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Barrierefreie Kommunikation nach IEC 61850

Als verbindende Instanz zwischen Schutztechnik und Leitsystem kommt der Fernwirktechnik beim Schutz des Stromnetzes eine besondere Bedeutung zu (Bild: fotolia_ Zauberhut)

Als verbindende Instanz zwischen Schutztechnik und Leitsystem kommt der Fernwirktechnik beim Schutz des Stromnetzes eine besondere Bedeutung zu (Bild: fotolia_ Zauberhut)

01 Bei Enexis übernimmt das Fernwirkgerät Net-Line FW-5-Gate das Mapping der Daten von IEC 61850 zu IEC 60870-5-104

01 Bei Enexis übernimmt das Fernwirkgerät Net-Line FW-5-Gate das Mapping der Daten von IEC 61850 zu IEC 60870-5-104

02 Der Aufbau der Fernwirktechnik bei Infra Fürth

02 Der Aufbau der Fernwirktechnik bei Infra Fürth

Im Zuge der Energiewende steigen auch die Herausforderungen im Hinblick auf die Netzstabilität und -sicherheit. Daher ist es heute wichtiger denn je, dass Netzverantwortliche das passende Schutzgerät für ihre jetzigen und zukünftigen Netzanforderungen einsetzen. Doch die Liste der Anbieter ist lang: Je nach Art des Schutzes, der Netztopologie und je nach dem Budget stehen zahlreiche Produkte zur Auswahl.
Die Auswahl des passenden Schutzgeräts ist jedoch nur eine Seite der Medaille. Danach müssen die relevanten Informationen auch zuverlässig im eigenen Leitsystem bereitgestellt werden können – und zwar unabhängig vom Schutzgeräthersteller, dem Gerätetyp und dem Leitsystem. Die Verwendung von Protokollen nach den Normen IEC 60870-5-103 und IEC 61850 erleichtern diese Aufgabe. In der Praxis existieren bei letzterer jedoch weiterhin Hürden: Trotz der Standardisierung haben viele Schutzgeräte auf dem Markt herstellerabhängige Besonderheiten in Bezug auf ihre Parametrierung und ihr Verhalten. Ein Anschluss von Schutzgeräten unterschiedlicher Hersteller an ein Fernwirkgerät ist in der Realität oft nur mit erheblichen Komplikationen, zum Teil aber auch gar nicht umsetzbar.
Fernwirktechnik als Schlüsselkomponente
Der Fernwirktechnik kommt als verbindende Instanz zwischen Schutztechnik und Leitsystem daher eine besondere Bedeutung zu. Nur wenn sie eine enorme Flexibilität bietet, also die Besonderheiten der verschiedenen Schutzgeräte berücksichtigt und „abfedern“ kann, können die Netzschutzbeauftragten ihre Technik unabhängig von der Herstellermarke auswählen und sie bei Bedarf auch flexibel austauschen. Genau diese Flexibilität bietet die Fernwirktechnik von SAE IT-Systems.
Ausschlaggebend ist die benutzerfreundliche Implementierung des IEC-61850-Protokolls in die innovative Parametriersoftware „setIT“, die als Client eine Einbindung von sogenannten IED (Intelligent Electronic Devices), wie Schutzgeräten, erlaubt. Hierfür können SCD- und ICD-Konfigurationsdaten unterschiedlicher Schutzgeräte oder ganze Anlagen importiert werden – und zwar in ein einziges Projekt. Da diese Dateien bereits alle relevanten Parameter der Geräte und Komponenten liefern, lässt sich die Kommunikation zwischen den Systemen häufig schon ohne weiteren Konfigurationsaufwand aufbauen. Im Klartext: Es können Schutzgeräte vieler verschiedener Hersteller ohne großen Aufwand an ein Leitsystem angebunden werden.
Freie Auswahl bei den Schutzgeräten
SAE hat Erfahrungen mit dem unterschiedlichen Verhalten und den Besonderheiten der Schutzgeräte diverser Hersteller – dank dieser Kenntnisse sowie der flexiblen Fernwirktechnik, können Netzverantwortliche verschiedenste Schutzgeräte in der Praxis testen, vergleichen und je nach Anforderungen innerhalb eines Netzwerks kombinieren. Sogar die gleichzeitige Anbindung von verschiedenen Protokoll-Editionen (Ed. 1 oder Ed. 2) ist möglich.
Die fortschreitende Energiewende verlangt von Netz- und Schutzverantwortlichen mehr Flexibilität für kurzfristige Lösungen. Dementsprechend hilfreich ist die Möglichkeit, das optimale Produkt für die eigenen Anforderungen unabhängig vom Hersteller auswählen zu können – auch mit Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Versorgungsunternehmen. Die TÜV SÜD Product Service GmbH hat die IEC-61850-Client-Implementation von SAE IT-Systems auf dem Net-Line FW-50 offiziell zertifiziert (UCA-Level-A-Zertifikat).
International erfolgreich im Einsatz
Dass die Anbindung von Schutzgeräten verschiedenster Hersteller damit kein Problem ist, haben schon zahlreiche Anwendungen gezeigt. Beispielhaft stehen dafür die Applikationen bei Enexis, Infra Fürth und Infrax.
Enexis ist für große Teile der Strom- und Gasnetze in den Niederlanden verantwortlich. In diesen Regionen nutzt das Unternehmen ca. 142 000 km Kabelnetz und betreibt ca. 1 200 Mittelspannungsanlagen (MV-T). Die Unterstationen besitzen Einfach-Sammelschienen, zwischen fünf und 20 Abgänge und sind im Netz zwischen den HS/MS-Umspannwerken sowie den MS/NS-Stationen angesiedelt. Ein Teil dieser Stationen wird schon seit vielen Jahren mithilfe von festverdrahteten digitalen und analogen Eingängen überwacht. Seit 2011 stellt Enexis auch Unterstationen mit der Möglichkeit zur Mittelspannungsschaltung bereit. Dabei werden die Schutzgeräte für die Interaktion mit dem Primärprozess genutzt und die Daten über ein unmanagedsingle-star-IEC-61850-Netzwerk zum Fernwirkgerät übertragen (Bild 1). Das Fernwirkgerät, in diesem Fall ein Net-Line FW-5-Gate, übernimmt das Mapping der Daten von IEC 61850 zu IEC 60870-5-104. Aufgrund dieser unterschiedlichen Anbindungsstrategien muss das Fernwirkgerät sowohl als IEC-61850-Client der Schutzgeräte fungieren als auch einfache E/A aufnehmen können. Obwohl bereits Schutzgeräte von unterschiedlichen Herstellern bei Enexis installiert waren, konnte eine gemeinsame Anbindung an das Leitsystem erfolgen.
Das mittelfränkische Unternehmen Infra Fürth ist in Fürth für die Versorgung mit Strom, Erdgas, Fernwärme und Trinkwasser sowie den Stadtverkehr mit Bus und U-Bahn verantwortlich. Es betreibt Fernwirksysteme zur Überwachung von Trafo- und Gasregelstationen, zur Anbindung von Umspannwerken und Heizkraftwerken sowie zur Ankopplung des Wasserwerks an die Verbundnetzleitstelle.
Anfang des Jahres 2013 realisierte Infra Fürth das Schalthaus Hätznerstraße auf Basis des IEC-61850-Protokolls – mit Projektierungsunterstützung von SAE IT-Systems. Dabei wurde eine Net-Line-FW-50-Station mit IEC-60870-5-101-Kopplung an die Zentrale per IEC 61850 über einen Ruggedcom-Switch per LWL-Ring mit insgesamt acht Siprotec-Kombigeräten verbunden (Bild 2). Aufgrund der problemlosen Umsetzung hat Infra Fürth inzwischen weitere Schalthäuser sowie ein Umspannwerk mit SAE-Technik ausgerüstet und per IEC 61850 angebunden.
Mit etwa 1 400 Mitarbeitern sichert Infrax die Ver- und Entsorgung von 126 Kommunen im flämischen Gebiet Belgiens. In diesem Zuständigkeitsbereich befinden sich auch zahlreiche dezentrale Erzeuger wie Windenergie-, Biogas-, PV- und KWK-Anlagen. Im Bereich der Ortsnetzautomatisierung setzt Infrax Technik von SAE in Kombination mit der IEC-61850 ein. Ortsnetzstationen sind mit Leistungsschaltern ausgestattet; die dazugehörigen Schutzrelais von ABB werden per IEC 61850 an die SAE-Fernwirktechnik angekoppelt.
Fazit
Die Anschlussmöglichkeiten und Einsatzbereiche von Schutztechnik sind vielfältig – und beeinflussen maßgeblich die Netzstabilität unserer Netze. Daher sollte man nicht unterschätzen, wie wichtig die unabhängige Auswahl des anforderungsoptimierten Schutzgeräts ist. (no)
Dipl.-Ing. Burkhard Borkenhagen ist Softwareentwickler bei SAEIT-Systems in Köln burkhard.borkenhagen@sae-it.de