DE102016211275A1 - Resilience of power grids - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes (1) weist die folgenden Schritte auf: Erfassen von Lastgrössen (P) für das betreffende Stromnetz (1); Ermitteln eines Wertes (X) für die Ausfallsicherheit in Abhängigkeit von zumindest den erfassten Lastgrössen (P) und einer Netztopologie des Stromnetzes (1); und Ausgeben des Ausfallsicherheitswertes (X).A method for computer-aided determination of the reliability of a power grid (1) comprises the following steps: detecting load variables (P) for the relevant power grid (1); Determining a value (X) for the failure safety as a function of at least the recorded load variables (P) and a network topology of the power grid (1); and outputting the fail-safe value (X).

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes, ein zugehöriges Computerprogrammelement, sowie ein System zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes. The invention relates to a method for computer-aided determination of the reliability of a power network, an associated computer program element, and a system for computer-aided determination of the reliability of a power grid.

Hintergrund background

Der Überwachung, Gestaltung und Planung von Stromnetzen kommt grosse Bedeutung zu, insbesondere hinsichtlich der potentiellen Konsequenzen bei Ausfällen der Stromversorgung. The monitoring, design and planning of power grids is of great importance, especially with regard to the potential consequences of power failures.

Ziel ist es, ein Stromnetz hinsichtlich seiner Ausfallsicherheit einschätzen zu können. The aim is to be able to assess a power grid with regard to its reliability.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäss Anspruch 1 und das System gemäss Anspruch 10 gelöst. This object is achieved by the method according to claim 1 and the system according to claim 10.

Das Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes weist die folgenden Schritte auf: Erfassen von Lastgrössen für das betreffende Stromnetz; Ermitteln eines Wertes für die Ausfallsicherheit in Abhängigkeit von zumindest den erfassten Lastgrössen und einer Netztopologie des Stromnetzes; und Ausgeben des Ausfallsicherheitswertes. Das System zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes enthält Mittel zum Erfassen von Lastgrössen für das betreffende Stromnetz, eine Recheneinheit zum Ermitteln eines Wertes für die Ausfallsicherheit des Stromnetzes in Abhängigkeit von zumindest den erfassten Lastgrössen und einer Netztopologie des Stromnetzes, sowie eine Einrichtung zum Ausgeben des Ausfallsicherheitswertes. The method for computer-aided determination of the reliability of a power grid comprises the following steps: detecting load variables for the relevant power grid; Determining a value for the failure safety as a function of at least the recorded load sizes and a network topology of the power grid; and outputting the fail-safe value. The system for computer-aided determination of the reliability of a power grid includes means for detecting load sizes for the relevant power grid, a computing unit for determining a value for the reliability of the power grid as a function of at least the recorded load sizes and a network topology of the power grid, and means for outputting the reliability value.

Ein Stromnetz ist insbesondere als elektrisches Energieversorgungsnetz im energietechnischen Sinne zu verstehen, zur Übertragung von elektrischer Energie hin zu Verbrauchern zu deren Energieversorgung, wobei die elektrische Energie erzeugt wird beispielsweise von in das Stromnetz einspeisenden Energieerzeugern, wie etwa Kraftwerke. Ein Stromnetz kann im Sinne der Erfindung nur ein Teil eines grösseren Stromnetzes sein, wenn nur dieser Teil Gegenstand von Ausfallbetrachtungen sein soll, oder aber ein beispielsweise durch einen gemeinsamen Netzbetreiber definiertes Stromnetz, oder ein Verbundnetz, oder ein Inselnetz. Das Stromnetz dient der Übertragung von elektrischer Energie von den Energieerzeugern zu den Energieverbrauchern, wobei als Energieverbraucher wiederum Verbundverbraucher wie etwa Gemeinden oder Städte, oder aber Einzelverbraucher wie Haushalte oder Betriebe angesehen werden können. A power network is to be understood in particular as an electrical energy supply network in terms of energy technology, for the transmission of electrical energy to consumers to their energy supply, the electrical energy is generated, for example, of power generators feeding into the power grid, such as power plants. For the purposes of the invention, a power network can only be part of a larger power network, if only this part is to be the subject of failure considerations, or a power grid defined by a common grid operator, for example, or an interconnected grid or island grid. The power grid is used to transfer electrical energy from the energy producers to the energy consumers, whereby energy consumers can in turn be regarded as composite consumers such as municipalities or cities, or individual consumers such as households or businesses.

Vorzugsweise enthält ein Stromnetz ein oder mehrere elektrische Stromleitungen wie etwa Freileitungen oder Erdleitungen, und/oder Transformatoren – kurz Trafos genannt, beispielsweise in Umspannwerken oder Transformatorstationen, in denen die Spannungen zwischen Teilnetzen umgespannt werden. Leitungen und Transformatoren werden im Folgenden kollektiv auch als Elemente des Stromnetzes bezeichnet. Bevorzugt enthalten Stromnetze auch ein oder mehrere Schaltanlagen, im Folgenden auch Netzknoten genannt, an die Leitungen, Verbraucher, Energieerzeuger oder Transformatoren angeschlossen sind. In einer Weiterbildung der Erfindung zählen auch Schaltanlagen zu den Elementen des Stromnetzes. Ein Stromnetz im Sinne der Erfindung kann unterschiedliche Spannungsebenen – etwa Kombinationen aus Höchstspannung, Hochspannung oder Mittelspannung – umfassen, oder aber auch nur eine einzige Spannungsebene. Preferably, a power grid includes one or more electrical power lines such as overhead lines or ground lines, and / or transformers - called transformers for short, for example, in substations or transformer stations, in which the voltages are rebalanced between subnets. Cables and transformers are collectively referred to below as elements of the power grid. Power grids preferably also include one or more switchgear, also referred to below as network nodes, to which lines, consumers, energy generators or transformers are connected. In a further development of the invention, switchgear also belongs to the elements of the power grid. A power network according to the invention may comprise different voltage levels - such as combinations of maximum voltage, high voltage or medium voltage - or even only a single voltage level.

Für die einzelnen Elemente oder ein Set aus Elementen des Stromnetzes, bevorzugt für jede Leitung und jeden Trafo des Stromnetzes wird zumindest je eine Lastgrösse erfasst. Unter Lastgrössen werden im Allgemeinen Grössen verstanden, die eine elektrische Belastung des Elements mit einer elektrischen Leistung abbilden. Hierzu zählen beispielsweise Wirk- und/oder Blind- und/oder Scheinleistung. Diese Lastgrössen, vorzugsweise erfasst in der Dimension Megawatt MW, werden bevorzugt in einem Normalbetrieb des Stromnetzes erfasst, d.h. in einem Betrieb ohne Ausfall eines oder mehrere Elemente. Insbesondere wird beispielsweise je Leitung und je Trafo ein Leistungswert erfasst, mit dem das betreffende Element als Lastfluss beaufschlagt ist. Die Lastgrössen sind also bevorzugt elektrische Leistungsgrössen, die die elektrische Belastung des betreffenden Elements zum jeweiligen Zeitpunkt angibt. Eine Lastgrösse kann vorzugsweise im Stromnetz direkt gemessen werden, was auch das Ableiten der Lastgrösse aus anderen im Stromnetz gemessenen elektrischen Grössen wie etwa Strom und Spannung umfasst. Eine Lastgrösse kann auch durch eine Lastflussberechnung erfasst werden, bei der aufgrund einer gegebenen Topologie des Stromnetzes und eines angenommenen Verbrauchs von elektrischer Energie durch Verbraucher und einer angenommenen Erzeugung und Einspeisung von elektrischer Energie in das Stromnetz und eines gegebenen Betriebsmittelzustands Lastgrössen je Leitung und Trafo berechnet werden. Auch können Lastgrössen des Stromnetzes abgeleitet werden aus Messwerten im Stromnetz in der Vergangenheit. Die zugehörigen Mittel zur Lastgrößenerfassung können also Messeinrichtungen oder auch Berechnungseinrichtungen umfassen. For each element or a set of elements of the power grid, preferably for each line and each transformer of the power grid at least one load size is detected. Under load sizes are generally understood sizes that reflect an electrical load on the element with an electric power. These include, for example, active and / or reactive and / or apparent power. These load quantities, preferably detected in the dimension megawatt MW, are preferably detected in a normal operation of the power grid, i. in one operation without failure of one or more elements. In particular, for example, per line and per transformer a power value is detected, with which the element concerned is acted upon as a load flow. The load variables are therefore preferably electrical power quantities which indicates the electrical load of the relevant element at the respective time. A load variable can preferably be measured directly in the power grid, which also includes deriving the load variable from other electrical quantities measured in the power grid, such as current and voltage. A load size may also be detected by a load flow calculation which calculates load sizes per line and transformer based on a given topology of the power grid and an assumed consumption of electrical energy by consumers and an assumed generation and supply of electrical energy to the grid and a given resource state , Also, load variables of the power network can be derived from measured values in the power grid in the past. The associated means for determining the load size may therefore include measuring devices or also calculating devices.

Abhängig von den erfassten Lastgrössen und abhängig von einer Netztopologie des Stromnetzes wird nun ein Wert für die Ausfallsicherheit des Stromnetzes ermittelt. Die Ausfallsicherheit gibt an, wie sicher ein Stromnetz mit der angegebenen Topologie, bevorzugt dem angegebenen Zustand der Netzanlagen und unter den erfassen Lastgrössen gegen Ausfälle ist. Der Wertebereich der zulässigen Ausfallsicherheitswerte mag definiert sein durch ein Minimum, das einen hochwahrscheinlichen, grossflächigen Ausfall kennzeichnet, und ein Maximum, das einen sicheren Betrieb mit hoher Redundanz kennzeichnet. Ein Netzbetreiber mag basierend hierauf innerhalb des zulässigen Wertebereichs spezifische Wertebereiche definieren, innerhalb derer der Netzbetrieb tolerabel, gewünscht, und nicht tolerabel ist. Depending on the recorded load variables and depending on a network topology of the power grid, a value for the failure safety of the power grid is now determined. Fail-safety indicates how safe a power grid is with the specified topology, preferably the stated state of the grid systems and the detection of load variables against failures. The range of acceptable fail-safe values may be defined by a minimum indicating a high-probability, large-scale failure, and a maximum indicating safe operation with high redundancy. Based on this, a network operator may define specific value ranges within the permissible value range within which the network operation is tolerable, desired, and intolerable.

Bevorzugt wird der Wert für die Ausfallsicherheit ausgegeben, beispielsweise auf einer Ausgabeeinrichtung wie einem Display. Dabei mag die Ausgabeeinrichtung räumlich getrennt von der Recheneinheit angeordnet sein, beispielsweise als Display in einem Kontrollraum des Netzbetreibers. Alternativ mag die Ausgabeeinrichtung ein zur Recheneinheit zugehöriges Display sein. Preferably, the value for the reliability is output, for example on an output device such as a display. In this case, the output device may be arranged spatially separated from the arithmetic unit, for example as a display in a control room of the network operator. Alternatively, the output device may be a display associated with the computing unit.

Bevorzugt stellt beispielsweise ein Ausfallsicherheitswert, der für den Netzbetreiber den Beginn eines nicht tolerablen Betriebsbereichs kennzeichnet, einen Schwellwert dar, mit dem der aktuell ermittelte Ausfallsicherheitswert verglichen wird. Überschreitet der Ausfallsicherheitswert diesen Schwellwert, so wird vorzugsweise eine Warnung auf einer optischen oder akustischen Einheit ausgegeben. Diese Warnung mag beispielsweise in einem Kontrollraum des Netzbetreibers ausgegeben werden, sodass Bedienpersonal sich auf einen drohenden Ausfall vorbereiten kann. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann beispielsweise auch bei Überschreiten des Schwellwerts automatisch eine Aktion getriggert werden, beispielsweise das Zuschalten weiterer Energieerzeuger, das Umschalten von Verbrauchern auf andere (Teil-)Netze, oder ähnliches. For example, a fail-safe value that marks the beginning of a non-tolerable operating range for the network operator preferably represents a threshold value with which the currently determined fail-safe value is compared. If the fail-safe value exceeds this threshold value, a warning is preferably output on an optical or acoustic unit. This warning may for example be issued in a control room of the network operator, so that operating personnel can prepare for an impending failure. In a preferred embodiment of the invention, for example, an action can be automatically triggered even when the threshold value is exceeded, for example, the connection of other energy producers, the switching of consumers to other (sub) networks, or the like.

Insofern eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren und das erfindungsgemässe System zur Bewertung des Ausfallsicherheit von Stromnetzen, entweder in Echtzeit unter Berücksichtigung von aktuellen gemessenen Lastgrössen, oder offline basierend auf gemessenen Lastgrössen der Vergangenheit, berechneten oder antizipierten Lastgrössen, und kann damit zur Überwachung eines Stromnetzes eingesetzt werden, aber auch zur Planung von Stromnetzen, oder zur Bewertung von Netzzuständen aus der Vergangenheit. Insbesondere, können mit dem erfindungsgemässen Verfahren bzw. System Entscheidungen getroffen werden zu Varianten und zur Priorisierung von (n – 1)-sicheren Varianten und einer Bewertung verschiedener Netzregionen. Beispielhaft kann auch eine jährliche Performance des Netzbetriebs durch Mittelung der über das Jahr ermittelten Ausfallsicherheitswerte erzielt werden. In this respect, the inventive method and system according to the invention for evaluating the reliability of power grids, either in real time taking into account current measured load sizes, or offline based on measured load variables of the past, calculated or anticipated load sizes, and can thus be used to monitor a power grid but also for the planning of power grids, or for the evaluation of network conditions from the past. In particular, decisions can be made with the method or system according to the invention for variants and for the prioritization of (n-1) -safe variants and an evaluation of different network regions. By way of example, an annual performance of the grid operation can be achieved by averaging the fail-safe values determined over the year.

Bevorzugt umfasst das Ermitteln des Wertes für die Ausfallsicherheit das Bilden eines Durchschnittslastwertes über die für die Leitungen erfassten Lastgrössen. Der Leitungs-Durchschnittslastwert wird im Folgenden bevorzugt normiert auf eine Leitungslastnorm. Generell dient die Normierung in diesem Fall wie auch in den weiteren Ausführungsbeispielen dem Herstellen der Vergleichbarkeit von unterschiedlichen in die Berechnung eingehenden Grössen. In einer bevorzugten Weiterbildung wird für jede Norm ein Idealwert verwendet, der beispielsweise einem gewünschten Wert – hier beispielsweise einer gewünschten Leitungslast – oder aber einem Durchschnittswert der Vergangenheit, also einem „normalen“ zugrundeliegenden Netzbetrieb entspricht. Preferably, determining the value for the failsafe comprises forming an average load value over the load sizes detected for the lines. The line average load value is preferably standardized in the following to a line load standard. In general, in this case as well as in the other exemplary embodiments, the normalization serves to establish the comparability of different variables which enter into the calculation. In a preferred refinement, an ideal value is used for each standard which, for example, corresponds to a desired value-here, for example, a desired line load-or an average value of the past, that is to say a "normal" underlying network operation.

In gleicher Weise wird vorteilhaft – sofern zumindest ein Trafo in dem betrachteten Stromnetz vorhanden ist – ein Durchschnittswert über die für die Trafos erfassten Lastgrössen gebildet und dieser auf eine Trafolastnorm normiert. In the same way is advantageous - if at least one transformer in the considered power grid is present - an average value formed over the load variables detected for the transformers and normalized to a Traffastnorm.

In den Ausfallsicherheitswert gehen also die auf Leitungen und Trafos einwirkenden Lastgrössen ein. Je höher diese Lastgrössen sind, desto geringer ist die Ausfallsicherheit. Je geringer diese Lastgrössen sind, desto höher ist die Ausfallsicherheit. The fail-safe value thus includes the load variables acting on lines and transformers. The higher these load sizes, the lower the reliability. The smaller these load sizes, the higher the reliability.

Bevorzugt geht auch die über alle Leitungen und Trafos erfasste maximale Lastgrösse als maximaler Lastwert in die Ausfallsicherheit ein, bevorzug wiederum in normierter Form, d.h. bezogen auf eine Maximallastnorm. Es wurde erkannt, dass Spitzenlasten die Ausfallsicherheit beträchtlich beeinflussen, und nicht nur die obigen erwähnten Durchschnittslasten. Ferner geht bevorzugt zusätzlich eine durchschnittliche Abweichung von für das Stromnetz erfassten Spannungsgrössen von zugeordneten Spannungsgrenzwerten in die Ermittlung der Ausfallsicherheit ein, ebenfalls wieder bevorzugt in normierter Form, also bezogen auf eine Spannungsabweichungsnorm. Hierzu wird auf Spannungswerte an Netzknoten zurückgegriffen, die ebenfalls bevorzugt gemessen werden oder berechnet sind. Gleich zu den Lastflussgrössen, die als bevorzugte Form der Lastgrössen angesehen sind, wird beispielsweise je Netzknoten mindestens ein Spannungswert aufgenommen. Die zugeordneten Spannungsgrenzen können Maximalspannungswerte für den betreffenden Netzknoten sein, die für den Betrieb des jeweiligen Elements zulässig sind. Preferably, the maximum load variable detected across all lines and transformers also enters reliability as the maximum load value, preferably in standardized form, ie. based on a maximum load standard. It has been recognized that peak loads significantly affect reliability, not just the average loads mentioned above. In addition, an average deviation of voltage values of assigned voltage limit values detected for the power grid preferably additionally enters into the determination of the fail-safety, again preferably in standardized form, that is to say based on a voltage deviation standard. For this purpose, voltage values are used at network nodes, which are likewise preferably measured or calculated. Equal to the load flow quantities, which are regarded as a preferred form of the load variables, at least one voltage value is recorded per network node, for example. The assigned voltage limits may be maximum voltage values for the respective network node that are permissible for the operation of the respective element.

Basieren die bislang in die Bestimmung der Ausfallsicherheit eingehenden Grössen vorzugsweise auf einem Betrieb des Stromnetzes ohne Ausfall ein oder mehrerer Elemente, so ist für die Beurteilung der Ausfallsicherheit aber auch das Verhalten des Stromnetzes massgebend für den Fall, dass bereits ein – und bevorzugt genau ein – Element des Stromnetzes ausgefallen ist. Basierend auf den konkreten Lastgrössen des Normalbetriebs kann berechnet werden – bevorzugt in Form einer Simulation, wie sich die Lastgrössen ändern, wenn eines der Elemente ausfällt. Insofern werden in einer bevorzugten Weiterbildung unter der Annahme des Ausfalls eines ersten Elemente die Lastgrössen für die verbleibenden n – 1 Elements ermittelt, vorausgesetzt, das Stromnetz enthält n Elemente, die der Berechnung zugrunde gelegt werden. Aus diesen ermittelten Lastgrössen wird ein erster Durchschnittslastwert gebildet. Dann werden unter der Annahme des Ausfalls eines anderen Elements die Lastgrössen für die wiederum verbleibenden n – 1 Elemente ermittelt. Aus diesen ermittelten Lastgrössen wird ein zweiter Durchschnittslastwert gebildet, und so fort. Schliesslich wird aus den n ermittelten Durchschnittslastwerten ein Gesamtdurchschnittslastwert gebildet, der seinerseits wiederum bevorzugt normiert wird auf eine Gesamtdurchschnittslastnorm. The variables that have hitherto been included in the determination of the failure safety are preferably based on operation of the power grid without Failure of one or more elements, so for the assessment of the reliability but also the behavior of the power grid is decisive in the event that already one - and preferably exactly one - element of the power grid has failed. Based on the concrete load variables of normal operation can be calculated - preferably in the form of a simulation, how the load sizes change when one of the elements fails. In this respect, in a preferred development, assuming the failure of a first element, the load sizes for the remaining n-1 elements are determined, provided that the power network contains n elements on which the calculation is based. From these determined load variables, a first average load value is formed. Then, assuming the failure of another element, the load sizes for the remaining n-1 elements are determined. From these determined load sizes, a second average load value is formed, and so on. Finally, a total average load value is formed from the n determined average load values, which in turn is preferably normalized to a total average load standard.

Bevorzugt wird auch aus den für alle Ausfall-Varianten ermittelten Lastgrössen ein maximaler Lastwert ermittelt, der bevorzugt auf eine Ausfall-Maximallastnorm normiert wird. In einer weiteren Weiterbildung wird eine minimale Abweichung ermittelt von für das Stromnetz ermittelten Spannungsgrössen von einem zugeordneten Spannungsgrenzwert, wiederum bei Ausfall irgendeines der Elemente. Die minimale Spannungsabweichung mag auf eine Minimal-Spannungsabweichungsnorm normiert werden. Preferably, a maximum load value is also determined from the load variables determined for all failure variants, which is preferably normalized to a failure maximum load standard. In a further refinement, a minimum deviation is determined from voltage variables determined for the power network from an assigned voltage limit value, again in the event of failure of any of the elements. The minimum voltage deviation may be normalized to a minimum voltage deviation standard.

Es findet auch die Topologie des Stromnetzes Eingang in die Bestimmung der Ausfallsicherheit. Zum einen mögen je nach Vermaschung bei Ausfall eines Elements des Stromnetzes keine, kleinere oder grössere Teile des Stromnetzes in Mitleidenschaft geraten und ebenfalls betroffen sein, d.h. insbesondere ausfallen. Dabei wird beispielsweise die Anzahl derjenigen Netzknoten im Stromnetz bestimmt, die sogenannt „n – 1“-sicher sind, d.h. die eine redundante Anbindung haben und bei Ausfall eines Elements in einem zum Netzknoten führenden Pfad immer noch über den weiteren Pfad/Anbindung erreichbar sind. Andererseits wird vorzugsweise die Anzahl derjenigen Netzknoten im Stromnetz bestimmt, die trotz eines Ausfalls eines Elements des Stromnetzes unversorgt bleiben, also sogenannt nur „n – 0“-sicher sind. It also finds the topology of the power grid entrance into the determination of the failure safety. On the one hand, depending on the meshing in case of failure of an element of the power grid, no, smaller or larger parts of the power grid may be affected and also affected, i. especially fail. In this case, for example, the number of those network nodes in the power network that are so-called "n-1" -safe, ie. which have a redundant connection and in case of failure of an element in a path leading to the network node are still accessible via the other path / connection. On the other hand, the number of those network nodes in the power grid is preferably determined, which remain unprovided despite a failure of an element of the power grid, so so-called only "n - 0" are safe.

Als zusätzliche Einflussgrösse wird bevorzugt die technische Auslegung der Schaltanlagen in den Netzknoten verwendet, auch als Layout bezeichnet. Hierzu werden bevorzugt die Schaltanlagen in Schaltanlagenklassen klassiert und die Anzahl von Schaltanlagen im Stromnetz je Schaltanlagenklasse ermittelt. Beispielhafte Schaltanlagenklassen können beispielsweise aufgefächert werden anhand der folgenden Eigenschaften von Schaltanlagen:

• 1) mit Doppelsammelschiene/mit Einzelschiene,
• 2) mit Kuppelfeld/ohne Kuppelfeld,
• 3) mit/ohne Längstrennung.

As an additional influencing factor, the technical design of the switchgear in the network node is preferably used, also referred to as layout. For this purpose, the switchgear is preferably classified in switchgear classes and determines the number of switchgear in the power grid per switchgear class. Exemplary switchgear classes can, for example, be fanned out using the following properties of switchgear:

• 1) with double busbar / with single rail,
• 2) with dome panel / without dome panel,
• 3) with / without longitudinal separation.

Hier trägt beispielsweise die Anlagenklasse am meisten zur Ausfallsicherheit bei, deren Schaltanlage die meiste Redundanz aufweist, das ist beispielsweise die Schaltanlage mit Doppelschiene mit Kuppelfeld und Längstrennung. Vorzugsweise werden die Anzahl der Schaltanlagen je Anlagenklasse ermittelt. Here, for example, the system class contributes the most to reliability, whose switchgear has the most redundancy, that is, for example, the switchgear with double rail with dome field and longitudinal separation. Preferably, the number of switchgear systems per asset class are determined.

Aufgrund der Tatsache, dass zwar die Anzahl nicht-versorgter Verbraucher bei einem Ausfall im Stromnetz bedeutend ist, es jedoch in den Konsequenzen einen Unterscheid machen mag ob ein Haushalt oder ein Betrieb unversorgt bleibt, wird vorzugsweise die Gesamtlast (beispielsweise in MW) aller Verbraucher ermittelt anstelle deren Anzahl, die trotz eines Ausfalls eines Elements des Stromnetzes versorgt bleiben. Dies entspricht dem Aufaddieren der Lasten aller Verbraucher, die von einem „n – 1“-sicheren Netzzweig versorgt sind, wohingegen auch die Lasten aller Verbraucher aufsummiert werden, die nur von einem „n – 0“-sicheren Netzzweig versorgt sind und damit bei einem Ausfall eines Elements des Stromnetzes unversorgt bleiben. Vorgängig ist hier jeweils der Verbrauch der einzelnen Verbraucher zu erfassen, beispielweise durch Messung, statistische Mittelwertbildung, und/oder Abschätzung. Bevorzugt wird auch die nicht gelieferte Leistung bei Ausfall eines Elements mit einbezogen. However, due to the fact that while the number of non-powered consumers is significant in the event of a grid failure, it may preferentially differentiate the consequences of whether a household or a business is left unattended, preferably determining the total load (eg in MW) of all consumers instead of their number, which remain powered despite a failure of an element of the power grid. This corresponds to adding up the loads of all consumers supplied by a "n - 1" - secure network branch, whereas the loads of all consumers supplied by only one "n - 0" - secure network branch are summed up and thus at one Failure of an element of the power network to be left unattended. In each case, the consumption of the individual consumers must be recorded in advance, for example by measurement, statistical averaging, and / or estimation. Preferably, the undelivered power is included in case of failure of an element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird zusätzlich der Zustand von Elementen des Stromnetzes, und damit die Ausfallwahrscheinlichkeit dieser einzelnen Elemente, in die Ermittlung des Ausfallsicherheitswertes für das betrachtete Netz mit einbezogen. In an advantageous development, the state of elements of the power grid, and thus the probability of failure of these individual elements, is additionally included in the determination of the fail-safe value for the considered network.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammelement, enthaltend Computerprogrammcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bei Ausführung des Computerprogrammelements auf einem Prozessor. Another aspect of the invention relates to a computer program element containing computer program code for carrying out the method according to one of the preceding embodiments when the computer program element is executed on a processor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: Further embodiments, advantages and applications of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description with reference to FIGS. Showing:

1 eine schematische Ansicht eines Stromnetzes, 1 a schematic view of a power grid,

2 ein System zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, beispielsweise des Stromnetzes nach 1, 2 a system for computer-aided determination of the reliability of a power grid according to an embodiment of the invention, for example, the power grid according to 1 .

3 in Diagrammen a) bis c) diverse Topologien eines Stromnetzes, und in Diagrammen d) und e) diverse Anlageauslegungen, 3 in diagrams a) to c) various topologies of a power network, and in diagrams d) and e) various system designs,

4 eine Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 a table for explaining the method according to an embodiment of the invention,

5 eine weitere Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, 5 another table for explaining the method according to an embodiment of the invention,

6 eine dritte Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und 6 a third table for explaining the method according to an embodiment of the invention, and

7 ein Diagramm darstellend ein Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 a diagram representing a method for computer-aided determination of the reliability of a power grid according to an embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Stromnetzes 1, welches in diesem Fall ein Teilstromnetz repräsentiert. Ein Energieerzeuger 2 speist das Stromnetz 1. Des Weiteren wird das Stromnetz 1 über Sammelschienen 14, in diesem Fall über eine erste Sammelschiene 141 und eine zweite Sammelschiene 141 aus einem anderen Teilstromnetz gespeist. Das Stromnetz 1 selbst weist einen Trafo 12 sowie diverse Leitungen 11 auf. Die Leitungen 11 sind über Netzknoten 13 miteinander verbunden. Insbesondere ist eine Leitung 111 über einen Netzknoten 131 mit einer Leitung 112 verbunden, welche ihrerseits über einen Netzknoten 132 mit einer Leitung 113 verbunden ist. Verbraucher 13 sind an das Stromnetz 1 angeschlossen: Ein Verbraucher 31 ist an den Netzknoten 132 angeschlossen. Ein weiterer Verbraucher 32 ist über einen Netzknoten 133 angeschlossen. 1 shows a schematic view of a power grid 1 , which in this case represents a partial flow network. An energy generator 2 feeds the power grid 1 , Furthermore, the power grid 1 via busbars 14 , in this case via a first busbar 141 and a second busbar 141 fed from another subcurrent network. The power grid 1 even has a transformer 12 as well as various lines 11 on. The wires 11 are via network nodes 13 connected with each other. In particular, a line 111 via a network node 131 with a line 112 connected, which in turn via a network node 132 with a line 113 connected is. consumer 13 are connected to the mains 1 connected: a consumer 31 is at the network node 132 connected. Another consumer 32 is via a network node 133 connected.

2 zeigt ein System zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, beispielsweise des Stromnetzes nach 1. Das System enthält eine Recheneinheit 7 zum Ermitteln eines Wertes für die Ausfallsicherheit des Stromnetzes. Mittel 4 zum Erfassen von Lastgrössen für das betreffende Stromnetz erhält liefern diese als Eingangsgrössen an die Recheneinheit 7. Dies sind insbesondere Lastflussgrössen je Leitung des Stromnetzes, Lastflussgrössen je Trafo des Stromnetzes und Spannungsgrössen je Netzknoten und Sammelschiene. Für den Fall, dass das Stromnetz gemäss 1 hinsichtlich seiner Ausfallsicherheit bewertet werden soll, werden die Lastgrössen P₁₁₁, P₁₁₂ und P₁₁₃ für die Leitungen 111, 112 und 113 erfasst, die Lastgrösse P₁₂ für den Trafo 12, sowie die Spannungsgrössen V₁₄₁, V_142, V_131, V_132, V₁₃₃. Mit diesen Lastgrössen wird die Recheneinheit 7 gespeist. Ferner greift die Recheneinheit 7 auf Daten hinsichtlich der Netztopologie des Stromnetzes zum Ermitteln der Ausfallsicherheit zu, beispielsweise auf Daten einer Datenbank 5 oder eines sonstigen Speichers, sowie auf Informationen zu einem Betriebszustand von Elementen des Stromnetzes, beispielsweise aus einer Datenbank 6 oder einem sonstigen Speicher. 2 shows a system for computer-aided determination of the reliability of a power grid according to an embodiment of the invention, for example, the power grid after 1 , The system contains a computing unit 7 for determining a value for the reliability of the power grid. medium 4 for detecting load variables for the relevant power grid receives deliver them as input to the arithmetic unit 7 , These are, in particular, load flow variables per line of the power network, load flow variables per transformer of the power network and voltage variables per network node and busbar. In the event that the power supply according 1 in terms of reliability, the load sizes P ₁₁₁ , P ₁₁₂ and P ₁₁₃ for the lines 111 . 112 and 113 detected, the load size P ₁₂ for the transformer 12 , as well as the voltage values V ₁₄₁ , V _142, V _131, V _132, V ₁₃₃ . With these load variables, the arithmetic unit 7 fed. Furthermore, the arithmetic unit attacks 7 to data regarding the network topology of the power grid to determine the reliability, for example, data from a database 5 or other memory, as well as information about an operating state of elements of the power grid, for example from a database 6 or other storage.

Die Recheneinheit 7, beispielsweise enthaltend einen Prozessor, ermittelt basierend auf den Eingangsgrössen einen Wert X, der die Ausfallsicherheit des Stromnetzes repräsentiert. Dieser Wert X wird an eine Einrichtung 8 geliefert, beispielsweise eine Anzeige, und wird dort ausgegeben bzw. angezeigt. Bevorzugt wird in der Recheneinheit 7 zudem der Ausfallsicherheitswert X mit einem Schwellwert S verglichen. Wird der Schwellwert S durch den Ausfallsicherheitswert X überschritten, so wird bevorzugt eine Warnung W an eine optische oder akustische Warneinrichtung 9 übermittelt und dort ausgegeben. The arithmetic unit 7 , For example, containing a processor, based on the input quantities determined a value X, which represents the reliability of the power grid. This value X is sent to a device 8th delivered, for example, a display, and is displayed there or displayed. Preference is given in the arithmetic unit 7 In addition, the fail-safe value X is compared with a threshold value S. If the threshold value S is exceeded by the fail-safe value X, it is preferable to send a warning W to an optical or acoustic warning device 9 transmitted and spent there.

5 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die erfassten Lastgrössen werden gemäss dieser Tabelle wie folgt verarbeitet: Zeile 1: Die erfassten Lastgrössen („Belastung“) je Leitung werden gemittelt zu einem Leitungsdurchschnittslastwert, welcher seinerseits normiert wird auf eine Leitungslastnorm („Ideal“), welcher beispielsweise den idealen gemittelten Lastfluss auf den Leitungen angibt. Gleiche Berechnung wird in Zeile 2 angestellt hinsichtlich der Lastgrössen von Trafos im Stromnetz. Hierbei wird im vorliegenden Beispiel hinsichtlich mehrerer verschiedener Trafospannungen unterschieden, die unterschiedliche ideale Trafolastnormen aufweisen. Aus den erfassten Lastgrössen für die Leitungen und die Trafos des Stromnetzes wird gemäss Zeile 3 die maximal im Stromnetz auftretende Lastgrösse als maximaler Lastwert ermittelt und normiert auf eine Maximallastnorm, und zur Ermittlung des Ausfallsicherheitswertes herangezogen, sofern der maximale Lastwert auch grösser ist als die Maximallastnorm. Gemäss Zeile 4 werden an Netzknoten erfasste Spannungen mit zugehörigen Spannungsgrenzen verglichen. Die Abweichungen werden gemittelt über alle Messpunkte und bezogen auf zugehörige Spannungsabweichungsnormen, welche sich unterscheiden je nach Spannungsebene. Alle oben stehenden Ermittlungen erfolgen vorzugsweise bei einem Stromnetz im Normalbetrieb, d.h. ohne Ausfall von einem oder mehreren seiner Elemente. Dies ist vorliegend durch den „n – 1“-Betrieb für die Zeilen 1 bis 4 gekennzeichnet. 5 shows a table for explaining the method according to an embodiment of the invention. The recorded load quantities are processed according to this table as follows: Line 1: The detected load quantities ("load") per line are averaged over a line average load value, which in turn is normalized to a line load norm ("ideal") which, for example, gives the ideal averaged load flow indicates the lines. The same calculation is made in line 2 with regard to the load sizes of transformers in the power grid. In the present example, a distinction is made between several different transformer voltages, which have different ideal transformer load standards. From the recorded load variables for the lines and the transformers of the power grid, the maximum occurring in the power grid load size is determined as maximum load and normalized to a maximum load standard, and used to determine the fail-safe value, provided that the maximum load value is greater than the maximum load standard. According to line 4, voltages detected at network nodes are compared with associated voltage limits. The deviations are averaged over all measuring points and related voltage deviation norms, which differ depending on the voltage level. All the above investigations are preferably carried out in a power grid in normal operation, ie without failure of one or more of its elements. This is characterized in the present case by the "n - 1" operation for lines 1 to 4.

In den Zeilen 5 bis 7 erfolgen Berechnungen, denen ein „n – 0“-Betrieb zugrunde gelegt ist, d.h. es ist bereits ein Element des Stromnetzes ausgefallen. Hier wird nun gemäss Zeile 5 in dieser Betriebsart – unter der Annahme, dass das Stromnetz n Elemente aufweist – die Lastgrössen der verbleibenden n – 1 Elemente ermittelt, basierend auf den Lastgrössen für den Normalbetrieb. Diese „Ausfall“-Lastgrössen werden gemittelt. Diese Berechnungen werden vorzugsweise mittels einer Simulation des Stromnetzes angestellt, welche Simulation die zugehörigen „Ausfall“-Lastgrössen berechnet. Im Folgenden wird ein Gesamtdurchschnittslastwert über alle zuvor berechneten Durchschnittslastwertes gebildet, der wiederum auf eine Gesamtdurchschnittslastnorm bezogen wird und nur in die Berechnung des Ausfallsicherheitswertes eingeht für den Fall, dass der Gesamtdurchschnittslastwert grösser als die Gesamtdurchschnittslastnorm, d.h. der Idealwert ist. Aus den ermittelten Lastgrössen für den „n – 0“-Betrieb wird über alle Ausfall-Varianten die grösste Lastgrösse als maximaler Ausfall-Lastwert ermittelt und auf eine Ausfall-Maximallastnorm normiert, der nur in die Berechnung des Ausfallsicherheitswertes eingeht für den Fall, dass der maximale Ausfall-Lastwert grösser ist als die Ausfall-Maximallastnorm, d.h. der Idealwert, siehe Zeile 6. Schliesslich wird in Zeile 7 noch eine minimale Abweichung ermittelt, und zwar aus allen für die verschiedenen Ausfall-Varianten berechneten Spannungswerte an den Netzknoten bezüglich zugeordneter Spannungsgrenzen. Diese minimale Spannungsabweichung wird auf Minimal-Spannungsabweichungsnormen normiert je nach Spannungsebene. In lines 5 to 7 calculations are carried out, which are based on an "n - 0" operation, ie an element of the power network has already failed. Here, according to line 5 in this mode - assuming that the power grid has n elements - the load sizes of the remaining n - 1 elements determined based on the load sizes for normal operation. These "failure" load sizes are averaged. These calculations are preferably made by means of a simulation of the power grid, which simulation calculates the associated "failure" load sizes. Hereinafter, a total average load value is calculated over all the previously calculated average load value, which in turn is related to an overall average load standard and is included only in the calculation of the fail-safe value in case the total average load value is larger than the total average load standard, ie, the ideal value. From the determined load variables for "n - 0" operation, the largest load size is determined as the maximum failure load value for all failure variants and normalized to a failure maximum load standard, which is only included in the calculation of the failure safety value for the case maximum failure load value is greater than the failure maximum load standard, ie the ideal value, see line 6. Finally, in line 7 still a minimum deviation is determined, namely from all calculated for the different failure variants voltage values at the network node with respect to assigned voltage limits. This minimum voltage deviation is normalized to minimum voltage deviation norms depending on the voltage level.

Vorzugsweise werden die so einzeln (je Zeile) ermittelten Werte – auch Indikatoren genannt – gewichtet und addiert zu einer Zwischengrösse, dem sogenannten Lastflussparameter. Dieser Lastflussparameter wird dann gewichtet mit 1/3 und addiert zu weiteren gewichteten Parametern. Preferably, the values determined individually (per line) - also called indicators - are weighted and added to an intermediate variable, the so-called load flow parameter. This load flow parameter is then weighted 1/3 and added to other weighted parameters.

Generell, und unabhängig von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden last- und spannungsgrößenabhängige Kennzahlen ermittelt, zueinander relativiert durch Normierung, gewichtet, dann vorzugsweise aufaddiert, wiederum gewichtet, und addiert zu weiteren ihrerseits gewichteten Parametern betreffend die Topologie und vorzugsweise den Betriebszustand des Stromnetzes. In general, and regardless of the present embodiment, load and voltage quantity-dependent codes are determined, relative to each other by normalization, weighted, then preferably added, again weighted, and added to other in turn weighted parameters concerning the topology and preferably the operating state of the power grid.

6 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Ermittlung eines Netztopologieparameters, der gewichtet in den Ausfallsicherheitswert eingeht neben zumindest dem gewichteten Lastflussparameterwert. Zur Ermittlung des Netztopolgieparameters werden die von Verbrauchern abgenommenen Lasten in MW erfasst, beispielsweise durch Messung oder durch die Verwendung bekannter Werte, beispielsweise aus der Vergangenheit. Gemäss Zeile 1 wird dann berechnet, wie viele Megawatt an Leistungsverbrauch über „n – 1“-sichere Netzknoten versorgt werden, die also gemäss der Definition von „n – 1“-sicher auch noch versorgt werden trotz Ausfalls eines einzigen Elements im Stromnetz. Ein „n – 1“ sicheres Netz mit „n – 1“-sicheren Netzknoten wird beispielhaft in 3b) skizziert: Bei Ausfall irgendeines Elements, beispielhaft einer Leitung zwischen zwei Netzknoten, kann ein „n – 1“-sicherer Netzknoten wie etwa der doppelt eingekreiste Netzknoten dennoch über einen jeweils anderen Leitungspfad erreicht werden. 6 1 shows a table for explaining the method according to an exemplary embodiment of the invention for determining a network topology parameter that enters the fail-safe value in a weighted manner in addition to at least the weighted load flow parameter value. In order to determine the network policy parameter, the loads taken by consumers are recorded in MW, for example by measurement or by the use of known values, for example from the past. According to line 1, it is then calculated how many megawatts of power consumption are supplied via "n-1" -safe network nodes, which are thus also supplied according to the definition of "n-1" despite the failure of a single element in the power grid. An "n - 1" secure network with "n - 1" secure network nodes is exemplified in 3b) In the case of failure of any element, for example a line between two network nodes, a "n-1" secure network node such as the double circled network node can still be reached via a different line path.

Gemäss Zeile 2 von 6 wird berechnet, wie viele Megawatt an Leistung über „n – 0“-sichere Netzknoten versorgt werden, d.h. wie viele Megawatt an Leistung nicht durch redundante Vorkehrungen im Stromnetz gegen den Ausfall eines Elements abgesichert sind. Ein „n – 0“ sicheres Netz mit „n – 0“-sicheren Knoten wird beispielhaft in 3a) skizziert: Bei Ausfall irgendeines Elements, beispielhaft einer Leitung zwischen zwei Netzknoten, kann ein „n – 0“-sicherer Netzknoten wie etwa der doppelt eingekreiste Netzknoten nicht mehr erreicht werden. According to line 2 of 6 It calculates how many megawatts of power are supplied via "n - 0" secure network nodes, ie how many megawatts of power are not protected by redundant provisions in the power grid against the failure of an element. An "n - 0" secure network with "n - 0" secure nodes is exemplified in 3a) sketched: In the event of failure of any element, for example a line between two network nodes, an "n-0" secure network node, such as the doubly circled network node, can no longer be reached.

Als Idealwert für beide Betrachtungen aus den Zeilen 1 und 2 von 6 dienen 0 MW, da ein „n – 2“ abgesichertes Netz ideal wäre sowohl gegenüber einem „n – 0“-sicheren Netz als auch gegenüber einem „n – 1“-sicheren Netz. As ideal value for both considerations from lines 1 and 2 of 6 serve 0 MW, as a "n - 2" protected network would be ideal both against an "n - 0" secure network and against an "n - 1" secure network.

Zeile 3 aus Tabelle 6 betrifft die nicht gelieferte Leistung, d.h. die nicht versorgten Verbraucher oder die nicht eingespeiste Erzeugungsleistung. Line 3 of Table 6 concerns the undelivered power, i. the consumers who are not supplied or the output that has not been fed in.

Gemäss Zeilen 4 bis 6 werden die Anzahl der Netzknoten im Stromnetz ermittelt, die „n – 1“-sicher sind (Zeile 4), beziehungsweise die „n – 0“-sicher sind (Zeile 5. In Zeile 6 sind die nicht versorgten Unterwerke UW (Netzknoten und Sammelschienen) aufgeführt. According to lines 4 to 6, the number of network nodes in the power network are determined that are "n-1" -safe (line 4), or that are "n-0" -safe (line 5). In line 6 are the non-supplied substations UW (network nodes and busbars) are listed.

Ferner wird gemäss Zeilen 7 bis 10 das Schaltanlagenlayout berücksichtigt. Wie bereits offenbart können Schaltanlagen in Netzknoten von unterschiedlicher technischer Ausbildung sein und damit unterschiedliche Redundanz und damit Sicherheit bieten. So werden vorliegend als Schaltanlagenklassen eine Doppelsammelschiene mit Kuppelfeld mit Längstrennung, eine Doppelsammelschiene mit Kuppelfeld ohne Längstrennung, siehe auch 3d) als Beispiel hierfür, eine Doppelsammelschiene ohne Kuppelfeld und ohne Längstrennung geführt, wie auch eine Einzelsammelschiene mit Längstrennung, als auch eine Einzelsammelschiene ohne Längstrennung, siehe auch 3e. Hier können auch weitere oder andere Schaltanlagenklassen geführt werden. Es wird die Anzahl von Schaltanlagen je Schaltanlagenklasse ermittelt und geht als Differenz zum Idealwert in die Ermittlung des Ausfallsicherheitswertes ein. Furthermore, according to lines 7 to 10, the switchgear layout is taken into account. As already disclosed, switchgear can be in network nodes of different technical training and thus provide different redundancy and thus security. So are present as switchgear classes a double busbar with dome field with longitudinal separation, a double busbar with dome field without longitudinal separation, see also 3d) as an example, a double busbar without dome panel and without longitudinal separation, as well as a single busbar with longitudinal separation, as well as a single busbar without longitudinal separation, see also 3e , Here also other or other switchgear classes can be led. The number of switchgear units per switchgear class is determined and entered as difference to the ideal value in the determination of the fail-safe value.

Vorzugsweise werden die so einzeln (je Zeile) ermittelten Werte addiert zu einer Zwischengrösse, dem sogenannten topologischen Parameter. Dieser topologische Parameter wird dann gewichtet mit 1/3 und addiert zu weiteren gewichteten Parametern, die anhand der 4 und 5 erläutert werden. Preferably, the values thus determined individually (per line) are added to an intermediate variable, the so-called topological parameter. This topological parameter is then weighted by 1/3 and added to other weighted parameters based on the 4 and 5 be explained.

4 zeigt eine Tabelle zur Erläuterung des Verfahrens gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für die Ermittlung eines Zustandsparameters für das Stromnetz, der gewichtet vorzugsweise in den Ausfallsicherheitswert eingeht neben dem gewichteten Lastflussparameterwert und dem gewichteten topologischen Parameter. Zur Ermittlung des Zustandsparameters des Stromnetzes wird auf den Zustand der einzelnen Netzelemente und damit der Ausfallwahrscheinlichkeit einzelner Netzelemente zugegriffen. Netzelemente sind typischerweise Leitungen, Schaltanlagen und Trafos, deren Zustand wiederum aus den Zuständen der einzelnen Komponenten aggregiert werden kann, wie im Beispiel gemäss 4 für Leitungen aus den Zuständen der Tragwerke (Mast und Mastfundament), der Isolatorenketten und der Beseilungen. Grundsätzlich fliessen in die Erhebung diejenigen Zustandsgrössen ein, aus welchen sich die Ausfallwahrscheinlichkeit näherungsweise ableiten lässt, wie Alter, Inspektionsergebnisse, aber auch Ausfalldauer im Eintretensfall, wie Ersatzteilverfügbarkeit. 4 1 shows a table for explaining the method according to an exemplary embodiment of the invention for determining a state parameter for the power grid, which is weighted preferably into the fail-safe value in addition to the weighted load flow parameter value and the weighted topological parameter. To determine the state parameter of the power grid, the state of the individual network elements and thus the probability of failure of individual network elements are accessed. Network elements are typically lines, switchgear and transformers, the state of which in turn can be aggregated from the states of the individual components, as in the example according to 4 for lines from the conditions of the structures (mast and mast foundation), insulator chains and cables. In principle, the variables of state which influence the probability of default, such as age, inspection results, but also the duration of emergencies, such as spare parts availability, are included in the survey.

Vorzugsweise werden die so einzeln (je Zeile) ermittelten Werte addiert zu einer Zwischengrösse, dem sogenannten Zustandsparameter. Dieser Zustandsparameter wird dann gewichtet mit 1/3 und addiert zu weiteren gewichteten Parametern, die anhand der 5 und 6 erläutert werden. Preferably, the values thus determined individually (per line) are added to an intermediate variable, the so-called state parameter. This state parameter is then weighted 1/3 and added to other weighted parameters based on the 5 and 6 be explained.

7 zeigt ein Diagramm darstellend ein Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Schritt S1 werden die Lastflüsse als Lastgrössen erfasst und Daten zur Netztopologie und zum Zustand von Elementen des Netzes abgegriffen. Im Schritt S2 werden abhängig von den erfassten Lastgrössen und den bereitgestellten Daten zunächst einzelne Indikatoren für die Bewertung der Ausfallsicherheit ermittelt, beispielsweise als Resultate je Zeile der Tabellen aus den 4 bis 6. Schliesslich werden in Schritt S22 diese Indikatoren gewichtet und aufsummiert zu den Parametern Lastfluss, Topologie und Betrieb, bevor diese wiederum gewichtet und dann addiert werden zum Ausfallsicherheitswert X in Schritt S3. 7 shows a diagram illustrating a method for computer-aided determination of the reliability of a power grid according to an embodiment of the invention. In step S1, the load flows are detected as load variables and data on the network topology and the status of elements of the network are tapped. In step S2, depending on the recorded load variables and the data provided, individual indicators for evaluating the reliability are first of all determined, for example as results per row of the tables from the 4 to 6 , Finally, in step S22, these indicators are weighted and added up to the parameters load flow, topology and operation, before these are again weighted and then added to the failsafe value X in step S3.

Es ist darauf hinzuweisen, dass nicht alle Indikatoren aus den Tabellen 4 bis 6 stets Eingang in die Ermittlung des Ausfallsicherheitswertes finden müssen. It should be noted that not all the indicators in Tables 4 to 6 must always be included in the calculation of the resilience value.

Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann. While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it should be clearly understood that the invention is not limited to these and may be practiced otherwise within the scope of the following claims.

Claims (10)

Verfahren zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes (1), enthaltend die Schritte Erfassen von Lastgrössen (P) für das betreffende Stromnetz (1), Ermitteln eines Wertes (X) für die Ausfallsicherheit in Abhängigkeit von zumindest den erfassten Lastgrössen (P) und einer Netztopologie des Stromnetzes (1), und Ausgeben des Ausfallsicherheitswertes (X). Method for computer-aided determination of the reliability of a power grid ( 1 ), comprising the steps of detecting load variables (P) for the relevant power grid ( 1 ), Determining a value (X) for the fail-safe function as a function of at least the recorded load variables (P) and a grid topology of the power grid ( 1 ), and outputting the fail-safe value (X). Verfahren nach Anspruch 1, enthaltend Anzeigen des Ausfallsicherheitswertes (X) auf einem Anzeigegerät (8), und insbesondere Ausgeben einer Warnung (W) auf einer optischen oder akustischen Einheit (9) bei Überschreiten eines Schwellwerts (S) durch den Ausfallsicherheitswert (X). Method according to Claim 1, comprising displaying the fail-safe value (X) on a display device ( 8th ), and in particular outputting a warning (W) on an optical or acoustic unit ( 9 ) when a threshold value (S) is exceeded by the fail-safe value (X). Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Erfassen der Lastgrössen (P) das Erfassen von Lastgrössen für einzelne Elemente (11, 12) des Stromnetzes (1) umfasst, und insbesondere bei dem das Stromnetz (1) Leitungen (11) und Trafos (12) als Elemente (11, 12) enthält und das Erfassen der Lastgrössen (P) umfasst: – Erfassen mindestens einer Lastgrösse (P₁₁) je Leitung (11), – Erfassen mindestens einer Lastgrösse (P₁₂) je Trafo (12). Method according to claim 1 or claim 2, wherein the detection of the load quantities (P) comprises the detection of load quantities for individual elements ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ), and in particular in which the power grid ( 1 ) Cables ( 11 ) and transformers ( 12 ) as elements ( 11 . 12 ) and the detection of the load variables (P) comprises: - detecting at least one load variable (P ₁₁ ) per line ( 11 ), - detecting at least one load variable (P ₁₂ ) per transformer ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit umfasst: – Bilden eines Durchschnittslastwertes über die für die Leitungen (11) erfassten Lastgrössen (P₁₁), – Normieren des Leitungsdurchschnittslastwertes auf eine Leitungslastnorm; – Bilden eines Durchschnittswertes über die für die Trafos (12) erfassten Lastgrössen (P₁₂), – Normieren des Trafodurchschnittslastwertes auf eine Trafolastnorm, und vorzugsweise bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit zusätzlich umfasst: – Ermitteln eines maximalen Lastwertes aus den erfassten Lastgrössen (P₁₁, P₁₂) für die Leitungen (11) und den erfassten Lastgrössen (P₁₂) für die Trafos (12), – Normieren des maximalen Lastwertes auf eine Maximallastnorm, und vorzugsweise bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit vorzugsweise zusätzlich umfasst: – Bilden einer durchschnittlichen Abweichung von zulässigen Grenzwerten von für das Stromnetz (1) erfassten Spannungsgrössen, – Normieren der durchschnittlichen Spannungsabweichung auf eine Spannungsabweichungsnorm. The method of claim 3, wherein determining the value (X) for the fail-safe comprises: - forming an average load value above that for the lines ( 11 ) recorded load variables (P ₁₁ ), - normalizing the line average load value to a line load standard; - averaging over that for the transformers ( 12 ) Load sizes detected (P _12), - normalizing the transformer average load value to a transformer load standard, and preferably wherein the determining the value (X) for the reliability additionally comprises: - determining a maximum load value from the detected load sizes (P _11, P ₁₂₎ for the pipes ( 11 ) and the recorded load variables (P ₁₂ ) for the transformers ( 12 ) - Normalizing the maximum load value to a maximum load standard, and preferably in which the determination of the value (X) for the failure safety preferably additionally comprises: - forming an average deviation from permissible limits of the power grid ( 1 ), - normalizing the average voltage deviation to a voltage deviation standard. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit weiter umfasst, basierend auf den erfassten Lastgrössen (P), und für jedes Element i aus 1 bis n Elementen (11, 12) des Stromnetzes (1): – bei Ausfall eines Elements i Ermitteln von Lastgrössen (P) für die anderen n – 1 Elemente im Stromnetz (1), – Bilden eines Durchschnittslastwertes über die für die anderen n – 1 Elemente erfassten Lastgrössen, bei dem ein Gesamtdurchschnittslastwert über alle gebildeten Durchschnittslastwerte gebildet wird, und bei dem vorzugsweise – der Gesamtdurchschnittslastwert normiert wird auf eine Gesamtdurchschnittslastnorm, – ein maximaler Lastwert aus den ermittelten Lastgrössen bei Ausfall irgendeines Elements i ermittelt wird, – der maximale Ausfall-Lastwert auf eine Ausfall-Maximallastnorm normiert wird; – eine minimale Abweichung von zulässigen Grenzwerten ermittelt wird von für das Stromnetz (1) ermittelten Spannungsgrössen bei Ausfall irgendeines der Elemente; – die minimale Spannungsabweichung auf eine Minimal-Spannungsabweichungsnorm normiert wird. The method of claim 3 or claim 4, wherein determining the value (X) for fail-safe further comprises, based on the detected load sizes (P), and for each element i from 1 to n elements ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ): - If one element fails i Determine load variables (P) for the other n - 1 elements in the power grid ( 1 ), - forming an average load value over the load sizes detected for the other n-1 elements, wherein a total average load value is formed over all average load values formed, and preferably: normalizing the total average load value to a total average load norm, a maximum load value from the determined load sizes upon failure of any element i is determined, - the maximum failure load value is normalized to a failure maximum load standard; - a minimum deviation from permissible limit values is determined from for the power grid ( 1 ) Voltage detected in case of failure of any of the elements; - the minimum voltage deviation is normalized to a minimum voltage deviation standard. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassen der Lastgrössen das Erfassen von Lastgrössen für an das Stromnetz (1) angeschlossene Verbraucher (3) und in das Stromnetz (1) einspeisende Produzenten (2) umfasst, bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit umfasst: – Ermitteln einer Gesamtlast aller Verbraucher (3), die trotz eines Ausfalls eines Elements (11, 12) des Stromnetzes (1) versorgt bleiben; – Ermitteln einer Gesamtlast aller Verbrauchern, die bei einem Ausfall eines Elements (11, 12) des Stromnetzes (1) unversorgt bleiben; – Ermitteln einer nicht gelieferten Leistung bei Ausfall eines Elements (2). Method according to one of the preceding claims, in which the detection of the load variables enables the detection of load variables for the power grid ( 1 ) connected consumers ( 3 ) and in the power grid ( 1 ) feeding producers ( 2 in which the determination of the value (X) for the failure safety comprises: - determining a total load of all consumers ( 3 ), which despite a failure of an element ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ) remain supplied; - Determining a total load of all consumers who are in the event of an element failure ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ) to be left unattended; - Determining an undelivered service in the event of an element failure ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Ermitteln des Wertes (X) für die Ausfallsicherheit umfasst: – Ermitteln einer Anzahl von Netzknoten (13) im Stromnetz (1), die trotz eines Ausfalls eines Elements (11, 12) des Stromnetzes (1) versorgt bleiben; – Ermitteln einer Anzahl von Netzknoten (13), die bei einem Ausfall eines Elements (11, 12) des Stromnetzes (1) unversorgt bleiben; – Klassifizieren von Schaltanlagen von Netzknoten (13) in Schaltanlagenklassen und Ermitteln der Anzahl von Schaltanlagen im Stromnetz je Schaltanlagenklasse. The method of claim 6, wherein determining the value (X) for resilience comprises: determining a number of network nodes 13 ) in the power grid ( 1 ), which despite a failure of an element ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ) remain supplied; Determining a number of network nodes ( 13 ), which in case of failure of an element ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ) to be left unattended; - Classification of switchgear of network nodes ( 13 ) in switchgear categories and determining the number of switchgears in the power grid per switchgear class. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend Ermitteln des Ausfallsicherheitswertes (X) zusätzlich in Abhängigkeit von einem Betriebszustand von Elementen (11, 12) des Stromnetzes (1). Method according to one of the preceding claims, comprising determining the fail-safe value (X) additionally in dependence on an operating state of elements ( 11 . 12 ) of the power grid ( 1 ). Computerprogrammelement, enthaltend Computerprogrammcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei Ausführung des Computerprogrammelements auf einem Prozessor.  Computer program element containing computer program code for carrying out the method according to one of the preceding claims when the computer program element is executed on a processor. System zum computergestützten Ermitteln der Ausfallsicherheit eines Stromnetzes, enthaltend Mittel (4) zum Erfassen von Lastgrössen (P) für das betreffende Stromnetz (1), eine Recheneinheit (7) zum Ermitteln eines Wertes (X) für die Ausfallsicherheit des Stromnetzes (1) in Abhängigkeit von zumindest den erfassten Lastgrössen (P) und einer Netztopologie des Stromnetzes (1), und eine Einrichtung (8) zum Ausgeben des Ausfallsicherheitswertes (X). System for computer-aided determination of the reliability of a power network, comprising means ( 4 ) for detecting load variables (P) for the relevant power grid ( 1 ), a computing unit ( 7 ) for determining a value (X) for the reliability of the power grid ( 1 ) as a function of at least the recorded load variables (P) and a network topology of the power grid ( 1 ), and a facility ( 8th ) for outputting the fail-safe value (X).

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