Energieschicht mit 230 V / 50 Hz für ausgewählte Abzweige in Wasser- und Abwasseranlagen
Bei einer Störung der externen Versorgung können die Abzweige einer verteilten Anlage unterschiedliche Bedingungen und unterschiedliche Zeitfenster der Weiterversorgung haben. Jeder Abzweig hat seine eigene Versorgungsführung und sein eigenes Lastprofil. VENDOR.Max bildet eine autonome Energieschicht um genau einen ausgewählten Abzweig — jenen Abzweig, dessen Weiterversorgung darüber entscheidet, ob die Anlage die betrieblich maßgebliche Funktion behält: Beobachtbarkeit, Steuerung, Kommunikation oder den Betrieb eines gesonderten Prozessabzweigs.
Der Abzweig kann die Steuer- und Fernwirkebene, eine gesonderte Hilfsfunktion oder eine geeignete Prozess- oder Pumpenlast sein. Welcher Abzweig zum Gegenstand eines ersten Einsatzes wird, bestimmt das elektrische Profil der Anlage. Für den Eigenbedarf im Versorgungsnetz werden die Schnittstellen der Stationsgleichstromschienen mit 110 V und 220 V betrachtet. Diese Seite behandelt stationäre Einsätze in der Wasser-, Abwasser- und Stromnetzinfrastruktur.
Projektstand: TRL 4.
Die Abzweige einer Anlage überstehen eine Versorgungsstörung unterschiedlich
Die betriebliche Frage lautet nicht „wie viele Kilowatt bezieht die Anlage?“, sondern „welche Funktion muss während des Ereignisses erhalten bleiben und wie lange?“.
In einem Abwasserpumpwerk sind die Leistungsversorgung der Pumpe und die Versorgung des Schaltschranks zwei getrennte Stromkreise mit unterschiedlichem Verhalten bei einem Versorgungsausfall. Fällt das Netz aus, verliert eine Pumpe ohne Ersatzquelle ihre Leistungsversorgung und stellt den Normalbetrieb ein. Steuerung und Kommunikationsverbindung laufen so lange weiter, wie die unterbrechungsfreie Stromversorgung trägt. In dieser Zeit nimmt das verfügbare Speichervolumen im Pumpensumpf ab.
In einem abgesetzten Umspannwerk geschieht dasselbe an anderen Betriebsmitteln. Primärtechnik und Sekundärsysteme hängen unterschiedlich vom Eigenbedarf ab: Fernwirktechnik, Kommunikation und Überwachung bleiben innerhalb der Grenzen verfügbar, die die vorhandene Gleichstromarchitektur des Eigenbedarfs und deren Reserve setzen.
Die Antwort auf diese Frage bestimmt den Abzweig, und der Abzweig bestimmt den Einsatz.
- Externes Ereignis
- Unterschiedliche Zeitfenster
- Ausgewählter Abzweig
- Gemessener Pilot
Prozessebene und Steuerebene: andere Stromkreise, andere Profile, andere Entscheidungen
Diese Trennung ist ein Arbeitsmittel und keine Illustration. Ein Einsatz gehört immer zu einer der beiden Seiten, und diese Seite bestimmt die elektrische Schnittstelle, das Lastprofil und den Umfang der Messungen im Pilot.
Zwei Einsatzrichtungen
- Wasser und Abwasser
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Abwasserpumpwerke, abgesetzte Pump- und Druckerhöhungswerke, Brunnen- und Behälterknoten, verteilte Knoten für Druck-, Füllstands- und Zonenmessung. Zweck eines Einsatzes ist es, eine ausgewählte betriebliche Funktion der Anlage während einer Störung der externen Versorgung aufrechtzuerhalten. Im einen Fall sind das Beobachtbarkeit, Steuerung, Störmeldeübertragung und die Fähigkeit, die Anlage durch ein kontrolliertes Abfahren und ein anschließendes Wiederanfahren zu führen. Im anderen Fall ist es der Betrieb eines gesonderten Prozessabzweigs oder eines geeigneten Pumpenabzweigs. Diese Fälle haben unterschiedliche elektrische Profile und werden getrennt bewertet.
- Eigenbedarf im Versorgungsnetz
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Umspannwerke der Verteilung und der Übertragung, abgesetzte Schalt- und Automatisierungsknoten, Fernwirkpunkte des Netzes. Zweck ist es, eine ausgewählte Hilfs-, Steuer-, Kommunikations- oder Betriebsfunktion aufrechtzuerhalten, von der Beobachtbarkeit, Steuerbarkeit und Verfügbarkeit der Sekundärtechnik der Anlage abhängen. Gegenstand eines Einsatzes ist ein ausgewählter Abzweig, nicht das Umspannwerk als Ganzes.
Wechselstrom-Ausgangsschnittstelle 230 V / 50 Hz
Eine frühere Wechselstrom-Ausgangsstufenkonfiguration von VENDOR.Max wurde aufgebaut und lief unter Last; die angestrebte Anwenderschnittstelle der entsprechenden Produktkonfiguration ist 230 V Wechselspannung bei 50 Hz. Eine Anlage, deren ausgewählter Abzweig aus einer einphasigen Einspeisung dieser Klasse versorgt wird, stimmt mit dieser Konfiguration nominell in Spannung und Frequenz überein. Die vollständige elektrische Übereinstimmung wird zusammen mit der Neutralleitertopologie, dem Schutzleiter und der Schutzarchitektur der jeweiligen Anlage bestimmt.
Einen einzigen Anschlusspunkt gibt es nicht. Er ergibt sich aus dem Zweck des Piloten und aus der vorhandenen Anlagenausführung: ein eigener einphasiger Abzweig, die Einspeisung des Schaltschranks, die Einspeisung einer vorhandenen unterbrechungsfreien Stromversorgung oder ein anderer vereinbarter Punkt am ausgewählten Hilfs- oder Prozessabzweig.
Stationsgleichstromschienen mit 110 V und 220 V
An europäischen Anlagen des Stromnetzes sind 110 V und 220 V Gleichspannung reale Schnittstellen des Stationseigenbedarfs. Sie sind keine aufgebauten Ausgangskonfigurationen von VENDOR.Max, liegen aber im technischen Auslegungsraum der Ausgangsstufe. Anlagen mit solchen Schienen werden zur Bewertung angenommen: vor einem Pilot werden eine gesonderte Konfiguration der Ausgangsstufe, eine ingenieurtechnische Bewertung der elektrischen Einbindung und die Prüfung der jeweiligen Ausführung durchgeführt.
VENDOR.Max tritt in die Energieschicht um einen ausgewählten Abzweig ein. Die Prozesstechnik, die Automatisierung und die Schutzarchitektur der Anlage bleiben Systeme des Betreibers und seiner Lieferanten.
Ein Abzweig wird nach seinem elektrischen Profil ausgewählt, nicht nach der Bezeichnung des Betriebsmittels
Eine Pumpenlast gilt weder nach der Bezeichnung des Betriebsmittels als geeignet noch als ungeeignet. Lasten mit ausgeprägtem Anlauf- oder Transientenprofil werden anhand des tatsächlichen elektrischen Betriebsprofils der jeweiligen Anlage bewertet.
- Hauptklassen der betrachteten Abzweige
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- Steuerebene, Steuerungen, Fernwirkgeräte, Fernwirktechnik, Messtechnik und Kommunikation.
- Eigene Hilfs- und Prozessabzweige der Anlage.
- Ausgewählte Pumpenlasten, nach Bewertung ihres Betriebs- und Anlaufprofils.
- Hilfs-, Steuer- und Kommunikationsabzweige an Anlagen des Stromnetzes, einschließlich Fernwirktechnik, Überwachung und Kommunikation.
- Betrachtet bei bestätigtem Betriebsprofil
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- Dosierung und Desinfektion.
- Schieber- und Klappenantriebe.
- Pumpen mit ausgeprägten Anlauf- oder Transientenanforderungen.
- Jeder Abzweig, dessen Transientenprofil eine auf die jeweilige Anlage abgestimmte Konfiguration erfordert.
- Außerhalb des Einsatzangebots
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- Prozessversorgung der Anlage als Ganzes.
- Drehstromlast der Station als Ganzes.
- Bewertung der Anwendbarkeit anhand der installierten Leistung der Anlage.
Die Anwendbarkeit wird in der technischen Abstimmung und im Pilot festgestellt.
Was sich für den ausgewählten Abzweig ändert
Nach dem Start sieht die normale Betriebsarchitektur von VENDOR.Max keine fortlaufende externe elektrische Leistungszufuhr zur Versorgung der ausgewählten Last vor.
Eine Stationsbatterie, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, bevorrateter Kraftstoff und ein hydraulischer Puffer sichern die Weiterversorgung aus einem endlichen Vorrat. Die VENDOR.Max-Energieschicht um einen ausgewählten Abzweig verändert die Art der Abhängigkeit dieses Abzweigs von einer fortlaufenden externen Leistungszufuhr, statt den Vorrat zu vergrößern.
Diese Aussage betrifft den ausgelegten elektrischen Leistungsweg und legt die vollständige Energiebilanz über die Gerätegrenze nicht vorab fest. Jede andere Energieübertragung über diese Grenze wird durch Messung ermittelt. Der Start ist ein eigenes Ereignis und wird bei jeder Inbetriebnahme der Anlage ausgeführt. Die tatsächlichen Betriebskennwerte einer ausgewählten Konfiguration werden durch Messung vor Ort festgestellt.
Was für die Feststellung der Anwendbarkeit benötigt wird
Eine erste Bewertung geht von Angaben zur Anlage aus und setzt keine Beschaffungsentscheidung voraus. Für den Beginn der technischen Abstimmung genügt es, die Anlage so zu beschreiben, wie sie betrieben wird.
Allgemein
- Der ausgewählte Abzweig und seine betriebliche Rolle.
- Die elektrische Schnittstelle des Abzweigs: Spannung, Phasenzahl, Wechsel- oder Gleichstrom.
- Mittlere und maximale Last des Abzweigs.
- Transienten- und Anlaufprofil, sofern vorhanden.
- Die vorhandene Architektur der Versorgungskontinuität der Anlage.
- Zulässige Unterbrechung der Funktion.
- Aufstellungsumgebung, Zugang und elektromagnetische Umgebung.
- Erdungsanordnung und Neutralleiterbehandlung am Anschlusspunkt.
- Vorhandene Schutzabschaltung und Potentialausgleich am ausgewählten Anschlusspunkt.
Wasser und Abwasser
- Ausführung des Schaltschranks, unterbrechungsfreie Stromversorgung, Fernwirktechnik.
- Trennung von Leistungs- und Steuerteil, Vorhandensein eines Frequenzumrichters.
- Für den Pumpenabzweig: Motornennleistung, Anlaufverfahren, Betriebsstrom, Anlaufprofil und Anlaufdauer, Betriebszyklus, Anläufe pro Stunde.
- Puffervolumen von Pumpensumpf, Behälter oder Hochbehälter.
- Kritikalität des Prozesses.
Anlagen des Stromnetzes
- Einlinienschema des Wechsel- und Gleichstromeigenbedarfs.
- Spannung der Stationsgleichstromschiene und Topologie des Ladegeräts.
- Trennung der Abzweige und Abhängigkeiten von Fernwirktechnik, Kommunikation und Überwachung.
- Erforderliche Autonomie der vorhandenen Batterie.
- Nachgelagerte Wandler und Erdungsanordnung.
Die elektromagnetische Verträglichkeit wird in der Entwicklung berücksichtigt und für die konkrete Aufstellungskonfiguration geprüft. Erdung und Potentialausgleich, Filterung, Schnittstellenführung, Messung leitungsgebundener und gestrahlter Störaussendungen sowie die Verträglichkeit mit der umgebenden Automatisierungs- und Kommunikationstechnik werden bei Bedarf in das Prüfprogramm der jeweiligen Konfiguration aufgenommen.
Technische Abstimmung, Einsatz, Messung, Entscheidung
Technische Abstimmung
Festgelegt werden die Lastgrenze, die anwendbare Konfiguration der Ausgangsstufe, der Anschlusspunkt, die Schutz- und Erdungsanordnung, die Messgrenzen, die Kriterien der elektromagnetischen Verträglichkeit und die Prüfkriterien. Das Ergebnis ist eines von vier: nominelle Übereinstimmung, wenn Spannung und Frequenz des ausgewählten Abzweigs der aufgebauten Konfiguration entsprechen, wobei die vollständige elektrische Übereinstimmung gegen Schutzanordnung, Erdung und Anschlusstopologie geprüft wird und danach der Pilotentwurf entsteht; schnittstellenspezifische Konfiguration, wenn die Anlage zur Einsatzklasse passt und die Ausgangsstufe vor dem Pilot angepasst wird; Änderung der Umfangsgrenze, wenn die Anlage mit einem anderen ausgewählten Abzweig geeignet ist; Abbruch, wenn Abzweig oder Schnittstelle außerhalb des Einsatzraums liegen.
Pilotentwurf
Die Anordnung, in der VENDOR.Max mit den vorhandenen Quellen, Reserven und Schutzeinrichtungen zusammenwirkt, wird im Entwurf des jeweiligen Pilots festgelegt und vereinbart. Die Ausführung nach Umgebungsbedingungen bestimmt die Anlage: Aufstellungsort, Temperatur, Feuchte, Verschmutzung, korrosive Umgebung und Anforderungen an das Gehäuse gehören zur Anlagenqualifizierung und zur Konfigurationsauslegung.
Messung
Die tatsächlich an die Last abgegebene Wirkleistung, die Weiterversorgung im vereinbarten Betriebsfenster, das Verhalten bei Laständerungen, das Zusammenwirken mit Anlauf- und Spitzenvorgängen, soweit zutreffend, das thermische Verhalten, Kenngrößen der elektrischen Versorgungsqualität, soweit einschlägig, die elektromagnetische Wechselwirkung mit Automatisierungs- und Kommunikationstechnik, das Zusammenbestehen mit der vorhandenen Reservearchitektur, Beobachtungen zum Service und die Randbedingungen der jeweiligen Anlage. Das Beobachtungsfenster wird so gewählt, dass ein stabiler Betriebszustand von einem langsamen Abbau oder Aufbau intern gespeicherter Energie unterschieden werden kann.
Entscheidung
Auf Grundlage der Messergebnisse: Fortsetzung, Änderung der Konfiguration oder Abbruch. Ergebnis sind die gemessenen Grenzen des Arbeitsbereichs der jeweiligen Anlage, keine allgemeine Aussage.
- Abstimmen
- Einsetzen
- Messen
- Grenzen des Arbeitsbereichs feststellen
Technische Unterlagen und Nachweise
| Frage | Unterlage |
|---|---|
| Wie die Anlage arbeitet | Funktionsweise |
| Woher die Energie kommt | Energiequelle |
| Wie die Energiebilanz geführt wird | Energiemodell |
| Wie Wirkleistung gemessen wird | Wirkleistungsmetrologie |
| Wie die unabhängige Prüfung aufgebaut ist | Technologievalidierung |
| Langzeitbetrieb unter Last | Dauerlauftest |
| Patentschutz | Patentportfolio |
Häufige Fragen
Welche Lasten in einem Pumpwerk brauchen eine fortlaufende Versorgung?
Nicht alle Lasten haben dieselben Anforderungen an die Versorgungskontinuität. Eine Anlage trägt mehrere Funktionsebenen mit unterschiedlichen Anforderungen. Pumpenmotor, Steuerung, Fernwirktechnik, Messtechnik und weitere Prozessabzweige haben unterschiedliche elektrische Profile. Ein Einsatz bezieht sich auf genau einen ausgewählten Abzweig, und dessen Wahl wird durch die betriebliche Anforderung der Anlage bestimmt.
Kann VENDOR.Max ein Pumpwerk vollständig versorgen?
Nein, das ist nicht das Einsatzangebot. Betrachtet wird ein ausgewählter Abzweig der Anlage. Das kann die Steuerebene sein oder eine gesonderte Pumpenlast, nach Bewertung ihres Betriebs- und Anlaufprofils.
Kann ein Pumpenmotor versorgt werden?
Ausgewählte Pumpenlasten können betrachtet werden. Die Anwendbarkeit ergibt sich aus dem tatsächlichen Betriebsprofil der jeweiligen Anlage: Motornennleistung, Anlaufverfahren, Betriebsstrom, Anlaufprofil und Anlaufdauer, Betriebszyklus und Zahl der Anläufe. Eine allgemeine Aussage über Motoren als Klasse wird nicht getroffen.
Ist nach dem Start eine externe Versorgung erforderlich?
Nach dem Start sieht die normale Betriebsarchitektur von VENDOR.Max keine fortlaufende externe elektrische Leistungszufuhr zur Versorgung der ausgewählten Last vor. Der Start bleibt gleichwohl zwingende Voraussetzung: Er wird bei jeder Inbetriebnahme der Anlage ausgeführt und ist ein eigenes Ereignis, keine dauerhafte Energiezufuhr.
Was verschleißt im Betrieb?
Das Initiierungselement unterliegt Verschleiß und hat seine eigene endliche Betriebsdauer. Die Anlage insgesamt hat eine Lebensdauer, und die Notwendigkeit der Wartung bleibt bestehen. Die tatsächliche Betriebsdauer einer konkreten Konfiguration wird durch Betrieb und Messung festgestellt.
Ersetzt VENDOR.Max eine Stationsbatterie, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung oder eine Ersatzquelle?
Nicht als allgemeine Regel. Diese Seite stellt VENDOR.Max nicht als Ersatz für eine Stationsbatterie, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, eine Steuerung, die Schutztechnik oder eine Ersatzquelle dar. Die konkrete Anordnung des Zusammenwirkens wird im Pilotentwurf festgelegt.
Woran wird die Anlage an einem Wasserstandort angebunden?
An den ausgewählten Abzweig. Der konkrete Punkt ergibt sich aus dem Zweck des Piloten und aus der Anlagenausführung: ein eigener einphasiger Abzweig, die Einspeisung des Schaltschranks, die Einspeisung einer vorhandenen unterbrechungsfreien Stromversorgung oder ein anderer vereinbarter Punkt am ausgewählten Abzweig.
Eignet sich eine Anlage mit einer Stationsgleichstromschiene von 110 V oder 220 V?
Eine solche Anlage wird zur Bewertung angenommen. Diese Schnittstellen sind keine aufgebauten Ausgangskonfigurationen, liegen aber im technischen Auslegungsraum der Ausgangsstufe: vor einem Pilot werden eine gesonderte Konfiguration der Ausgangsstufe, eine ingenieurtechnische Bewertung der Einbindung und die Prüfung der Ausführung durchgeführt.
Wie wird die elektromagnetische Verträglichkeit neben Steuerungen und Fernwirkgeräten behandelt?
Die elektromagnetische Verträglichkeit wird in der Entwicklung berücksichtigt und für die konkrete Aufstellungskonfiguration geprüft. Erdung und Potentialausgleich, Filterung, Schnittstellenführung und die Verträglichkeit mit der umgebenden Technik gehören zum Prüfumfang; der Satz der Messungen ergibt sich aus der Aufstellungskonfiguration.
Was geschieht, wenn die Anlage nicht in Betrieb ist?
Das wird im Pilotentwurf festgelegt. Vorhandene Quellen, Reserven und Schutzeinrichtungen bleiben erhalten oder werden geändert, und zwar nur in den vereinbarten Grenzen, die für die jeweilige Anlage im Voraus festgelegt werden.
Welche Anlagen liegen außerhalb des Angebots dieser Seite?
Ein Einsatz bezieht sich weder auf die Prozessversorgung der Anlage als Ganzes noch auf die Drehstromlast der Station als Ganzes. Die Anwendbarkeit wird nicht anhand der installierten Leistung der Anlage bewertet: betrachtet wird ein ausgewählter Abzweig.
Behandelt diese Seite mobile Anwendungen?
Diese Seite behandelt stationäre Einsätze in der Wasser-, Abwasser- und Stromnetzinfrastruktur.
Beschreiben Sie die Anlage so, wie sie betrieben wird
Sie müssen nicht vorab klären, ob es eine Konfiguration für Ihre Spannung gibt. Es genügt, den ausgewählten Abzweig, seine Last und seine elektrische Schnittstelle zu beschreiben. Die Bestimmung der kritischen Last, der erforderlichen Konfiguration der Ausgangsstufe und der Prüfreihenfolge gehört zur technischen Abstimmung.
