Forschung und Innovation - Bericht 2016-2018 1 - APG
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Forschung APG Forschung & Innovation 2016-2018 1 und Innovation Bericht 2016-2018 Austrian Power Grid
2 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Inhalt
Einführung
S.03 Neue Energiezukunft
S.04 Der Beitrag des Übertragungsnetzes für den Umbau des Energiesystems
S.06 Forschungskoordination & internationale Zusammenarbeit
Forschungscluster
S.08 Definition der Forschungscluster
1 Cluster: Netzausbau und
energiewirtschaftliche Szenarien
S.10 Weiterentwicklung schalloptimierter Freileitungsseile
S.14 Analyse von energiewirtschaftlichen Szenarien
2 Cluster: Wetter, Klima, Umwelt
S.16 Sonnenwinde – Auswirkungen auf das österreichische Hochspannungsnetz
S.20 Photovoltaik-Leistungsprognose auf der Grundlage der Weather Driven
Demand and Supply Analysis (PVWeddas)
S.22 Induzierte elektrische Feldstärken im Körper II
3 Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
S.24 Verbesserte Modellierungs- und Messverfahren im österreichischen
Hochspannungsnetz
S.28 Kurzschlussversuche Umspannwerke Hessenberg und Rosenau
S.32 DC Fault Locator
S.34 Drohnen im Einsatz für APG
S.36 ABS fürs Stromnetz: ABS4TSO
4 Cluster: Digitalisierung
S.38 TOHIVA – Big Data-Analysen komplexer Zusammenhänge
APG Forschung & Innovation 2016-2018 3
Neue Energiezukunft
Der Umbruch des
Energiesystems in Europa
Das Energiesystem in ganz Europa be- 2005 um 36 % reduziert werden. Im
findet sich in einem deutlichen Umbruch: Stromsektor soll bis 2030 der nationale
Die von der Europäischen Union definier- Gesamtstromverbrauch bilanziell zu
ten Klima- und Energieziele sehen eine 100 % aus erneuerbaren Energiequellen
signifikante Dekarbonisierung des Ener- gedeckt werden.
giesystems für eine lebenswerte Zukunft
aller Europäerinnen und Europäer vor. Das Energiesystem der Zukunft ist er-
Bis 2050 sollen die CO2-Emissionen um neuerbar bzw. dekarbonisiert, in der
80 % gegenüber dem Stand von 1990 Erzeugungsform noch stärker als bisher
verringert werden. Alle Wirtschafts- dezentralisiert (Energie aus Wind und
zweige müssen einen entsprechenden Sonne wird nicht unmittelbar in der Nähe
Beitrag leisten. Das dazu erstellte „Clean großer Verbrauchszentren produziert)
Energy Package“ der Europäischen und demokratisiert (viele Teilnehmer, die
Kommission soll sicherstellen, dass diese Energie nicht nur konsumieren, sondern
ambitionierten Energie- und Klimapläne auch erzeugen, speichern – z. B. als
erreicht werden. Bürgerenergie-Gemeinschaften – und
mit Hilfe von Microgrids auch verkaufen/
Analog dazu wurde 2018 mit dem teilen).
Beschluss der österreichischen Bundes-
regierung der zukünftige Rahmen für die
österreichische Klima- und Energiepolitik
klar definiert: Bis zum Jahr 2030 sollen
die Treibhausgasemissionen gegenüber
4 APG Forschung & Innovation 2016-2018
CZ
ČEPS
380-kV-Leitung
220-kV-Leitung
Kein Eigentum von APG TenneT
BIS
V-SicherheitsDÜRNROHR
APG-Netzknoten BE
Umspannwerk
0-k rin
Phasenschieber-Transformator (APG)
ST. PETER 38 g
WIEN
SÜDOST
TransnetBW Amprion DE ERNSTHOFEN
TenneT
Weißenbach
Hessenberg
TAUERN
WESTTIROL
KAINACHTAL
CH
swissgrid LIENZ OBER-
IT
SIELACH
Terna
SI
ELES
APG Forschung & Innovation 2016-2018 5
Der Beitrag des Über-
tragungsnetzes für den
Umbau des Energiesystems
Diese fundamentalen Veränderungen
im Gesamtsystem Strom erfordern ein
SAM-
ERG SK
SEPS
perfektes Zusammenspiel aller Akteure,
um die Stromversorgungssicherheit in
SARASDORF
Europa auch weiterhin sicherzustellen.
APG sorgt schon heute mit seinem zentralen europäischen Lage eine
leistungsfähigen Hoch- und Höchst- wichtige Rolle in der Verbindung von
spannungs-Übertragungsnetz für die Erzeugungs- und Verbrauchszentren.
Stromsicherheit Österreichs. Das Über-
tragungsnetz ist der Schlüssel für die Das erfordert nicht nur den weiteren,
Integration der erneuerbaren Energie- umfangreichen Netzaus- und -umbau,
HU
MAVIR
träger: Der dabei produzierte, oft nicht
zur Gänze in der Region verbrauchte
sondern auch Innovationen im Be-
reich der Speichertechnologien oder
Strom wird mit Hilfe des Übertragungs- Sektorkopplungslösungen, die wir
netzes zu den Pumpspeicherkraftwerken bereits jetzt verstärkt vorantreiben. Die
in den Alpen Österreichs und von dort Digitalisierung ist auch für die Zukunft
bei Bedarf wieder zu den Verbraucher- des Energiesystems wesentlich: Bereits
zentren transportiert. Das ist laut heute sind alle unsere Hochspannungs-
Einschätzung von Experten auch in den leitungen mit Sensoren ausgestattet,
kommenden Jahren die effizienteste sodass wir zu jeder Sekunde einen
Flexibilitätsoption. Mit der Basis des aktuellen Überblick über den Zustand
380 kV-Sicherheitsrings hat APG die unserer Infrastruktur haben und ent-
Voraussetzung geschaffen, die öster- sprechend agieren oder reagieren
reichische Stromversorgungssicherheit können. Auch die Wartung mithilfe von
auch in Zukunft zu gewährleisten. In Drohnen und das digitale Umspannwerk
diesem Zusammenhang übernimmt das sind keine bloßen Zukunftsprojekte: Wir
österreichische Stromnetz mit seiner arbeiten bereits daran.
6 APG Forschung & Innovation 2016-2018
APG Forschung & Innovation 2016-2018 7 Forschungskoordination & internationale Zusammenarbeit Zentrales Element der APG-For- In der Research & Development Road- schungskoordination sind die internen, map sind die Eckpfeiler der wichtigsten halbjährlich stattfindenden Forschungs- Forschungsfelder der Übertragungs- workshops, an denen der APG-Vorstand netzbetreiber für die nächsten zehn und alle in der Forschung- und Innova- Jahre dargestellt. Davon abgeleitet tionsentwicklung aktiven Abteilungen werden im „Implementation Plan“ für teilnehmen. Sie dienen der besseren die bevorstehenden Jahre konkrete For- Koordinierung und Steuerung der For- schungsbereiche definiert. Diese beiden schungs- und Innovationstätigkeiten Publikationen geben der Europäischen innerhalb der APG. Projektergebnisse Kommission einen Hinweis darauf, in werden präsentiert und diskutiert sowie welchen Bereichen europäische For- neue Vorhaben und Ideen vorgestellt. schungsgelder benötigt werden, um Der wissenschaftliche Diskurs mit exter- die anstehenden Herausforderungen nen Partnern wird durch die Bildung von meistern zu können. Das RDIC dient Plattformen und Kooperationen mit Ver- außerdem der Vernetzung der europäi- tretern aus der E-Branche, der Industrie schen Übertragungsnetzbetreiber in und der Wissenschaft in Österreich und Forschungsfragen sowie der Bildung von in Europa geführt. Forschungskooperationen. Die APG ist im „Research, Development and Innovation Committee“ (RDIC) der europäischen Interessensvertretung ENTSO-E (European Network of Trans- mission System Operators for Electricity) vertreten. Im RDIC werden anstehende Forschungsschwerpunkte diskutiert, ab- gestimmt und anschließend publiziert.
8 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Forschungscluster
Die APG hat vier Forschungscluster für
sich definiert:
›› Netzausbau und der APG und bieten einen übersicht-
energiewirtschaftliche Szenarien lichen Rahmen für das Monitoring
›› Wetter, Klima und Umwelt und die Dokumentation der einzelnen
›› Netzüberwachung und Forschungsprojekte. Die APG hat in den
Systemführung letzten drei Jahren durchschnittlich
›› Digitalisierung rund 750.000 Euro in Forschungspro-
jekte investiert. In der folgenden Tabelle
Diese vier Schwerpunkte sind die Basis sind Eckdaten der APG-Forschungsak-
für die Forschungsaktivitäten innerhalb tivitäten dargestellt.
Forschungsausgaben
2016 – 2018
Jahr 2016 2017 2018
Anzahl Projekte insgesamt 26 24 21
Anzahl laufender Projekte 13 12 15
Anzahl abgeschlossener Projekte 13 12 6
Jährliche Aufwendungen in EUR 719.362 711.737 835.186
Die nachstehende Grafik zeigt die Ent-
wicklung der Forschungsausgaben im
Zeitraum von 2016 - 2018, aufgeschlüs-
selt nach den vier Forschungsclustern.
Forschungsaufwendungen
2016 bis 2018
1 000
Tausend Euro
800
600
400
200
0
2016 2017 2018
Digitalisierung Netzüberwachung und Systemführung
Wetter, Klima und Umwelt Netzausbau und energiewirtschaftliche Szenarien
F&E Administration/Sonstige
APG Forschung & Innovation 2016-2018 9
Netzausbau und Netzüberwachung und
energiewirtschaftliche Szenarien Systemführung
Die APG ist als Übertragungsnetzbetrei- Aufgrund der Entwicklungen im Bereich
ber und Regelzonenführer verpflichtet, erneuerbarer Energien sowie der Ver-
das österreichische Übertragungsnetz änderungen des Marktumfelds werden
sicher, zuverlässig, leistungsfähig und Stromnetze zunehmend an ihrer Be-
unter Rücksichtnahme auf den Umwelt- lastungsgrenze betrieben. Kritische
schutz zu betreiben, zu erhalten und Lastflusssituationen und Netzengpässe
auszubauen. Durch die Energiewende erfordern Eingriffe in die geplante Nut-
und den massiven Ausbau der erneuer- zung des Kraftwerksparks (Redispatch)
baren Energien (vor allem der Windkraft, sowie Unterbrechungen des kurzfristi-
Photovoltaik und Wasserkraft) entstehen gen (Intraday-) Stromhandels. Für die
neue Herausforderungen für die Netz- Netzbetreiber wird das zeitliche und
integration und Systemsicherheit. Ein räumliche Zusammenführen von Erzeu-
europäisch abgestimmter Netzausbau gungs- und Verbrauchsmustern zu einer
erfordert sorgfältige Planung auf der immer größeren Herausforderung.
Basis von wissenschaftlichen Erwä- Um das System gegenüber destabilisie-
gungen. Neben der Entwicklung neuer renden Faktoren zu stärken, werden alle
Methoden zur Analyse von Zukunftssze- Optimierungspotenziale im Netzbetrieb
narien ist eine europaweit koordinierte genutzt. In Zusammenarbeit mit Univer-
Bearbeitung relevanter Themen in den sitäten, den europäischen Netzpartnern
Bereichen Netzanalyse/Netzausbau- und Wirtschaftsunternehmen werden
planung, der energiewirtschaftlichen neue Verfahren erforscht und bestehen-
Simulationen (Marktsimulationen) und de Prozesse optimiert.
regulatorischer Fragen von großer
Bedeutung. Digitalisierung
Die Digitalisierung ist einer der wichtigs-
Wetter, Klima und Umwelt ten Megatrends unserer Gesellschaft
Infrastruktur bedeutet immer einen Ein- und betrifft auch in hohem Maße die
griff in die Lebensumwelt von Menschen APG. Durch Innovationen in diesem Be-
und in Ökosysteme. Daher arbeitet die reich ergeben sich neue Möglichkeiten,
APG laufend daran, die Habitate rund wie der Netzbetrieb sicher und gleich-
um ihre Anlagen zu optimieren und zeitig effizient gestaltet werden kann.
damit neuen Lebensraum für gefährdete Big Data-Analysen können helfen, in
Tier- und Pflanzenarten zu schaffen. großen Datenmengen versteckte Muster,
Zahlreiche Projekte werden unter dieser unbekannte Korrelationen und andere
Prämisse umgesetzt. Die APG-Anlagen nützliche Informationen zu entdecken.
können zudem extremen Wetterereignis- Bereits heute sind alle Hochspan-
sen (Sturm, Wind, Unwetter) ausgesetzt nungsleitungen der APG mit Sensoren
sein, was hinsichtlich Netzbetrieb, Risi- ausgestattet, sodass jederzeit ein ak-
komanagement, Krisenmanagement und tueller Überblick über den Zustand der
Störungsanalyse eine große Rolle spielt. APG-Infrastruktur möglich ist. Die stetig
Die APG beschäftigt sich daher auch mit wachsende Datenmenge eröffnet um-
der Erforschung von Extremwetter- fangreiche Möglichkeiten, erhöht aber
ereignissen, um einerseits möglichen auch die Anforderungen im Bereich der
Anlagenschäden vorzubeugen und Informationssicherheit. IT-Systeme und
andererseits im Falle von Störungen noch Operational Technology-Systeme – zur
schneller reagieren zu können. Das Wet- direkten Ansteuerung physischer Kom-
ter spielt auch im Zusammenhang mit ponenten – müssen gegen Cyberangriffe
den Prognosen der Erzeugungsmöglich- gerüstet sein.
keiten von erneuerbaren Energiequellen
eine große Rolle.
10 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Weiterentwicklung
schalloptimierter
Freileitungsseile
Cluster: energiewirtschaftliche Szenarien
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. aufgrund des Landschaftsbildes
Michael Leonhardsberger, erforderlich sein. Bisher konnten Lei-
Dipl.-Ing.Oskar Oberzaucher terseile entweder schallreduziert
›› Projektlaufzeit 2014 - 2017 (glasperlenbehandelt) oder schonend
›› Koordination: APG für das Landschaftsbild (beschichtet)
›› Zielsetzung: Weiterentwicklung ausgeführt werden. Die hydrophile Be-
eines schalloptimierten schichtung erlaubt die Kombination
Leiterseiles, das die beider Vorteile.
Schallemissionen durch
Koronaentladungen an den Zusätzlich zur hydrophilen Beschichtung
Freileitungsseilen reduziert soll zur Schalloptimierung der Seil-
›› Projektpartner: Lumpi durchmesser mittels Kunststofffüllung
- Berndorf Draht- und vergrößert werden ohne das Eigen-
Seilwerk GmbH; Technische gewicht des Leiterseiles wesentlich zu
Universität Graz – Institut erhöhen.
für Hochspannungstechnik
und Systemmanagement; iC Im Projekt schalloptimierte Freileitungs-
consulenten Ziviltechniker GmbH seile (Kombination aus hydrophiler
›› Förderung: keine Beschichtung und durchmesservergrö-
ßerten Seilaufbau) wurde im Zuge einer
Freileitungsseile produzieren bei hoher Forschungskooperation mit der Fa. Lum-
Randfeldstärke und bei Regenwet- pi-Berndorf Draht-und Seilwerk GmbH,
ter Koronageräusche. Bei Leiterseilen Technische Universität Graz – Institut
mit hydrophiler Oberfläche reduziert für Hochspannungstechnik und System-
sich dieser Effekt. Bisher wurde zur management sowie der iC consulenten
Schallreduktion bei Freileitungsseilen Ziviltechniker GmbH ein Leiterseil ent-
eine Oberflächenbehandlung mit Glas- wickelt, das die Schallemissionen durch
perlenbestrahlung durchgeführt, um Koronaentladungen reduzieren kann.
hydrophile Oberflächeneigenschaften Der Nachweis über die Schall-
zu erhalten. Projektbezogen kann jedoch reduktion der schalloptimierten
eine Farbbeschichtung bei Freileitungen Leiterseile wurde im elektrotechnischenAPG Forschung & Innovation 2016-2018 11
12 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Mehr Info:
EnInnov2018 EnInnov2016APG Forschung & Innovation 2016-2018 13
Hochspannungslabor der Technischen einschlägigen Fachtagungen veröffent-
Universität Graz – Institut für Hochspan- licht (Publikation für CIGRE Session
nungstechnik und Systemmanagement 2016 und 2018, CIGRE SEERC Con-
in Versuchen empirisch erbracht. ference 2016, 14. und 15. Symposium
Energieinnovation).
Darüber hinaus wurden die Leiterseile
im Praxiseinsatz erprobt. Dafür wurde Schalloptimierte Freileitungsseile kön-
an einer 1,2 km langen Leitungssek- nen zukünftig in sensiblen Bereichen
tion das bestehende Seil durch das bei Neubauprojekten und Leitungssa-
schalloptimierte Seil eingetauscht. nierungen (Seiltausch) zur Anwendung
Die Ergebnisse des Projektes wurden kommen.
in mehreren Publikationen und auf
Forschungsergebnisse
›› Nachweis und Quantifizierung der Reduktion der
Koronaschallemissionen sowohl im Labor als auch im Feldversuch durch
hydrophil beschichtete, durchmesserverstärkte Seile
›› Nachweis der Möglichkeit der industriellen Fertigung von
durchmesservergrößerten Leiterseilen mit Kunststofffülldrähten sowie
deren Einsatz mit Standardarmaturen des Freileitungsbaus
›› Definition von Qualitätskriterien für hydrophile Seilbeschichtung
›› Prüfung der Beständigkeit der Beschichtung und des Seilaufbaus (bei
der Montage und beim Langzeitverhalten)
›› Publikation der Forschungsergebnisse
›› Erkenntnisse für die Anwendung hydrophil beschichteter Seile bei
Neubauprojekten und bei Leitungssanierungen (Seiltausch)14 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Analyse von
energiewirtschaftlichen
Szenarien
Cluster: energiewirtschaftliche Szenarien
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Die Ergebnisse liefern eine Ge-
Klemens Reich, Dipl.-Ing. samtbeurteilung der künftigen
Stefan Führer energiewirtschaftlichen Entwicklungen,
›› Projektlaufzeit 2010-2016 abhängig von verschiedenen Parametern
›› Koordination: APG (Grad des Ausbaus von erneuerbaren
›› Zielsetzung: Entwicklung Energien im Inland und im benachbarten
von energiewirtschaftlichen Ausland, Primärenergiekosten und Netz-
Langfristszenarien für Österreich kapazitäten auf europäischer Ebene etc.)
›› Projektpartner: TU Wien und Durch die Kooperation mit den o. g. Uni-
TU Graz versitäten erfolgten diese Beurteilungen
›› Förderung: keine auf der Basis aktueller wissenschaftlicher
und technologischer Entwicklungen.
Die strategische Langfristplanung und Seitens TU Wien wurden z. B. neueste
der Netzausbau-Masterplan sowie der Erkenntnisse im Bereich der Photovoltaik
Netzentwicklungsplan der APG bauen (Entwicklung Wirkungsgrad, Gebäude-
auf detaillierten Analysen des energie- integration usw.) berücksichtigt. Die
wirtschaftlichen Umfeldes und darauf Simulationsrechnungen wurden auf
aufbauenden Szenarien mit einem dem Stand der Wissenschaft mit einem
Zeithorizont bis 2030 sowie einem Simulationsmodul, das von der TU Graz
Ausblick auf 2050 auf. Diese Analysen entwickelt wurde und das Verhalten der
und Szenarien wurden von der APG einzelnen Marktteilnehmer umfassend
in Kooperation mit den technischen modelliert, durchgeführt.
Universitäten TU Wien und TU Graz
entwickelt.
Forschungsergebnisse
Die Forschungsergebnisse zeigen im Detail die künftige Netzauslastung und
identifizieren erforderliche Netzausbauten, die ebenfalls in ihren Auswirkungen
auf Versorgungssicherheit und Strommarkt analysiert wurden. Die Ergebnisse
der Forschungskooperation fließen gemeinsam mit dem Masterplan und den
APG-Netzentwicklungsplänen 2013 - 2015 auch in die energiewirtschaftlichen
Begründungen für Behördenverfahren zu Leitungsbauprojekten ein (z. B. UVP-
Genehmigungsverfahren für die Salzburgleitung). Darüber hinaus sind die
gewonnenen Erkenntnisse ein wesentlicher Know-how-Zugewinn, der in die laufende
Optimierung und Verbesserung der Netzsimulationsprozesse auf österreichischer und
europäischer Ebene (gemeinsame Arbeitsgruppen mit europäischen Netzpartnern
über ENTSO-E, u. a. für den TYNDP der ENTSO-E) zur Anwendung gebracht wird. Eine
profunde Einschätzung zukünftiger Entwicklungen ist die Basis zahlreicher Planungen
im energiewirtschaftlichen Umfeld. Durch die langfristige Zusammenarbeit mit der
TU Wien und TU Graz konnten die entwickelten Szenarien laufend verbessert und an
aktuelle Entwicklungen angepasst werden.APG Forschung & Innovation 2016-2018 15
WINDKRAFT- BRENNSTOFF- PV- BIOMASSE MIKROGASTURBINE
ERZEUGUNG ZELLE ERZEUGUNG MIT KWK MIT KWK
PRIVAT-
HAUSHALTE
INDUSTRIE
Mehr Info:
KONVENTIONELLE
KW
E-MOBILITÄT EnInnov2018 EnInnov201616 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Sonnenwinde –
Auswirkungen auf
das österreichische
Hochspannungsnetz
Cluster: Wetter, Klima, Umwelt
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dr. auftreten. Diese können Störungen im
Georg Achleitner Betriebsverhalten von Transformato-
›› Projektlaufzeit 2014 - 2017 ren verursachen. Als Ursache für das
›› Koordination: APG Auftreten dieser Gleichströme wurde
›› Zielsetzung: Erforschung des das Erdmagnetfeld identifiziert. Eine
Zusammenhangs zwischen große Änderung des Erdmagnetfeldes
dem Erdmagnetfeld und dem wird beispielsweise von Sonnenwin-
Auftreten von Gleichströmen den verursacht. Bei Auftreten von
im österreichischen Sonnenwinden wurden die größten
Hochspannungsnetz, ausgelöst Gleichströme festgestellt. Über mehrere
durch Sonnenwinde Jahre wurden unterschiedliche Projekte
›› Projektpartner: ZAMG gestartet, welche sich mit dem Zusam-
(Zentralanstalt für Meterologie menhang zwischen dem Erdmagnetfeld
und Geodynamik) Wien; TU und dem Auftreten von Gleichströmen
Graz – Institut für elektrische (vorwiegend im Transformatorstern-
Anlagen; VRVis – Zentrum für punkt) beschäftigten. Output dieser
Virtual Reality und Visualisierung, Projekte waren unter anderem zwei
Geodetic and Geophysical Dissertationen.
Institute, Research Centre for
Astronomy and Earth Sciences, Vorprojekt: Untersuchung
Hungarian Academy of Sciences; Trafogleichströme I & II
Geologische Bundesanstalt Sternpunktströme treten in Hoch- und
Wien; British Geological Survey; Höchstspannungssystemen, speziell bei
Geological Survey of Norway niederohmig geerdeten Netzen im Nor-
›› Förderung: FFG / Austrian Space malbetrieb auf. Die Gleichstromanteile
Programm (Projekt: Geomagica) bzw. sehr niederfrequenten Anteile im
Sternpunktstrom können den Magnet-
Die APG hat durch intensive Forschung kreis des Transformators bis zu einem
in Kooperation mit diversen Forschungs- gewissen Grade in Sättigung treiben und
einrichtungen (ZAMG, TU Graz usw.) das Betriebsverhalten (Verluste, Schall-
festgestellt, dass im Hoch- und Höchst- emission usw.) negativ beeinträchtigen.
spannungsnetz der APG Gleichströme In diesem Projekt wurden das AuftretenAPG Forschung & Innovation 2016-2018 17
18 APG Forschung & Innovation 2016-2018
und das Wesen von Sternpunktströ- Messung, Analyse und Auswertung
men wissenschaftlich untersucht und von Erdmagnetströmen
analysiert. Die ZAMG hat im Umspannwerk Wien
Südost magnetotellurische Messungen,
Basierend auf den Ergebnissen des Pro- die Erdmagnetströme erfassen können,
jekts Trafogleichströme I konzentrierte durchgeführt. Diese Messungen wur-
sich das Projekt Trafogleichströme II den erstmals in Österreich aufgebaut
auf den Einbau eines Messsystems zur und sollten in Zusammenhang mit dem
Analyse und Auswertung von Trans- Projekt Geomagica das Verständnis von
formatorgleichströmen. Ziel war es, Gleichströmen im Hochspannungs-
österreichweit ein System zur Messung netz verbessern und dabei helfen, das
von Gleichströmen zu installieren, das Auftreten von Erdmagnetströmen in
europaweit in dieser Dimension ein- Umspannwerken besser zu verstehen
zigartig ist. Die Messungen dienten als und daraus ableitend entsprechende
Input für das Projekt Geomagica, das den Maßnahmen zur vorbeugenden Stabili-
Zusammenhang zwischen Erdmagnet- sierung zu ergreifen.
feld und Gleichströmen im Hoch- und
Höchstspannungsnetz analysierte. Das Projekt hat gezeigt, dass das Erdma-
Das Messsystem wird laufend erweitert, gnetfeld prinzipiell messbar ist, jedoch
um die Genauigkeit zu verbessern. aufgrund der sensiblen Messanordnung
solche Standorte zu bevorzugen sind,
Berechnung der geomagnetisch die nicht in der Nähe von besiedelten
induzierten Ströme: Geomagica Gebieten sind.
(Geomanetic induced currents in
Austria) Einführung eines
Bei diesem unter der Leitung der ZAMG Sonnenwindvorwarnsystems
geförderten FFG-Projekt wurden Auf der Grundlage der Ergebnisse des
geomagnetisch induzierte Ströme im Projekts Geomagica, in dem die Ursache
Hochspannungsnetz der APG berechnet. des Auftretens von Gleichströmen in
Es wurden die geologischen Verhältnisse Zusammenhang mit dem Auftreten von
in Österreich bis in große Tiefen, wo Sonnenwinden bestätigt werden konnte,
sich diese Ströme normalerweise aus- wurde in diesem Projekt ein speziell für
breiten, bestimmt. Darauf aufbauend die APG abgestimmtes Sonnenwind-
wurde ein Modell des Erdreiches, in vorwarnsystem entwickelt. Ausgehend
dem auch die bestehenden Leitungen von theoretischen Überlegungen wird
integriert wurden, entwickelt und die anhand von Satelliten-Messdaten eine
Ströme berechnet. Ein wesentlicher Vorwarnung erstellt. Solch ein System ist
Erfolgsfaktor dieses Projektes war, dass weltweit bis dato noch nicht verfügbar
die durch das österreichweite Messsys- und für die APG wichtig, damit im Falle
tem gewonnenen Messwerte im Projekt eines starken Sonnensturmes rechtzeitig
Trafogleichströme II als Referenzwerte Maßnahmen getroffen werden können.
und Grundlage für das Modell verwendet
werden könnten.APG Forschung & Innovation 2016-2018 19 Forschungsergebnisse ›› Es konnte durch die Untersuchungen nachgewiesen werden, dass die Gleichströme im Höchstspannungsnetz durch das Erdmagnetfeld hervorgerufen werden. ›› Es wurde ein Sonnenwindvorwarnsystem von ZAMG implementiert, das sich bereits in der Testphase befindet. ›› Aufbauend auf diesen Forschungsergebnissen werden weitere Untersuchungen folgen, um daraus neue Erkenntnisse für den Betrieb von Übertragungsnetzen abzuleiten und gezielte Abhilfemaßnahmen im Falle sehr hoher Gleichströme zu entwickeln. ›› Die Erkenntnisse dieser Projekte werden in die Ausschreibungen neuer Transformatoren im Hochspannungsnetz einfließen und somit zur Erhöhung der Netzsicherheit dienen. Die APG hat auf diesem Forschungsgebiet mit den kooperierenden Forschungseinrichtungen mehrere internationale Publikationen realisiert. Mehr Info: ›› Halbedl, T., Renner, H., & Achleitner, G. (2018). Geomagnetically induced currents modelling and monitoring transformer neutral currents in Austria. e&i - Elektrotechnik und Informationstechnik, 135(8), 602-608. https://doi. org/10.1007/s00502-018-0665-9 ›› Bailey R., Leonhardt R. (2017). Predicting the root-mean-square of expected GIC from satellite data with recurrent neural networks ›› Bailey, R. L., Halbedl, T. S., Schattauer, I., Achleitner, G., Leonhardt, R. (2018). Validating GIC Models With Measurements in Austria: Evaluation of Accuracy and Sensitivity to Input Parameters. Conrad Observatorium Space weather
20 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Photovoltaik-
Leistungsprognose auf der
Grundlage der Weather
Driven Demand and Supply
Analysis (PVWeddas)
Cluster: Wetter, Klima, Umwelt
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. einer räumlich hochauflösenden Leis-
Christoph Karner tungsprognose für Photovoltaikanlagen
›› Projektlaufzeit 2015-2017 in Österreich, die sich auf Gemeinden
›› Koordination: APG oder Einzelanlagen statt auf Gebiete
›› Zielsetzung: Entwicklung mit großer geographischer Ausdehnung
eines Prognosetools für (Cluster) bezieht.
räumlich hochauflösende
Leistungsprognose der Methode und Vorgehensweise
Photovoltaikanlagen in der Für die Kalibrierung der PV-Leis-
Regelzone der APG tungsprognosemodelle wurden
›› Projektpartner: Satellitenmessdaten der Globalstrahlung
JOANNEUM RESEARCH und AROME -Temperaturvorhersagen
Forschungsgesellschaft mbH herangezogen. Zur Validierung der
›› Förderung: keine PV-Leistungsprognosemodelle kamen
AROME-Vorhersagedaten der Global-
Im Rahmen des Forschungsprojektes strahlung und der Temperatur in hoher
„Weather Driven Demand and Supply räumlicher Auflösung zur Anwendung
Analysis-basierte PV-Leistungspro- (2,8 x 2,8 km). Zusätzlich wurde die
gnose“ (PVWeddas) forschte die APG räumliche Aggregation optimiert, was
gemeinsam mit Joanneum Research an zu einer wesentlichen Verbesserung der
der Weiterentwicklung der Leistungs- Prognoseergebnisse geführt hat. Dabei
prognose von PV-Anlagen in Österreich. hat sich die räumliche Auflösung von
Ziel des Projektes war eine Bewertung 170 x 170 km als die effizienteste
des Steigerungspotenzials der Progno- erwiesen.
sequalität durch die ImplementierungAPG Forschung & Innovation 2016-2018 21 Forschungsergebnisse Die Untersuchungen haben gezeigt, dass sich mittels der Implementierung der räumlich hochauflösenden Leistungsprognose ein Jahres-nRMSE -Wert von 5,84 % ergibt. Im Vergleich zum bisherigen Prognosefehler von 7,38 % entspricht dies einer Verbesserung um 1,54 %. Die angegebenen Werte gelten für den Zeitraum von 02/2015 bis 01/2016 und für alle mit Lastprofilzähler gemessenen PV-Anlagen sowie für einen Prognosehorizont von +24 bis +48 Stunden (Day-ahead). Dies entspricht der APG-eigenen Basis für die operative Prognoseberechnung. Im Rahmen einer Projektergänzung im Jahr 2017 wurde noch untersucht, ob eine Aggregation der Globalstrahlungsdaten über die Zeit noch zu einer weiteren Verbesserung der Prognosegüte führt. Letztendlich hat sich gezeigt, dass sich damit keine signifikante Reduktion des Prognosefehlers erzielen lässt.
22 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Induzierte elektrische
Feldstärken im Körper II
Cluster: Wetter, Klima, Umwelt
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dr. jeweiligen Grenzwertausschöpfun-
Katrin Friedl, Dipl.-Ing. Klemens gen für elektrisches und magnetisches
Reich Feld) berücksichtigt werden muss. Es
›› Projektlaufzeit 2017-2018 ist alternativ durch Berechnung nach-
›› Koordination: APG zuweisen, dass die Basisgrenzwerte,
›› Zielsetzung: Simulation und von denen sich die Referenzwerte der
Analyse der Überlagerung von körperexternen Feldstärken ursprünglich
elektrischer und magnetischer ableiten, nicht überschritten werden.
Feldwirkung bei der Das Forschungsprojekt beschäftigt sich
Expositionsbeurteilung auf Basis mit den komplexen Berechnungen dieser
der Expositionsgrenzwerte bzw. Referenzwerte.
Basisgrenzwerte.
›› Projektpartner: Seibersdorf Labor Als Basis für die nummerischen Be-
GmbH rechnungen diente ein komplexes
›› Förderung: keine medizinisches Körpermodell mit einer
Auflösung von 1x1x1 mm, das sämtliche
Elektrische und magnetische Felder Organe und Gewebearten nachbildet.
haben je nach ihrer Intensität Auswir- Bei den umfangreichen Simulationsrech-
kungen auf den menschlichen Körper nungen wurden die zwei Feldarten in den
und werden daher gemäß OVE Richtlinie unterschiedlichen Regionen des Körpers
R 23-1 für die Allgemeinbevölkerung überlagert und das Ergebnis hinsicht-
limitiert. Im Bereich von Freileitungen lich der körperinternen Grenzwerte,
kommt es oft zu einer gleichzeitigen Ex- die ebenfalls in der R 23-1 vorgegeben
position durch beide Arten von Feldern. werden, beurteilt. Bei den Simula-
tionsrechnungen wurden zusätzlich
In der Norm der OVE-Richtlinie verschiedene Ausrichtungen der Felder
R 23-1 ist vorgeschrieben, dass bei bzw. des Köpers im Feld berücksichtigt
gleichzeitigem Auftreten beider und somit mehrere reale Expositionssze-
Felder der Gesamtexpositionsquo- narien untersucht.
tient (GEQ; eine Summe der beiden
Forschungsergebnisse
Mittels Simulationsrechnungen, die in der Norm der OVE-Richtlinie R
23-1 neben dem Gesamtexpositionsquotienten (GEQ) zum Nachweis
von komplexen Expositionssituationen alternativ vorgesehen sind, wurde
unter Anwendung aktueller Körpermodelle und Simulationsmethoden
nachgewiesen, dass im Bereich von Freileitungen die Grenzwerte zur
Begrenzung der Exposition der Allgemeinbevölkerung eingehalten werden,
und zwar unter Berücksichtigung des gleichzeitigen Auftretens beider
Feldarten.APG Forschung & Innovation 2016-2018 23
Mehr Info:
›› R. Hirtl, G. Schmid, K. Friedl:
›› „Expositionsbewertung in Hochspannungsanlagen #- Numerische Berechnungen
der im Körper induzierten elektrischen Feldstärke für unterschiedliche
praxisrelevante Expositionsszenarien“;
›› Vortrag: NIR 2018: Wellen - Strahlung - Felder, 50. Jahrestagung des
Fachverbandes für Strahlenschutz e. V., Dresden; 03.09.2018 - 06.09.2018; in:
„NIR 2018: Wellen - Strahlung - Felder“, (2018), ISSN: 1013-4506; S. 585 - 599.
FS Jahrestagung
2018, Dresden24 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Verbesserte Modellierungs-
und Messverfahren
im österreichischen
Hochspannungsnetz
Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dr. Transiente Messungen mittels kapa-
Georg Achleitner zitiver Spannungsteiler
›› Projektlaufzeit 2012 - 2017 Zur Erfassung von transienten
›› Koordination: APG Ereignissen sind spezielle Messein-
›› Zielsetzung: Entwicklung richtungen notwendig. Zur Erfassung
verbesserter Modellierungs- und der transienten Spannungen werden
Messverfahren zur Analyse des ohmschkapazitive Spannungsteiler
Verhaltens von Schaltanlagen im eingesetzt. Bei Messungen mit diesen
Bereich transienter Ereignisse Teilern hat sich gezeigt, dass der An-
›› Projektpartner: TU Graz – Institut schluss eines Messsystems an solche
für Hochspannungstechnik und Spannungsteiler sehr heikel ist. Es
Systemmanagement müssen Störsignale bei diesen sensiblen
›› Förderung: keine Messungen vermieden werden, um diese
sehr schnellen transienten Vorgänge
Die Erfassung von transienten Ereignis- erfassen zu können. Im Rahmen dieses
sen stellt in der Hochspannungstechnik Projektes wurde ein System entwickelt,
eine herausfordernde Aufgabe dar. das ermöglicht, Messgeräte unterschied-
Durch vermehrte Zunahme von Schalt- licher Fabrikate sicher an die kapazitiven
handlungen im Übertragungsnetz Teiler anzuschließen. Das System wurde
spielt die Erfassung und Analyse von auf Basis von theoretischen Überlegun-
transienten Ereignissen in den letzten gen konzipiert und anhand von realen
Jahren eine große Rolle. Moderne Mess- Messungen verifiziert. Ein derartiges
verfahren werden oft von theoretischen Messsystem war in dieser Form zu diesem
Analysen begleitet. Hierzu wurden einige Zeitpunkt nicht am Markt erhältlich.
Projekte in Zusammenarbeit mit der TU
Graz gestartet, um verbesserte Model- Das Projekt umfasst außerdem mehrere,
lierungs- und Auswerteverfahren zu bereits in der Praxis durchgeführte Mes-
entwickeln und diese durch Messungen sungen. Dabei beschäftigt man sich mit
zu validieren. der Messung, Analyse und AuswertungAPG Forschung & Innovation 2016-2018 25
26 APG Forschung & Innovation 2016-2018
von transienten Ereignissen in Um- Hochspannungsnetzen Resonanz-
spannwerken. Durch synchronisierte erscheinungen auftreten, die zu einer
aber räumlich getrennte Messungen spannungsmäßig transienten Überbe-
konnten einzigartige Aufzeichnun- anspruchung der Komponenten führen
gen von transienten Ereignissen wie kann. Speziell bei der Zuschaltung
Leitungsschaltungen, Ein- und Aus- von Transformatoren zu leerlaufenden
schaltvorgänge von Transformatoren, Sammelschienen treten Resonanzer-
atmosphärische Entladungen über ganz scheinungen auf.
Österreich und von Kurzschlüssen ge-
wonnen werden. Mit Hilfe von modernen numerischen
Berechnungswerkzeugen wurden
Im Umspannwerk Kainachtal wurde die Ursachen für das Auftreten von Reso-
Messung mit speziellem Fokus auf atmo- nanzerscheinungen untersucht. Das
sphärische Entladungen im Bereich der Projekt beschäftigte sich daher mit den
Koralm durchgeführt. Die Daten dieses Grundlagen von Resonanzerscheinun-
Projekt haben in den Folgejahren im gen in Übertragungsnetzen, mit deren
Projekt „Blitzforschung im Alpenraum“ Bestimmung und Berechnung sowie mit
einen einzigartigen Forschungsfort- Vorschlägen für Abhilfemaßnahmen. Die
schritt ermöglicht. Im Umspannwerk Untersuchungen wurden auf Umspann-
Südost wurde das transiente Verhalten werke der Spannungsebene 110 und
eines Transformators untersucht. In den 220 kV begrenzt.
Umspannwerken Tauern und Obersielach
dienten die Messungen zur Überprüfung Es wurde festgestellt, dass die Re-
vermuteter Schaltüberspannungen. sonanzerscheinungen primär auf
Kippschwingungen zurückzuführen sind,
Kippschwingungen – Modelling and und diese konnten mittels experimentel-
calculation of resonance in high ler Messungen hoch aufgelöst gemessen
voltage networks werden.
Durch Netzkonfigurationen und
Schalthandlungen können inAPG Forschung & Innovation 2016-2018 27 Forschungsergebnisse ›› Es konnten wertvolle Erfahrungen mit dem transienten Verhalten von Schaltanlagen gewonnen werden, welche bereits in die Konzeption von neuen Anlagen einfließen. ›› Es wurden mehrere kapazitive Teiler angeschafft, um das transiente Verhalten insgesamt besser verstehen zu können. ›› Es konnten die Berechnungsmodelle durch die gewonnenen Ergebnisse validiert und verbessert werden. Mehr Info: Hochspannungsinstitut TU Graz
28 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Kurzschlussversuche
Umspannwerke Hessenberg
und Rosenau
Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
›› Ansprechpartner: Dipl.- Kurzschlüsse Abschaltungen
Ing. Dr. Georg Achleitner zur Folge haben.
›› Projektlaufzeit 2010 -
2018 Im ersten Teil der Projektserie
›› Koordination: APG standen Versuche zur Erdschluss-
›› Zielsetzung: ortung und damit verbunden
Ergebnisse hinsichtlich diverse Messungen bei Erd-
Erdschlussortung während schlussversuchen im Mittelpunkt.
eines Erdschlusses sowie
während des Auftretens Im Jahr 2018 standen – aufgrund
von Kurzschlüssen im Netz von diversen Umbauarbeiten im
›› Projektpartner: TU Graz, Netz – Kurzschlussversuche im
Energienetze Steiermark, Forschungsfokus der APG. Hier-
Ennskraft, Artemes, bei dienten bereits stillgelegte
Innovation Consult Dr. Freiluftschaltanlagen als „reales“
Hauer, Omicron, Testlabor für die Versuchs-
Energie AG anordnungen, welche in den
›› Förderung: keine Umspannwerken Hessenberg und
Rosenau im Herbst / Winter 2018
Im Hoch- und Höchstspan- durchgeführt wurden.
nungsnetz kommt es häufig zu
ein- oder mehrpoligen Fehlern. Erdschlussortung, Erdschluss-
Die Ursachen dieser Fehler versuche und Messung bei
sind sehr vielfältig und können Erdschlussversuchen
einfache kurze Erdfehler oder 110-kV-Netze werden mit Erd-
stromstarke Kurzschlüsse schlusskompensation betrieben.
sein. Erdfehler in sogenann- Aufgrund der Betriebsweise
ten kompensierten Netzen dieser Netze ist es möglich,
führen zu keiner Versorgungs- dass diese im einpoligen Fehler-
unterbrechung während fall weiter betrieben werden.Normalerweise löschen sich ca. 90 % aller Fehler selbst, der Rest bleibt als stehen- der Erdschluss im Netz und muss durch Schalthandlungen eingegrenzt und ge- funden werden. Das Projekt „Erdschlussortung“ hatte das Ziel, die Fehlereingrenzung zu be- schleunigen und damit dem Personal des operativen Betriebs sowie dem Lei- tungsteam wichtige Informationen zur rascheren Fehlerbehebung zu liefern. Dabei wird auf die Dissertation des APG-Mitarbeiters Dr. Georg Achleitner aufgebaut, die grundsätzlich gezeigt hat, dass durch eine Adaption be- stehender Distanzschutzgeräte eine Bereichseingrenzung möglich ist. Im Zuge dieses Forschungsprojektes wurden Prototypen von drei Herstellern zu Testzwecken in eine Leitung ein- gebaut. Die Praxistauglichkeit dieser Geräte wurde bei sämtlichen Versuchen bestätigt. Auf dieser Basis werden zukünftig von den Herstellern Serien- geräte entwickelt, die bei APG und voraussichtlich auch weltweit zum Ein- satz kommen werden.
30 APG Forschung & Innovation 2016-2018
Kurzschlussversuche Umspannwerke dies dadurch, dass die Energienetze
Hessenberg und Rosenau Steiermark (an welche die Anlage über-
Vom 1. bis zum 3. Oktober 2018 geben wurde) einen Ersatzneubau als
wurden in der 110 kV Anlage des gasisolierte Schaltanlage abgeschlossen
Umspannwerks Hessenberg Kurz- hatte.
schlussuntersuchungen durchgeführt.
Ziel der Untersuchungen war es, die An den Untersuchungen haben sich
Ergebnisse von Kurzschlussstrom- und namhafte Sammelschienenschutz-
Kurzschlusskraftberechnungen zu vali- hersteller (Andritz, Schneider Electric,
dieren und diese weiterzuentwickeln. Siemens) beteiligt und neue Schutz-
geräte im realen Umfeld mit hohen
Erstmals wurden diese Untersuchun- Kurzschlussströmen getestet. Die
gen nicht unter Laborbedingungen, Untersuchungen zeigten deutlich, wie
sondern in einer realen Anlage durch- wichtig eine rasche Fehlerklärungszeit
geführt, um die Kräfte und Wirkungen durch die Schutzgeräte ist und welchen
von Kurzschlussströmen zu zeigen und Vorteil Sammelschienenschutzgeräte in
messtechnisch mit hoher Auflösung und dieser Hinsicht bieten. Darüber hinaus
Genauigkeit zu erfassen. Möglich wurde konnte nachgewiesen werden, dass sichAPG Forschung & Innovation 2016-2018 31 die hohen Kurschlussströme stark auf die Bei den Versuchen in Rosenau wurden Wandlersättigungen auswirken, was al- als Ergänzung zu den elektrischen Ver- lerdings von allen Schutzgeräten erkannt suchen in Hessenberg mechanische wurde. Alle getesteten Schutzgeräte ha- Belastungstests an der Hochspannungs- ben trotz der hohen Sättigung alle Fehler anlage durchgeführt. Dabei konnten einwandfrei erkannt. Zusätzlich wurde interessante und aufschlussreiche Er- von der TU Graz das interne Lichtbogen- gebnisse hinsichtlich der Auslegung von löschverhalten von Leistungsschaltern Umspannwerken erzielt werden. untersucht. Forschungsergebnisse Die Versuche liefern einen wichtigen Input für die Auslegung neuer Anlagen und Schutzkonzepte sowie temporärer Maßnahmen zur Steigerung der Kurzschlussfestigkeit. Außerdem werden die Ergebnisse in der Ausbildung neuer Mitarbeiter eingesetzt, da es nun möglich ist, aufgrund von realen Erfahrungen Wissen zu vermitteln. Erkenntnisse mechanischer Versuche: ›› Die richtige Dimensionierung der Anlage ist essenziell ›› Verbesserungen auch bei alten Anlagen noch erzielbar (z. B.: Hauptleiterabstandshalter) Erkenntnisse elektrischer Versuche: ›› Verdeutlichten die Wichtigkeit rascher Schutzabschaltung (zur Minimierung der Fehlerauswirkungen) ›› Fehlerströme betrugen bei Versuchen nur 3 kA (In der Realität können sie weit höhere Werte erreichen) – die Umspannwerke der APG werden bereits auf Ströme bis zu 80 kA ausgelegt) ›› Untersuchungen realer Störfälle bestätigten die Berechnungen simulierter Ströme Mehr Info: Video: Neues Messgerät Video: Forschung unter erleichtert Suche nach Hochspannung Erdschluss-Fehlern
32 APG Forschung & Innovation 2016-2018
DC Fault Locator
Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
›› Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dr. Derzeit werden Isolationsfehler in
Georg Achleitner Batteriesystemen hauptsächlich dadurch
›› Projektlaufzeit 2015-2017 lokalisiert, in dem einzelne Abzweige
›› Koordination: APG nacheinander abgeschaltet werden.
›› Zielsetzung: Entwicklung einer Diese Praxis stellt jedoch eine große Be-
Schaltungsanordnung zur lastung für die Gleichstromschalter dar
Ortung von Isolationsfehlern in sowie eine potenzielle Gefährdung des
Batteriesystemen Betriebspersonals der APG. Weiters kann
›› Projektpartner: TU Graz, es durch das Ab- und Zuschalten zu Aus-
Sprecher Automation fällen von Steuereinrichtungen kommen.
›› Förderung: keine Die Aufgabe des Forschungsprojektes
bestand darin, eine Schaltungsanord-
Umspannwerke haben als sichere Strom- nung zur Ortung von Isolationsfehlern
versorgung Batteriesysteme. Bei diesen zu schaffen, welche einfach, zuverlässig,
Systemen kann es zu Erdfehlern, so- genau, kostengünstig und möglichst un-
genannten Isolationsfehlern kommen. abhängig realisierbar ist.
Forschungsergebnisse
Es wurde gemeinsam mit der TU Graz eine Schaltungsanordnung entwickelt,
die durch eine Differenzmessung eine genaue Abzweigsortung ermöglicht.
Dabei können sehr hochohmige Isolationsfehler festgestellt werden,
was bisher nicht möglich war. Das Verfahren wurde als passives System
entwickelt, sodass keine aktive Beeinflussung des Batteriesystems auftritt.
Diese Idee wurde gemeinsam mit der TU Graz entwickelt und inzwischen
auch erfolgreich patentiert. Die in Linz beheimatete innovative Firma
Sprecher Automation hat die Lizenzrechte erworben und daraus ein
Produkt entwickelt, das weltweit vertrieben wird.
Dieses Projekt ist ein sehr erfolgreiches Beispiel für die Zusammenarbeit
zwischen Übertragungsnetzbetreiber, Universitäten und Industrie.
Forschungsergebnisse: Patent EP2796886 (A1)
Ausblick: Neben der Fehlerortung mit einer stationären Anordnung ist auch
eine mobile Variante des Messsystems geplant.APG Forschung & Innovation 2016-2018 33 Mehr Info: Isolation monitoring & Circuit assembly for locating Earth fault detection of insulation faults
34 APG Forschung & Innovation 2016-2018
APG Forschung & Innovation 2016-2018 35
Drohnen im Einsatz
für APG
Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
›› Ansprechpartner: Ing. Paul angeschafft, um die Mitarbeiter bei
Zachoval, Ing., B.A. Rainer dieser Aufgabe zu unterstützen. Jeder
Wagenhofer Copter hat eine hochauflösende Kamera
›› Projektlaufzeit 2012-2019 eingebaut, der das Live-Bild direkt an die
›› Koordination: APG Bodenstation zum Mitarbeiter überträgt.
›› Zielsetzung: Einsatz und Damit kann der Mitarbeiter eine sofor-
Evaluierung von unmanned tige Zustandsbewertung der Bauteile
aerial systems (UAS) für die am Mast vornehmen. Der Einsatz von
Geschäftsprozesse von APG Drohnen verbessert daher die Qualität
›› Projektpartner: Smart Digital und Effizienz der Zustandsbeurteilung
Concepts – SDC; Austro Control und vor allem auch die Sicherheit der
Mitarbeiter.
Unmanned Aerial System, kurz UAS,
kennzeichnet den Überbegriff von un- 2) BVLOS (Beyond-Visual-Line-of-
bemannten Flugsystemen zur Sammlung Sight) Flüge im Übertragungsnetz
und Auswertung von Daten. Bei APG Mit ca. 3800 km Trassenlänge bildet das
werden diese Systeme seit 2012 für die Übertragungsnetz der APG das Rückgrat
Instandhaltung des Übertragungsnetzes der österreichischen Stromversorgung.
eingesetzt und laufend evaluiert. Durch Im Zuge dieses Projektes sollen erstmals
die permanente Weiterentwicklung in Österreich automatisierte Flüge mit
der Fluggeräte und die eingeflossene
Erfahrung der Mitarbeiter im Entwick-
unbemannten Luftfahrzeugen außer-
halb der Sicht erprobt werden. Um die Mehr Info:
lungsprozess konnten zwei konkrete Flugstrecken von bis zu 100 km ohne
Anwendungsfälle für den laufenden Landung durchzuführen, kommen hier-
operativen Betrieb bei APG spezifiziert bei propellerbetriebene Flächenflieger
werden: in Leitbauweise mit ca. 3-4 m der Fa.
SDC zum Einsatz. Die Flugroute orien-
1) Punktuelle Inspektion tiert sich an den GPS- Koordinaten der
von Bauteilen an Masten und wird einmalig vor Beginn des
Hochspannungsfreileitungen: Fluges programmiert. Nach dem Start
Die Hochspannungsleitungen der APG erfolgt die Verfolgung der Flugstrecke
werden elektronisch kontinuierlich sowie die Lage- und Höhenkontrolle Video: Game of
überwacht und zusätzlich werden die automatisch durch das Fluggerät selbst. Drones
Trassen der APG-Hochspannungs- Eine hochauflösende, auf den Boden
leitungen zweimal pro Jahr von einem gerichtete Kamera nimmt während des
Team für laufende Kontrollen begangen. Fluges automatisch Fotos von den über-
Durch die teilweise exponierte Lage der flogenen Masten auf und sendet diese
Masten ist es für die Spezialisten des an die Bodenstation zur Auswertung.
APG-Leitungsteams oft mit erheblichem Insbesondere in Störungsfällen nach
Aufwand verbunden, jedes Bauteil Unwettern soll die Entwicklung dieses
genau einzusehen. Aus diesem Grund Systems dabei helfen die Wiederzu- Video: Fliegende
wurden 2019 insgesamt 4 Quadrocopter schaltzeit zu verkürzen. Helfer36 APG Forschung & Innovation 2016-2018
ABS fürs Stromnetz:
ABS4TSO
Cluster: Netzüberwachung und
Systemführung
›› Ansprechpartner: Frequenzstabilität stehen hier im Mittel-
Michaela Leonhardt Ph.D. punkt der Forschung. Daher auch der
›› Projektlaufzeit: 2018 – 2021 Projekttitel ABS4TSO, der für Advanced
›› Konsortialleitung: APG Balancing Services for Transmission Sys-
›› Zielsetzung: Es werden tem Operators steht.
Möglichkeiten untersucht,
wie mit Batteriespeichern und Schon jetzt ist klar: Schnell regelbare
weiteren schnell regelbaren Systeme gewinnen zukünftig deutlich
Systemen sehr kurzfristig auf an Relevanz. In dem Forschungsprojekt
Frequenzabweichungen reagiert ABS4TSO werden anhand eines innova-
und damit zur Aufrechterhaltung tiven Batteriespeichersystems in einer
der Versorgungssicherheit Versuchsanlage die Möglichkeiten unter-
beigetragen werden kann. sucht, wie mit solchen Systemen sehr
›› Projektpartner: AIT Austrian kurzfristig auf Frequenzabweichungen
Institute of Technology, TU Wien, reagiert werden kann. Die Untersuchun-
VERBUND gen betreffen den hochdynamischen
›› Förderung: 1,8 Mio. Euro Bereich und erfordern Reaktionszeiten
wurden vom Klima- und in wenigen Millisekunden! Ähnlich dem
Energiefonds im Rahmen seines Anti-Blockier-Assistenzsystem ABS in
Energieforschungsprogramms modernen Kraftfahrzeugen wird ein
gefördert „ABS fürs Stromnetz“ entwickelt.
Der europaweit steigende Anteil von Das Herzstück des Projektes ist ein
erneuerbaren Energien an der Stromver- 1MW/500kWh Batteriespeichersys-
sorgung und gleichzeitig zunehmende tem. Die Batteriezellentechnik ist mit
Abschaltungen der thermischen Kraft- Lithium-Ionen-Batterien ein erprobter
werke verändern das dynamische Standard. Der Wechselrichter dagegen
Verhalten des gesamten Stromsystems muss für die Untersuchungen im hoch-
fundamental. Steigende Frequenzab- dynamischen Bereich ausreichend
weichungen werden durch die sinkende Flexibilität für die Forschung und eigene
Systemträgheit, steigende Volatilität Parametrierungsmöglichkeiten bieten
und geographische Konzentration der und ist daher eine Sonderanfertigung.
Erzeuger auch in der Zukunft weiter Die Versuchsanlage wird noch 2019
begünstigt. Durch eine geeignete im APG-Umspannwerk Wien Südost
Steuerung schneller Regelleistung ist installiert.
es jedoch möglich, dem positiv
entgegenzuwirken. Final werden die Forschungsergeb-
nisse technologieneutral bewertet und
Genau da setzt das ABS4TSO-Projekt im Übertragungsnetz hochskaliert.
auf. Der Bedarf und die Anforderungen ABS4TSO ist ein nationales Projekt mit
an neuen, hochdynamischen System- europäischer Bedeutung!
dienstleistungen zur Sicherung derAPG Forschung & Innovation 2016-2018 37 Nutzen für die Gesellschaft Mehr Info: Das Projekt ABS4TSO basiert sehr stark auf den unmittelbaren und künftigen Erfordernissen eines stabilen und sicheren Übertragungsnetzes. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes setzt sich APG, zusammen mit Projektpartnern, mit innovativen Fragestellungen der Stabilisierung des Stromsystems, der Systemsicherheit und Integration von erneuerbaren Energieträgern auseinander. Dies sind Themen, welche die gesamte Gesellschaft betreffen, da eine sichere ABS fürs Stromnetz Stromversorgung die Voraussetzung für eine funktionierende Wirtschaft und Gesellschaft ist.
38 APG Forschung & Innovation 2016-2018
TOHIVA – Big Data-
Analysen komplexer
Zusammenhänge
Cluster: Digitalisierung
›› Ansprechpartner: Hermann in den Bereichen Regelenergieeinsatz,
Mehl-Weiß Wind- und Photovoltaikprognose er-
›› Projektlaufzeit 2014-2016 zielt. Weitere Anwendungsgebiete waren
›› Koordination: VRVis Research Korrelationsanalysen von Netzzuständen
Center bei Betriebsmittelausfällen, automatische
›› Zielsetzung: Visuelle Wiedereinschaltungen von Leitungen
Analyse von umfangreichen, aber auch Marktsimulationen für den
energiewirtschaftlich relevanten Ten-Year Network Development Plan
Zeitreihen bzw. deren der ENTSO-E (TYNDP). TOHIVA steht
Korrelationen. für Task-Oriented Visual Analysis of
›› Projektpartner: VRVis Research High-Dimensional Data und basiert auf
Center, AVL List GmbH, Plasmo der Anwendung und der kontinuierlichen
GmbH, HAKOM GmbH Weiterentwicklung der Software Visplore.
›› Förderung: FFG-CMET K1-
Zentrum Area 3 „Visual Analysis“ Durch die Teilnahme an diesem Multi-
firmen-Projekt werden anhand der Big
Enorme Datenmengen bestimmen in Data-Anforderungen der APG neue
unterschiedlichen Bereichen die APG. IT-Lösungsmöglichkeiten erforscht und
Durch Big Data-Analysen wurden im diese dann wieder der APG zur Erprobung
Projekt TOHIVA wichtige Erkenntnisse zur Verfügung gestellt. Im Rahmen desAPG Forschung & Innovation 2016-2018 39 Projektes wird die Software also laufend Die APG kann in vielen Bereichen durch weiterentwickelt und an die Bedürfnisse vermehrt eingesetzte Sensorik aber auch der Partner angepasst. Durch diese inter- durch die gesteigerte Interaktion mit aktive Herangehensweise wird Know-how den Marktteilnehmern auf eine stetig bei den beteiligten Firmen aufgebaut, wachsende Datenbasis zugreifen. Big die APG kann auf maßgeschneiderte Data-Analysen werden daher dringend Lösungen zurückgreifen und baut eben- benötigt, um aus diesen Daten in Zukunft falls neues Know-how im Bereich Big die richtigen Schlüsse ziehen zu können. Data-Analysen von Daten mit hohem Komplexitätsgrad auf. Forschungsergebnisse Durch eine schnelle, interaktive und vor allem visuelle Analyse von umfangreichen Daten wird es möglich, die essenziellen Ergebnisse in erster Linie rasch zu verstehen und damit in neue Erkenntnisse zu verwandeln sowie diese verständlich präsentieren zu können. Es geht dabei z. B. um die Frage, welche Parameter die Leistungsprognose von erneuerbaren Energieformen am meisten beeinflussen. Ist dieser Einfluss saisonal unterschiedlich zu bewerten? Gibt es eventuell Strukturbrüche bei den Inputdaten (z. B. durch eine Änderung des Messverfahrens) die vor einer weiteren Verwendung behoben werden müssen? Der Aufbau von internem Expertenwissen im Bereich Big Data-Analysen ist eine wertvolle Investition in die Zukunft der APG. Nach der Projektphase „TOHIVA“ wurde im Rahmen der FFG-Förderung eine weitere Periode der Zusammenarbeit namens En2VA (Visual Analytics for Energy and Engineering Applications) „eingeläutet“.
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