Eine sichere Energieversorgung im Zeichen der Energiewende erfordert einen flächendeckenden Ausbau des Stromnetzes. Dies gilt besonders für Verteilnetze, denn hier müssen die zunehmende Zahl dezentraler Energieerzeugungsanlagen sowie Speicher- und Infrastruktursysteme mit bidirektionalem Energiefluss eingebunden werden. Durch Mess-, Steuer- und Regeltechnik wird das Verteilnetz zum Smart Grid: Datentransparenz in Echtzeit ermöglicht Netzbetreibern und Energieversorgern aktives Energiemanagement für den Ausgleich von Schwankungen in Energieerzeugung und -verbrauch.
Vorsprung im Smart Grid mit Beckhoff:
- lückenlose Energiemesskette vom Sensor bis in die Cloud
- kosteneffiziente Messtechnik im Klemmenformat
- zuverlässige Leistungssensorik im SCT-Stromwandler-Portfolio
- interoperabel mit der Automatisierung auch von Drittanbietern
Unsere Produkt-Highlights für smarte Verteilnetze
Verteilte Leistungsmessung
In Bereichen mit vielen Leistungsabgängen wie etwa Umspannstationen vereinfacht die verteilte Leistungsmesstechnik die Ermittlung effektiver Strom- und Spannungswerte. Nur eine EtherCAT-Klemme EL3443 pro Netzwerk misst die Spannung und übermittelt sie an die 6-kanalige Strommessklemme EL3446, die mit je einem SCT-Stromwandler beliebig viele Messstellen im Netz bilden kann. EtherCAT sorgt mit den Distributed Clocks für die zeitliche Synchronisierung. Profitieren Sie bei der Messung von günstigen Kanalpreisen und einem nahezu halbierten Verkabelungsaufwand.
Integration von Fernwirkprotokollen mit TwinCAT
Mit ihrer hohen Konnektivität vereinfacht die PC-basierte Automatisierung die Vernetzung von Energieerzeugungsanlagen mit Leitstellen, Netzbetreibern und kommunalen Stromversorgern. Fernwirkprotokolle gemäß IEC 60870-5-10x und IEC 61850 lassen sich als Bibliothek der Automatisierungssoftware TwinCAT installieren und ermöglichen die Fernüberwachung und Betriebsoptimierung. Cloudanbindung und Datenbereitstellung über OPC UA bringen Transparenz ins Energiemonitoring mit sicherem Datenzugriff für verschiedene Benutzergruppen.
Echtzeit-Synchronisierung mit EtherCAT
EtherCAT-Netzwerke erreichen bei der Synchronisierung verteilter Anlagen mit den Distributed Clocks eine Genauigkeit im Mikro- und Submikrosekundenbereich. Sie überbrücken Entfernungen von bis zu 100 m über Standard-Ethernet-Kabel und bis zu 20 km über Lichtwellenleiter. Dazu sind weder Switches noch Router erforderlich. Zur Anbindung über größere Entfernungen dient die EtherCAT-Klemme EL6689. Als GNSS (Global Navigation Satellite System)-Empfänger synchronisiert sie Anlagen weltweit mit einer Genauigkeit von 100 ns. Als zusätzliche Hardware ist lediglich eine Satellitenantenne erforderlich.
Energiemonitoring mit TwinCAT Analytics
Für das Energiemonitoring in Verteilnetzen stellt die Produktfamilie TwinCAT Analytics einen vollständigen Workflow bereit: von der Datenakquisition über die Kommunikation und das Historisieren von Daten bis zur Analyse und Visualisierung. Zudem erleichtert die Offenheit der PC-basierten Steuerungstechnik die Integration mit Drittanbieterlösungen für die Datenauswertung und Anlagenregelung in Netzleitsystemen von Energieerzeugern, -versorgern und Netzbetreibern.
Sektorenkopplung in der All Electric Society mit PC-based Control
In der Energieversorgung der Zukunft gelingt die Kommunikation zwischen allen Akteuren im Stromnetz: konventionelle Kraftwerke, Erneuerbare-Energie-Anlagen, Lösungen zum Ausgleich von Netzschwankungen sowie lokale Systeme und Infrastrukturen, die sowohl Energie verbrauchen als auch speichern oder einspeisen können. Netzbetreiber und Energieversorger brauchen dazu offene Steuerungstechnik, die diese unterschiedlichen Systeme vernetzen kann.
Für die durchgängige Kommunikation in der All Electric Society ist unsere Steuerungsplattform prädestiniert, denn sie basiert auf einem Industrie-PC mit umfassender Konnektivität und IT-Funktionalität. Neben industriellen Netzwerken unterstützt die leicht erweiterbare Plattform beliebige andere Datennetzwerke und -anwendungen.
Alle Steuerungsfunktionen auf einer Plattform:
- Bündelung der Standards aus Automatisierung und IT
- Unterstützung einer Vielzahl von Feldbusprotokollen und Signalarten
- Netzüberwachung, Prozesssteuerung und Power Monitoring in einem System
- Schutz der Verfügbarkeit durch Kabel- und Steuerungsredundanz
Energieprojekte umgesetzt mit Beckhoff
Systemintegrierte Messtechnik für die Energieversorgung der Westschweiz
Romande Energie SA, einer der fünf größten Energieversorger der Schweiz, setzt in seinen Umspannwerken mit den Leistungsmessklemmen EL3453 und weiteren EtherCAT-Klemmen systemintegrierte Messtechnik von Beckhoff ein, um die Netzverfügbarkeit sicherzustellen. Realisiert ist dies über ein sekundäres Datenerfassungssystem, das einen Ausfall des gesamten oder eines Teils des Haupterfassungspfades kompensieren kann.
Romande Energie produziert, verteilt und handelt elektrische Energie im Kanton Waadt und in Teilen der Kantone Wallis, Freiburg und Genf. Als Betreiber des Versorgungsnetzes ist das Unternehmen auch für das 125-kV-Netz verantwortlich. Versorgt werden mehr als 300.000 Kunden, was einer Zahl von etwa 500.000 Personen entspricht. Die Netzinfrastruktur umfasst 45 Umspannstationen (Hoch- bis Mittelspannung), 3.200 Unterstationen (Mittel- bis Niederspannung), 10.000 km Stromleitungen und 720 km Glasfaserleitungen.
Netzdienliche Regelverfahren für das Stromnetz der Zukunft
Das Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erforscht Möglichkeiten, um die Systemstabilität in den sich durch die Energiewende wandelnden Übertragungsnetzen sicherzustellen. Neben simulativen Untersuchungen wird in einer eigenen Versuchsumgebung das Verhalten von Kraftwerken und umrichterbasierten Erzeugungsanlagen in einem Inselnetz nachgebildet. Hierzu werden neuartige Regelungsverfahren auf Beckhoff-Embedded-PCs mit TwinCAT ausgeführt und somit realitätsnah validiert.
12-MW-Energiespeichersystem übernimmt Frequenzregelung
Da Korea fast vollständig von Energieimporten abhängig ist und bei Spitzenbedarf regelmäßig unter Stromknappheit leidet, sind Energieversorgung und Netzsicherheit zentrale Themen. Um den Netzschwankungen entgegenzuwirken, hat das koreanische Ingenieurbüro Power21 ein Energiespeichersystem (ESS) zur Frequenzregelung entwickelt. Im Umspannwerk West Anseong des Energieversorgers KEPCO (Korea Electric Power Corporation) ist das System bereits erfolgreich im Einsatz. Der Frequenzregelalgorithmus kommt auf einem Embedded-PC CX5020 zum Ablauf. Die hochgenaue Frequenzmessung erfolgt über die XFC-Klemmen EL3773.
Innovative Speicherlösung gleicht Netzschwankungen aus
Mit der Zunahme an erneuerbaren Energien, die ins Netz eingespeist werden, sind Stromnetze stärkeren Schwankungen ausgesetzt, die es – im Sinne einer zuverlässigen Stromversorgung – aufzufangen gilt. Hierfür sind Schwungräder ideal geeignet: Indem sie überschüssig produzierten Strom speichern und bei Bedarf schnell wieder ins Netz abgeben, können sie in Sekundenbruchteilen auf Netzabweichungen reagieren. Das innovative Technologieunternehmen Temporal Power, mit Sitz in Mississauga in Kanada, nutzt diese bewährte Technologie in seinen hochleistungsfähigen Energiespeicher- und -regelsystemen und beschreitet damit neue Wege bei der Regelung alternativer Energieerzeugungsanlagen.
Messen, vernetzen, optimieren – auch in anderen Bereichen bringt Beckhoff Technologie Vorteile:
Energieerzeugung
Steuern und überwachen Sie Kraftwerke, Windparks, Solaranlagen oder Wasserstoff-Gewinnung effizient mit PC-based Control.
Nachhaltige Gebäude
Erschließen Sie Einsparpotenziale durch ganzheitliche Gebäudeautomation vom Büro bis zur Produktionshalle.
Effiziente Maschinen
Optimieren Sie Maschinen und Anlagen mit Energiemanagement und ressourcenschonender Automatisierung.
Energiemanagement
Nutzen Sie ganzheitliche Automatisierung für ein effizientes Energiemanagement.