Robuste Kommunikation für die Automatisierung von Verteilnetzen

Eine der wichtigsten Funktionen bei der Automatisierung von Verteilnetzen ist FDIR (Fault Detection, Isolation and Restoration – Fehlererkennung, Isolierung und Wiederherstellung). FDIR erkennt fehlerhafte Segmente in einer Verteilnetzleitung und isoliert Fehler durch Topologieänderungen im Verteilnetz (durch Öffnen und Schließen bestimmter Schutzschalter). Wenn feststeht, dass der Fehler beseitigt wurde, wird die ursprüngliche Topologie wiederhergestellt. In der vordigitalen Zeit musste bei einem Fehler im Verteilnetz ein Reparaturteam vor Ort die Schutzschalter manuell öffnen und schließen, um den Netzbetrieb wiederherzustellen. Das dauerte mitunter Stunden. In modernen Smart Grids erkennt und isoliert ein automatischer FDIR-Algorithmus das fehlerhafte Segment innerhalb von 100 Millisekunden oder sogar noch weniger. Diese Reaktionszeit wird durch eine verteilte Architektur erreicht, bei der intelligente elektronische Geräte (IEDs) ihren Status über das schnelle GOOSE-Protokoll nach IEC 61850 austauschen. In zahlreichen Anlagen weltweit leisten die industriellen Wireless-Kommunikationssysteme von Siemens einen wichtigen Beitrag zum Aufbau selbstheilender Energienetze (Smart Grids) – sowohl mit öffentlichem LTE als auch mit privaten wireless Breitband-Lösungen.

Bei großen Verteilnetz-Installationen sollten Investitionsentscheidungen keinesfalls nur auf Basis der Investitionsausgaben (CAPEX) getroffen werden. Sinnvoller ist eine Entscheidung anhand der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO), die stets auch die Betriebskosten (OPEX) einschließen. Um die OPEX zu minimieren und damit die TCO zu optimieren, sollte die Lösung auf robuste Komponenten in Industriequalität setzen, die auch unter widrigen Betriebsbedingungen über Jahre ohne Reparatur- oder Ersatzteilbedarf funktionieren. Die Entscheidung für Systemlösungen, die Branchenanforderungen übertreffen und eine hohe Produktlebensdauer sowie hohe MTBF-Werte gewährleisten (Mean Time Between Failure – mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen), sichert die Rentabilität der Anlage.

Je nach Region und Bevölkerungsdichte fehlt möglicherweise eine Glasfaser- oder ähnliche drahtgebundene Kommunikationsinfrastruktur für die Vernetzung der Geräte im sekundären Verteilnetz. Hier ist drahtlose Kommunikation eine naheliegende Alternative. Wireless-Technologien sind jedoch in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungen lieferbar. Es gibt in der Wireless-Kommunikation keine Standardlösung für alle Anwendungsfälle. Je nach wirtschaftlichen und technischen Kriterien muss zwischen privaten drahtlosen Netzwerken und öffentlichen Mobilfunknetzen entschieden werden. Private Wireless-Kommunikationslösungen wie 4G-Breitbandnetze bieten höhere Zuverlässigkeit, ein hohes Maß an Sicherheit und optimierte Betriebskosten. Für öffentliche Mobilfunknetze sprechen geringere Investitionskosten, kürzere Inbetriebnahmezeiten und eine gute Abdeckung in den meisten Gegenden. Auf jeden Fall sollte eine standardbasierte, interoperable und skalierbare Lösung gewählt werden, die eine Multi-Service-Netzwerkinfrastruktur unterstützt.

Bei der Konzeption des Netzwerks für die Verteilnetzautomatisierung müssen die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen, die die Kommunikationsarchitektur verwenden, genau berücksichtigt werden:

• Anzahl der einzubindenden Geräte
• Art der Kommunikationsschnittstellen (z. B. Ethernet, RS-232 seriell)
• Geforderte Zuverlässigkeit
• Notwendige Bandbreite
• Maximal tolerierbare Latenz
• Netzwerk-Redundanzoptionen
• Zeitsynchronisationsprotokolle
• Erforderliche Unterstützung von Multicast-Traffic
• Notwendige Beschränkungen von Datenströmen zwischen unterschiedlichen Standorten oder Geräten
• Erforderliche Monitoring- und Selbstdiagnosefunktionen

Um Skalierbarkeit zu gewährleisten, sollten die Lösungen auf leistungsfähigen Layer 2 und Layer 3 Kommunikationsprotokollen basieren. Die zertifizierten Netzwerkexperten von Siemens Professional Services unterstützen in der Design-, Entwicklungs- und Inbetriebnahmephase. Darüber hinaus bietet Siemens ein breites Angebot an Zertifizierungsschulungen für die industrielle Kommunikation.
 

Nähere Informationen zu Professional Services für industrielle Netzwerke finden Sie hier:

Immer mehr Energieversorger entwickeln Strategien für die Migration ihrer Anwendungen auf neueste IT-Architekturen, die Edge oder Cloud Computing nutzen. Cloud-Plattformen schaffen die Voraussetzungen für umfassende Konnektivität der Anlagen, für Datenanalytik, optimiertes Monitoring, vorausschauende Wartung und mehr. Ein wichtiger Vorteil cloudbasierter Systeme ist die höhere Wettbewerbsfähigkeit. Grund dafür ist das vielfältige Ökosystem an Anwendungen und Services, mit dem neue Geschäftsmodelle erschlossen werden können. Diese Systeme sollten auf standardisierten, offenen IoT-Protokollen aufgebaut werden, um eine Abhängigkeit von einzelnen Herstellern zu vermeiden (Vendor-Lock-In). Durch Edge Computing erhalten die Unternehmen zudem die Möglichkeit, Intelligenz und Datenverarbeitung näher an die Feld- und Prozessebenen heranzubringen. Cloud und Edge Computing steigern Flexibilität und Skalierbarkeit, da die Services besonders einfach genutzt werden können. Moderne Multi-Service-Kommunikationsplattformen wie RUGGEDCOM RX1400 mit der Virtual Processing Engine (VPE) oder die RUGGEDCOM RX1500-Familie mit APE1808 sind Beispiele für intelligente Kommunikationsplattformen, die Edge Computing und Cloud-Konnektivität bieten. Sie bieten als leistungsstarke Lösung auch ideale Voraussetzungen, um Anwendungen von Drittanbietern zu nutzen.
 

Hier erfahren Sie mehr über die moderne Application Processing Engine RUGGEDCOM APE1808.

Mehr Informationen über den intelligenten Multi-Protokoll-Router RUGGEDCOM VPE1400.