Anforderungen an ein adaptives funkbasiertes Strommesssystem in Verteilnetzstationen

Abstract

Durch die vermehrte Integration von erneuerbaren und dezentralen Energieerzeugungsanlagen, wie Photvoltaikanlagen, nimmt die Komplexität im Betrieb von elektrischen Niederspannungsverteilnetzen zu. Um einen zuverlässigen und kosteneffizienten Betrieb dieser Verteilnetze in Zukunft sicher zu stellen, werden umfassende Messdaten aus dem System immer wichtiger. Um die Bereitstellung dieser Messdaten zu ermöglichen, sind die bestehenden Systeme um geeignete Messsensoren zu erweitern. Dies erfordert zusätzliche Umbauarbeiten in den Stationen und Eingriffe in die bestehende Infrastruktur. Dadurch entsteht der Bedarf an Sensoren, welche ohne großen Aufwand nachgerüstet werden können, um in Zukunft den Anforderungen eines „Smart Grids“ zu genügen. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Messsystem für Spannungen und Ströme an Abgängen einer Verteilnetzstation zu evaluieren, das ohne zusätzlicher Energieversorgung auskommt, die Messdaten dezentral aufnimmt und mittels einer Funkkommunikation an eine zentrale Einheit überträgt (die dann z.B. die Daten in weiterer Folge an ein Leitsystem weiterleitet). Dazu werden die Anforderungen an die Messdatenaufnahme, Bearbeitung und Übertragung besprochen. Weiters wird eine geeignete Funktechnologie ausgewählt und diese genauer analysiert. Mit den gesammelten Erkenntnissen wird ein Demonstrator aufgebaut und getestet. Dieser Demonstrator dient als Grundlage für eine Simulation einer Messwertverarbeitung und Funkübertragung. Dadurch ist es möglich, die Auswirkungen der Funkübertragung auf die Datenaufnahme und Datenübertragung zu evaluieren. Mithilfe der aus dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse kann nun ein Messsystem realisiert werden, das einfach in bestehende Netze eingebaut werden kann und den Anforderungen genügt.

The increasing integration of renewable and decentralized energy generation, such as photovoltaic systems, increases the complexity in controlling low voltage distribution grids. In order to ensure in future a reliable and cost efficient operation of a distribution grid, intelligent power control demands detailed measurements. For that reason extra sensors have to be integrated in the grid to provide comprehensive data. Hence additional reconstruction work in the stations and the infrastructure would be necessary. Therefore sensors are needed which can be easily installed to reach the requirements of a „Smart Grid“. The aim of this work is to explore a measurement system for voltage and current monitoring in a secondary substation, which does not need an additional power supply and sends the dezentralized measured data over a wireless connection to a central unit (which e.g. subsequently forwards the data to a control system). For that reason the requirements of such a system are discussed and a wireless technology is chosen and evaluated in more detail. Furthermore a demonstrator is built and used for getting data for a simulation of the data acquisition and the communication. This simulation is used to get some knowledge of the parameters of such a wireless measuring system. As a consequence, a measuring system can be realized for a reliable measurement and an easy grid integration.