29.10.2013

Netzmanagement-Lösungen für knappe Kassen

Das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) fordert neue Strukturen für Energienetze. Die Vielzahl kleiner Erzeuger, die Wind- und Sonnenenergie einspeisen, macht ein ausgefeiltes Netzmanagement erforderlich, das auch die Möglichkeit der Abschaltung vorsieht. Gerade für kleinere, kommunale Energieversorger ist das angesichts knapper Kassen nicht einfach umzusetzen. invico und Wachendorff zeigen eine bezahlbare Lösung.

Autor: Oliver Rehm, Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG.


Bild 1: Anzeige aller angeschlossenen Geräte mit Verbindungsstatus und IP-AdressenDie FnIO Serie von Wachendorff ist ein Feldbus-unabhängiges E/A-System, das durch seinen modularen Aufbau und sein breites Sortiment besonders flexibel eingesetzt werden kann. Abnehmbare Klemmblöcke sparen Zeit bei der Installation, da diese so auch bei stehender Verdrahtung vorgenommen werden kann.
Bild: invico automation GmbH

Die Energiewende ist längst beschlossene Sache. Gravierende Netzveränderungen sind dafür nötig. Nicht nur der Ausbau der Trassen von Nord nach Süd steht auf der Agenda. Auch die lokalen Netze müssen verändert werden. Viele kleine Einspeiser treten an die Stelle der überschaubaren, großen Energieerzeuger - ein ständiges Monitoring des Netzes ist darum zwingend erforderlich, um Angebot und Nachfrage permanent ausbalancieren zu können.

Herausforderung für kommunale Energieversorger

Speziell für kommunale Energieversorger bringt das Probleme mit sich. Angesichts leerer Kassen der öffentlichen Hand ist es für sie besonders schwierig, die politischen Vorgaben technisch umzusetzen. So auch die Stadtwerke der kleinen, historischen Stadt Schlitz im Vogelbergkreis, idyllisch zwischen Fachwerk- und Alleenstraße gelegen. "Wir haben ganz bewusst nach einer Lösung gesucht, die wir selbst installieren und warten können, um Kosten zu sparen", erklärt Techniker Patrick Susemichel von den Stadtwerken. Zur Unterstützung holte er Carlo Becker ins Boot, der sich im nahen Fulda mit seinem Unternehmen invico auf maßgeschneiderte Systemlösungen für diese Branche spezialisiert hat.

Modulare Lösung spart Kosten

"Viele Lösungen bieten einen großen Softwareüberbau, den man für solche Monitoring-Aufgaben eigentlich gar nicht benötigt", erklärt Carlo Becker. Speziell für kleinere Budgets hat er darum mit Invicoscadanet eine Scada-Lösung (Supervisory Control and Data Acquisition) entwickelt, die komponentenbasiert ist, wodurch kein Komplettpaket gekauft werden muss, sondern nur die Softwarekomponenten, die man auch wirklich benötigt. Auf diese Weise werden die Funktionalitäten und Lizenzkosten auf den notwendigen Rahmen begrenzt. Durch die Integration in die NET-Umgebung (Software-Plattform von Microsoft) ist eine einfache Datenübergabe an Office-Produkte problemlos möglich, wodurch sich auch Access-Datenbanken und SQL-Server einfach einbinden lassen. Die Anbindung an die Peripherie wird durch eine OPC-Schnittstelle realisiert, wodurch eine freie Wahl der Treiber möglich ist.

Einfaches System ohne SPS

Entscheidender Vorteil dieser Struktur für den Anwender: Die Komponenten sind stets kompatibel zur Vorgängerversion, so dass man bei neuen Projekten nicht neu programmieren muss - wenn auch die Programmierung selbst innerhalb kürzester Einarbeitungszeit möglich ist. "Das war für uns der wichtigste Faktor", erklärt Susemichel. "Wir wollten genau aus diesem Grund keine SPS-basierte Lösung, damit auch wirklich jeder ohne Schulungen oder Programmiersprachen das Konfigurieren übernehmen kann und auch Erweiterungen oder Änderungen später selbst durchgeführt werden können." Die passende Hardware für sein System fand Carlo Becker bei der Firma Wachendorff.

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Feldbus-unabhängig und zukunftssicher

Für die Erfassung und Weitergabe der Daten bzw. Signale aus dem Feld (u. a. Leistungen, Spannungen, Ströme, Frequenzen) übernehmen E/A-Module der FnIO-Serie von Wachendorff eine tragende Rolle. Das FnIO-System des Mittelständlers aus dem Rheingau bietet Knoten für unterschiedliche Busstandards (PROFIBUS DP/V1, PROFINET, Modbus TCP/IP, CANopen, Modbus RTU, EtherCAT, EtherNet/IP, DeviceNet, CC-Link usw.) und ist darum besonders flexibel einsetzbar. Selbst bei einem Wechsel des Busstandards können die Erweiterungsmodule weiter verwendet werden - lediglich der Feldbusknoten wird passend zum vorhandenen Feldbus getauscht.Das Sortiment umfasst eine große Auswahl analoger und digitaler E/A-Module mit den unterschiedlichsten Potential- und Signalformen, wodurch ein individuell auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmtes System konfiguriert werden kann. Selbst unterschiedliche Spannungen in einem System sind so möglich. Die 16-Kanal-Module mit einer Breite von 12 mm erlauben mit bis zu 32 Busklemmen pro Feldbuskoppler eine sehr hohe Integrationsdichte. Überschusskapazitäten lassen sich durch die unterschiedliche Anzahl von Kanälen (wahlweise 1, 2, 4, 8 oder 16 Kanäle pro Modul) vermeiden. Widerstände oder spezielle Endmodule benötigt das System nicht. Dank der Konfigurationssoftware I/O-Guide pro lässt sich die korrekte Funktion der angeschlossenen Peripherie frühzeitig testen und überwachen. "Durch das Web-Interface der Modbus-Knoten sieht man sofort, ob das Gerät arbeitet und kann via Ethernet bei Bedarf die Diagnose durchführen" erklärt Carlo Becker. Die Anbindung an Leittechnik ist dafür noch nicht erforderlich.

Einfache Installation und Nachrüstung

Bei den Stadtwerken Schlitz wurden schon die ersten Trafostationen mit dem neuen System ausgerüstet. Via Invicoscadanet hat Susemichel nun ständig alle Parameter im Blick. "Die Installation war so einfach wie erwartet und alles läuft perfekt", erzählt er. Durch die kompakte Bauform ließen sich die Komponenten einfach im vorhandenen Schaltschrank unterbringen - auch die Installation selbst war durch die abnehmbaren Klemmen sehr schnell und einfach erledigt. "Jetzt, wo man das System und seine Möglichkeiten kennt, kommen einem noch viele Ideen für sinnvolle Anwendungen", erklärt Susemichel. Glücklicherweise lassen die sich einfach nachrüsten: Der modulare Aufbau des FuIO-Systems ermöglicht jederzeit Erweiterungen und Veränderungen - durch die abnehmbaren Klemmblöcke auch bei stehender Verdrahtung. Nach den guten Erfahrungen sollen in Schlitz noch einige Dutzend Stationen mit der Lösung von invico und Wachendorff ausgestattet und damit fit für die Energiewende gemacht werden - kostenbewusst, jedoch ohne Abstriche bei Funktionalität, Flexibilität und Zukunftssicherheit zu machen.

Invicoscadanet

Das System bietet maximale Skalierbarkeit vom kleinen Panel bis zu großen Doppelrechnersystemen mit vielen Clients. Die Projektierung der Visualisierung geschieht mit Microsoft Visual Studio. Somit können alle am Markt verfügbaren Komponenten eingebunden werden. Die Projektierung des Datenmodells ist auf Datenbankebene oder mit dem mitgelieferten objektorientierten und durchgängigen Projektierungswerkzeug (von der Prozessanbindung über Alarmierung, Archivierung und Visualisierung) möglich. Alle Komponenten des Systems sind mit der Standardschnittstelle OPC (DA/UA) verbunden. Somit entsteht eine maximale Offenheit des Systems. Alle gängigen Systeme (Leitsysteme, OPC-Server von Drittanbietern etc.) lassen sich anbinden. Die Projektierungs- und Archivdaten liegen in offenen Datenbanken (SQL) vor. Somit ist eine schnelle und fehlerfreie Migration von Altsystemen möglich. Die Komponenten basieren auf dem .NET-Framework. Dadurch ist ein leichter Umstieg auf neue Betriebssysteme ohne Update-Kosten und Engineering-Aufwand möglich.

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