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Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik


Univ.-Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek

Fühler im Netz - Wissenschaftliche Analyse der Signal-/Kanalcharakteristik bei der Datenübertragung über Stromnetze (Breitband-Powerline) als Sensoren für eine preiswerte Zustandsbewertung im Mittel- und Niederspannungskabelnetz

Projektbeschreibung

Um den Herausforderungen der Energiewende zu begegnen, rückt die Einbeziehung von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) in den elektrischen Verteilungsnetzen zunehmend in den Fokus der öffentlichen Wahrnehmung und Forschung. Als ein wichtiger IKT-Baustein wird dabei die Breitband-Powerline-Kommunikation (BPL) angesehen, die die kommunikationstechnische Vernetzung über die vorhandene Infrastruktur in den Mittel- und Niederspannungsnetzen realisiert und den Wandel zu Smart Grids mitgestaltet. Die Erfahrungen aus realisierten Smart-Grid-Projekten deuten auf einen neuartigen Sekundäreffekt der BPL hin, dass in den Übertragungscharakteristiken der BPL-Kommunikation bereits viele Zustandsinformationen vorliegen, die Rückschlüsse auf den Zustand der Netzinfrastruktur und auf Störungen im Netz zulassen. Dieser Zusammenhang wurde jedoch bisher nicht eingehender wissenschaftlich untersucht.

In diesem Verbundprojekt wird gemeinsam mit den Projektpartnern (Power Plus Communications AG, Mannheim; Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG; Nexans Power Accessories Germany GmbH, Hof/Saale) das Ziel verfolgt, diese wissenschaftliche Untersuchung durchzuführen und neue preiswerte Wege der Netzzustandsbewertung und Störungsdetektion über die Nutzung von BPL-Infrastrukturen als Basis zukünftiger Netzbetriebsführung aufzuzeigen. Ein neues, preiswertes Verfahren der Zustandsbewertung von Nieder- und Mittelspannungskabelnetzen soll entwickelt werden. Bedingt durch die große Anzahl und den geringen Einzelwert der elektrischen Betriebsmittel und Anlagen in den Mittel- und Niederspannungsnetzen bietet eine preiswerte Kabeldiagnostik und Zustandsbewertung ein großes Potenzial. Daher werden neben den Auswirkungen von operativen Netzzuständen, Störereignissen und Lastzuständen insbesondere auch die Auswirkungen von Zuständen der Assets (vor allem Kabel) untersucht. Gerade im Bereich der Kabeldiagnostik stellt ein preiswertes Verfahren zur zuverlässigen und aussagekräftigen Zustandsbewertung einen erheblichen Mehrgewinn dar.

Bei der Definition und Priorisierung relevanter kritischer Netzzustände und der Analyse dieser Auswirkungen auf die Netzbetriebsführung werden neben den herkömmlichen auch zukünftige Netzstrukturen mit einbezogen. Auf dieser Grundlage wird differenziert, welche Netzzustände anhand von Übertragungseigenschaften der BPL-Infrastruktur erfasst werden können oder welche Netzzustände eine zusätzliche Messsensorik erfordern. Die Ankopplung der Hardware an die vorhandenen Netzelemente, die Entwicklung von weiterentwickelten Prototypen und die Einbindung der erfassten Netzzustände in die Themenkomplexe des Netzbetriebs stellen weitere Aufgaben dar. Die zu entwickelnden Prototypen werden zuerst in umfangreichen Laborversuchen getestet und zudem im Vergleich zu etablierter Kabeldiagnostik verifiziert. Abschließend erfolgen Feldversuche in ausgewählten Netzen der Energieversorgung Leverkusen GmbH.

Weitere Informationen sind auf der Projektwebsite www.fuehler-im-netz.de zu finden.

Projektförderung

Der Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik wird im Rahmen des Projekts über die Laufzeit von drei Jahren mit 510.000 EUR durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Das Gesamtvolumen des Projekts beträgt 2,5 Mio. EUR.

Projektpartner
  • Power Plus Communications AG, Mannheim
  • Energieversorgung Leverkusen GmbH & Co. KG
  • Nexans Power Accessories Germany GmbH, Hof/Saale
Ansprechpartner

Nikolai Hopfer

Publikationen
  • Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Karl, F.; Rezaei, H.; Krampf, M.; Dietzler, U.:
    Analysis of Broadband PLC Characteristics as a Second Use Case for Distribution System Operators
    Proceedings of the 2019 IEEE International Symposium on Power Line Communications and its Applications (ISPLC), Prag, Tschechien (2019)
  • Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Dietzler, U.; Krampf, M.; Raquet, C.; Ronczka, M.; Karl, F.; Rezaei, H.:
    Breitband-Powerline-Technologie zur Zustandserfassung in Verteilungsnetzen
    Tagungsband zur VDE-Fachtagung "Hochspannungstechnik", Berlin (2018)
  • Rezaei, H.; Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Raquet, C.; Dietzler, U.; Krampf, M.:
    A New Approach for Online Monitoring of Power Cable Condition in Distribution Networks Using Broadband Powerline Communication and Simple Sensor Solutions
    11th Conference on Electricity Distribution of Serbia (CIRED SERBIA 2018), Kopaonik, Serbia (2018)
  • Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Raquet, C.; Karl, F.; Dietzler, U.; Rezaei, H.:
    Überwachung von Netz- und Anlagenzuständen durch Powerline
    ew – Magazin für die Energiewirtschaft, Ausgabe 06/2018
  • Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Dietzler, U.; Krampf, M.; Raquet, C.; Ronczka, M.; Rezaei, H.:
    Identification of Power Cable Conditions Based on Broadband Powerline Communication Characteristics in Distribution Grids
    Proceedings of the 9th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering (ELEKTROENERGETIKA 2017), Stará Lesná, Slovakia (2017)
  • Hopfer, N.; Zdrallek, M.; Dietzler, U.; Krampf, M.; Raquet, C.; Ronczka, M.; Rezaei, H.:
    New approach for medium voltage power cable assessment using broadband powerline communications
    The 20th International Symposium on High Voltage Engineering, Buenos Aires, Argentina, August, 28 – September, 01, 2017 
  • Auer, J.; Freudenmann, C.; Raquet, C.; Ronczka, M.; Hopfer, N.; Beerboom, D.; Zdrallek, M.:
    Fühler im Netz: Identifikation von Netz- und Anlagenzuständen mittels Analyse der Kanalcharakteristik der Breitband-Powerline Datenübertragung auf dem Stromnetz
    Tagungsband zur 4. OTTI-Konferenz „Zukünftige Stromnetze für Erneuerbare Energien“, Berlin (2017)
  • Hopfer, N.; Beerboom, D.; Zdrallek, M.; Raquet, C.; Ronczka, M.; Dietzler, U.; Krampf, M.:
    Einfluss von Kabelzuständen auf die Breitband-Powerline-Kommunikation in der Mittelspannungsebene
    Tagungsband zur VDE-Fachtagung "Hochspannungstechnik", Berlin (2016)