Schutz- und Leittechnik 2018

Die Tagung bot mit 31 namhaften Ausstellern eine umfangreiche Fachausstellung und war damit eine messeartige Plattform für die Marktpartner der Schutz- und Leittechnik.

Dank der traditionell guten Zusammenarbeit vor allem der deutschen, österreichischen und schweizerischen Fachgremien und auf Grund der Unterstützung durch die Fachverbände aus Deutschland, Österreich und der Schweiz hatte die Programmkommission ein anspruchsvolles und aktuelles Programm erstellt. Vier Workshops und eine Postersession ergänzten die Plenumveranstaltungen.

Die Veranstaltung richtete sich an Führungskräfte, Verantwortliche und Experten aus Netzbetrieb, Schutz- und Leittechnik. Angesprochen waren damit Netzbetreiber, Netzservices, Hersteller, Planungs- und Ingenieurbüros sowie Universitäten und Hochschulen mit den Schwerpunkten Elektroenergieversorgung, Schutz- und Automatisierungstechnik sowie Leittechnik.

Die Bündelung dieser Besuchergruppen auf der Tagung garantierte eine intensive und umfassende Darstellung der aktuellen Techniken und Themen und eine Diskussion der anstehenden Probleme.

Themenüberblick

Kurzschlüsse im Stromversorgungsnetz sind auch zu Zeiten der Energiewende nicht vermeidbar. Die Auswirkungen von Kurzschlüssen auf Netzstabilität und -betrieb sowie Schäden an Anlagen und Betriebsmitteln sind so gering wie möglich zu halten. Hier ist wie bisher die Schutztechnik gefordert; sie kann die Störungen nicht verhindern aber ihre zentrale Aufgabe bleibt, Fehler auch zukünftig sicher zu beherrschen. Konzepte und Lösungen der Schutztechnik sind weiterhin auf die alten und auf neue Rahmenbedingungen auszurichten; die Analyse aufgetretener Fehler bleibt ein wirksames Mittel zum stetigen Verbesserungsprozess.

Diese grundsätzlichen Prozesse bezüglich bisheriger und zukünftiger Anforderungen in der Schutztechnik beobachten wir auch in der Leittechnik. Energiewende, Systemdienstleistungen, IT-Sicherheit und Digitalisierung bewirken abgewandelte und neue Anforderungen, beinhalten aber auch neue Chancen für die Schutz- und Leittechnik.

Im Tutorial wurde und wird daher über die konkreten zukunftsorientierten Konzepte und Lösungen gesprochen, die Teilnehmer tauschen sich mit verschiedenen Blickwinkeln aus und tragen zur Weiterentwicklung bei. Im Programm des Tutorials wurden aber auch grundlegende Themen der Schutz- und Leittechnik besprochen, Erfahrungen aus realisierten Projekten und aus dem Betrieb wurden vorgetragen. Das Motto dabei: Wir lernen aus Störungen bevor es zu spät ist.

Mit diesem Hintergrund hatte die diesjährige Veranstaltung folgende Schwerpunkte:

• Schutztechnik auch zukünftig sicher beherrschen
• Sichere Kommunikation in der Schutz- und Leittechnik
• Die Vielfalt der Digitalisierung der Schutz- und Leittechnik
• Aus den Erfahrungen mit realisierten Projekten lernen

Die Vorträge wurden durch vertiefende Workshops ergänzt.

Eröffnung, Dr. Heinrich Hoppe-Oehl, Westnetz GmbH

In seinem Begrüßungsvortrag berichtete Hoppe-Oehl von der aktuellen Situation: „Die Netze sind das Rückgrat der Energiewende; Schutz und Leittechnik haben dabei eine bedeutende Rolle. Der technische Baukasten zur Umsetzung der Energiewende ist zum großen Teil verfügbar und muss weiterentwickelt werden. Die eine Lösung gibt es nicht und alles auf einmal geht nicht. Es sind Migrationsszenarien erforderlich. Seitens der Verbände, der Regulierung und der Politik sind stabile Rahmenbedingungen zu erhalten beziehungsweise zu schaffen.“

Im ersten Einführungsreferat wurde über den Tellerrand geblickt. Wesentliche Neuigkeiten und Aktivitäten in der Schutz- und Leittechnik bei der CIRED 2017 in Glasgow wurden beleuchtet. Im leittechnischen Bereich gab es interessante Beiträge zu SCADA- und DMS-Systemen, zur Verteilnetzautomatisierung, zur technischen Kommunikation (wie IEC 61850) sowie zu ungeplanten und geplanten Inselnetzen. Zum Schutz-Segment wurden Fehlerortung, Erdschluss, Algorithmen und Simulation sowie praktische Anwendungen vorgestellt.

Im zweiten Einführungsreferat wurden Netzschutzkonzepte im neuen Umfeld präsentiert. Die Evolution im Netzschutz sieht vor, dass bewährte angewendete Netzschutzkonzepte bedarfsorientiert vom Transportnetz auf die Verteilnetze übergehen. Robuste Konzepte sind zu bewahren, eine ausreichende Qualität der Messgrößen ist sicherzustellen. Im Ausblick wurden folgende Handlungsbedarfe und in Bearbeitung befindliche Themen für den Netzschutz angesprochen: Anforderungen des Netzausbaus, Verhalten leistungselektronischer Netzkomponenten, Inselnetzbildung, HVDC-Netzschutz und Systemschutz.

Themenschwerpunkte

„Brennpunkt Schutztechnik – Fehler auch zukünftig sicher beherrschen“, Berthold Wührmann, Amprion GmbH

Unter diesem Themenschwerpunkt wurden die Auswirkungen der sich abzeichnenden Veränderungen in den Transport- und Verteilnetzen auf die Funktion der Netzschutzsysteme betrachtet. Hierbei wurden Untersuchungsergebnisse aus Mittelspannungsnetzen vorgestellt, die zeigten, dass durch zunehmende dezentrale Einspeisung vermehrt Distanzschutzeinrichtungen statt UMZ-Schutz zum Einsatz kommen werden. Um derartige Szenarien in Verteilnetzen berechnen zu können, wurde in einem zweiten Beitrag ein Programm vorgestellt, dass die Schutz- und Reserveschutzfunktionalität alleine auf der Grundlage von Lastflussberechnungen berechnen kann. Der abschließende Beitrag stellte die Frage, wie sich die Kurzschlussströme zukünftig in Transport- und Verteilnetzen entwickeln werden und welche Konsequenzen diese Entwicklung bezüglich der Schutzkonzepte und der Parametrierung insbesondere der Transformatorschutzeinrichtungen haben kann.

„Kommunikation – ohne geht’s nicht“, Thomas Rudolph, Schneider Electric GmbH

Der einleitende Vortrag gab einen Überblick über die aktuellen Normenvorhaben des IEC TC57 im Bereich der Netzautomatisierung. Neben den Arbeiten an den CIM Datenmodellen für die Netzleittechnik wurden auch die Aktivitäten im Bereich Daten und Kommunikationssicherheit erwähnt. Im Vordergrund standen die abschließenden Arbeiten an der Edition 2.1 der IEC 61850, die Weiterentwicklung von Datenmodellen für Anwendungen im Smart Grid sowie Erweiterungen für den Konfigurationsprozess.
Zu diesen Erweiterungen gehört auch die Definition von Basic Application Profiles (BAPs) auf die der zweite Vortrag einging. Standardisierte, maschinenlesbare Funktions-, Prozess- und Testbeschreibungen sollen in Zukunft zusammen mit den Informationsmodellen die Anlagenbeschreibung bilden. Ziel ist, neben einer verbesserten Interoperabilität auf Anwendungsebene die Qualität der Dokumentation zu erhöhen. Diese spielt gerade in Verbindung mit Anforderungen an Informationssysteme in kritischen Infrastrukturen eine immer größere Rolle.

Der dritte Beitrag befasste sich mit dem Zielkonflikt der Koordination zwischen Markt und Netzbetrieb bei der Steuerung über intelligente Messsysteme. Die technische Kommunikation der aktuellen Architektur ermöglicht allen Akteuren den Zugriff auf die Steuerboxen. Allerdings fehlt derzeit eine koordinierende Funktion um bei gleichzeitigen Steuerungen einen sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten. Die Aufgaben und möglichen Ansätze einer solchen Koordinierungsfunktion (KOF) wurden vorgestellt und deren Notwendigkeit aufgezeigt.
Im abschließenden Vortrag schloss sich der Kreis zur Kommunikation wieder, da Funktionen und Kommunikation der Steuerbox im Detail vorgestellt wurden. Gemäß FNN-Lastenheft verwendet die Steuerbox eine Modellbildung nach IEC 61850 und ermöglicht damit auch eine priorisierte Wirkleistungssteuerung gemäß IEC TR 61850-90-10. Darüber hinaus ist die Steuerbox kompatibel mit den Anforderungen nach BSI TR 03109. Allerdings ist eine Definition der Schnittstelle zu der im dritten Beitrag diskutierten Koordinierungsfunktion noch offen.

Bei den Beiträgen und Diskussionen wurde deutlich, dass es sich bei der technischen Kommunikation auf Basis von IEC Normen in der Tat um das notwendige Rückgrat für die neuen Anwendungen auch außerhalb von Stationen handelt. Ohne geht es nicht!

„Spezielle Schutztechnik – ein Blick hinter die Kulissen“, Marcel Engel, Netze BW GmbH

In diesem Block wurde ein Blick hinter die Kulissen der Schutzsysteme geworfen.
Ein Netzbetreiber mit hoher Durchdringung an rotierender Erzeugung zeigte, dass Stabilitätsbetrachtungen im Verteilnetz relevant sein können.  Für den klassischen Distanzschutz wurde ein neuer Ansatz zur Berechnung der Fehlerreaktanz vorgestellt, der sich möglichst robust gegen Über- beziehungsweise Unterreichweiten bei mehrseitig gespeisten Netzfehlern zeigt. In einem weiteren Vortrag wurden die technische Herausforderung für Differentialschutzsysteme bei Stromwandlersättigung in den Fokus genommen und Lösungsansätze aufgezeigt. Im letzten Praxisvortrag berichteten zwei Netzbetreiber von Ihren Erfahrungen bei  Inbetriebnahme und Prüfung eines komplexen Schutzsystem für Längs- und Querregeltransformatoren.

„Brennpunkt Schutztechnik – Fehler auch zukünftig sicher beherrschen“, Sebastian Schuller, GE

Im ersten Beitrag dieser Sitzung wurden Neuigkeiten aus der VDE 0102 zur Berechnung von Kurzschlussströmen berichtet. Der anschließende Beitrag thematisierte die Auswirkungen der einpoligen AWE (automatischen Wiedereinschaltung) im Höchstspannungsnetz auf unterlagerte Verteilnetze. Der letzte Beitrag diskutierte Erfahrungen mit Erdschlussdistanzmessungen aus Erdschlussversuchen im gelöschten 110-kV-Netz.

„Digitalisierung – aber sicher?“, Ralf Thomas, IDS-Gruppe Holding GmbH

Dieser Themenschwerpunkt befasste sich mit der informationstechnischen Vernetzung bei der Digitalisierung der Energiewende, die eine grundlegende Umgestaltung der Kommunikationssysteme wie auch der technischen und administrativen Prozesse für die Netzführung mit sich bringt. Den Fokus bildeten der aufwendige Kommunikationsaustausch in der Kaskade zwischen den Netzbetreibern zur Erbringung von Systemdienstleistungen, die Automatisierung im Verteilnetz und Nutzung generischer Datenmodelle nach IEC61850 sowie deren Informationssicherheit und Einflüsse auf die Betriebsführung von Schaltanlagen. Doch die Digitalisierung macht auch vor den Serviceprozessen der Netzbetreiber nicht halt. Dazu wurden neue Konzepte zur sicheren Einbindung verschiedener Servicetools in bestehenden IT-Infrastrukturen und zur Einführung papierloser Instandhaltungs- und Workforce-Prozesse vorgestellt.

„Aus Erfahrung lernen: Realisierte Projekte im Rückblick“, Johannes Arnold, Siemens AG

Unter dem letzten Sitzungspunkt wurden vier Projekte präsentiert, die aus sehr unterschiedlichen Bereichen zusammengestellt waren.

Im ersten Beitrag wurde ein informatives Projekt vorgestellt, das demonstriert, wie man ein selbstheilendes MS Netz aufbauen, und die Ausfall- sowie Fehlerklärungszeiten drastisch reduzieren kann. Anknüpfend daran wurde in einem weiteren Beitrag aufgezeigt, dass man immer wiederkehrende Analysen von Schutzverhalten heute schon in einem sehr großen Maße automatisieren kann. Daraufhin wurde ein Präqualifizierungsverfahren vorgestellt, mit dessen Einführung nicht nur hilfreiche Erkenntnisse gefunden wurden, sondern auch die Prüfzeiten reduziert werden konnten. Der abschließende Beitrag berichtete über die Einführung eines aktiven Blindleistungsmanagements bei einem großen Verteilnetzbetreiber welches zur Netzstabilisierung aktiv beitragen wird.

Workshops

„Der Systemschutz in der Energiewende“, Michael Igel, htw saar

Initiiert durch praxisnahe Impulsvorträge  wurden Frequenz- und Spannungsschutz als zentrale Funktionen des Systemschutzes der Hoch- und Höchstspannungsnetze mit den Teilnehmern diskutiert. Im Mittelpunkt der Diskussion standen neben den Messmethoden vor allem normativ noch nicht abschließend definierte Qualitätsmerkmale für den Systemschutz. Die Teilnehmer stimmten darin überein, dass sich seitens ETG/FNN eine Arbeitsgruppe diesem Thema widmen sollte. Abgeschlossen wurde der Workshop mit einem kurzen Einblick in mögliche Anforderungen und Wünsche an den Systemschutz aus Sicht eines Höchstspannungsnetzbetreibers.

„Anwendungen und Informationssicherheit in Kommunikationsnetzen“, Oliver Skrbinjek, Energie Steiermark Technik GmbH

In diesem Workshop wurde das breite Thema der Informationssicherheit in zwei thematischen Blöcken besprochen. Die hier geführten Diskussionen zeigten trotz Akzeptanz auch eine Zurückhaltung der Teilnehmer, da mit dem Thema vielfach große Veränderungen im operativen Alltag verbunden sind. Die Diskussionen zeigten aber auch, dass es noch viele offene Fragen gibt. Hier lösten Themen wie Benutzer- und Rollenverwaltung, Objektschutz (Zutritt, Zugriff), System- und Querdatenkopplung sowie das Patch-Management heftige Diskussionen aus. Im direkten Zusammenhang mit Kommunikationsnetzen standen Themen wie Zeitsynchronisation, Migrationsprozessen zu MPLS aber auch Port-Security und Firewall-Anwendungen im Fokus. Durch die gute Durchmischung der Teilnehmer aus Herstellern und Anwendern konnten die einzelnen Thematiken nicht nur von unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet werden, sondern auch sehr gut in Praxisbezug gebracht werden. Debatten über die Virtualisierung in der Netzwerkstechnik, das Monitoring und das Alerting rundeten den Workshop ab.

„Schutztechnik – Aus Störungen lernen – bevor es zu spät ist“, Jens Hauschild, 50Hertz Transmission GmbH

Dieser Workshop befasste sich mit Berichten zu konkreten Störungen aus der Praxis und den dabei gemachten Erfahrungen. Es wurden behandelt:

• Netzereignisse mit Auswirkungen auf Frequenz- und Spannungsstabilität
• Netzereignisse mit möglichen Auswirkungen auf das Verhalten von Schutzeinrichtungen
• Monitoring zur Einhaltung von Anforderungen und Netzanschlussbedingungen

„Digitale Schaltanlagen – wie viel Erfahrung brauchen wir?“, Stefan Federlein, ABB AG und Wolfgang Friedrich, Phoenix Contact Energy Automation GmbH

In diesem Workshop stand der Austausch von Betriebserfahrungen und Strategien mit digitalen Schaltanlagen im Vordergrund. Dabei wurde die Diskussion aus Sicht verschiedener Anwender im Verteilnetz, Transportnetz oder beim Bahnstrom geprägt. In Folge dessen sind die Empfehlungen und Meinungen für den zukünftigen Netzbetrieb auch unterschiedlich.

Im Hinblick auf die Datenmodellierung gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze. Auf der einen Seite den ‘Hands-On-Ansatz', bei dem der Betreiber seine digitalen Stationen mit Unterstützung der Hersteller in Betrieb nimmt und sich daraus eigenständig Erfahrungen aneignet. Auf der anderen Seite gibt es den ‘Top-Down-Ansatz‘.Hier entwickelt der Betreiber – gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum –ein eigenes Model und gibt eine 100% Spezifikation an den Hersteller weiter.

Ein weiteres Thema waren Prüfkonzepte bei Änderungen der Firmware oder des Datenmodells, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Hierbei steigt aufgrund der höheren Flexibilität durch die IEC 61850 die Komplexität von Testfällen und fordert zusätzliches Knowhow bei den Anwendern, das über die Schutztechnik hinausgeht. Intelligente Prüfwerkzeuge können die Einstiegshürde in ‘digitale Schaltanlagen‘ reduzieren.

Bei der Diskussion des jeweiligen Engineeringansatzes nach IEC 61850 wurde schnell klar, dass das Thema Informationssicherheit nicht zu vernachlässigen ist und noch nicht vollständig gelöst ist. Dieses Thema könnte für weitere Tagungen von großem Interesse sein. 

Das Fazit des Workshops zeigt, dass an einzelnen Stellen noch Erfahrungen gesammelt werden, aber einige Anwender bereits die Pilotphase verlassen haben und die Vorteile der Digitalisierung nutzen.

Postersession

In der Postersession wurden 48 Poster ausgestellt. Diese vertieften die Vortrags- und Workshopthemen mit weiteren sehr interessanten Gesichtspunkten.

Unterlagen

Den Tagungsteilnehmern wurden die Tagungsunterlagen per Download auf der Internetseite zur Verfügung gestellt.

Bei Fragen zur Tagung oder zu den Tagungsunterlagen wenden Sie sich bitte an henry.lang@vde.com oder an jana.kittelmann@EW-ONLINE.de

Ausblick

Das nächste Tutorial Schutz- und Leittechnik wird voraussichtlich vom 19. bis 20. Februar 2020 in Berlin stattfinden. Sehr viele ausgefüllte Feedbackbögen wurden mit interessanten Anregungen versehen; auf Basis der Feedbackbögen und der aktuellen Themen wird in 2020 wieder eine spannende Tagung vorbereitet werden. Über die Schwerpunkte des nächsten Tutorials wird Mitte 2019 informiert.