Weg zur digitalen Substation

SCHALTANLAGEN Per Echtzeit-Ethernet als Prozessbus und durch den Einsatz nicht konventioneller Wandler lässt sich die Kommunikationsstruktur erheblich vereinfachen.

20. April 2007

Das Lösungskonzept von Siemens Power Transmission and Distribution (PTD) ermöglicht einen unterbrechungsfreien und redundanten Datenfluss mit einer Zeitsynchronisation von einer Mikrosekunde direkt über den Kommunikationsbus.

Dabei sorgt eine Ringredundanz der Lichtwellenleiterverbindung, bei der die Signale gleichzeitig in beide Richtungen gesendet werden, dafür, dass es selbst bei einer Unterbrechung des Kommunikationsweges zu keinem Telegrammverlust komme, erläutert Siemens.

Die Kommunikationsnorm IEC 61850 nutzt die Ethernet-Bustechnik mit ihrer hohen Datenrate nicht nur für den Stationsbus zur Kommunikation von Schutz- und Feldgeräten untereinander und zum Stationsleitgerät. In der Norm ist darüber hinaus der Prozessbus definiert, der Wandlerdaten und Leistungsschalterkommandos überträgt.

DIREKTE ZEITSYNCHRONISATION

Für den Einsatz nichtkonventioneller Wandler, zum Beispiel optisch arbeitende Wandler oder Wandler auf Basis von Hallsensoren, müssen die abgetasteten Ströme und Spannungen zeitsynchronisiert werden. Wurde bisher die hochgenaue Zeitsynchronisierung über eine zusätzliche Lichtwellenleiter-Verbindung (LWL) an die vorgelagerten Erfassungseinheiten (Merging-Units) gebracht, findet die Synchronisierung nach dem neuen Konzept direkt über den Echtzeit-Ethernet-Prozessbus statt.

Weiterhin bietet die Lösung eine erhöhte Redundanz. Da die Signale in einer Ringbusstruktur doppelt gesendet werden, damit bei einer Unterbrechung des Kommunikationsweges kein Telegramm verloren geht, muss für das Echtzeit-Ethernet keine Rekonfigurationszeit berücksichtigt werden. Während bisher eine Übertragung von Auslösesignalen, sogenannter Trips, für Leistungsschalter als intelligente Steuerung vor Ort fast undenkbar war, macht das neue Kommunikationskonzept auch eine solche Steuerung möglich, betont Siemens.

WENIGER KABEL UND ENGINEERING

Das Siemens-Konzept, nutzt die in der IEC 61784-2 (CP3/6) gebotenen Ethernet- Erweiterungen, ohne die Datenstrukturen des IEC-61850-Prozessbus zu ändern. Deswegen ist in der Siemens-Merging-Unit die Kommunikation mit und ohne Echtzeiterweiterungen einstellbar. »Darüber hinaus sind Netzkomponenten, beispielsweise Schalter, realisierbar, die zu bisherigen IEC-61850-9-2-Komponenten die Echtzeit-Features hinzufügen «, informiert Siemens.

Damit lassen sich Merging Units und Schutzgeräte ohne Echtzeiterweiterung einfach anschließen. »Der Einsatz bedeutet für den Betreiber von Schaltanlagen neben einer hoch effizienten und zuverlässigen Datenkommunikation zum Beispiel, dass er bei Erweiterungen existierender Anlagen Investitionen und Platz sparen kann, weil nichtkonventionelle Wandler wie optische Wandler oder Hallsensoren viel kleiner sind als konventionelle, für die man häufig sogar eigene Fundamente braucht«, betont der Netzausrüster.

Er könne sich Verkabelungs- und Engineeringaufwand sparen; auch die spätere Wartung der Anlage werde einfacher. Zudem biete das Siemens-Konzept die Basis für eine zustandsorientierte Wartung. Eine kleinere Gerätevielfalt in der Anlage reduziert die Ersatzteilhaltung. Darüber hinaus wird die Anpassung der Geräte an Lastflussänderungen einfacher, weil statt eines Gerätetauschs lediglich die Parameter geändert werden müssen, erläutert Siemens.

Erschienen in Ausgabe: 04/2007