Das iba-System als Überwachungssystem für die gesamte HGÜ-Anlage

Die beiden Stationen wandeln Drehstrom eines Netzes mit Stromrichtern in Gleichstrom um und übertragen ihn über ein 65 Kilometer langes 320-kV-Gleichstromkabel unter der Erde. An der Empfänger-Umrichterstation wandeln die Stromrichter den Gleichstrom wieder in Wechselstrom um. Dabei passen sie ihn vor der Einspeisung an die Parameter des heimischen Netzes an, etwa an Frequenz und Phasenwinkel. So lassen sich beide Netze problemlos miteinander verbinden. Die Kapazität für den Leistungsaustausch zwischen Spanien und Frankreich ist durch die HGÜ-Anlage verdoppelt worden. Auf diese Weise können Engpässe auch in den europaweiten Übertragungsnetzen nach und nach beseitigt werden.

Für Siemens ist die HGÜ-Anlage auch eine Gelegenheit, die sogenannte HVDC-Plus-Technik mit einer Übertragungsspannung von +/- 320 Kilovolt unter Beweis zu stellen. Sie arbeitet mit Stromrichtern auf Basis selbstgeführter Voltage-Sourced-Converter-Technik (VSC) in platzsparender modularer Multilevel-Converter-Bauweise (MMC). Im Gegensatz zur klassischen, netzgeführten Stromrichtertechnik mit Thyristoren basiert die HVDC-Plus-Technik auf abschaltbaren Leistungstransistoren (IGBT).

Der Clou: Die VSC-Stromrichter brauchen keine führende Netzspannung – sie können aufgrund ihrer selbstgetakteten Funktionsweise prinzipbedingt beliebige Verläufe der Ausgangsspannungen erzeugen. Das macht das System Black-Start-fähig. Im Falle eines Stromausfalls können die Umrichter eine Netzseite also schrittweise wie ein Generator eigenständig aufbauen, ohne auf ein vorhandenes Netz angewiesen zu sein. Darüber hinaus bieten die Stromrichtersehr schnelle regelungs- und schutztechnische Eingriffsmöglichkeiten, welche die Stromübertragung stabiler machen.

Langjährige Partnerschaft zwischen iba und Siemens

Um die Stromübertragung einer HGÜ-Anlage fortwährend überwachen zu können, setzt die Siemens AG bei allen ihrer HGÜ Anlagen auf das modular und skalierbar konzipierte Messsystem der iba AG. Dieses wird in der Anlage sowohl als digitaler Störschreiber (Transient Fault Recorder), als auch zur Überwachung der Steuerungen der elektrischen Nebenanlagen in den Konverterstationen sowie zur Überwachung und Visualisierung der Größen aus der Energie Qualität eingesetzt.

„Für innovative Weiterentwicklungen sind langjährige Partnerschaften besonders wichtig und rechnen sich am Ende mehr als kurzfristige Einsparungen durch scheinbar günstigere neue Partner, erklärt Martin Haushofer, Key Expert für DC Hardware Engineering von HGÜ Anlagen. Dies hat sich besonders bei der Zusammenarbeit mit der Firma iba AG aus Fürth gezeigt“.

Ähnlich wie ein Flugschreiber zeichnet das iba-System Werte aus dem Leit- und Regelsystem PLUSCONTROL und SIMATIC TDC sowie die Signale der Strom- und Spannungswandler auf. Inzwischen kann das Messsystem auch umfangreiche Auswertungen zur Energiequalität wie harmonische und interharmonische Oberschwingungen, Flicker, Crestfaktor, Klirrfaktor und anderes zur Verfügung stellen.

Das Messsystem kommt mit Störfällen zurecht, welche die Nennwerte der Ströme um ein Vielfaches überschreiten, und kann 1 A im Nennbetrieb und 100 A im Überlastbetrieb mit einer Auflösung von jeweils 16 bit erfassen. Bei Eintritt einer Fehlerbedingung werden die Daten triggergesteuert mit voller zeitlicher Auflösung aufgezeichnet. Auf diese Weise lassen sich Netzstörungen und andere Ereignisse präzise analysieren. Eine Langzeitaufzeichnung und kundenspezifisches oder genormtes Reporting wird wahlweise ebenfalls eingesetzt. Da das iba-System gleichzeitig digitale Werte aus der Leittechnik erfasst, eignet es sich auch zur Überwachung der Steuerungen der Stromrichter und Konverterstationen.

„Das ist eine elementare Aufgabe, da sich die HGÜ-Anlage kontinuierlich den wechselnden Bedingungen der Stromnetze beider Länder anpassen muss und auf eine zuverlässige Steuerung angewiesen ist“, erklärt Maria Dimitsanti, Spezialistin für Energieübertragungssysteme bei der iba AG. Die Anlage muss nicht nur ihre Leistung kontinuierlich an den Bedarf anpassen, sondern auch in kurzer Zeit die Energieflussrichtung ändern können.