Power Quality Analytics - Service zur Überwachung der Spannungsqualität für einen verbesserten Netzbetrieb - Support + Information Lounge ...
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Power Quality Analytics Service zur Überwachung der Spannungsqualität für einen verbesserten Netzbetrieb Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020
Spannungsqualitätsprobleme und ihre Folgen
Kritische
Produktionsprozesse
Verfügbarkeit
Transiente Schaden an einem Steuereinheit
Überspannungen Kondensator Sammelschienenfehler
Sammelschienenfehler Hochfrequente Ausfall der
Kritische
Spannungsverzerrung Klimaanlage Infrastrukturen
Ausfall einer Anlage
Ausfall sensibler
Antriebe
Sensitivität
Kleine Ursachen – schwerwiegende Folgen
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Power-Quality-Lösungen:
Schnelle Identifizierung und Analyse von Fehlern im Netz
Produkte Services
SICAM PQS / PQ Analyzer Power Quality Analytics
Nutzerfreundliches System für fortgeschrittene Service zur kontinuierlichen Überwachung
Maßnahmen
& Beratung Anwender. Ermöglicht die Speicherung, der Spannungsqualität für eine frühzeitige
Detailanalyse und vollen Zugriff auf alle Power- Erkennung von kritischen Netzzuständen
Quality-Daten zum Schutz von Investitionen und und zur Vermeidung von Ausfällen.
Kosteneinsparungen. Datenanalysen mit einem KI-basierten
Expertensystem, kombiniert mit dem
PQ Advisor Premium (cloud-based) fundierten Wissen von PQ-Experten.
Diagnose PQ Analytics
& Analyse
Software-as-a-Service: Zentrale Überwachung
der Spannungsqualität in allen Weitere Leistungen
Versorgungsbereichen. Der PQ Advisor Premium Netzplanung, Empfehlung von Maßnahmen
SICAM PQS/ unterstützt bei der Analyse der
PQ Analyzer
Spannungsqualität und der Lokalisierung von
Prüfung der
PQ Advisor Netzbereichen mit hohem Energieverbrauch.
Vorteile
Einhaltung von Premium
Netzregeln PQ Advisor Compact ✓ Schnelle Erkennung und Behebung von
Einfach zu bedienendes und kostengünstiges, Spannungsqualitätsproblemen auf Basis
PQ Advisor fortschrittlicher Analysemethoden
Compact zentrales Tools zur Überwachung der
Spannungsqualität in allen ✓ Kosteneinsparungen durch verlängerte
Versorgungsbereichen. Für Nicht-Techniker Lebensdauer von Betriebsmitteln und
Visualisierung geeignet. PQ Advisor Compact ermittelt die geringere Ausfallzeiten
Ursache, den Zeitpunkt, sowie den Ort (extern
✓ Vor Gericht verwertbare Compliance-
oder intern) des Auftretens einer Störung.
Messungen
SICAM PQ
✓ Anbindung an IoT-Infrastruktur bietet
Kontinuierliche Messungen im Feld und
SICAM PQ hoheTransparenz und den Zugriff auf
Messung Dokumentation der Daten gemäß internationaler
eine Vielzahl an Analysefunktionen
Standards zur Bewertung der Spannungsqualität.
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Spannungsqualitätsbezogene Fehler im Netz
Fortschrittliches Monitoring
80% Potenzial Ziel
20% Potenzial • Kontinuierliche Überwachung der
Spannungsqualität
SPS-Störungen
• Fehlervermeidung auf der Basis
Dauer/Sek
fortschrittlicher Analysemethoden (Analyse
108
von Signalen, Kategorisierung anhand
Überhitzung, beschleunigtes Altern
eines selbstlernenden Systems)
106
Störgeräusche Technologie
Motor-
schwingungen,
Verfälschung von • Verbesserte Performance von
104 alternde
Flicker
IT-Signalen in PQ-Messgeräten zu attraktiven Preisen
Kugellager
Parallelleitungen
Verfälschung von • Leistungsstarke drahtlose
102 Reglern, Ausfall von Kommunikationsinfrastruktur
Antrieben
• Bereitstellung von Rechenleistung und
Störungen der
100 Rundsteuerung Speicherkapazität (Cloud-Services,
Transiente Siemens MindSphere)
102 103 104 105 Frequenz/Hz
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Kritische Netzzustände
frühzeitig erkennen
und beheben –
bevor Schäden entstehen.
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Power Quality Analytics
End-to-end-Lösung für einen zuverlässigen Netzbetrieb
Fokus
Betrieb von Industrie- und Verteilnetzen
Stetige
Über-
wachung
Highlights
Erkennung Messung SICAM Q200 –
Technische
kritischer hochauflösendes
Beratung
Zustände
Monitoring
Kommunikation Kabellos, keine
Power Anbindung an das LAN-
Quality Netz erforderlich
Analytics
Sicherheit Siemens-
Schnelle
Vermei-
dung von
Sicherheitsstandards
Ursachen-
Ausfall-
analyse
zeiten Methodik Künstliche Intelligenz
Reduzierte
Ausfall- Expertise Siemens PTI-
kosten Netzplanungsteam
Optimierung Auf Basis langjähriger
Projekterfahrung
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Power Quality Analytics
Lösungspaket aus einer Hand
Um die Ursachen für Fehler, die im Zusammenhang mit Datenanalysen mit einem
Spannungsqualität auftreten, ermitteln zu können, sind modernen KI-Konzept…
z.B. folgende Maßnahmen erforderlich:
• Messung der Signale Sensoren Simulations-
tools
• Regelmäßige Prüfung der Frequenz der Grundspannung
• Überprüfung des harmonischen Bereichs auf
Unregelmäßigkeiten
• Überprüfung der Spannung im Frequenzbereich oberhalb Signale
der 50. Harmonischen
• Abgleich des Zeitpunkts des Auftretens des Fehlers mit Wissen
Veränderungen im Netzbetrieb (z.B. Schaltvorgänge,
Prozess- oder Lastveränderungen)
Intelligenz Erfahrung
Eine erfolgreiche Analyse erfordert
Erfahrung, Fachwissen und Kompetenz kombiniert mit dem fundierten
Know-How von PQ-Experten.
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Power Quality Analytics
Künstliche Intelligenz: Expertenwissen wird zu Software
Klassifizierung
Kein Hand- Sollte geprüft Dringender
lungsbedarf werden Handlungsbedarf
Aktion!
in Ordnung Warnung drohende Störung
unauffällig auffällig
Diagnose
Expertensystem & Identifikation
Analyse
Mustererkennung & Datengewinnung
Information / Visualisierung
Umfangreiche Visualisierungsmethoden
Daten / Datenreduktion
Identifizierung relevanter Daten mit KI-Methoden
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Power Quality Analytics
Managed Service zur Vermeidung von Störungen im Netzbetrieb
PQ Analytics
• Monitoring
• Datenanalysen auf Basis von
KI-Methoden
• Auswertung und Beratung durch
Siemens PTI-Experten
Siemens PQA Lab • Monatliche Berichte
Kunde
PTI • Zugriff auf alle Daten über die
mobile PQApp
VPN VPN
Zusätzliche Services
PQA Connect
• Netzsimulation
• Netzauslegung
Scalance M876 Scalance S615
SICAM Q200/Q100
• Risikomindernde Maßnahmen
SICAM Q200/Q100 SICAM PQS - PQ Archives
Seite 9 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020
Power Quality Analytics
Alles aus einer Hand
Regelbasierte Analysen Diagnose durch einen Experten
Clustering, Ausreißer, Mustererkennung Finale Diagnose und Entscheidung
Monitoring Von der
Kontinuierliche PQ-Messungen Messung
bis hin zur
Beratung
Reporting
Setup
Monatliche Berichte, Überprüfung der Einhaltung
Optimale Platzierung von PQ-Recordern
von Netz- und Systemregeln
Optimierung
Risikomindernde Maßnahmen und
Studien
Seite 10 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Für digitale Endgeräte: Die PQ-Smartphone-App
1 Benachrichtigungen
Die wichtigsten Ereignisse auf einen Blick
1
Klassifizierung von
2 Ereignissen
Ergebnisse der automatischen
Klassifizierung. Sind weitere Maßnahmen
4 2 erforderlich?
3 Auswertung
Detailanalyse von Ergebnissen mit
umfangreichen Visualisierungsoptionen
3
4 Reporting
Einfaches Herunterladen von neuen
Berichten
Seite 11 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Skalierbarer Service für ein Höchstmaß an Flexibilität
Installation Datenanalyse Siemens PTI-Experte Reporting PQApp
• Einrichtung des • Datenanalyse auf • Erfahrener • Monatliche Berichte • Mobiler Zugriff
Routers Basis künstlicher PQ-Experte • Individuelle • Diagramme kürzlich
• Einrichtung der PQ- Intelligenz • Warnung bei Kommentierung erfasster Signale
Recorder • Klassifizierung von auffälligen • Auswertung gemäß • Abbildung der
• Konnektivitätstest Ereignissen Ereignissen internationaler zugewiesenen
• Feinabstimmung der • Sichere • Regelmäßige Normen Messstellen
Parameter nach der Datenübertragung Auswertung von • Handlungs- • Kontaktfunktion
Inbetriebnahme Warnmeldungen empfehlungen • Zugriff auf Klassifi-
• Bei Bedarf: zierungsergebnisse
Zusätzliche
Beratungsleistungen
Seite 12 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Zusätzliche Leistungen
Störungsanalyse und Netzoptimierung
PTI Consulting PSS® Suite
• Technischen Studien zur Analyse, • Softwaretools für
Auslegung und Optimierung von • Simulationen & Analysen
Energieversorgungsnetzen
• Netzmodell- und
• Stationäre Studien Netzdatenmanagement
• Dynamische Studien • Für alle Arten von
• Transiente Studien Energieversorgungsnetzen
• Schutzstudien • Übertragung und Verteilung
• Spannungsqualitätsstudien • Konventionelle Erzeugung und
• Strategische Geschäftsberatung erneuerbare Energien
• Industrienetze und Bahnsysteme
Seite 13 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Mehrwert für Kunden
Zeitersparnis Flexibilität
Kein Kompetenzaufbau in Ihrem Unsere Leistungen lassen sich leicht an
Unternehmen erforderlich: Sie können neue Rahmenbedingungen anpassen, die
sich ganz auf Ihre Kernaufgaben sich im Zuge der digitalen Transformation
konzentrieren. Ihres Unternehmens ergeben.
Nachhaltig Sicherheit
Eine kontinuierliche Optimierung Ihres Die SICAM-Messgeräte und die
Netzbetriebs dank moderner KI-Methoden eingesetzte IT-Infrastruktur erfüllen die
ermöglicht eine nachhaltige Wertschöpfung geltenden Cybersecurity-Bestimmungen.
für Infrastruktur und Geschäft.
Seite 14 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Mess- und Überwachungslösungen für Spannungsqualität
Entwicklung zu einer integrierten Lösungslandschaft
Maßnahmen & Beratung
PQ Analytics
Diagnose & Analyse
Benachrichtigung/
Datei-Upload
REST API Warnung/Berichte/
PQDIF/comtrade/csv
Diagramme
Visualisierung SICAM
PQAdvisor / PQS / Analyzer
Drittanbieter
Messung
Seite 15 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Projekt-
beispiele
Power Quality Analytics im Einsatz
Seite 16 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Klärung einer Störung auf einem Pumpenprüffeld
Ergebnis
• Erkennung von hochfrequenten Strom-
und Spannungsspitzen
• Fehler an einem Flüssigkeitsanlasser
• Risiko von Schäden an Antrieben und
Schaltgeräten
Störung eines Flüssigk eitsanlassers • Störungsklärung gemeinsam mit dem
Kunden
Herausforderung Lösung
• Verbesserte Zuverlässigkeit in dem
• Mehrere Ausfälle in einem • Kontinuierliche Überwachung mit SICAM
Prüffeld
Pumpenprüffeld aufgrund ungeklärter Q200
Erdungsfehler • Automatische Erkennung von Anomalien
• Transiente Stromspitzen während der und Störungen
Testläufe • Frühzeitige Warnung
Seite 17 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Anwendung in der Metallindustrie
Ergebnis
• Frühzeitige Erkennung von Anomalien
• Qualifizierte Bewertung der Kritikalität mit
fortschrittlichen Analysemethoden und
Siemens-Fachwissen
• Verbesserung der Spannungsqualität und
Gedämpfte Ferroresonanz als möglicher Vorbote einer Störung
Minimierung von Ausfallzeiten
Herausforderung Lösung
• Harmonische Störungen, ausgelöst durch • Bestimmung relevanter Messstellen
Leistungselektronik (Frequenzumrichter, • Einrichtung von zwei SICAM Q200
Lichtbogenöfen), Ferroresonanzen im PQ-Rekordern und einem Scalance
10-kV-Netz M876-4 Router
• Mehrere größere Ausfälle • Spezifische Einstellung der Geräte
• Kontinuierliche Überwachung der
Spannungsqualität
Seite 18 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Frühzeitige Erkennung von Ferroresonanzen im Metallbau
Ergebnis
• Auftreten von Nullsystem-Schwingungen
und Sättigungseffekten erkannt
• Ferroresonanzen identifiziert
• Konzept für eine wirkungsvolle Dämpfung
der Nullsystem-Schwingungen an den
Ungedämpfte Ferroresonanz
Spannungswandlern erarbeitet
Herausforderung Lösung • Resonanzen behoben
• Spannungsverzerrungen durch • Kontinuierliche Überwachung mit SICAM • Verbesserter Netzbetrieb erreicht
Leistungselektronik (Frequenzumrichter, Q200
Lichtbogenöfen) • Automatisierte Erkennung von Anomalien
• Auftreten von Nullsystem-Schwingungen und Störungen
• Frühzeitige Warnmeldung
Seite 19 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Erkennen einer Generator-Instabilität in der chemischen Industrie
Ergebnis
• Spannungs- und Stromspitzen erkannt
• Empfehlung: Anpassung des
Generatorschutzes zur Vermeidung von
thermischen und mechanischen
Belastungen von Generator und Turbine
Leistungspendelungen und Schlüpfen des Generatorläufers
Herausforderung Lösung
• Instabilität der Generatoren • Kontinuierliche Überwachung mit SICAM
• Überwachung am Verknüpfungspunkt Q200
• Häufige Störungen • Automatisierte Erkennung von Anomalien
und Störungen
• Frühzeitige Warnmeldung
Seite 20 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Erkennung einer Filterstörung in der chemischen Industrie
Ergebnis
• Ungewöhnliche transiente Vorgänge,
erhöhter Verbrauch von Blindleistung und
harmonische Störungen identifiziert
• Frühzeitige Warnmeldung eines
Filterausfalls
Aufgezeichnete Anomalie und harmonische Störung
• Empfehlung: Verbesserter Filterschutz
Herausforderung Lösung zur Vermeidung von Auslösungen
aufgrund externer Schaltvorgänge
• Optimierung des Energiebezugs • Monitoring am Verknüpfungspunkt
• Blindleistungskompensation • Kontinuierliche Messungen mit SICAM
• Filterauslegung Q200
• Überwachung der Oberschwingungen
• Automatisierte Erkennung von Anomalien
und Störungen
Seite 21 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Im Einsatz in der Papierindustrie
Ergebnis
• Ursachenanalyse
• Empfehlung: Anpassung des
Entkopplungskonzepts entsprechend der
Ergebnisse der Spannungsqualitäts-
überwachung
Hochfrequente Spannungstransienten
• Ausfälle, Schäden an Betriebsmitteln und
Herausforderung Lösung damit verbundene Kosten konnten
reduziert werden
• Ausfälle mit ungeklärter Ursache • Kontinuierliche Überwachung der
• Störungsklärung und Auswertung der Spannungsqualität und auffälliger
vom öffentlichen Versorgungsnetz- Ereignisse
betreiber zur Verfügung gestellten PQ- • Einsatz je eines SICAM Q200 PQ-
Aufzeichnungen Rekorders und Scalance M876-4-Routers
• Optimale Platzierung und Einstellung der
Geräte
Seite 22 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Power Quality Analytics
Einsatz in der Lebensmittelindustrie
Ergebnis
• Ermittlung der Störungsursache
• Frühe Erkennung ungewöhnlicher
Netzzustände und Bewertung ihrer
Kritikalität
• Klassifizierung von Ereignissen mit
Störung am beobachteten Verk nüpfungspunk t
fortschrittlichen Datenanalysemethoden
Herausforderung Lösung • Verbesserte Versorgungszuverlässigkeit
• Hohe Abhängigkeit von einer • Kontinuierliche Überwachung der während Produktionskampagnen
zuverlässigen externen Spannungsqualität am
Energieversorgung Verknüpfungspunkt
• Auftreten einer Störung am • Einsatz je eines SICAM Q200 PQ-
Verknüpfungspunkt Rekorders und Scalance M876-4-Routers
• Optimale Platzierung und Einstellung der
Geräte
Seite 23 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020Disclaimer © Siemens 2020 Änderungen und Irrtümer vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden. Alle Produktbezeichnungen können Marken oder sonstige Rechte der Siemens AG, ihrer verbundenen Unternehmen oder dritter Gesellschaften sein, deren Benutzung durch Dritte für ihre eigenen Zwecke die Rechte der jeweiligen Inhaber verletzen kann. Seite 24 Frei verwendbar | © Siemens 2020 | Dr. Christian Blug | SI DG PTI PQE | 08.12.2020
Kontakt
Herausgeber: Siemens AG
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Department Head
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Freyeslebenstraße 1
91058 Erlangen
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E-Mail: christian.blug@siemens.com
siemens.de/pqa
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