Wide Area Monitoring mit Synchrophasoren

Abstract:
Die Stabilität von elektrischen Energieversorgungsnetzen erhält in den letzten Jahren weltweit wieder mehr Aufmerksamkeit. Nach etlichen großflächigen Störungen zum Beispiel in Europa und Nordamerika gibt es einen breiten Konsens, dass die Netze im Hinblick auf ihre Übertragungskapazität und Stabilität verbessert werden müssen. Da neue Übertragungsleitungen nur selten gebaut werden und dies auch noch meist viel Zeit in Anspruch nimmt, rücken Maßnahmen zur Stabilitätsverbesserung in bestehenden Netzen in den Vordergrund. Eine solche Maßnahme, die sich sehr gut bewährt hat, ist die Nutzung von Synchrophasor-Messwerten von mehreren räumlich verteilten Messpunkten im Netz. Synchrophasoren sind Vektor-Messgrößen, die von den Phasor Measurement Units (PMUs) mittels eines genormten Protokolls gesendet werden. Wenn diese Synchrophasoren in geeigneter Weise verarbeitet und dargestellt werden, dann hilft diese Information dem Personal in den Netzleitstellen deutlich bei der Beurteilung von kritischen Netzsituationen und bei der Ableitung der richtigen Abhilfemaßnahmen. Dieser Beitrag stellt als ein solches Hilfsmittel das SIGUARD Phasor Data Processing System vor, das seit kurzem bei der transpower stromübertragungs gmbh (früher E.ON Netz GmbH) im Piloteinsatz ist. Das SIGUARD Phasor Data Processing System zeigt Leistungspendelungen deutlich an, so dass eine kritische Dämpfung leicht erkennbar ist. Eine geografische Übersicht zeigt auf einen Blick, an welchem Ort im Netz gerade Probleme auftreten. Das System ist gleichzeitig ein Werkzeug zur kontinuierlichen Auswertung der PMU-Messwerte (Online-Modus) und zur Archiv-Betrachtung (Offline-Modus). Im Offline-Modus können kritische Ereignisse aus der Vergangenheit analysiert werden, ohne ein weiteres Programm aufzurufen. Zur Analyse werden die Ereignisse und Messwerte wiederholt abgespielt, um eine Störung nachvollziehen zu können. Im Online-Modus kann mittels der Leistungs- Spannungs-Kurve („Nasenkurve“) die Stabilität von Übertragungskorridoren überwacht werden. Durch Anzeige des Arbeitspunktes auf dieser Kurve wird die Stabilitätsreserve des Korridors sichtbar. Das beschriebene System kann während der Laufzeit (online) konfiguriert werden. Beispielsweise können die aktuellen Messwertkurven immer wieder neu zusammengestellt werden, dabei kann der Bediener zwischen Zeitdiagrammen und Zeigerdarstellungen wählen. Die Grenzwerte, deren Überschreitung Alarm auslöst, können ebenfalls online gesetzt werden. Eine Statuskurve für das gesamte überwachte Netz kombiniert alle Grenzwerte und zeigt damit auf einen Blick, ob das System in einem stabilen Zustand ist. Die Phasor-Meßwerte werden von den PMUs über das Standardprotokoll IEEE C37.118 übertragen, das in PMUs verschiedener Hersteller verfügbar ist. In der Anwendung bei transpower werden die Messwerte mehrer PMUs verarbeitet, die im gesamten transpower-Netz räumlich verteilt sind. So lassen sich die Leistungsflüsse im ausgedehnten Nord-Süd-Netz der transpower an zentraler Stelle verfolgen und es wird eine hohe Transparenz der dynamischen Vorgänge im Netz erreicht.