Verständnis der Datenverwaltung in intelligenten Stromnetzsystemen

Intelligente Netze sind die Innovationen der Zukunft, wenn es um die nachhaltige Energieverteilung geht. Damit verbunden ist auch eine riesige Menge an Daten, die ständig verarbeitet werden müssen. Das Datenmanagement ist hier entscheidend für den ordnungsgemäßen Betrieb und die Stabilität von Smart Grids und deren Funktionalität.

Was ist Datenmanagement?

Der Begriff "Datenmanagement" bezieht sich auf den Prozess oder die Praxis der sicheren und effizienten Erfassung, Zusammenstellung und Nutzung von Informationen bei gleichzeitiger Kosteneinsparung. Diese Tätigkeit zielt darauf ab, die Analyse von Informationen zu ermöglichen, wenn dies erforderlich ist, um die sehr großen Datenmengen, die uns heute zur Verfügung stehen, sinnvoll zu nutzen. Im Zusammenhang mit intelligenten Netzsystemen wird das Datenmanagement jedoch auf die für den effektiven Betrieb der Netze erforderlichen Informationen reduziert.

Ein weiterer Grund für ein ordnungsgemäßes Datenmanagement in Netzsystemen besteht darin, dass bei Bedarf Korrekturmaßnahmen ergriffen werden können, damit die Netzteilnehmer den Nutzen im Energiesektor maximieren können. Der Umfang des Datenmanagements ist sehr groß, kann aber anhand der folgenden Faktoren verstanden werden:

1. Erstellen, Zugreifen und Aktualisieren von Daten über eine unterschiedliche Datenebene
2. Daten über zahlreiche Plattformen hinweg speichern
3. Hohe Verfügbarkeit und Notfallwiederherstellung
4. Nutzung von Daten in einer wachsenden Vielfalt von Anwendungen, Analysen und Algorithmen
5. Gewährleistung des Datenschutzes und der Sicherheit der Daten
6. Archivierung und Vernichtung von Daten gemäß den Aufbewahrungsplänen und den Compliance-Anforderungen

Um den größtmöglichen Nutzen aus der Datenverwaltung zu ziehen, benötigen Unternehmen und Verwaltungen Datenverwaltungssysteme, die speziell auf ihre Anforderungen zugeschnitten sind. Es geht darum, die notwendigen Informationen für die Analyse zu finden.

Datenmanagement in intelligenten Stromnetzen

Intelligente Netze bringen besondere Vorteile und Veränderungen mit sich, die den Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologien betreffen. Zu diesen neuen Veränderungen gehören:

1. Neue Formen des Informationsflusses aus dem Stromnetz
2. Neue Akteure wie dezentrale Erzeuger von erneuerbaren Energien, Prosumer und beteiligte Verbraucher
3. Neue Anwendungen in Verbindung mit DER wie Elektrofahrzeuge und vernetzte Häuser
4. Neue kommunizierende Geräte wie intelligente Zähler, Sensoren und Fernüberwachungsstellen

Diese Veränderungen werden den Netzbetreibern und -verwaltern aufgrund der vielen Variablen, die bei der Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung eine Rolle spielen, eine große Menge an Informationen liefern. Intelligente Netze gelten als konkrete Lösung für die gleichzeitigen Veränderungen im Stromsektor und helfen bei der effizienten Integration des gesamten Netzes. Da intelligente Netze eine hohe Integration des Stromnetzes von der Erzeugung bis zum Verbrauch gewährleisten, werden große Datenmengen erwartet, die nicht wie bei herkömmlichen Netzen sortiert werden, bei denen beispielsweise ein Zähler den Gesamtverbrauch eines Monats ablesen würde. Mit einer Funktion wie einem intelligenten Zähler, der so eingestellt werden kann, dass er die Verbrauchswerte alle 15 Minuten sendet, erhalten intelligente Netze größere Datenmengen pro Zeiteinheit, was bedeutet, dass mehr Informationen sortiert werden müssen, mit höheren Analyseschwellen. Aus diesem Grund ist ein Datenmanagement erforderlich. Intelligente Netze müssen mit schnellen Daten, Speicherkapazität und fortschrittlicher Datenanalyse umgehen können.

Es gibt zwei Hauptdatensysteme, die mit intelligenten Netzen verbunden sind und die wir hier erörtern werden: Kommunikationssysteme und Informationssysteme.

Kommunikationssysteme für das Datenmanagement in intelligenten Netzen

Kommunikation ist ein entscheidender Faktor in jeder Beziehung, auch zwischen Computerkomponenten. Bei intelligenten Stromnetzen ist die Aufrechterhaltung dieser Verbindung, damit Daten zwischen den Komponenten weitergeleitet werden können, von entscheidender Bedeutung. Dieses System muss sicher sein und über eine hohe Bandbreite und Geschwindigkeit verfügen. Drei Arten von Netzen fallen unter dieses System: Home Area Networks (HANs), Business Area Networks (BANs) und Neighbourhood Area Networks (NANs). Diese Netzwerktypen lassen sich in zwei große Kategorien einteilen, nämlich in kabelgebundene und drahtlose Technologien.

Informationssysteme für die Datenverwaltung in intelligenten Netzen

Dies sind Komponenten der intelligenten Netze, die miteinander kommunizieren, um die Skalierbarkeit und Flexibilität des Netzes zu gewährleisten. Sie kontrollieren und laden Daten aus dem Feld und verwenden diese dann, um Werte zu extrahieren und den Zustand der Leitungen, Geräte, den Energieverbrauch usw. zu verstehen. Es gibt mehrere Komponenten innerhalb des Informationssystems wie z.B.:

• Überwachungssteuerung und Datenerfassung (SCADA) ist ein sicheres und zuverlässiges System aus Software- und Hardwareelementen, das für die Überwachungssteuerung innerhalb des Netzes eingesetzt wird. Das System steuert Energieverteilungsprozesse, überwacht und sammelt Echtzeitdaten, zeichnet Ereignisse auf und interagiert mit Geräten über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle. SCADA kann auch in Industriesektoren wie Energie, Öl und Gas, Transport und Recycling eingesetzt werden. Diese Systeme sind unverzichtbar, da sie dazu beitragen, die Effizienz zu erhalten, Daten intelligenter zu verarbeiten und Ausfallzeiten bei Systemproblemen zu verringern.

• Erweiterte Messinfrastruktur (AMI) trägt zur Kosten- und Zeiteffizienz bei, indem sie Daten über Energieverbrauch und -erzeugung sammelt. AMI schafft Zwei-Wege-Kommunikationszähler zwischen Verbrauchern und Versorgungsbetreibern, die eine hochfrequente Datenerfassung des Energieverbrauchs in intelligenten Netzen ermöglichen. Dies gibt den Betreibern von Versorgungsunternehmen die Möglichkeit, die verschiedenen Leistungsparameter für Kunden zu ändern und Daten über Nutzungshäufigkeiten und -schwankungen zu sammeln.

• Ausfallmanagementsystem (OMS) ist von entscheidender Bedeutung für die Minimierung der Auswirkungen und die Diagnose der Ursachen von Stromausfällen sowie für die Verbesserung der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Netzes. Dieses System ist in der Lage, Netzmodelle nach einem Ausfall wiederherzustellen. Es ist auch in der Lage, Ausfälle zu verfolgen, anzuzeigen und zu gruppieren.

• Kundeninformationssystem (CIS) wird benötigt, um die Beziehung zwischen den Versorgungsunternehmen und den Verbrauchern zu entwickeln und zu verstehen. Es ist ein vollständiges System zur Verwaltung von Kundenbeziehungen, das die effiziente Erfassung von Kundeninformationen unterstützt. Es hilft dabei, den Verbrauchern durch die Nutzung ihrer gesammelten Daten hochwertige Dienstleistungen zu bieten.

• Geografisches Informationssystem (GIS) gilt als Visualisierungsinstrument zur Erfassung von Informationen über das Netz, die Verbraucher und die Technologien. Es erfasst, speichert, prüft und zeigt scheinbar unzusammenhängende Daten über Positionen auf der Erdoberfläche an, was dazu beiträgt, reale Probleme durch das Verständnis räumlicher Muster zu lösen.

• Das Demand-Response-Management-System (DRMS) gibt den Versorgungsunternehmen die Möglichkeit, automatisierte, flexible und integrierte Plattformen zu schaffen, um Demand-Response-Lösungen effizient und schnell zu verwalten. Es ist das entscheidende Bindeglied zwischen der Demand-Response-Seite des Netzes und den Versorgungsbetreibern. Es hilft bei der Integration der dringend benötigten zweiseitigen Kommunikation zwischen Verbrauchern und Netzbetreibern.

Daki, H., El Hannani, A., Aqqal, A. et al. Big Data management in smart grid: concepts, requirements and implementation. J Big Data 4, 13 (2017).

Datenmanagementsysteme erhalten die Effektivität von intelligenten Stromnetzen, senken gegebenenfalls die Kosten, erhöhen die Reaktionszeit und verringern die Schwerfälligkeit der Datenerfassung durch deren effiziente Verwaltung. So wie die Zukunft mit weitreichenden Innovationen aufholt, stellt die Hive Power Plattform verschiedene technische Optionen zur Verfügung, insbesondere mit robusten Datenanalyse- und Management-Tools.