Zum Inhalt springen

Netzberechnungen – einfach und kostengünstig

Fachbericht | Wörter: 693 | Aufrufe: 10705 | Druckbare Version

Die Durchführung von Netzberechnungen ist eine Aufgabe, die bei weitem nicht mehr nur in größeren Versorgungsunternehmen oder durch spezialisierte Dienstleister zu erfüllen ist. Vielmehr stellt sich auch bei kleineren Stadtwerken im Zusammenhang mit Neuanschlüssen bzw. Änderungen der Anschlussparameter oftmals die Frage nach deren Auswirkungen auf die Netzspannung.

Vor allem die Bestimmungen des Einspeisegesetztes und die wachsende Zahl der Anfragen zum Anschluss von Eigenerzeugungsanlagen (EEA) führen dazu, dass Netzberechnungen in zunehmendem Maße zu den Aufgaben der technischen Abteilungen gehören. Damit stellt sich die Frage nach einer kostengünstigen Berechnungssoftware, die ohne großen Einarbeitungsaufwand eine schnelle Beantwortung der aufgetretenen Fragen ermöglicht.

Das Unternehmen Adapted Solutions hat in Zusammenarbeit mit bayerischen Energieversorgungsunternehmen (EVU) speziell für die Bedürfnisse kleinerer EVU die Software Cerberus entwickelt, die die Verfasser nachstehend vorstellen.

Verfügbare Berechnungsarten

Cerberus ist unter Windows (ab Windows 2000) und auf jedem Standard-Personalcomputer (PC) lauffähig. Es bietet die Möglichkeit, Berechnungen zum Lastfluss und dreipoligen Kurzschluss durchzuführen. Eine spezielle Analyseart ermöglicht die automatisierte Abarbeitung der zur Beurteilung des Anschlusses einer EEA erforderlichen Berechnungen.

Der in Cerberus eingesetzte Lösungsalgorithmus erzeugt aus der grafischen Systembeschreibung ein Gleichungssystem, das mittels Matrizenoperationen gelöst wird. Grundlage dafür sind die Gleichungen der Betriebsmittel auf der Basis der komplexen Rechnung (Zeigerdarstellung). Durch diesen Ansatz gibt es keine Beschränkungen in Bezug auf die Topologie und Größe der zu untersuchenden Netze.

In Abhängigkeit von der ausgewählten Analyseart werden für die Komponentenmodelle unterschiedliche Gleichungssysteme verwendet. Beispielsweise erfordert die Kurzschlussberechnung Modifikationen in den Ersatzschaltbildern für Transformatoren und Asynchronmotoren. Cerberus berechnet gemäß VDE 0102 für alle Netzpunkte den Stoßkurzschlussstrom durch Einfügen einer Ersatzspannungsquelle an der Fehlerstelle. Für alle Analysearten ist es möglich, die Betriebstemperatur der Kabel und Freileitungen vorzugeben.

Bei der Analyse des Anschlusses von Eigenerzeugungsanlagen werden automatisch mehrere Berechnungen aufgerufen: Zunächst wird eine Lastflussanalyse des Netzes ohne die neu zu installierende EEA durchgeführt. Anschließend wird diese Berechnung wiederholt und die prozentualen Änderungen aller Netzspannungen bestimmt. Ergibt sich dabei eine Überschreitung der zulässigen Werte (2 % im Niederspannungsnetz), wird das farbig angezeigt. Weiterhin werden die Werte Ik” für den dreipoligen Kurzschluss in das Verhältnis zum Kurzschlussstrom der EEA gesetzt.

Beschreibung der Netze über eine grafische Eingabe

Die Eingabe der zu berechnenden Netze findet komfortabel über einen Grafikeditor statt. Die Beschreibung der Komponenten wird durch angepasste Dialoge, die in der Regel Alternativen bei der Bestimmung der erforderlichen Parameter anbieten, unterstützt. Die Werte für den Wicklungswiderstand und die Streureaktanz können direkt eingegeben, aus den bezogenen Kurzschlussspannungen berechnet oder aus einer Datenbank übernommen werden. Datenbanken existieren für Transformatoren, Kabel und Freileitungen. Der Anwender hat dabei auch die Möglichkeit, die Werte seiner Betriebsmittel zu ergänzen, sofern sie in den mitgelieferten Dateien nicht enthalten sind. Eine einfache Möglichkeit zur Berechnung unterschiedlicher Varianten ist durch das Deaktivieren von Komponenten gegeben. Durch einen Mausklick kann ein Komponentenmodell von der Rechnung ausgeschlossen werden, ohne dass es vom Arbeitsblatt gelöscht und später gegebenenfalls erneut eingegeben werden muss.

Für die Visualisierung der Ergebnisse gibt es in Cerberus zwei Möglichkeiten. Zum einen können auf dem Arbeitsblatt Anzeigeelemente platziert werden, die in Abhängigkeit von der Analyseart die Berechnungsergebnisse darstellen. Durch den Ausdruck der Arbeitsblätter mit der Anzeige der berechneten Werte ist eine übersichtliche Dokumentation gegeben. Eine »virtuelle Leuchtdiode (LED)« unterhalb des Arbeitsbereiches gibt sofortige Auskunft über den Erfolg der Berechnungen:

Eine rote Anzeige weist auf Fehler innerhalb der Berechnungen hin. Bei einer erfolgreichen Berechnung, in der eine Überschreitung zulässiger Grenzwerte festgestellt wurde, ergibt sich eine gelbe Anzeige, während bei der Einhaltung aller Grenzwerte die LED grün dargestellt wird. Neben der Anzeige der Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt ist die automatische Erzeugung einer Protokolldatei im RTF-Format möglich, die mit Standard-Textverarbeitungsprogrammen wie beispielsweise »Microsoft Word« geöffnet werden kann. Diese Datei enthält die gesamte Systembeschreibung einschließlich aller Komponentenparameter sowie die Ergebnisse der Berechnungen. Wie auch bei den Anzeigelementen auf dem Arbeitsblatt werden in der Protokolldatei Überschreitungen der zulässigen Toleranzen farblich hervorgehoben. Die Erfahrungen der Anwender haben gezeigt, dass nach einer minimalen Einarbeitungszeit eine effektive Verwendung der Software möglich ist.

Ausblick

Der effiziente Einsatz moderner Software ist immer mehr von den Möglichkeiten des Datenimports und -exports abhängig. Netzberechnungsprogramme stehen insbesondere vor der Aufgabe, Daten aus Geoinformationssystemen übernehmen zu können. Derartige Möglichkeiten werden derzeit für die Weiterentwicklung von Cerberus untersucht. Darüber hinaus sind weitere Berechnungsarten (vor allem unsymmetrische Fehlerfälle) geplant.

Quelle: AdaptedSolutions, Oktober 2005



Diesen Artikel empfehlen:




Vorheriger Bericht zum Thema Energie Sparen/ kostrom
ennovatis hilft Energieverbrauch um mehr als 25% zu senken ennovatis hilft Energieverbrauch um mehr als 25% zu senken
Nächster Bericht zum Thema Energie Sparen/ kostrom
Alles im Blick bei der Heizung Alles im Blick bei der Heizung