Zur Überwachung der Ortsnetzstationen werden die Spannungen, Ströme, Wirk- und Blindleistungswerte des Transformators sowie die Abgangsströme (einphasig) aller Niederspannungsabgänge einer Station als Messwerte zur Netzleitstelle übertragen.

Zur Überwachung der Ortsnetzstationen werden die Spannungen, Ströme, Wirk- und Blindleistungswerte des Transformators sowie die Abgangsströme (einphasig) aller Niederspannungsabgänge einer Station als Messwerte zur Netzleitstelle übertragen. (Bildquelle: SAE IT-systems)

Als hundertprozentige kommunale Tochter der Stadt Kempen und Komplettanbieter für Strom, Gas, Wasser und Fernwärme versorgen die Stadtwerke Kempen GmbH rund 35 000 Einwohner der Stadt Kempen sowie der zugehörigen Ortsteile St. Hubert und Tönisberg.

Das kommunale Unternehmen hat im Jahr 2016 eine neue Netzleitstelle errichtet und baut seither die Fernwirktechnik zur Überwachung und Steuerung des 10-kV-Netzes sowie zum Monitoring ihres Gas- und Fernwärmenetzes stetig aus. Dabei setzte das Unternehmen durchgängig auf die Fernwirktechnik der SAE IT-Systems GmbH & Co. KG. Für den Ausbau werden, entsprechend der geforderten Anwendungslösung, diverse Varianten der FW-5-Geräteserie im Netz der Stadtwerke Kempen eingesetzt.

Eine neue Anforderung der Stadtwerke Kempen ist ein System zum Monitoring und zur Netzüberwachung ihrer Ortsnetzstationen in der Niederspannungsebene. Die Daten aus den Ortsnetzstationen sollen helfen, kritische Netzzustände und mögliche Fehler im Vorfeld zu erkennen, Belastungen der Transformatoren zu bewerten, Netzbelastungen für spätere Analysen zu archivieren sowie die Netzausbauplanung mit realen Lastwerten zu unterstützen (Bild 1).

Dazu werden die Spannungen, Ströme, Wirk- und Blindleistungswerte des Transformator sowie die Abgangsströme (einphasig) aller Niederspannungsabgänge einer Station als Messwerte zur Netzleitstelle übertragen. Für die Umsetzung dieser Aufgabe werden die Fernwirkgeräte vom Typ FW-5-Gate-4G mit integriertem LTE-Modem sowie die Erweiterungsbaugruppen PM-1 und 8DI verwendet. Darüber hinaus sind in den Ortsnetzstationen auch Geräte der Janitza electronics GmbH und der Horstmann GmbH mittels Modbus-RTU-Protokoll an die Fernwirktechnik angebunden. Insgesamt werden folgende Informationen übertragen:

  • Kurzschluss- und Erdschlussrichtungsmeldungen aus dem Compass B
  • Kurzschlussmeldungen mittels Anzeiger mit Rotorsystem
  • Transformatormesswerte Spannung, Ströme, Wirk- und Blindleistung über Janitza UMG 605
  • Abgangsströme in der Niederspannung mittels SAE-PM-1-Baugruppe
  • sonstige Betriebsmeldungen direkt per Zusatzbaugruppe 8DI.

Die Messwerte werden im FW-5-Gate-4G vorselektiert und mit einer Hysteresekurve und Schwellwerten versehen, um die per LTE und IEC 60870-5-104-Protokoll übertragene Datenmenge möglichst gering zu halten.

Für die Anbindung abgesetzter Erweiterungsbaugruppen bietet SAE eine T-Bus-Verlängerung an. Mit dieser konnte die Distanz von gut 7 m zwischen dem Fernwirkgerät in einer Anlage und den PM-1-Baugruppen zur Messung an den Rogowskispulen in der Niederspannung funktional sehr gut überbrückt werden (Bild 2). Auch weitere Entfernungen zwischen Fernwirkgerät und der Niederspannungsabgangsmessung stellen so kein technisches Problem dar.

In der neuen Netzleitstelle der Stadtwerke Kempen werden die Messwerte anschließend visualisiert und archiviert. Von insgesamt 250 Ortsnetzstationen wurden bisher bereits 44 Stationen angebunden. Wöchentlich wächst der Ausbaugrad und damit die SAE-Übertragungstechnik im Netz der Stadtwerke Kempen.

Praxiserfahrung

Durch die umfassende Netzüberwachung fiel auf, dass ein Niederspannungsabgang einer spezifischen Transformatorstation mehrmals in der Woche eine kurzfristige, aber regelmäßig früh morgens auftretende Netzüberlastung aufwies. Im Nachgang konnte ein örtlicher Metzgereibetrieb als Verursacher detektiert werden, der zum Zerkleinern von Schweinehälften einen einphasig angeschlossenen Kutter ohne Anlaufstrombegrenzer eingesetzt hatte (Bild 3). Vor allem solche Störungen zeigen auf, wie wichtig eine Betrachtung und Überwachung der Niederspannungsabgänge sein kann.

Von der Parametrierung der Fernwirkanlagen mit der Parametriersoftware setIT, über die Erstellung der Anlagenvisualisierungen mit visIT bis zum Einbau und der Inbetriebnahme der Fernwirktechnik werden alle Aufgaben von den Mitarbeitern der Stadtwerken Kempen selbstständig durchgeführt.

Durch redundante Kommunikationswege und die eingesetzten SAE-Kopf-Stationen werden mögliche Kommunikationsstörungen auf ein Minimum reduziert. Die Verwendung einer VPN-Verschlüsselung mit IPsec (IKEV2) erhöht die IT-Sicherheit des Gesamtsystems und war zudem für die erfolgreiche Zertifizierung des ISMS sehr hilfreich.

Fazit

Vor allem im Hinblick auf den Ausbau der Ladeinfrastruktur für die E-Mobilität ist laut Stadtwerke Kempen ein genaues Monitoring und die Überwachung der Netzauslastung im Niederspannungsnetz unabdingbar. Hier gilt es, die geeignete Mess- und Übertragungstechnik zu finden. Mit SAE als Partner sind die Stadtwerke zukunftssicher aufgestellt.

Dipl.-Kfm. (FH) Matthias Schuster, Abteilungsleiter Marketing & Vertriebscontrolling, SAE IT-systems GmbH & Co. KG, Köln
matthias.schuster@sae-it.de / www.sae-it.com

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