De digitalisering van de maatschappij gaat steeds sneller. Mensen en apparaten staan via het internet in toenemende mate permanent met elkaar in verbinding. Deze ontwikkeling gaat de beheerders van gas- en elektriciteitsnetten uiteraard niet voorbij. Digitalisering biedt nieuwe mogelijkheden voor de interactie met klanten, de verdere optimalisatie van het netbeheer en het versnellen van de energietransitie. Het instrumenteren van het middenspanningsnet en het inrichten van een geavanceerde ICT-omgeving is een belangrijke stap op het vlak van de digitalisering van de elektriciteitsdistrubitie; een stap die een cruciale bijdrage levert aan efficiënt en effectief
netbeheer én aan het versnellen van de energietransitie.
pr oductie
Tekst Jaap Kohlmann en Gaston Halders, Enexis. Marieke van Amstel, Enexis en UTwente. Raoul Bernards en Han
Slootweg, Enexis en TU Eindhoven. Foto's Enexis.
Digitalisering van de
elektriciteitsdistributie
P
olitiek en maatschappij zijn zich in toe
-
nemende mate bewust van het belang
v
an de verduurzaming van ons energie -
systeem ? de energietransitie. Deze energie -transitie leidt tot ingrijpende veranderingen.
D
e complexiteit van ons energiesysteem
neemt toe, omdat elektriciteit steeds meer
wordt geproduceerd uit decentrale, duurzame bronnen, ter wijl tegelijk productie en verbruik
van elektriciteit met elkaar in evenwicht moe
-
ten worden gehouden. En als gevolg van de
e
lektrificatie van het energiesysteem, die een
gevolg is van de energietransitie, neemt de
druk op de beschikbare netcapaciteit toe.
Digitalisering
Digitalisering helpt de netbeheerders om de
elektriciteitsnetten ook in de toekomst
betrouwbaar en betaalbaar te houden. Met
informatie over de toestand van en de stromen
in de netten en de componenten waaruit deze
zijn opgebouwd en door toepassing van
geavanceerde algoritmes kunnen de uitnutting
van de netcapaciteit, het investeringsbeleid en
de onderhouds- en ver vangingsinspanningen
worden geoptimaliseerd. Ook is er meer infor -
matie nodig om de klant goed en snel te kun -
nen bedienen. Als gevolg van de opkomst van
in
ternet en online winkelen en bankieren,
De digitalisering van de maatschappij gaat steeds sneller. Mensen en
apparaten staan via het internet in toenemende mate permanent met elkaar
in verbinding. Deze ontwikkeling gaat de beheerders van gas- en elektrici -
teitsnetten uiteraard niet voorbij. Digitalisering biedt nieuwe mogelijkheden
v
oor de interactie met klanten, de verdere optimalisatie van het netbeheer
en het versnellen van de energietransitie. Het instrumenteren van het
middenspanningsnet en het inrichten van een geavanceerde ICT-omgeving
is een belangrijke stap op het vlak van de digitalisering van de elektriciteits -
distrubitie; een stap die een cruciale bijdrage levert aan efficiënt en effectief
ne
tbeheer én aan het versnellen van de energietransitie.
8 Energie + nr 2 juni 2018
8-11-digitale distributie.indd 8 29-05-18 09:56
accepteren klanten het niet langer dat hun
meterstand maar één keer per jaar wordt opge-
nomen en dat de voortgang van processen
v
oor bijvoorbeeld levering of aanpassing van
een netaansluiting voor hen niet of nauwelijks
inzichtelijk is. Ook voor deze ontwikkeling is de
digitalisering van de netten van groot belang.
Enexis, beheerder van de gas- en elektriciteits -
distributienetten in Noordoost en Zuid Neder -
land en één van de drie grote regionale netbe -
heerders in ons land heef t als antwoord op
d
eze ontwikkelingen de transitie naar digitaal
netbeheer krachtig ingezet. Een essentieel
onderdeel van deze transitie is het uitrollen
van een sensornetwerk en het inrichten van
een ICT-omgeving waarmee het eenvoudig
wordt om de data uit de sensoren om te zetten
in informatie ? informatie die voor de netbe -
heerder en voor de klanten toegevoegde
w
aarde creëert.
Distributie Automatisering Light
Onder de noemer Distributie Automatisering
Light (DALI) heef t Enexis een project geïniti -
eerd dat tot doel heef t om circa 35.000 mid -
denspanningsruimten te instrumenteren.
E
nexis werkt al een aantal jaar aan het uitrollen
van Distributie Automatisering (DA). DA maakt
het mogelijk om het netwerk op afstand, vanuit
een bedrijfsvoeringscentrum, te obser veren en
te besturen. DA verg t echter relatief grote
investeringen, vooral omdat om besturing op
afstand mogelijk te maken vaak ook de scha -
kelinstallatie moet worden ver vangen. En daar -
naast omdat er een forse accu in het DA-sys -
teem zit, zodat dit ook blijf t functioneren als de
n
etspanning weg valt. Daarom wordt DA alleen
toegepast op strategische punten in het net ?
dit betref t zo'n 5.000 middenspanningsruim -
ten. Voortbouwend op het concept voor DA is
d
e variant Distributie Automatisering Light
(DALI) ontwikkeld. DALI biedt niet de ? relatief
dure - mogelijkheid om op afstand te schake -
len, maar wel een aantal andere belangrijke
f
unctionaliteiten. En dat alles voor significant
lagere kosten dan een volledig DA-systeem.
Innovatieve ICT-systemen en communicatie -
technologieën maken het verzamelen, opslaan
en
verwerken van de grote hoeveelheden
gegevens die door DA en DALI worden gegene -
reerd eenvoudiger en goedkoper; deze techno -
logische ontwikkeling draag t ook sterk bij aan
d
e haalbaarheid en aan de toegevoegde
waarde van digitalisering van elektriciteitsnet -
ten. Ten behoeve van de uitrol van het DALI-
c
oncept heef t Enexis een nieuw geavanceerd ecosysteem gecreëerd om verschillende ICT-
systemen met elkaar te verbinden, met als ach
-
terliggend doel om DA- en DALI-systemen op
e
en soepele manier te kunnen koppelen aan
netcomponenten en om ver volgens de gegene -
reerde (meet)gegevens veilig beschikbaar te
s
tellen en te kunnen gebruiken voor bedrijfs -
voering en planning van het elektriciteitsnet en
om
klanten beter te informeren. Tevens wordt
de data opgeslagen in een big data-omgeving
voor aanvullende analyses en het verbeteren
van de dienstverlening. Dit ecosysteem geef t
een belangrijke impuls aan de transformatie
van Enexis naar een toekomstbestendige,
data-gedreven netbeheerder.
Toepassingen DALI
De gegevens uit het netwerk die beschikbaar
komen dank zij de uitrol van DALI creëren op
diverse vlakken toegevoegde waarde dank zij
innovatieve toepassingen. De belangrijkste
zijn:
?
N
auwkeurig detecteren van storingen met
als doel het herstel van de elektriciteitsle -
vering te versnellen.
?
O
ptimaliseren van de netplanning.
?
F
lexibeler aansturen van de openbare ver -
lichting en verbeteren van de dienstverle -
ning aan gemeenten.
?
V
ersnellen van de energietransitie.
De betrouwbaarheid van de elektriciteits -
voorziening ligt in Nederland boven de
9
9,99%. Internationaal is dit een ongekend
hoog niveau, dat door de meeste andere Euro -
pese landen niet wordt geëvenaard. Deze
h
oge betrouwbaarheid wordt bereikt door enerzijds het aantal storingen zoveel mogelijk
te beperken door een adequaat netontwerp
en onderhouds- en ver vangingsbeleid en
anderzijds door die storingen die zich deson
-
danks voordoen zo snel mogelijk op te lossen
e
n de levering aan de klanten te herstellen.
Detectie storingen
Vanwege de toenemende afhankelijkheid van
elektriciteit is het zaak dit hoge betrouwbaar -
heidsniveau vast te houden en zo mogelijk ?
o
p een ef fectieve manier - verder te verbete -
ren. Een belangrijke functie van DALI is
d
aarom een snelle detectie van de oorzaak
van storingen. Dat maakt het ver volgens
mogelijk om vanuit het bedrijfsvoeringcen -
trum monteurs direct naar de juiste plek te
s
turen om het herstel van de energielevering
snel in gang te kunnen zetten. Er is niet langer,
zoals tot nu toe, kostbare tijd nodig om eerst
uit te zoeken wat de oorzaak van de storing is
en waar de defecte netcomponent zich pre -
cies bevindt, alvorens werk te kunnen gaan
m
aken van het herstellen van de energieleve -
ring. Voor dit doel wordt gebruik gemaakt van
z
ogenaamde "kortsluitverklikkers", die kort -
sluitingen kunnen detecteren en in geval van
ko
rtsluiting een melding uitsturen naar het
bedrijfsvoeringcentrum. Omdat middenspan -
ningsruimten achter elkaar zijn aangesloten in
z
ogenaamde "kabelstrengen" bevindt de
kortsluiting ? en daarmee de defecte netcom -
ponent ? zich logischer wijs tussen de laatste
ko
rtsluit verklikker die de kortsluiting nog wel
heef t gedetecteerd en de eerste kortsluit ver -
klikker die de kortsluiting niet meer heef t
DALI-box
nr 2 juni 2018 Energie + 9
8-11-digitale distributie.indd 9 29-05-18 09:56
productie
gedetecteerd. Zo weten de bedrijfsvoerders
op basis van het 'verklikkerbeeld' precies
waar de storing zit. Tot nu toe moeten voor het
lokaliseren van de storing alle middenspan-
ningsruimten worden afgereden en zijn soms
zelfs metingen nodig, waar voor een speciale
meetwagen wordt ingezet. Het zal duidelijk
zijn dat met dit alles de nodige tijd is gemoeid,
die dankzij DALI kan worden uitgespaard.
Vergroting netcapaciteit?
Om op de juiste plek en op juiste moment te
kunnen investeren in vergroting van de netca-
paciteit is inzicht nodig in de stromen in de
netwerken. Netcomponenten zoals kabels en
transformatoren worden ontworpen en gedi-
mensioneerd op een maximale stroom-
sterkte. Als deze wordt overschreden, neemt
de levensduur van een component sterk af en
kan een component defect raken vanwege
over verhitting of zelfs in brand vliegen. Wan-
neer de maximale stroom dreig t te worden
overschreden, zijn daarom maatregelen
noodzakelijk en wordt er geïnvesteerd in uit-
breiding van de netcapaciteit. Als gevolg van
de energietransitie elektrifi ceert ons energie-
systeem, omdat ver voer en ver warming in toenemende mate worden aangesloten op het
elektriciteitsnet en niet langer hun energie
halen uit het verbranden van benzine, diesel
en aardgas. Ook worden er meer windmolens
en zonnepanelen aangesloten. Door dit alles
neemt de stroom in de netten toe en gaat deze
ook steeds meer fl uctueren; het risico op
overbelasting neemt daardoor toe. Om dat te
voorkomen wordt een goed inzicht in de stro-
men in de netten steeds belangrijker.
DALI biedt de mogelijkheid om de stromen in
de netwerken te meten. Eventuele capaciteits-
knelpunten zijn daardoor snel in beeld zodat
tijdig maatregelen kunnen worden genomen.
De meetgegevens worden ook gecombineerd
met andere data uit in- en externe bronnen.
Geavanceerde algoritmes maken het mogelijk
om voor specifi eke gebieden en locaties scena-
rio's te ontwikkelen voor verschillende nieuwe
ontwikkelingen zoals elektrisch ver voer,
zonne-energie en warmtepompen. Door het
doorreken en analyseren van netten vergaand
te automatiseren, kunnen de consequenties
van deze scenario's voor de netten snel inzich-
telijk gemaakt worden. De resultaten van zulke
analyses leveren, zijn van wezenlijk belang
voor ef fectief netbeheer en dragen ook bij aan de dienstverlening aan klanten, omdat netbe-
heerders de netten tijdig op nieuwe ontwikke-
lingen kunnen voorbereiden en niet achter de
feiten aanlopen.
Straatverlichting
De netbeheerders zijn ook verantwoordelijk
voor het aansturen van straatverlichting.
Hier voor wordt op dit moment de zoge-
naamde "toonfrequent" (TF )-sturing
gebruikt. Kern van dit concept is dat met een
TF-zender bij de netspanning een kleine span-
ning wordt opgeteld met een frequentie van
enkele honderden Herz. Deze spanning wordt
ont vangen door een TF-ont vanger. Op die
manier kan een TF-zender via het elektrici-
teitsnet communiceren met een TF-ontvanger.
De belangrijkste toepassing van TF-sturing is
het schakelen van elektriciteitsmeters tussen
piek- en daltarief. Maar ook lantaarnpalen
worden met TF in- en uitgeschakeld.
Als gevolg van de introductie van de slimme
meter ver valt de belangrijkste toepassing
van TF. Slimme meters schakelen namelijk
zelfstandig tussen piek- en daltarief, zonder
dat hier voor een extern signaal nodig is. Het
is te kostbaar is om de TF-sturing uitsluitend
Artist Impression van de DALI-keten, van de installatie van het systeem tot waardecreatie.
10 Energie + nr 2 juni 2018
8-11-digitale distributie.indd 10 29-05-18 09:56
in stand te houden voor het in- en uitschake-
len van straatverlichting. Het DALI concept
voorziet in aansturing van straatverlichting
zonder dat daar een TF-signaal voor nodig is.
Een DALI-systeem is immers voorzien van
een communicatie-interface, die kan worden
gebruikt om het schakelpatroon voor de
aangesloten straatverlichting te ontvangen.
Dat maakt het mogelijk om de dienst verle -
ning naar klanten ? in het geval van straat -
verlichting betref t het dan gemeenten ?
sterk te verbeteren. Het aanpassen van de
momenten waarop de straatverlichting in-
en uitschakelt, wordt hierdoor namelijk veel
eenvoudiger en het is met DALI ook mogelijk
om per dorp of stadswijk verschillende in- en
uitschakelmomenten te kiezen. In de nabije
toekomst kunnen gemeenten deze ook zelf
aanpassen, zonder tussenkomst van de net -
beheerder. Dat maakt het bijvoorbeeld
mogelijk om bij evenementen of om de soci -
ale veiligheid te verbeteren de straatverlich -
ting langer te laten branden of om energie te
besparen door op sommige plekken de
straat verlichting juist korter te laten bran -
den. Nieuwe diensten
Tot slot worden de gegevens die met DALI wor -
den verzameld beschikbaar gesteld aan
e
xterne partijen ? uiteraard met inachtneming
van privacyregels - zoals (lokale) energiecoö -
peraties, bedrijventerreinen en industriële
k
lanten. Daarmee kunnen nieuwe diensten
worden ontwikkeld, zoals bijvoorbeeld het
Slim Laden van elektrische auto's. Slim Laden
is een dienst waarmee elektrische auto's op
afstand kunnen worden aangestuurd met als
doel zo goedkoop en duurzaam mogelijk op te
laden. De energieleverancier kan de laadsessie
zo aanpassen dat deze samenvalt met de
momenten dat er veel zonne- en windenergie
beschikbaar is zonder dat de berijder daar iets
van merkt. Voor waarde daartoe is wel dat er
voldoende netcapaciteit beschikbaar is ? DALI
maakt het mogelijk om dit te bewaken en zo
overbelasting van het netwerk te voorkomen.
In het project Interflex op Strijp-S in Eindhoven
worden andere concepten onderzocht om het
elektriciteitsverbruik te sturen met als doel de
productie van duurzame energie optimaal in te
passen in het energiesysteem door de elektri -
citeitsproductie, het elektriciteitsverbruik en
d
e netcapaciteit op elkaar af te stemmen.
Perspectieven
Enexis wil in de komende jaren 35.000 midden -
spanningsruimten van DALI-systemen te voor -
zien. In combinatie met de uitrol volwaardige
D
istributie Automatiseringssystemen waar
Enexis al een aantal jaar aan werkt en de
Slimme Meters is dan het hele elektriciteitsnet -
werk bemeten. Daarnaast wordt het data-eco -
systeem waar voor de basis is gelegd de
ko
mende periode doorontwikkeld met als doel
de meetgegevens zowel intern als extern soe -
pel en gebruiksvriendelijk beschikbaar te
m
aken. De flexibele en schaalbare opbouw van
dit systeem maakt het mogelijk om nieuwe sen -
soren toe te voegen, zoals bijvoorbeeld een
d
eurcontact dat signaleert dat een deur open -
gaat en dat zo het risico op toegang door onbe -
voegden beperkt en een luchtvochtigheids- en
t
emperatuurmeting om de omgevingscondities
in middenspanningsruimten te bewaken.
Onderzoek naar deze en andere mogelijkheden
loopt volop. Het DALI-concept is na Distributie
Automatisering en Slimme Meters de laatste
schakel in het volledig bemeten van de elektri -
citeitsnetten. Zo bereid de netbeheerder zich
v
oor op de toekomst en transformeert naar een
digitale distributiesysteembeheerder.
Bedrijfsvoeringcentrum van Enexis.
nr 2 juni 2018 Energie + 11
8-11-digitale distributie.indd 11 29-05-18 09:56
Reacties