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Modulares System macht das Verteilnetz smart

01 Mit dem Smart-Grid-Interface-Modul, dass sich einfach in Verteilersäulen oder Kabelverteilerschränke integrieren lässt, die auf einem 185-mm-Sammelschienensystem basieren, wird die Niederspannungsverteilung intelligent

01 Mit dem Smart-Grid-Interface-Modul, dass sich einfach in Verteilersäulen oder Kabelverteilerschränke integrieren lässt, die auf einem 185-mm-Sammelschienensystem basieren, wird die Niederspannungsverteilung intelligent

02 Um den Installationsaufwand minimal zu halten, sind die SGIM-Rogowski-Sensoren für die Messung an dreiphasigen Stromanschlüssen bereits fertig vorkonfektioniert.

02 Um den Installationsaufwand minimal zu halten, sind die SGIM-Rogowski-Sensoren für die Messung an dreiphasigen Stromanschlüssen bereits fertig vorkonfektioniert.

03 Das Smart-Grid-Interface-Modul ermöglicht es, die Verteilnetze an neuralgischen Stellen mit Messpunkten einfach und kostengünstig auszurüsten

03 Das Smart-Grid-Interface-Modul ermöglicht es, die Verteilnetze an neuralgischen Stellen mit Messpunkten einfach und kostengünstig auszurüsten

Während das Hochspannungsnetz schon lange mit Messtechnik gut ausgestattet ist, sieht das im Niederspannungsbereich noch ganz anders aus. Energieversorger betreiben diese Verteilnetze fast noch im Blindflug. Abhilfe schafft das Smart-Grid-Interface-Modul SGIM. Das modulare System zum Erfassen der wichtigsten physikalischen Messgrößen in Verteilerschränken und Kabelverteilkabinen bringt Intelligenz in das Verteilnetz.

Die Netze für elektrische Energie stehen aufgrund der Energiewende in Deutschland vor großen Herausforderungen. Dies betrifft keineswegs nur die zusätzlich benötigten Hochspannungsleitungen in Nord-Süd-Richtung, sondern auch die Verteilnetze im Niederspannungsbereich müssen in Hinblick auf die neuen Anwendungen, wie dezentrale, regenerative Energieerzeugung oder Elektromobilität, angepasst werden. Häufig verwendetes Schlagwort hierbei ist das Smart Grid – also ein intelligentes Verteilnetz. Smart bedeutet dabei vor allem eins: Eine intelligente Messtechnik, die alle wichtigen Größen innerhalb des Verteilnetzes überwachen kann. Genau dafür hat Efen das Smart Grid Interface Modul (SGIM) entwickelt.
Leicht integrierbar
Das SGIM lässt sich einfach in Verteilersäulen oder Kabelverteilerschränke integrieren, die auf einem 185-mm-Sammelschienensystem basieren (Bild 1). Mit einer Breite von 100 mm entspricht es der Baubreite einer NH-Sicherungs-Lastschaltleiste Gr. 1-3. Ein entsprechender Reserveplatz ist in den meisten Verteilungen vorhanden. Der Einbau kann auch unter Spannung erfolgen. Bei Einbausituationen ohne Sammelschienen werden die zur Messung benötigten Spannungen mittels eines Steckverbinders zugeführt.
Das SGIM ist modular aufgebaut und besteht im Wesentlichen aus der Installationsplattform sowie einem Einschub. Dieser beinhaltet ein Netzteil, die CPU sowie zwei Steckdosen, die bei Wartungsarbeiten sehr nützlich sind und die Möglichkeit ein Netzanalysegerät anzuschließen. Das CPU-Modul bereitet die Messdaten auf und steuert die Kommunikation mit dem Datenserver über das Com.tom-Kolibri-Protokoll. Für die Anbindung externer Geräte sind eine LAN- und RS-485-Schnittstelle vorhanden.
Strommessung über Rogowski-Spulen oder Wandler
Zur Stromerfassung lassen sich beispielsweise Module für Rogowski-Spulen einstecken. Um den Installationsaufwand minimal zu halten, gibt es vorkonfektionierte Rogowski-Sensoren für die dreiphasige Messung. Der SGIM-Rogowski-Kabelsatz (Bild 2) wird mit einem Stecker am Rogowski-Modul angeschlossen und verfügt am anderen Ende über drei Sensorringe. An jedes Modul lassen sich zwei Kabelsätze anschließen. Die Spulen bestehen aus einem flexiblen Sensorring, der einfach um den zu messenden Leiter geführt und mit einem Drehverschluss geschlossen wird. So muss der zu messende Stromleiter nicht aufgetrennt und der Stromfluss nicht unterbrochen werden. Diese Messmethode eignet sich gut für Ströme von 100 A bis 1 kA.
Alternativ kann die Strommessung auch über Stromwandler erfolgen. An das entsprechende Modul lassen sich zum Beispiel die Stromwandler anschließen, die als Zubehör in den E³-NH-Sicherungs-Lastschaltleisten verbaut werden können. Die Stromwandler bestehen aus einem Ferritring, durch den der zu messende Stromleiter hindurchgeführt wird. Sie liefern genauere Werte bei niedrigen Strömen.
Mit diesen Messmodulen lassen sich bis zu zehn dreiphasige Messstellen realisieren. Zusätzlich sind noch Module für die Kommunikation über GSM oder über Glasfaser sowie ein IO-Modul für weitere Anzeigen, wie eine Sicherungsüberwachung, erhältlich. Das IO-Modul, welches acht Ein- und zwei Ausgangskanäle besitzt, kann Schaltvorgänge erkennen und auslösen.
Stark in der Kommunikation
Das SGIM erfasst sämtliche Spannungen und Ströme und berechnet daraus die weiteren relevanten Messgrößen, wie Blind-, Schein- und Wirkleistung, Energieverbrauch, Leistungsfaktor, Phasenwinkel sowie Netzfrequenz. Da auch der Strom im Neutralleiter gemessen wird, lassen sich Kurzschlüsse ebenfalls detektieren. Die in der CPU berechneten Werte können online an einen Datenserver übertragen werden. Bei einer stabilen Datenverbindung ist der Anwender in weniger als einer Sekunde darüber informiert, wenn zum Beispiel Grenzwerte über- oder unterschritten werden. Das bewährte Com.tom-Kolibri-Übertragungsprotokoll reduziert die hierfür nötige Datenmenge auf ein Minimum. Die Daten stehen dann auf dem Com.tom-Portal zur Verfügung. Der Anwender greift über eine passwortgeschützte Visualisierung auf die Daten zu. Die Auswahl an verfügbaren Messdaten und deren Darstellung sind konfigurierbar. Im Portal lassen sich außerdem Grenzwerte definieren. Werden diese Grenzwerte erreicht oder überschritten, können Warnungen und Alarme per SMS oder E-Mail versendet werden. Die innovative und sichere IoT-Verbindung zwischen der SGIM-Leiste und dem Com.tom-Server unterstützt auch schreibende Zugriffe. Über diesen Datenaustausch ist es zum Beispiel auch möglich, Schaltvorgänge in einer Trafo-Station auszulösen oder analoge Steuerungsvorgänge auszuüben.
Neben der Übertragung an das Com.tom-Portal sind optional noch weitere Übertragungsprotokolle möglich, wie die Normprotokolle IEC 60870-5-104, das als Standard in Leitwarten und Netzmanagementsystemen etabliert ist, und das Protokoll IEC 61850. (no)

Dr. Jörg Lantzsch ist freier Redakteur in Wiesbaden. j.lantzsch@drlantzsch.de

Dr. Jörg Lantzsch ist freier Redakteur in Wiesbaden. j.lantzsch@drlantzsch.de