Freileitungsmonitoring

Veröffentlicht am 17.11.2016

Freileitungsmonitoring (FLM) bezeichnet den witterungsabhängigen, dynamischen Betrieb von Freileitungen und stellt eine Betriebsführungsoption dar, um bestehende Übertragungskapazitäten effizienter nutzen zu können.

Freileitungen müssen ihren Betriebszweck erfüllen und dürfen gleichzeitig kein Risiko für ihre Umgebung darstellen. Um dies sicherzustellen, ist die Übertragungskapazität von Freileitungen im Wesentlichen durch ihre thermische Belastbarkeit begrenzt. Neben dem Stromfluss wirken sich die lokalen Wetterverhältnisse auf die thermischen Zustände an einem Leiterseil aus.

Im konventionellen Betrieb sind Freileitungen nach einer statischen Dauerstrombelastbarkeit gemäß DIN EN 50182 ausgelegt, die unter angenommenen konservativen Wetterbedingungen ermittelt wird. Freileitungsmonitoring hingegen stellt eine alternative Betriebsweise dar, mit der die Strombelastbarkeit unter Berücksichtigung der aktuellen Wetterverhältnisse dynamisch angepasst und im Regelfall über die festgelegte Dauerstrombelastbarkeit hinaus erhöht werden kann.

Das Monitoring der Leiterseile kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Grundsätzlich werden verschiedene Daten entlang der Leitung aufgezeichnet und an die Netzleittechnik übermittelt. Dort wird die dynamische Strombelastbarkeit der Leitung in Abhängigkeit der gemessenen Daten in Echtzeit ermittelt. Die Netzführung kann dann bei Bedarf vorhandene Übertragungsreserven nutzen. Technisch bestehen sowohl mehrere direkte als auch indirekte Methoden des Monitorings. Methoden werden als direkte bezeichnet, wenn die Messsysteme direkt am Leiterseil angebracht sind. Indirekte Methoden hingegen messen Wetterdaten und berechnen daraus mit Hilfe physikalischer Modelle die Leitertemperatur oder den Durchhang. Im operativen Betrieb wird überwiegend die indirekte Methode über die anschließende Berechnung der Strombelastbarkeit angewandt. Gründe hierfür sind ein geringerer Kostenaufwand und die Möglichkeit, die Strombelastbarkeit präventiv bestimmen zu können.

Berechnete Jahresdauerlinie

Abbildung 1: Berechnete Jahresdauerlinie der Strombelastbarkeit einer 380 kV Freileitung in Norddeutschland mit Freileitungsmonitoring (dynamisch) im Vergleich zu statischer Auslegung nach DIN EN 50182 für das Wetterjahr 2013

Das Potenzial von FLM besteht insbesondere in der Hoch- und Höchstspannungsebene. In niedrigeren Spannungsebenen sind die Einsatzmöglichkeiten aufgrund technischer Einschränkungen und hoher spezifischer Kosten deutlich geringer. Die höhere Übertragungskapazität durch windgekühlte Leitungen steht insbesondere in Zeiten mit hoher Einspeisung von Windenergie und dem dadurch hohen Transportbedarf zur Verfügung. Da das Potenzial allgemein mit dem Winddargebot korreliert, bietet FLM vor allem in Regionen mit hohem Windkraftpotenzial eine interessante Optimierungsoption. Dementsprechend ist das Potenzial in Deutschland regional unterschiedlich verteilt, mit einem Fokus auf Norddeutschland.

Unter günstigen Wetterbedingungen ist eine Steigerung der übertragenen Leistung im Bereich von 40 % bis 200 % erreichbar. Da in einem Verbundnetz netzplanerische und netztechnische Anforderungen berücksichtigt werden müssen und die Systemstabilität sichergestellt werden muss, ergeben sich in der Praxis geringere Steigerungen des Übertragungspotenzials. FLM wird von Übertragungsnetzbetreibern im Rahmen des NEP als Netzoptimierung betrachtet und untersucht.

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