Umspannwerk, kompiliert

Wir haben die SCL-Datei für unser eigenes repräsentatives Umspannwerk geschrieben. Es hat eine 110-kV-Doppelsammelschiene mit zwei Leitungen, einer Sammelschienenkupplung und zwei 40-MVA-Transformatoren, dazu eine metallgekapselte 20-kV-Schaltanlage, und die Datei validiert gegen das offizielle Schema nach IEC 61850-6. Unser Parser liest die Datei als node-breaker-Graphen ein. Aus diesem Graphen leitet ein Compiler die Verriegelung für jedes Schaltgerät ab: boolesche Gleichungen, die nur Schalterstellungen auswerten, nie den Strom. Ein Trennschalter darf sich nur bewegen, wenn eine Seite spannungsfrei ist oder ein geschlossener Parallelpfad besteht. Ein Erdungsschalter darf nur auf einen Abschnitt schließen, der durch offene Trennschalter freigeschaltet ist. Eine Sammelschienenkupplung darf nicht öffnen, solange ein Feld auf beiden Sammelschienen liegt. Eine Zwischenstellung oder eine Stellung mit schlechter Qualität gilt weder als offen noch als geschlossen und kann daher nur sperren. Das sind allgemeine Regeln, die wir selbst geschrieben haben, nicht das Verriegelungsschema eines Netzbetreibers. Der Compiler schreibt die Gleichungen zurück in die Datei, zusammen mit den GOOSE-Abonnements jedes Feldleitgeräts. Jedes Feldleitgerät abonniert genau die Stellungen, die seine Gleichungen lesen.

Unsere SCL-Datei enthält keine Impedanzen, deshalb liefert eine separate Datei sie. Sie verwendet pandapower-Standardtypen für Leitungen, Transformatoren und Kabel. Längen und Lasten haben wir gewählt, und das 110-kV-Netz jenseits der beiden Leitungen ist ein einfaches Ersatznetz. Jede Kombination der 36 Leistungs- und Trennschalter, mit jeder Leitung entweder gespeist oder geerdet, entspricht einer von 2.965 unterschiedlichen elektrischen Topologien, und jede Topologie wurde vorab als AC-Lastfluss gelöst. Deshalb reagiert das Umspannwerk sofort. Ein symbolischer Prüfer hat dann jeden erreichbaren Schaltzustand abgedeckt, alle 1,17 × 10¹³, und vier Dinge bestätigt:

• keine zulässige Trennschalterbetätigung verbindet oder trennt spannungsführende Teile; sie kommutiert nur Strom bei einem Sammelschienenwechsel oder schaltet an einem spannungsfreien Abschnitt;
• ein geerdeter Abschnitt bleibt vom Rest des Umspannwerks getrennt;
• die beiden Sammelschienen werden nie allein über Trennschalter gekuppelt;
• jeder Zustand kann in den Ausgangszustand zurückkehren.

Das ferne Ende einer Leitung liegt außerhalb der Datei; eine Leitung wird deshalb erst geerdet, nachdem ihr fernes Ende organisatorisch geöffnet wurde. Unser Modell behandelt diese Leitung dann als spannungsfrei.

Die Schaltanlage wird aus der Struktur der Datei selbst erzeugt, in Dateireihenfolge. Strom ist das einzige Licht, und seine Breite ist proportional zur Stromstärke in Ampere. Im Film wird der Versuch abgelehnt, den Sammelschienentrennschalter von Leitung 2 zu öffnen, und die abgeleitete Bedingung erscheint im Bild. Dann wechselt die Leitung unter Last auf Sammelschiene 2, in der Reihenfolge, die die Verriegelung zulässt: zuerst die Kupplung, dann Q2, dann Q1. Der Leistungsschalter des Leitungsfelds bewegt sich nie. In unserem Modell bleibt jeder Anschluss die ganze Zeit am selben elektrischen Knoten, daher ist der berechnete Leitungsstrom bei jedem Schritt derselbe: 233 A.