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.
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.