Hardware für die Energiewende

IT/EVU

Der Rollout bedeutet auch für Netzbetreiber den Beginn einer neuen Ära. Sie müssen im Fernwirkbetrieb neue Normen und Anforderungen umsetzen. Dafür müssen Steuerboxen installiert werden in Niederspannungsnetzen.

21. Juli 2017

Der rasante Ausbau der dezentralen Erzeugung hat dazu geführt, dass vermehrt Netzengpässe und Netzprobleme sowohl in den oberen als auch in den unteren Spannungsebenen auftreten. Die Erzeugung verlagert sich von der Höchst- und Hochspannung in die Mittel- und Niederspannung.

Im Blindflug

Während die Hoch- und Mittelspannung aktuell durch konventionelle Fernwirktechnik überwacht und gesteuert wird, befindet man sich in der Niederspannung noch weitestgehend im Blindflug. Netzbetreiber haben also genau dort, wo die Erzeugung künftig zum Großteil stattfinden wird, aktuell noch den geringsten Überblick und wenig Handlungsmöglichkeiten. Ein weiteres Problem: die Volatilität. Im Gegensatz zu den regelbaren Kraftwerken ist die Leistung der dezentralen Erzeuger nur bedingt planbar. Diese Komplexität gefährdet zunehmend die Netzstabilität. Da der Großteil der Erzeugung künftig in die Mittel- und Niederspannung verlagert wird, bleibt dem überlagerten Netzbetreiber künftig gar nichts anderes übrig, als bei Netzproblemen den Verteilnetzbetreiber in die Pflicht zu nehmen.

 

Was sagt die Gesetzgebung?

Gemäß § 14 EnWG trägt er dafür die Verantwortung und muss über den Zustand seines eigenen Netzes Bescheid wissen.

Das Messstellenbetriebsgesetz gibt vor, dass künftig alle steuerbaren Verbraucher und Erzeuger, gestaffelt nach Energieverbrauch, an ein intelligentes Messsystem (I-Msys) angeschlossen werden – zum einen für die Abrechnung mithilfe der Zähler am Smart Meter Gateway (SMGW), zum anderen für die Überwachung und Steuerung des Netzes. Damit Netzbetreiber ihre Ressourcen beeinflussen können, hilft die Steuerbox am Messsystem. Die Unternehmen dürfen im Hinblick auf die Niederspannungserzeugung nur noch über die SMGW-Infrastruktur Einfluss nehmen und die Erzeugung und Last mittels Steuerbox managen.

Der CLS-Operator, eine Lösung aus der IDS-Gruppe, öffnet den Zugang für den Netzbetreiber zu allen an der CLS-Schnittstelle des SMGW angeschlossenen Komponenten. Er ist ein Datenkonzentrator für alle Komponenten, die über die CLS-Schnittstelle erreichbar sind. Alle Steuerboxen laufen zentral im CLS-Operator auf; von dort gelangen die Informationen in die Netzleittechnik oder zu anderen Marktteilnehmern.

Steuerbox gemäß FNN

Welche Funktionalitäten die Steuerbox beherrschen muss, beschreibt das Forum Netzbetrieb/Netztechnik (FNN). Hinzu kommen Vorgaben hinsichtlich der Kommunikation wie IEC 61850 für ein einheitliches interoperables Protokoll und ein modulares und erweiterbares Datenmodell. Auch die Sicherheit nach BSI TR 03109-1 ist im FNN-Lastenheft geregelt.

Mit der FNN-Steuerbox lassen sich Erzeuger und Lasten zwar ansteuern, doch die Möglichkeiten sind beschränkt.

Wie viel ein Erzeuger gerade einspeist, oder welche Last gezogen wird, kann man damit nicht ablesen, denn die Steuerung stellt lediglich vier Schaltausgänge zur Verfügung und konzentriert sich auf einfache Szenarien. Um Netze überwachen, messen und steuern zu können, hat IDS die Acos 730 entwickelt. Es ist nicht nur ein klassisches Fernwirkgerät, Acos 730 ist auch als erweiterte Steuerbox einsetzbar. Netzbetreibern stehen mit dieser Flexibilität alle Türen offen.

Klassisches Fernwirken über das standardisierte Protokoll 60870-5-104 und Steuern über das intelligente Messsystem via CLS/61850 sind in ein- und demselben System vereint. Viele relevante, prozessorientierte Schnittstellen sind schon in der Prozessorbaugruppe integriert.

 

Zielgerichtet handeln

Acos 730 ist kompatibel zu allen Anforderungen des FNN-Lastenhefts und lässt sich einfach in die CLS-Umgebung einbinden. Nun kann man damit nicht nur steuern, sondern auch überwachen und messen – die Grundlage für zielgerichtete Handlungen im Netz und damit ein wichtiges Instrument für den Netzbetreiber, um die Netzstabilität zu wahren. Ein entscheidender Vorteil der Acos 730 ist ihre Modularität, denn sie erfüllt nicht nur die Anforderungen des FNN wie beispielsweise IEC 61850, sondern verfügt auch über weitere I/O-Baugruppen, verschiedene Kommunikationsschnittstellen wie ETH und RS-485 sowie Kommunikationsprotokolle wie Modbus RTU/TCP. Die Überwachung und Steuerung über das I-Msys in Verbindung mit dem CLS-Operator stellt die Energieversorgung vor neue Herausforderungen. Hohe rechtliche, sicherheitstechnische und funktionale Anforderungen machen es dem Netzbetreiber nicht einfacher, mit den Herausforderungen in der Niederspannung umzugehen.

Der Einbau von Steuerboxen gemäß FNN startet bereits in diesem Jahr.

Doch nicht alle Anwendungsfälle lassen sich über eine einfache Steuerbox realisieren. Die erweiterte Steuerbox Acos 730 ermöglicht die Anbindung intelligenter Anlagen. Damit bringt IDS mit Acos 730 heute bereits die Lösung von morgen sinnvoll auf die Straße. Oder besser: in die Netze.

Peter Maas, Manuel Schmidt, beide IDS

Erschienen in Ausgabe: 06/2017