Fernverwaltung, Überwachung und Automatisierung für Stromnetze

Regesta Compact PLC integriert die modernsten IP-Netzwerkprotokolle für Unternehmen in die Welt der Smart Grids.

Regesta Compact PLC: Die Kommunikationslösung für das führende Stromversorgungsunternehmen in Spanien

Der Regesta Compact PLC ist ein speziell für den Industrie-Einsatz entwickelter, PLC-Gateway-Router. Er bietet die modernsten IP-Netzwerkprotokolle für intelligente Stromnetze und Fernmessung an. Das Gerät ist eine optimale Lösung für Fernsteuerungs-, Überwachungs- und Automatisierungssysteme von Energieversorgern.

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Kurzporträt des Kunden

Mit einer mehr als 170-jährigen Erfolgsgeschichte hat sich der Kunde heute als international führend im Energiebereich erwiesen. In den Ländern, in denen das Unternehmen tätig ist, produziert und liefert es Strom für mehr als 100 Millionen Menschen. Die spanische Tochtergesellschaft ist der führende Stromversorger in Spanien und besitzt Standorte in Portugal, Frankreich, Italien und Deutschland.

Es ist außerdem der drittgrößte Windenergieproduzent in den Vereinigten Staaten und der führende private Stromerzeuger in Mexiko. In den letzten 15 Jahren vollzog das Unternehmen einen tiefgreifenden Wandel und setzt seinen Einsatz für ein Programm zur digitalen Umgestaltung und Innovation fort. Zwischen 2018 und 2022 wurde von Iberdrola rund 1 Mrd. Euro dafür aufgewendet.

Überblick

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Die Herausforderung

  • Die Modernisierung der verbleibenden Umspannwerke, um eine sichere und zuverlässige Kommunikation in den Werken zu ermöglichen.
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Lösungen

  • Das bintec elmeg Gateway Regesta Compact PLC. Damit werden PLC Prime-basierte intelligente Messgeräte über IP-Netzwerke mit Fernmessungsdiensten des Stromversorgers verbunden.
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Ergebnisse

  • Merkmale und Funktionen auf höchstem Niveau, die den technischen Anforderungen des Kunden entsprechen – sowohl Hardware als auch Software.
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Warum bintec elmeg?

bintec elmeg und seine Regesta Compact PLC- Lösung konnten sich von anderen Anbietern und Geräten abheben durch:

 

    • Merkmale und Funktionen auf höchstem Niveau, die den technischen Anforderungen des Kunden entsprechen – sowohl bei der Hardware als auch bei der Software.
    • Das derzeit von Prime Alliance zugelassene Gerät bietet alle Funktionen zur Erkennung der Netzwerkumgebung und zur Aktualisierung der Messgerätefirmensoftware, die in Projekten und Anwendungsbereichen dieser Art erforderlich waren und sind.
    • Einbindung des kompletten bintec elmeg-Betriebssystems; es bietet Sicherheit, Verwaltungsfunktionen und flexible Netzverbindungen.
    • Der Kunde machte bei der Installation zahlreicher Regesta-PRO ER-Geräten in der ersten Projektphase eine zufriedenstellende Erfahrung mit bintec elmeg.
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Die Herausforderung

In den letzten Jahren startete der Kunde eine ehrgeizige Initiative mit dem Ziel, einen technologischen Wandel im Bereich der intelligenten Stromnetze zu vollziehen. Das Projekt ergab sich aus einer Gesetzesänderung, nach der ältere Stromzähler durch neue elektronische Geräte ersetzt werden müssen, mittels derer eine stundengenaue Unterscheidung und Fernverwaltung möglich ist. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Zählerstände der Kunden abzulesen und die Vertragsbedingungen zu ändern, ohne Mitarbeiter vor Ort schicken zu müssen.

Für die Umsetzung dieser Ziele wurde vom Kunden ein umfassendes Programm entwickelt, um bis Ende 2018 97,7 % des spanischen Zählerbestands zu modernisieren und fast alle Umspannwerke anzupassen. Vor dem Hintergrund der spanischen Stromversorgungslage wurde die Anpassung in zwei Phasen durchgeführt. In einem ersten Schritt wurden 80 % der Zähler des Unternehmens ausgewechselt mit besonderem Schwerpunkt auf dicht besiedelten Stadtgebieten mit einem höheren Zähleraufkommen.

Die zweite Phase, die derzeitige Herausforderung, bestand in der Sanierung der verbleibenden, in ländlichen Gebieten gelegenen oder mit wenigen Zählern ausgestatteten Umspannwerke, u. a. in Kraftwerks-, Quellen- oder Lichtumspannwerken.

 

Erforderlich waren dafür robuste Geräte, mit denen eine sichere und zuverlässige Verbindung zu den Umspannwerken hergestellt werden konnte. Die Anlagen mussten somit zur Kommunikation mit den bei den Verbrauchern installierten intelligenten Zählern imstande sein, um Daten zu sammeln und diese an fortschrittliche Messsysteme (AMI) zu senden.

Die zweite Situation, in der sich die meisten Umspannwerke an abgelegenen, nicht überwachten Standorten befinden, stellte eine weitere Herausforderung dar – die der Sicherheit. Eines der vorrangigen Ziele des Projekts bestand im Erarbeiten einer Lösung, mit der sowohl die Datensicherheit als auch der Datentransfer verbessert und die Sicherheit des Kundennetzes erhöht werden konnte. Es galt zu vermeiden, dass sich Eindringlinge über diese Geräte Zugang zum Kundennetz verschaffen könnten. Aufgrund der Bauweise der Umspannwerke musste das Gerät sehr klein sein – etwa so groß wie ein Stromzähler. So könnte es in kleinen Umspannwerken, auf Strommasten und sogar am gleichen Ort wie der Stromzähler selbst angebracht werden.

Lösungen

bintec elmeg lieferte innovative Lösungskonzepte für die Anpassung der Umspannwerke – sowohl für die erste als auch für die zweite Projektphase. Für die zweite Situation wurde von bintec elmeg die Einrichtung der Regesta Compact PLC vorgeschlagen, da sich das Gerät bestens für diese Gegebenheiten mit geringem Aufkommen eignet.

Beim Gateway Regesta Compact PLC Router handelt es sich um ein Telekommunikationsgerät mit der vorrangigen Aufgabe, PLC Prime-basierte intelligente Zähler über IP-Netzwerke mit Fernmessdiensten des Stromversorgers zu verbinden. Das Gerät ist mit PRIME Node-Funktionen (Basis oder Service) und LAN- oder WAN-Konnektivität ausgestattet, die über einen Ethernet-Port oder über ein 3G-Funkmodul erfolgen kann.

Zur Gewährleistung einer maximalen Sicherheit der drahtlosen Verbindungen wird vom Router der Verkehrsfluss (IP oder SCADA) für jeden Service in einem VPN-Tunnel zusammengeführt. Die VPN-Server erfassen jeden VPN-Tunnel und übertragen ihn über das entsprechende zentrale IP-Unternetz und VLAN-Segment an die entsprechende Überwachungsstelle. Die Regesta Compact PLC überwacht vorausschauend die Funkverbindung und den VPN-Tunnel. Sobald vom Router eine Beeinträchtigung der Leistung oder ein Ausfall des Tunnels festgestellt wird, schaltet er automatisch auf das Backup-Netzwerk und den VPN-Tunnel um und gewährleistet so die ständige Verbindung zum entfernten Standort.

Im Gerät ist der komplette bintec elmeg Internetworking Code (C.I.T.), d. h. alle Funktionen, enthalten. Damit verfügen die Regesta Compact PLC Gateways über die notwendige Information, um höchst sichere, skalierbare und ständig verfügbare Breitband-Kommunikationsdienste effizient zu erbringen.

Ferner besitzt das Gerät alle Zertifizierungen – EMV, Isolierung, Störsicherheit, elektrische, klimatische und mechanische Zulassungen für einen ordnungsgemäßen und sicheren Betrieb in elektrischen Umgebungen. Es ist mit einer strapazierfähigen Hardware ausgestattet, die speziell für unbeaufsichtigte Installationen entwickelt wurde, und bietet einen erweiterten Betriebstemperaturbereich (-20° C bis 70° C). Der Apparat hat eine eingebaute 3G-Schnittstelle und Dual-SIM für ein automatisches Backup der Kommunikation.

In der zweiten Projektphase entschloss sich der Kunde, die Struktur der Umspannwerke zu vereinfachen und eine neue, innovative Lösung einzuführen. Bis dahin waren die intelligenten Zähler über eine SPS mit einem Fernmesskonzentrator verbunden. Dieser besaß eine Verbindung zu einem Router, der die notwendige Kommunikation ermöglichte.

Die Lösung und Vereinfachung dieser Situation bestand im Einsatz virtueller Fernmesskonzentratoren in der Cloud und dem Austausch der Router durch PLC-Gateways. Die SPS-Schnittstelle dieser Gateway-Geräte ist für die Verbindung mit den Zählern vorgesehen. Der DLMS-Datenverkehr kann so zwischen den Zählern und dem virtuellen Konzentrator fließen. Die Daten werden verschlüsselt und sicher zu den zentralen Kundendiensten gesendet. Dort sind Tunnelabschlussgeräte eingerichtet, die für die Entschlüsselung der über die Betreibernetzwerke (3G-Netze) übertragenen Informationen sorgen.

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Ergebnisse

Durch den Einbau der Regesta Compact-SPS erhielt der Kunde folgende Ergebnisse:

    • Die Aufrechterhaltung eines hohen Sicherheits- und Zertifizierungsniveaus bei Geräten in Unterstationen, ohne Gefährdung der Datensicherheit und der Netzwerkleistung.
    • Eine bessere Zuverlässigkeit durch die zentralisierte Softwarelösung (virtueller Konzentrator), mit deren Hilfe sich eine höhere Auslastung, weniger Geräte an entfernten Standorten und somit eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit gewährleisten lassen. Die Art der Architektur ermöglicht eine skalierte Lösungsgestaltung, denn die Anzahl der Zähler pro Transformationszentrum kann je nach Bedarf erhöht werden.
    • Erreicht wurden Kosteneinsparungen durch den Wegfall von zwei Hardware-Geräten an entfernten Standorten, die Verringerung von Sicherheitsrisiken, die mit der Speicherung von Kundendaten in unbeaufsichtigten Zentren verbunden sind (durch den Wegfall des Fernmesskonzentrators) sowie eine Senkung der Installations- und Wartungskosten.

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Remote Management, Monitoring and Automation for Electricity Grids

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