• Identifizieren Sie den notwendigen und optimalen Lastabwurf bei Netzunterspannungsstörungen
• Stellen Sie sicher, dass kritische Lasten während Ausfällen und im Inselbetrieb kontinuierlich betrieben werden
• Vermeiden Sie Produktionsausfälle, die sowohl Sicherheitsprobleme als auch kostspielige Ausfallzeiten zur Folge haben.
• Verhindern Sie behördliche Neuvalidierungen aufgrund unerwarteter Abschaltungen, die mehrere Stunden dauern können.

Untersuchung von Verbesserungen durch Lastabwurf für kritische Produktionsprozesse

Das bestehende System der Anlage bot keine Optimierung für die Lastabschaltung, und die Lasten wurden nacheinander abgeschaltet, was dazu führte, dass bei einer Störung alle angeschlossenen Lasten abgeschaltet wurden. Ohne eine intelligente Lastabwurflösung würde ein Netzausfall in 90 % der Fälle zum Stillstand des gesamten Plans und der Prozesse führen. 

Elektrisches Netzwerk

Systemeinheiten:

• Quelle 1 – 2,7 MW – Generator 1
• Quelle 2 – 3,3 MW – Generator 2
• SCE-Netzanschluss

Anschluss an das öffentliche Stromnetz:

• Die gesamte Anlage ist in zwei Anschlüsse unterteilt
• Schaltanlage A versorgt 12 Umspannwerke und 2 große Kältemaschinen mit Strom
• Schaltanlage B versorgt 4 Umspannwerke und 2 große Kompressoren mit Strom

Schaltanlage A verfügt über drei Quellen, die den Großteil der Anlage mit Strom versorgen, wobei der Generator von Quelle 1 etwa 2,7 MW liefert. Quelle 2 ist ein weiterer Generator, der etwa 3,3 MW liefert, der Rest wird vom Netz übernommen, was etwa 1,6 MW entspricht. Der zweite Teil der Anlage wird von Schaltanlage B mit Strom versorgt. Diese Schaltanlage ist derzeit nur an das Netz angeschlossen, und die Anlage war dabei, ein neues Vor-Ort-Erzeugungssystem an dieser Schaltanlage zu installieren. 

Während die Stromerzeugung vor Ort in Betrieb genommen wurde, arbeitete B. Braun gleichzeitig mit ETAP an der Entwicklung eines Lastabwurfsystems, um die kritischen Lasten aufrechtzuerhalten und so Schäden (physisch und finanziell) am Stromnetz zu verhindern.

Der erste Teil der Fallstudie bestand darin, einen ETAP Digital Twin des elektrischen Systems zu entwickeln, um den Betrieb des elektrischen Netzwerks mit zwei Umspannwerken zu visualisieren. Der zweite Teil der Fallstudie bestand darin, die Implementierung einer zusätzlichen Lastabwurflösung für ihr Echtzeit-Betriebssteuerungssystem zu analysieren. Da der Großteil der Anlage von Schaltanlage A mit Strom versorgt wird, konzentrierte sich die Fallstudie auf die Hinzufügung einer Lastabwurffunktion zu dieser Schaltanlage mit einer Mischung aus kritischen, halbkritischen und nicht kritischen Lastkategorien.

ETAP Power Simulator - Einfach zu verwendende, umfassende Software zur Netzwerkmodellierung, -analyse und -simulation für Hochspannungs- und Niederspannungsstromversorgungssysteme, die zum Aufbau eines einheitlichen elektrischen Digital Twin für jedes Stromnetz und zur Analyse von Lastfluss, Kurzschluss und vielen anderen Analysen verwendet wird

ETAP Real-time Intelligent Load Shedding (ETAP iLS) –  Eine schnelle, proaktive und optimierte Lastabwurflösung für Industrieanlagen, um wichtige Lasten zu erhalten und großflächige Systemausfälle durch Leistungsausgleich und schnelle Reaktion zu vermeiden, die die Prozess- und Stromsystemdynamik berücksichtigt.

• Übersichtliche Visualisierung des vorhandenen Stromnetzes der Anlage
• Simulation ihres Netzwerks mit dem vorgeschlagenen Lastabwurfschema
• Echtzeit-Lastabwurfsystem, flexibel und einfach zu bedienen, mit HMI und Leistungsschalterstatus
• Dynamisch aktualisierte und optimierte Lasttabellen
• Sofortige Reaktion auf Störungen durch kontinuierliche Anbindung der Lastabwurflösung an die Steuerung

Mithilfe von ETAP Power Simulator zur Analyse der elektrischen Netzwerklast wurden Lasten als kritisch, halbkritisch und nicht kritisch kategorisiert, um die Priorisierung der Energielieferung zu optimieren. Die Digital Twin des Netzwerks wurden verwendet, um die Stromqualität zu bewerten und sichere Lastabwurfszenarien basierend auf dem digitalen Modell vorzubereiten.

Anschließend wurde das Optimierungsszenario mit ETAP Intelligent Load Shedding (iLS) implementiert und der Lastabwurf während des Inselszenarios erfolgreich ausgeführt, wodurch sowohl eine kontinuierliche Berechnung als auch eine optimale Lastauswahl des Anlagensystems möglich wurde. 

Jetzt prognostiziert und berechnet ETAP iLS kontinuierlich, welche Lasten möglicherweise abgeschaltet werden könnten, bevor ein Ereignis eintritt, sodass es bei einer Störung sofort reagieren kann. Die Lastoptimierung basiert jetzt auf Prioritäten, und ETAP iLS wirft Lasten ab, die mit einer maximalen Abweichung von 3 % nahe an der erforderlichen Last liegen. Da die Anlage nun die ETAP-Umgebung zum Überwachen und Ändern ihrer Lastabwurfkonfiguration verwenden kann, werden Prozess- und geplante Abschaltungen für manuelle Änderungen minimiert.  

Behalten Sie kritische Systemvorgänge mit r bei Echtzeit-Lastabwurf

• Kosteneinsparungen von ca. $1 Millionen USD pro Ausfall
• Stromausfälle führen nicht mehr zu einer Unterbrechung der Stromversorgung in der medizinischen Produktionsanlage
• Der Betrieb wird auch bei Inselzuständen sicher fortgesetzt, indem konfigurierbare Lastabwürfe verwendet werden, um nur minimale oder optionale Lasten abzuwerfen.
• Verbesserte Überwachung der Betriebsbedingungen, einschließlich Erzeugung, Netzimport-/-exportleistung, Stromverbrauch an jedem Lastabwurfpunkt
• Weniger Zeitaufwand für die manuelle Anpassung des Stromnetzes und die Durchführung langwieriger behördlicher Neuvalidierungen nach Ausfällen
• Zukünftige Upgrades und Erweiterungen können mithilfe digitaler Simulationen ihres Netzwerks genau bewertet werden

ETAP iLS aktualisiert kontinuierlich Lastabwurftabellen und führt Entscheidungen in Echtzeit aus, wobei es in weniger als 20 Millisekunden auf Störungen reagiert.

Eric Ham, leitender Automatisierungs- und Steuerungsingenieur, ETAP