Konsequenter Umbau

Netzbetreiber Syna nahm in nur einem Jahr 50 intelligente Ortsnetzstationen in Betrieb.

Mit der steigenden Einspeisung durch regenerative Energien ändern sich die Verhältnisse in den Versorgungsnetzen grundlegend – und stellen neue Herausforderungen an die Netzbetreiber: Unsicherheit und Engpässe in den Netzen nehmen zu, die Gewährleistung von Stabilität im zulässigen Spannungs- und Frequenzband wird immer aufwändiger. Trotz der gestiegenen Anforderungen müssen die Netzbetreiber die Vorgaben der Bundesnetzagentur weiterhin einhalten und Störzeiten minimieren, um wirtschaftlich zu bleiben.

Immer mehr Netzbetreiber fördern daher den Ausbau intelligenter Ortsnetzstationen, um aus der Leitstelle heraus messen und überwachen, teilweise steuern oder sogar regeln zu können. So können Engpässe oder Überlastungen im Netz frühzeitig festgestellt und aus der Ferne reguliert werden. Neben den gängigen Bestandteilen werden in intelligenten Ortsnetzstationen noch Fernwirktechnik sowie Kurz- und Erdschlussrichtungsanzeiger oder andere Netzanalysesysteme verbaut. „Bei der Auswahl einer technologisch und wirtschaftlich passenden Lösung spielen neben den häufig beengten Platzverhältnissen vor allem die hohe Anzahl der Objekte und die Flexibilität bei der Integration eine wichtige Rolle“, weiß Jürgen Venhaus, Leiter Produktmanagement bei SAE IT-systems, einem erfahrenen Anbieter für Fernwirktechnik. „Hier bieten die fernwirktechnischen Lösungskonzepte von SAE interessante Ansatzpunkte: Sowohl die schnelle Fehlerlokalisierung über die angeschlossenen Erdschluss- und Kurzschlussanzeiger als auch die Möglichkeit zur Freischaltung von Fehlerstellen helfen bei der Wiederherstellung eines sicheren Netzzustandes“, erläutert er.

Syna setzt auf flächendeckende Intelligenz

Auch der Netzbetreiber Syna GmbH hat sich intensiv mit diesen Anforderungen auseinandergesetzt. Das Unternehmen betreibt 343 Strom- und 99 Gasnetze im Südwesten Deutschlands. Das Stromnetz ist 31.258 Kilometer lang, das Gasnetz 3.525 Kilometer. „Netze sind der Dreh- und Angelpunkt der Energiewende“, erklärt Henning Sprenger, Netzingenieur bei der Syna. „Sie sind die Voraussetzung für dezentrale, regionale Energieerzeugung – für unsere eigene wie die unserer kommunalen Partner. Ohne ‚grüne‘ Netze gibt es keine ‚grüne‘ Erzeugung und keine ‚grünen‘ Produkte.“ Daher hat die Syna 2011 rund 140 Millionen Euro in die Modernisierung, den Unterhalt und den Ausbau der Netze investiert. Für die kommenden Jahre hat sich das Unternehmen klare Ziele gesetzt: Trends bei Einspeisung und Verbrauch sollen erkannt, Ausfallzeiten im Netz reduziert und der Netzausbau optimiert werden. Dazu initiierte der Netzbetreiber bereits 2017 ein iONS-Pilotprojekt mit Technik von SAE IT-systems. An sieben Standorten wurden Niederspannungsanlagen unter Berücksichtigung der Auslastung, der Einspeiseleistung, der Netzverfügbarkeit und der Lage im Mittelspannungsnetz ausgewählt, um die Technik zu testen. Nachdem die Tests erfolgreich abgeschlossen worden waren, startete der Rollout: Nach nur einem Jahr waren bereits rund 50 intelligente Ortsnetzstationen in Betrieb. Die Syna plant dieses Jahresvolumen auch in den kommenden Jahren ein.

Die Konfiguration der intelligenten Ortsnetzstation bei der Syna. Foto: SAE IT-systems GmbH & Co. KG

Messen, auswerten, steuern

Jede der intelligenten Ortsnetzstationen ist mit einem FW-5-GATE und einer PM-1-Erweiterungsbaugruppe je Niederspannungsabgang ausgestattet, was die Messung zahlreicher relevanter Netzgrößen zur Überwachung der Energieversorgung und der Auslastung der Primärtechnik ermöglicht (Spannung, Leistung, Energie u. v. m.).

Zudem sind Erd- und Kurzschlussanzeiger der Firma Kries GmbH eingebaut, die Messungen und Steuerungen auch in den Bereich der Mittelspannung hinein erlauben. Die Daten dieser Geräte werden von dem FW-5-GATE über Modbus ausgelesen und mit allen anderen Werten ins Netzleitsystem (NLS) der Syna GmbH übertragen. Die Fernwirktechnik ermöglicht so eine Auswertung rudimentärer Messdaten sowie die Durchführung von Schalthandlungen im Bereich der Mittelspannung. Zudem profitieren Netzbetrieb, Netzführung, Netzplanung und Netzsicherheitsmanagement von den Messwerten aus der iONS, da sie eine schärferen Beurteilung von Lastflüssen möglich machen.

Die Erweiterungsgruppe PM-1 von SAE IT-systems ermöglicht der Syna GmbH effiziente Messungen von relevanten Netzgrößen in Niederspannungs- und Mittelspannungsnetzen. Die Energieversorgung sowie die Belastung der Primärtechnik können so zuverlässig aus der Leitstelle heraus überwacht werden. Zusätzlich bietet die PM-1 die Erfassung von Kenngrößen der Spannungsqualität nach DIN EN 50160 und stellt Basisdaten gemäß der ISO 50001 bereit. SAE hat die Praxiserfahrungen der Kunden in den letzten Jahren beobachtet und die Leistungsmessklemme in Rücksprache mit den Kunden noch weiter entwicklelt. Auf der E-world energy & water 2019 in Essen stellt der Fernwirkhersteller die PM-2 vor. Foto: SAE IT-systems GmbH & Co. KG

Beispielsweise werden Spannungs- und Leistungswerte aus dem Netzleitsystem exportiert und der Zielnetzplanung per Browservisualisierung und per App auf dem Mobiltelefon zur Verfügung gestellt. Dank dieser Statistiken lassen sich bisherige Dimensionierungskonzepte der Stationen mit echten Daten verifizieren. Diese Informationen können so auch Kommunen oder anderen Dritten zur Verfügung gestellt werden.

Die Fernsteuerbarkeit sowie die Möglichkeit der Datensammlung und -analyse schaffen aus Sicht der Syna wichtige Voraussetzungen für die Erreichung ihrer ehrgeizigen Ziele. „Die iONS hilft Netzausbau zu optimieren, kritische Entwicklungen frühzeitig zu erkennen, sowie im Störungsfall schnell reagieren zu können und die Wiederversorgung von Kunden zu beschleunigen“, erläutert Henning Sprenger von der Syna GmbH. „Das Projekt ist auch als Investition in die Zukunft zu verstehen: zur Identifikation der Netzanforderungen, die E-Mobility und eine wachsende Zahl von Netzknoten sowie PV-Einspeisern mit sich bringen.“

Flexible Kommunikation und Erweiterung

In Sachen Kommunikation kann die Syna ihre Ortsnetzstationen über ein eigenes Netz oder DSL anbinden, doch an dezentralen Standorten steht diese Option nicht immer zur Verfügung. „Dabei ist die Ausrüstung von abgelegenen Stationen mit Fernwirktechnik von besonders großer Bedeutung, da durch die Kontrolle und Steuerung aus der Leitstelle heraus Störungs- und Fahrtzeiten minimiert werden können“, berichtet Jürgen Venhaus und verweist auf eine besonders elegante Lösung, die man bei SAE entwickelt hat: „In der Variante net-line FW-5-GATE-4G besitzt das kompakte Fernwirkgerät ein integriertes Funkmodem zur Kommunikation im gewöhnlichen Mobilfunknetz (LTE). Das net-line FW-5-GATE-450 ermöglicht den Datenaustausch über das weniger öffentliche neue 450-MHz- Netz. Durch die integrierten Modems entfällt die teilweise aufwändige und kostspielige Integration und Adaption externer Modems“. Die Komplettlösung lässt sich mit nur einem Parametriertool in Betrieb nehmen: der Software setIT. Darüber hinaus wird kein zusätzliches Verbindungskabel zwischen Modem und Fernwirkstation benötigt– ein typischer Schwachpunkt bei Risikoanalysen entfällt. „Zudem überzeugen das FW-5- GATE-4G und das FW-5-GATE-450 mit einer sicheren Anbindung an die jeweiligen Netze gemäß der Sicherheitsstandards nach BDEWWhitepaper – auch mit Erweiterungsbaugruppen“, erläutert Jürgen Venhaus.

Beide Fernwirkgeräte können mit bis zu zwölf steckbaren Erweiterungsbaugruppen (E/A-Erweiterungen oder Schnittstellenmodule wie Leistungsmessklemmen) ergänzt und an die Anforderungen verschiedener Anwendungen angepasst werden. „Selbstverständlich unterstützen die Systeme alle markttypischen Kommunikationswege und Protokolle wie IEC-104, IEC-101, Modbus RTU/TCP sowie IEC 61850 und bieten alle relevanten Fernwirkfeatures der etablierten net-line Produktreihe wie komfortable Rangierungen, flexible SPS-Funktionalität oder die Möglichkeit zur einfachen Einbindung externer Komponenten“, fährt Venhaus fort.

Als Ergänzung hat SAE IT-systems die Software visIT im Portfolio, über die sich die Zustände im Netz auf einer kundenindividuellen Oberfläche visualisieren lassen. Diese Visualisierung kann sowohl vor Ort über ein fest installiertes Display oder ein Notebook angezeigt, als auch per Webbrowser aus der Ferne abgerufen werden.

Kontakt: SAE IT-systems GmbH & Co. KG, Matthias Schuster, 50767 Köln,Tel. +49 221 59808 – 0, m.schuster@sae-it.de

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