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Damit das Netz stabil bleibt

27.09.2012
Siemens bringt automatische Lastabwurftechnik für Stromversorgungsnetze in der Öl- und Gasindustrie auf den Markt

Für die Stromversorgung größerer Industrieanlagen hat Siemens Infrastructure & Cities eine automatische Lastabwurftechnik entwickelt, mit der sich Industrienetze in kritischen Situationen stabil halten lassen. Dazu hat Siemens die Funktion „automatischer Lastabwurf“ in das Stationsleitsystem Sicam und in Siprotec-Schutzgeräte integriert.


Für Stromversorgungsnetze in der Öl- und Gasindustrie bringt Siemens eine automatische Lastabwurftechnik auf den Markt, mit der sich Industrienetze in kritischen Situationen stabil halten lassen.

Die Lösung basiert auf einer verteilten Architektur und dem Kommunikationsstandard IEC 61850. Die ersten Systeme werden für den Einsatz in der Öl- und Gasindustrie auf den Markt kommen. Dort sind vielfach Industrienetze installiert, die komplexe Produktionsprozesse mit Strom versorgen, ohne mit dem öffentlichen Netz verbunden zu sein, so genannte Inselnetze. Falls zu wenig erzeugte Leistung zur Verfügung steht, schaltet der Lastabwurf Verbraucher niedriger Priorität automatisch ab, stellt das Gleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch wieder her und ermöglicht damit den unterbrechungsfreien Betrieb von Kernprozessen hoher Priorität.

In der Öl- und Gasindustrie werden Anlagen zur Förderung und Weiterverarbeitung von Erdöl und Erdgas häufig von Inselnetzen mit Strom versorgt, die nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden sind. Statt von Inselnetzen können die Anlagen aber auch von inselfähigen Netzen versorgt werden, die zwar mit dem öffentlichen Netz gekoppelt sind, bei Bedarf aber abgetrennt werden können. Das gilt für Raffinerien und Flüssiggaserzeugungsanlagen ebenso wie für Öl- und Gasverladeanlagen oder Anlagen in der Petrochemie. Weil eine Unterbrechung der Produktionsprozesse der Öl- und Gasindustrie meist einen großen finanziellen Schaden verursachen würde, spielt die Netzstabilität bei diesen Anlagen eine große Rolle. Damit sich derartige Inselnetze oder inselfähige Industrienetze in der Spannung und der Frequenz stabil halten lassen, hat Siemens die automatische Lastabwurflösung entwickelt.

Bei kritischen Ereignissen im Netz wie Überlast oder Ausfall eines Generators erkennt die Schutz- und Leittechnik das Ungleichgewicht zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch und schaltet Verbraucher niedriger Priorität ab. Die dadurch freigewordene Energie stabilisiert das Netz und sorgt dafür, dass die Produktionsprozesse nicht unterbrochen werden. Dabei wird laufend eine Bilanz der Wirkleistung berechnet, damit die Last nur um das Notwendigste verringert wird. Sobald der automatische Lastabwurf die Netzstabilität wieder hergestellt hat und die volle Stromerzeugungsleistung im Netz zur Verfügung steht, können die abgeschalteten Verbraucher wieder zugeschaltet werden. GOOSE-Telegramme (Generic Object Oriented Substation Events), die in der Kommunikationsnorm IEC 61850 definiert sind, sorgen für eine umgehende Reaktion des automatischen Lastabwurfs. Die Telegramme werden mit hoher Priorität und sehr schnell über das Ethernet übertragen. Mit ihrer Hilfe lassen sich Reaktionszeiten des Lastabwurfs von weniger als 70 Millisekunden erreichen.

Der automatische Lastabwurf gliedert sich in drei Teilbereiche: den schellen Lastabwurf, den dynamischen, auf Leistung basierenden Lastabwurf, und den frequenzabhängigen Lastabwurf. Beim schnellen Lastabwurf (fast power-based loadshedding, FPLS) werden bei der Trennung von einem öffentlichen Netz oder beim Ausfall von Generatoren in kurzer Zeit Verbraucher (Lasten) mit niedriger Priorität abgeschaltet. Dabei werden die in der entstandenen Stromversorgungsinsel verbleibenden Lasten von lokalen Generatoren gespeist. Für eine Leistungsreserve in einem Inselnetz sorgt der dynamische, auf Leistung basierende Lastabwurf DPLS (dynamic power-based loadshedding). Die Leistungsreserve wird über das Stationsleitsystem vom Bedienpersonal vorgegeben.

Unabhängig von den beiden Lastabwurffunktionen FPLS und DPLS schaltet der frequenzabhängige Lastabwurf (frequency-based loadshedding, FBLS) bei der Unterschreitung des Frequenzlimits ab. Der frequenzabhängige Lastabwurf ist eine Reservefunktion, die auch bei Mehrfachfehlern im Netz reagiert und ein unerwünschtes Absinken der Frequenz verhindert. Über die Stationsbedienung Sicam 230 des Siemens-Stationsleitsystems ist außerdem ein manueller Lastabwurf möglich. Zusätzlich erstellt Sicam 230 die topologische Berechnung, mit deren Hilfe der Zerfall eines Netzes in mehrere Teilnetze erkannt wird, die der automatische Lastabwurf entsprechend berücksichtigen kann. Das Besondere an dieser Topologierechnung ist, dass sie grafisch projektiert wird und prozedural arbeitet, also ohne aufwändige projektspezifische Boolsche Logik.

Energieeffiziente und umweltgerechte Lösungen zum Aufbau intelligenter Stromversorgungsnetze (Smart Grids) sind Teil des Siemens-Umweltportfolios, mit dem das Unternehmen im Geschäftsjahr 2011 einen Umsatz von rund 30 Mrd. EUR erzielte. Das macht Siemens zu einem der weltweit größten Anbieter von umweltfreundlicher Technologie. Kunden haben mit entsprechenden Produkten und Lösungen des Unternehmens im selben Zeitraum fast 320 Millionen Tonnen Kohlendioxid (CO2) eingespart, das ist so viel wie Berlin, Delhi, Hongkong, Istanbul, London, New York, Singapur und Tokio in Summe an CO2 jährlich ausstoßen.

Der Siemens-Sektor Infrastructure & Cities (München) mit rund 87.000 Mitarbeitern bietet nachhaltige Technologien für urbane Ballungsräume und deren Infrastrukturen. Dazu gehören integrierte Mobilitätslösungen, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Stromverteilung, Smart-Grid-Applikationen sowie Nieder- und Mittelspannungsprodukte. Der Sektor setzt sich aus den Divisionen Rail Systems, Mobility and Logistics, Low and Medium Voltage, Smart Grid und Building Technologies zusammen. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.siemens.com/infrastructure-cities

Die Siemens-Division Smart Grid (Nürnberg) bietet Energieversorgern und Netzbetreibern, Industrieunternehmen, Infrastruktureinrichtungen sowie Städten Produkte und Lösungen für eine intelligente und flexible Netzinfrastruktur. Um den wachsenden Strombedarf abzudecken, müssen die Netze von heute und morgen immer mehr erneuerbare Energiequellen integrieren und einen bidirektionalen Energie- und Kommunikationsfluss ermöglichen. Intelligente Netze tragen dazu bei, Strom effizient und nach Bedarf zu erzeugen und zu nutzen. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.siemens.de/smartgrid


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