Visualisierung des Systemzustandes und Situationserfassung in großräumigen elektrischen Übertragungsnetzen

In den letzten Jahren hat sich die Komplexität der Systemführung von großräumigen elektrischen
Übertragungsnetzen aufgrund mehrerer paralleler Entwicklungen stark erhöht. Die zentralen
Herausforderungen stellen die Integration der erneuerbaren Energien - insbesondere Wind
und Photovoltaik - sowie der Handel großer Energiemengen dar. Es kommt immer häufiger
zu wechselnden sowie unbekannten Netzsituationen mit grenzwertig hohen Belastungen des
Übertragungsnetzes.
Von den Schaltingenieuren der Netzleitstelle müssen bei der Überwachung und Identifikation
des globalen Systemzustandes wesentlich mehr Informationen berücksichtigt und bewertet
werden. Daraus ergeben sich neue Anforderungen an die Visualisierung unter Berücksichtigung
kognitiver Aspekte. Es stellt sich die Frage, wie die steigende Komplexität aufbereitet und die
Situationserfassung in der Systemführung durch eine geeignete Visualisierung unterstützt werden
kann.
Daher wird in dieser Arbeit die Situationserfassung in großräumigen elektrischen
Übertragungsnetzen analysiert und eine Visualisierung des globalen Systemzustandes
entwickelt. Um erste Erfahrungen im Betrieb in die Arbeit einfließen lassen zu können, sind neue
Visualisierungsentwürfe ins zentrale Leitsystem eines deutschen Übertragungsnetzbetreibers
mit weiteren nationalen und internationalen Aufgaben für das deutsche und europäische
Übertragungsnetz implementiert worden.
Zur Vermeidung einer Datenüberflutung wird das Visualisierungskonzept auf Basis einer
hierarchischen Informationsdarbietung aufgegriffen. Die höchste Ebene - die Visualisierung des
globalen Systemzustandes - stellt den Fokus der Entwicklungen dar. Dem Schaltingenieur wird über
ein Kreisdiagramm angezeigt, ob sich das Gesamtsystem im gewünschten Zustand befindet und
falls nicht, präsentieren die einzelnen Kreissegmente den Grad der Abweichung der jeweiligen
Systemzustandsinformation. Die Darstellung erfolgt so, dass der Systemzustand im Echtzeitbetrieb
intuitiv nach geringer Betrachtungszeit gedeutet werden kann. Dabei liegt die Hauptaufgabe der
Systemzustandsanzeige darin, die Aufmerksamkeit des Schaltingenieurs im Falle einer Abweichung
zu erzielen und somit die Situationserfassung zu unterstützen.
Die gewonnenen Erkenntnisse im Rahmen der Untersuchungen der Gebrauchstauglichkeit in
der Netzleitstelle zeigen, dass die angebotene Visualisierung den Schaltingenieuren erlaubt,
den globalen Systemzustand auf einen Blick zu erkennen. Zusätzlich fördern die angebotenen
Darstellungen der mittleren Visualisierungsebene die Situationserfassung durch die Unterstützung
der visuellen Wahrnehmung, wie zum Beispiel der Mustererkennung. Durch die parallele Anzeige
der Systemzustandsanzeige für die verschiedenen Aufgabenbereiche in der Systemführung wird
eine gemeinsame, aufgabenübergreifende und geteilte Situationserfassung aller Schaltingenieure
der verschiedenen Arbeitsplätze in der Netzleitstelle gefördert.