作为现场测试的民间节:显微镜下的低压配电网络

作为现场测试的民间节:显微镜下的低压配电网络

斯图加特的“瓦森”民俗节是欧洲最大的民俗节之一,每年都是斯图加特电网运营商的一大挑战。

2015年还进行了现场测试。移动测量箱捕获了所有负载流it’在10个慢车里二次变电站在节日网站上精确到第二个。测量不仅增加了供应屁股民间节日的保险。在中期,这些措施还将强化整个配电网络,以保证未来斯图加特电网覆盖地区的能源供应。

首先,让我们来看看位于斯图加特-巴德坎斯塔特中心的瓦森坎斯塔特民俗艺术节的一些数据:37公顷,超过330个营业场所,3.5万个座位,400万游客,消耗了176万千瓦时的电力!确保该事件的可靠运行是电网运营商“斯图加特Netze Betrieb GmbH”的一项主要任务,该公司是Netze BW和斯图加特公用事业公司的合资企业。负责运营和维护的小组负责人之一拉尔夫·施沃利乌斯(Ralf Schwollius)总结了供应情况:“瓦森变电站由两个不同的变电站提供,目的是通过冗余几乎完全弥补故障。此外,现场的所有站点都展示了智能设计,即它们由Netze BW的中央网络控制中心进行远程监控和远程控制。因此,控制中心可以直接补救任何故障和故障。”尽管如此,Ralf Schwollius在准备阶段和两周的音乐节期间每天都在现场。10个次级变电站(图1)和大约100个电缆分配柜,有多达10个连接,让他坐立不安。“节日开始后的第一周对我们来说非常有趣,”拉尔夫·施沃利斯解释道。“那时,报道的权力是否反映了现实就变得清晰了。”随着第一批游客蜂拥而来,尽管进行了广泛的规划,瓶颈还是一次又一次地出现。 The load centres change from year to year, even some of the major rides change their location. Ralf Schwollius therefore depends on the assistance of the registered fitters, who in turn rely on the festival tent and ride operators. However, a precise forecast is not possible due to too many unknown factors - in particular the weather.

更多的行动,更多的啤酒,更多的能量

关键的消费者是主要的游乐设施,它们不仅需要大量的电力,而且还会给网络带来无功功率、谐波和回程馈电(图2和图3)。然而,即使是大型的节日帐篷,它们总是站在相同的位置,几乎总是挤满了游客,给Ralf Schwollius和操作人员造成了困难:他们的电力消耗不断增加。原因有很多。例如,主要帐篷的座位从大约3500个增加到近6000个。这就需要更多的冰箱,更多的烤鸡机等等。每个主要帐篷都有一个连接的负载大约。600千瓦。此外,出于消防安全的考虑,节日场地的所有区域,包括大篷车的停车位,都禁止使用燃气加热和烹饪设备,所有供应都已用等效的电气设备替换。

而且现代照明设备也没有带来任何缓解。Ralf Schwollius:“现代照明技术并没有明显减少照明消耗。基本照明负荷下降了,但这完全被LED技术提供的新可能性所抵消。”

长期以来,能源供应靠高功率储备来保障。然而,在成本上升和消费者要求越来越高的情况下,这种保证正在达到其极限(图4)。电力电子产品引起的负载正在增加;直接影响运营商是困难的。一辆车不具备工业运营的技术和财务选择。拉尔夫•施沃利乌斯表示:“我们需要应对各种情况,这意味着要相应地调整这些联系。”“然而,我们的客户,尤其是啤酒帐篷供应商,他们从传输点接管了电力供应,也达到了他们的极限。他们不仅要保障整个供应,还要保障帐篷内各个站点的供应。他们需要这方面的信息,尽管他们对负荷分布的知识相对较少。因此,他们请求我们的支持。”在保留不必要的储备方面,各方意见一致——这不是一个可持续的选择。 Instead, an accurate real-time analysis of the energy flows was required, in order to optimally utilise the available capacities. This is not possible with the traditional drag pointer instruments, particularly because reactive currents and harmonic interferences should also be captured. The measurement technology specialist Janitza electronics GmbH was therefore commissioned with developing a suitable solution.

能源获取:移动测量箱

负载流量测量和电力质量分析对所有电网运营商和能源供应商的重要性都很重要。因此,斯图加特Netze认为玫瑰花不是作为孤立的措施,而是作为综合未来解决方案的现场测试。在这种极端情况下占上风的测量技术也将在日常做法中证明自己。由于该网站仅在间歇性地使用,因此决定仪器应保持移动。因此,斯图加特Netze和Janitza一起工作以开发移动测量箱(图5)。Kilian Eckert,Janitza的电力公用事业的业务开发描述了系统:“我们将电源从变压器捕获到一侧的母线,另一侧的低电压输出 - 后者在四极(图6)。这是重要的,因为它仅在笔阶段上的测量值,可以捕获无功电流和回程。“(图7)RALF SCHWollius还强调了四极测量的意义:“互惠范围非常有趣。笔阶段通常具有较小的横截面,尽管它具有越来越多的电流。我们需要收集负载的经验值并识别趋势。“ All measurements take place via split-core current transformers, which can be safely fitted and removed during ongoing operation without an interruption of the phase (Image 8). The heart of every measuring box is a class A measurement device UMG 512. With this, it is possible to capture the power quality in the network and document all data. Two measurement devices of type UMG 20CM are installed below the main device, each of which has 20 current inputs. As such, both devices can capture a total of ten LV outputs on a four-pole basis (Image 9). “With the measuring boxes it is possible to capture load profiles in meshed low voltage networks and networks in general. Furthermore, it is also possible to make return feeding and interference, such as harmonics, visible”; Kilian Eckert sums up the possibilities in brief, adding: “The open interfaces also constitute a highlight. Here on the Wasen, we have equipped the boxes with mobile telephony modems. This means that the low voltage grid management office at Stuttgart Netze has access to the data at all times. The same systems can also be adapted to the interfaces and control lines of existing equipment with very little effort. In this way, we avoid redundancies and keep investments to a minimum.” (Image 10)

Stuttgart Netze从测量数据中获利的方式有很多:它增加了供应保障,放松了计划,改进了干扰分析,并在服务部门开辟了新的商业领域。

测量数据,更大的供应保证

如前所述,民俗节开幕后的那个周末是对供应的第一次重大压力测试。原则上,前提条件是好的:这些电站通过低压线路紧密地相互连接。可以通过网络转换措施提供额外的电力。然而,由于缺乏全面的负荷剖面采集,这将要求负责人员规划更大的储量。随着移动通信测量箱,现在可以实时访问数据,甚至定位干扰,网络故障等。技术人员可以专门进行干预,以促进迅速恢复供应。拉尔夫•施沃利乌斯(Ralf Schwollius)更进一步:“我们甚至可以预测瓶颈是否是一种风险,并在故障出现之前实施预防措施。此外,我们能够更好地分析问题,并确定原因是我们还是客户。”(图11)

关于预防措施的主题,Kilian Eckert补充说:“我们的测量设备提供参数阈值监控。客户可以确定发出警告消息时,因此避免失败。“

Ralf Schwollius指出了供应保证的一个更深入的方面:“如果帐篷供应中断会发生什么?自然会有一个应急照明供应,但整个操作陷入停顿。现在,我们不仅接待了6000名游客,还接待了6000名喝醉的游客。当补给停止时,他们会作何反应?今天的动态与10-20年前不同。在评估供应保证时,有必要考虑这种行为。”

具有附加价值的测量数据

测量数据正在向斯图加特Netze开辟新的商业领域,因为详细的负载型材构成了主要消费者的真正附加值。RALF SCHWollius已经能够在第一次成功中报告:“啤酒帐篷运营商已委托我们的数据收购并为此付出代价。”由于帐篷和主要游乐设施无论如何都需要自己的电缆分布,因此它们在变电站中的出口,斯图加特Netze能够为他们提供这项服务。此外,测量数据有助于分析临界情况(图12)所涉及的各方。通过这种方式,可以在未来向主要消费者提供保证供应。

Ralf Schwollius指出了另一个财务方面:“联邦网络局为网络运营商引入了一个排名系统,以评估故障时间。如果网络部分和设备(根据所有设备的平均可用性计算)不可用,那么就会发出罚款,换句话说就是罚款。”另一个投资测量技术的好理由。

令人惊讶的发现

需要几周以全面评估数据。然而,即使是第一轮廓也令人惊讶的发现。斯图加特Netze订单中心的员工Christian Seiz,关于啤酒帐篷的负载曲线评论(图13):“由于拖曳指针仪器,我们只预期短峰。精确的历史揭示了不同的图片。负载峰值持续明显更长。“记录源自星期六。出于解释的目的,需要在日常生活中回顾。在周末,玫瑰花在11:00 HRS开放。帐篷迅速填满。在16:00到17:00之间,帐篷完全关闭并清洁。 In the evening, it opens from 17:00 to 23:00 hrs. The screenshot clearly shows that the load arises suddenly at 07:00 hrs when work starts, and then rises constantly. A further flank at 11:00 hrs signals the tent opening. The severe and lengthy gradient is due to the beer chilling. Once the guests have been served the first round of beers, consumption stabilises at a high level. The “beer chilling peak” reappears at 17:00 hrs. Also noteworthy is how the consumption decreases significantly during the evening, although the tent was certainly well attended on a Saturday.

另外有趣的是其中一个大型游乐设施的记录,“陀螺”,它结合了钟摆和旋转运动。屏幕截图(图14)清楚地显示了乘坐过程中负载的快速变化,以及无功电流(蓝色曲线)。游客的蜂拥也清晰可见。只有在午餐时间,这种匆忙感才会有所减弱。

Christian Seiz继续说:“斯图加特Netze和游乐设施和啤酒帐篷的经营者从这些数据中得到了同样多的好处。可以检测到瓶颈的风险,也可以检测到可能的技术问题。即使是逐渐的变化,在早期阶段也很明显。”这允许斯图加特Netze提供额外的服务。目标群体是那些不愿支付自己测量所需费用的客户。他们不仅可以获得数据,还可以从斯图加特Netze获得一个合格的解释。

从瓦森到现实生活

在中期,斯图加特Netze和Netze BW计划全面采用该测量技术。Ralf Schwollius谈到这个话题时说:“我们在这里测试的东西,以及我们得到的发现,可以在以后全面应用。该技术无论是对中低压电网的稳定,还是对供电系统的重建,都具有广泛的附加值。鉴于最近的事态发展,这尤其适用。”Ralf Schwollius在这里谈论的是越来越多的分散供应商。法拉利仪表和拖拽指针仪器再也不能充分地捕捉分布水平上的负载。只有精确的负荷曲线才能确定哪些地方的容量足够,哪些地方需要膨胀措施。在这里,清晰的数据不仅因为成本的原因是必不可少的,而且也是公共建设措施的依据:自家屋顶上的太阳能电池很受欢迎,尽管附近的变电站不那么受欢迎。

除此之外还有人力资源的可用性。如果出现故障,技术人员就需要从工作地点或家里出发。在高峰时段,这对重建供应的时间有很大的影响,尤其是在斯图加特。有了详细的数据,为诊断目的而奔波就变得多余了。

另一个问题是社会性的。Ralf Schwollius:“社会对能源供应中断的接受度正在下降,特别是在消费者支付高价参加的大型活动,或者涉及酒精的场合。同样,在私营部门,问题也会很快出现,例如,由于计算机或控制器对故障反应灵敏。在农村地区,人们仍然倾向于接受。然而,在城镇,即使是很小的干扰也会很快导致索赔要求。”这是支持精确负荷分析的另一个原因。有了索赔要求,就有可能精确地确定中断发生的时间和确切的受影响地区。现在的下一个目标是逐步扩展测量技术。Ralf Schwollius:“这个概念的优点在于移动技术。由于投资量大,所有工厂的设备在财务上并不总是可行的。 However, we are at an early stage and Janitza is acting with extensive flexibility and innovation. This opens up diverse possibilities for further development.”

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图1:变压器站集成在民间节背景中。

图2:骑行的效果:该图示出了从I到U的正相移角。原因是电感和不平衡的负载。

图片3:玫瑰花的各种消费者存在:乘坐快速负荷变化和非线性特性,以及连接载荷高达600兆瓦的巨型啤酒帐篷。

图片4:正如测量值内存显示的那样,被监视的出口被很好地利用了。标称电流为1000A, L2相部分负载933a。

图片5:Ralf Schwollius从Netze BW GmbH和Kilian Eckert从Janitza的测量盒。

图6:测量还包括变压器处的供电电缆。

图7:变流器安装在出口和变压器的供电线路上。这提供了一个全面的情况。

图片8:分芯电流互感器可在线路连接处进行安装和拆卸,无需干预。这使得移动应用成为可能。

图像9:在输出部分旁边的移动测量盒。分芯电流互感器可在线路连接处进行安装和拆卸,无需干预。这使得移动应用成为可能。

图像10:由于开放式接口,移动测量箱提供了许多评估和文档的可能性。这里,负载曲线直接在笔记本上可见。

图像11:非线性负载导致谐波和回程送料。测量展示了这些在空档导体(绿色)上加起来。

图像12:UMG 512可以捕获和呈现详细的谐波:这里的谐波5,7,11和13。

图片13:啤酒帐篷的装载剖面图。可以清楚地看到营业时间和下午的清洁时间。

图片14:载重曲线不仅显示了上车和乘坐阶段,而且还显示了在乘坐过程中载重的快速变化。

((图像源))Janitza El188金宝搏网站地址金宝搏官网登录ectronics GmbH

作者:

Dipl.-Phys。马丁Witzsch
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