Netzleittechnik

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Du hast neue Nachrichten (Unterschied zur vorletzten Version).

Die Netzleittechnik kann unter dem Oberbegriff MSR (Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik) zusammengefasst werden. Der Bereich der Netzleittechnik ist dabei auf den ersten Blick kaum von der Prozessleittechnik zu unterscheiden. Bei der Netzleittechnik kann heute nahezu die gleiche Hardware wie bei der Prozessleittechnik eingesetzt werden. Die Unterschiede der Technik ergeben sich in erster Linie durch die Art der eingesetzten Software. Ein weiterer Unterschied ergibt sich durch die Topologie der Anlagen. Dabei führt insbesondere die räumliche Ausdehnung der zu überwachenden Netzen und die dabei real vorhandenen, relativ niedrigen Übertragungsbandbreiten zu speziellen Anforderungen.

Netzleittechnik wird überall dort eingesetzt, wo es darum geht Netze zu überwachen und zu steuern. Dies betrifft in erster Linie die Versorgungs-Netze der Energieversorgungsunternehmen aber beispielsweise auch die Netze von Gas-, Wasserver- und -entsorgungsbetrieben.

[Bearbeiten] Aufgaben der Netzleittechnik

Die Netzleittechnik soll dem Netzbetreiber die Möglichkeit geben, sein ganzes Netz mit geringstem (Personal-) Aufwand zu betreiben, d.h.

Störungen im Netz schnell zu erkennen und zu beheben
Notwendige Schaltmassnahmen zentral durchzuführen
Statistische Daten zu sammeln (z.B. für Netzplanung)

Zur Erfüllung dieser Aufgaben wird erheblicher Aufwand getrieben:

In Bildern wird der jeweilige Prozess auf Ebene der Einzelschaltelemente als Prozessschema dargestellt, Übersichtsbilder abstrahieren auf die Ebene von Gasübergabestationen, Kläranlagen, Wasserwerken, Umspannwerken oder Transformatorenstationen und stellen in Netzübersichtsbildern nur noch verdichtete Information dar.
In Kurvengrafiken kann der zeitliche Verlauf von Strömen, Spannungen, Pegelständen, Durchflüssen oder anderen Messgrößen angezeigt werden.
In Ereignisprotokollen werden alle relevanten Ereignisse dokumentiert
In Alarmlisten werden Alarme aufgelistet
Schalthandlungen könne über regelbasierte Verriegelungen geprüft werden, um menschliche Schaltfehler zu verhindern.

Zur Durchführung dieser Aufgaben werden Leitsysteme eingesetzt, die die Bereitstellung und Manipulation der benötigten Informationen erlauben.

[Bearbeiten] Netztopologie

Ein Netzleitsystem (manchmal auch als SCADA-System bezeichnet) kann man logisch in verschiedene Ebenen aufteilen:

[Bearbeiten] Visualisierung / Bedienebene

Großbildleinwand

Die oberste Ebene in einem Netzleitsystem bildet die Visualisierung des Netzes. Diese Visualisierung erfolgt heute über Großbildleinwände oder Arbeitsplätze, die mit einem oder mehreren Monitoren ausgestattet sind. In älteren Warten findet man zusätzlich noch das sogenannte Mosaiksystem (Rückmeldetafel) als fest verdrahtete Anzeige- und Bedieneinheit.

Bei Großbildleinwänden sind mehrere Bildschirme möglichst ohne sichtbare Trennfugen aneinandergefügt. Aus Sicht des Betrachters wird damit die Übersichtlichkeit der relativ aufwendigen und bei Netzänderungen schlecht zu pflegenden Mosaikbildwand durch einfacher handhabbare Komponenten ersetzt.

Die Drucker in der Visualisierungsebene dienen heute in der Regel nur noch dazu, gezielt bestimmte Informationen auszudrucken. Früher wurde durch den ständigen Ausdruck aller Ereignisse die Langzeit-Dokumentation gewährleistet.

[Bearbeiten] Netzleitebene (NL)

Die Netzleitebene stellt die notwendige zentrale Infrastruktur zur Verfügung, um alle Aufgaben zu erfüllen:

Leitrechner (z.T. gedoppelt) mit Datenspeicher
Netzwerke
weitere Zugangsmöglichkeiten

Die Leitrechner sind etwa seit dem Jahr 2000 fast ausnahmslos UNIX- oder Windows-basierte Rechner. Dank der niedrigen Hardwarepreise ist es üblich, die Leitrechner redundant auszulegen, d.h. zwei Rechner werden parallel betrieben und überwachen sich gegenseitig. Fällt einer der beiden Rechner aus, übernimmt der jeweils andere seine Aufgaben, so dass der Betrieb des Netzes nicht eingeschränkt wird.

Die Redundanz der Leitrechner wird je nach Anforderungen des Betreibers oft auch auf die Verbindung zwischen den Leitrechnern bzw. zwischen Leitrechnern und Arbeitsplätzen ausgeweitet, d.h. die lokale Vernetzung (LAN) erfolgt ebenfalls redundant.

In vielen Fällen stehen auch die Fernwirkzentralen (FWZ) direkt am Ort der Leitrechner. Sie werden dann meist ebenfalls als Komponente der Netzleitebene betrachtet.

Die Verbindung zwischen FWZ und Leitrechner erfolgt in der Regel über LAN, dabei kommen entweder herstellerspezifische Protokolle oder Standard-Protokolle wie TASE.2 bzw. IEC 60870-5-104 zum Einsatz.

Analog zur Verknüpfung der elektrischen Netze einzelner Betreiber zu einem grossen europäischen Verbundnetz (UCTE-Netz) müssen auch die Informationen aus Leitrechnern ausgetauscht werden. Häufig kommt dabei ebenfalls TASE.2 als Protokoll zum Einsatz (Beispiel [PIA-Netzwerk] der ETRANS in der Schweiz).

[Bearbeiten] Fernwirkkopplung / Fernwirkübertragung

Die Fernwirkkopplung erfolgt über die sogenannte Fernwirkzentralen (FWZ). Über Linienkoppler verschiedener Bauart tritt die FWZ mit den Unterstationen (FWU, RTU) in Verbindung. Diese Fernwirkstrecke kann über die ganze Welt reichen. Tatsächlich werden einige Strecken über Satellit geführt.

Im Normalfall ist eine FWZ mit vielen FWUs verbunden. Die dabei eingesetzten Sprachen, sogenannte Fernwirkprotokolle, sind recht zahlreich. Allerdings werden im Bereich Fernwirken nur bestimmte Protokolle regelmäßig eingesetzt.

Nachdem heute in vielen Bereichen zunehmend (redundante) WAN-Verbindungen zwischen den Standorten von Netzleitstelle und wichtigen Orten im Prozess (Übergabestationen, Umspannwerke, Kläranlagen, Wasserwerke) existieren, werden die FWZ in wachsendem Umfang aus der Netzleitstelle in das Netz verlegt. Damit steigt in der Regel die Verfügbarkeit der Prozessanbindung, gleichzeitig werden höhere Datenübertragungsraten verfügbar.

[Bearbeiten] Stationsleitebene / Feldleitebene

Die Stationsleitebene fällt oft mit der Feldleitebene zusammen. Bei der Stationsleitebene handelt es sich meist um eine Fernwirkunterstation (FWU, engl. RTU). Sie ist das Bindeglied zwischen dem Prozess und der Netzleitebene. Eine Fernwirkunterstation verfügt über Signal-Ein- und Ausgänge. Hier wird zum Beispiel ein Messwert aus dem Prozess als Analogwert eingelesen und an die Fernwirkzentrale weitergeleitet. In vielen Stationsleitebenen ist eine Lokalsteuerung möglich, d.h. der Bediener kann direkt am Gerät oder einer zentralen Schaltvorrichtung schalten. Befehle von der Netzleitebene werden nach einer Umschaltung der Bedienhoheit auf die Lokalsteuerung ignoriert.

[Bearbeiten] Prozess

Ein Prozess kann zum Beispiel ein Umspannwerk sein. Befehle von der Netzleitstelle werden in diesem Falle zum Beispiel genutzt, um Leistungsschalter (LS) betätigen. Sensoren geben Auskunft über Strom und Spannung im Umspannwerk. Entsprechend der Parametrierung auf der Stationsleitebene werden Meldungen, Messwerte oder Zählwerte übertragen und Befehle oder Sollwerte ausgeführt.