Baustein, um die Stromversorgung im Rahmen der Europäischen Energiewende „krisenfest“ zu gestalten. Sie präzisiert auf nationaler Ebene, wie und wie schnell Netzbetreiber in kritischen Netzsituationen über alle vertikal strukturierten Ebenen (Kaskaden) standardisiert zusammenarbeiten. Konkret geht es neben dem schon recht etablierten Einspeisemanagement um die Maßnahme des Lastabwurfs. Dabei werden Stromnetzabschnitte vorübergehend vollständig abgeschaltet, da beispielsweise im Europäischen Verbundsystem ein zu hoher Verbrauch einer zu geringen Erzeugung gegenübersteht. Eine einschneidende Veränderung bedeuten insbesondere die sehr kurzen Reaktionszeiten, die ab Februar 2019 jeder Netzbetreiber jederzeit beherrschen muss.

Foto: pixelio (Karl-Heinz Laube)

„Für den Ernstfall darf die Vorbereitung und Umsetzung von diskriminierungsfreien, passenden Teilnetzabschaltungen maximal zwölf Minuten dauern“, konkretisiert Dr. Matthias Rohr, Produktmanager und Berater bei der PSI Software AG, die Herausforderung für Stromnetzbetreiber und Stadtwerke. Zu solchen Situationen kann es kommen, wenn beispielsweise im Winter bei einer windarmen Großwetterlage eine zu geringe Erzeugung einem zu hohen Verbrauch gegenübersteht und die Übertragungsnetzbetreiber auftretende Frequenzabweichungen nicht mehr anders ausgleichen können. Zwar sind solche massiven Stabilitätsprobleme noch unwahrscheinlich und vieles wird heute unternommen, um solche Situationen vorab zu vermeiden, dennoch steigen die Risiken – zum Beispiel durch einen wachsenden Anteil von erneuerbaren Energien im Netz und durch die steigende Gefahr von Cyberangriffen. Innerhalb von sechs Minuten muss ein aufgeforderter Verteilnetzbetreiber dann geeignete Maßnahmen – etwa das Abschalten von Umspannwerken oder einzelnen Abgängen – vorbereiten. Binnen weiterer sechs Minuten müssen die Maßnahmen dann in seinem Netzgebiet greifen. Erfüllt ein Netzbetreiber innerhalb der zwölf Minuten die übermittelte Anforderung nicht, droht der komplette „Abwurf“ durch den vorgelagerten Betreiber.

Wenig Vorlauf, große Wirkung

Angesichts der harten Zeitdirektive ist eine geeignete Werkzeug-Unterstützung nahezu unerlässlich, denn der Prozess ist komplex. Dr. Matthias Rohr verdeutlicht die Anforderungen: „Zunächst muss die Aufforderung der vorgelagerten Netzbetreiber verstanden und auf Authentizität überprüft werden, was schon einige Minuten dauern kann. Dazu müssen bei der Maßnahmenplanung wichtige Regeln und der Netzzustand beachtet werden und nachgelagerte Netzbetreiber informiert werden.“

Im Vergleich zum Einspeisemanagement seien Wirkung und Reichweite des Abschaltmanagements in der Praxis deutlich größer. „Eine Netzabschaltung ist stets ein starker Eingriff in das öffentliche Leben. Der Ausfall von Verkehrsampeln kann beispielsweise zu Unfällen führen, Personen können in Fahrstühlen stecken bleiben und Straßenbahnen an unsicheren Stellen anhalten“, veranschaulicht der PSI-Berater das potenziell höhere Rechtsrisiko.

Im Unterschied zu der abgestuften Einspeisereduktion einzelner Erzeugeranlagen, sind von einer Netzabschaltung sehr viele betroffen. Das Risiko, die getroffenen Entscheidungen vor Gericht begründen zu müssen, steigt damit.

Vorschlag für Abregelungen. Foto: PSI

Diskriminierungsfreie Abschaltung

Wie bei allen anderen Netzmaßnahmen haben die Kunden auch hier ein Recht auf diskriminierungsfreie Behandlung. Das heißt, einzelne Kundengruppen dürfen nach Vorgabe des Gesetzgebers keine Sonderrechte genießen. Bei einer konkreten Anforderung zum Lastabwurf kommt es jedoch zwangsläufig zu einer Ungleichbehandlung von Verbrauchern, da bestimmte Netzgebiete abgeschaltet werden und andere nicht. Das zugrundeliegende Auswahlverfahren der Netzabschnitte, die im Bedarfsfall abgeworfen werden, muss daher fair und nachvollziehbar sein. Um die Ungleichbehandlung zu unterbinden, wird beispielsweise der Netzbereich ausgewählt, der am längsten nicht betroffen oder der in vorherigen Maßnahmen am kürzesten abgeschaltet war. Dr. Rohr argumentiert: „Zwar könnten auch ohne Werkzeug-Unterstützung passende und diskriminierungsfreie Abschaltungen vorgenommen werden, jedoch kann der Zeitdruck und die drohende Komplettabschaltung zu problematischen Spontanentscheidung führen.“ Übernimmt und dokumentiert dagegen ein Algorithmus die Auswahl der abzuschaltenden Netzgebiete, können viele Flüchtigkeitsfehler vermieden werden und die Teilnetzauswahl ist lückenlos hinsichtlich der Diskriminierungsfreiheit erklär- und belegbar.

Für länger andauernde, kritische Netzsituationen wird in der VDE-Anwendungsregel, aber auch in gemeinsamen Praxisleitfäden des BDEW und VKU, das Rollieren als eine geeignete Methode genannt, um Lastreduzierungen möglichst auf alle Schultern gleichmäßig zu verteilen und um „Härten“ für einzelne Gruppen zu vermeiden. Gemeint ist damit, dass in einer bestimmten Zeittaktung (zum Beispiel alle zwei Stunden) Teilnetze abwechselnd aus- und eingeschaltet werden, statt eine Gruppe von Netzkunden für die Gesamtzeit eines Vorgangs vom Netz zu nehmen. Konkret kann dies bedeuten, dass Gefriergut in Kühltruhen nicht abtaut oder Personen maximal zwei Stunden im Fahrstuhl festsitzen. Zu beachten ist dabei, dass es in Deutschland kaum belastbare Praxiserfahrungen mit dem rollierenden Verfahren gibt. Manche Experten befürchten sogar neue Risiken für die Netzstabilität, da sich beim Wiederanlauf größere Lastspitzen ergeben könnten.

Abschaltmanagement-Tools

Abschaltmanagement-Werkzeuge unterstützen Netzbetreiber, den Prozessablauf einschließlich vorgeschriebener Dokumentation in Bezug auf Abschaltmaßnahmen für Teilnetze korrekt und rechtssicher auszuführen. Gleichzeitig entlastet es die zuständigen Mitarbeiter, da Teilaufgaben im Prozessablauf (teil-)automatisiert werden. Verlangt ein vorgelagerter Netzbetreiber einen Lastabwurf, unterbreitet der Regelalgorithmus des Werkzeugs eine Auswahl der Teilnetze als Vorschlag. Dabei werden sowohl die Historie vorheriger Schaltungen als auch die aktuelle Netzsituation beachtet. Der Bediener am Leitstand kann die Vorschläge prüfen, bestätigen oder bearbeiten. Ist der Plan finalisiert, werden die zugehörigen An- und Abschaltfolgen bereitgestellt und wie gewohnt ausgeführt. Unterstützt das Leitsystem eine Simulation einer Schaltung, kann der Effekt vor der Ausführung geprüft werden, sofern ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Aus softwaretechnischer Perspektive arbeiten die Tools als Ergänzung eng mit mehreren Teilen des Netzleitsystems zusammen. Zum Beispiel werden aktuelle Messwerte und Schalterstellungen benötigt und Schaltfolgen erzeugt. Mit Hilfe des Abschaltmanagement-Bausteins lassen sich Abschaltgruppen im Netzgebiet definieren, die die Grundlage für eine flüssige Ablauforganisation und Planung einer Abschaltsequenz bilden. Der Gruppenzuschnitt orientiert sich weitgehend an den vorhandenen Schaltmitteln wie Trafo-Leistungsschaltern im Umspannwerk oder Abgangsschaltern, mit denen Teilabschnitte vom Netz getrennt werden. Die notwendigen Daten zu Schaltmitteln einschließlich Messeinrichtungen werden aus dem Datenmodell des Leitsystems eingelesen. „Vor allen Dingen aber dient ein Tool der fehlerfreien, diskriminierungsfreien und dokumentierten Umsetzung der Vorgaben der VDE-AR-N 4140 innerhalb der eng bemessenen Zeitenforderungen“, fasst Dr. Matthias Rohr den Nutzen zusammen. Es ist somit sowohl für die Netzsicherheit als auch für die Rechtssicherheit ein wichtiger Baustein. (pq)

Kontakt: PSI Software AG, Dr.-Ing. Matthias Rohr, 10178 Berlin, Tel.: +49 (0)30 2801-0, mrohr@psi.de

 

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