IEC 61850 - Eine leise Revolution bahnt sich ihren Siegeszug

Der Ausbau von Energienetzen entwickelt sich sehr dynamisch. Die Einbindung dezentraler Energiequellen (Photovoltaik- und Windkraftanlagen) gewinnt zunehmend an Bedeutung und stellt die Betreiber vor neue Herausforderungen. Die größte davon ist 'Smart Grid'.

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Bild 1 | Die Norm 61850 soll die volle und intelligente Automatisierung des Energienetzes ermöglichen.

Fußnoten

1: Deutscher Begriff für "Intelligentes Stromnetz".

2: Für die Kontrolle und Steuerung von komplexen Systemen in den Stromnetzen, von der Erzeugung bis zur Verteilung, werden seit vielen Jahren intelligente elektronische Geräte verwendet, die über Schnittstellen und Protokolle gemäß den Standards IEC 60870-5-101 oder -104 kommunizieren. Leider setzt dieser Standard eine sehr hohe Herstellerabhängigkeit und hohe Kosten voraus.

3: Dank Ethernet kann IEC 61850 alle Möglichkeiten der modernen Kommunikationsinfrastruktur nutzen, z.B. die Übertragung der Gerätebeschreibung für das Online Engineering und Monitoring sowie globale Vernetzung.

4: gemäß IEC 61850-8-1/-9-1/9-2

5: Simple Network Management Protocol

6: System Configuration Description Language, eine Sprache für das Systemmanagement

7: Manufacturing Message Specification: Die industriellen Ethernet-Switches werden in die ICD (IED Capability Description)-Konfigurationsdatei aufgenommen. Diese Datei beinhaltet neben Konfigurationsparametern Informationen zu Kommunikationssystemen, Schaltanlagenstruktur und ihre Beziehungen. Das Dateiformat von ICD ist so definiert, dass die Systembeschreibung in einer kompatiblen Form zwischen den Konfigurationswerkzeugen und Systemkonfigurationstools verschiedener Hersteller ausgetauscht werden kann. Zum Erstellen der Datei wird SCL verwendet. SCL nutzt die Struktur und die Grammatikregeln von XML (Extensible Markup Language). Die SCL-Datei ist eine Standard-XML-Datei, die unter der Einhaltung von semantischen Regeln von IEC61850 erstellt wird. Die Konfigurationsdatei wird bei dem System-Engineering in die übergreifende Systemeschreibung übernommen. Somit wird die herstellerunabhängige und allgemeine Integration von Netzwerkkomponenten ermöglicht.

8: Die Funktionalität wird durch die Integration vom IEC 61850-Stack und Server Funktion der Switches gewährleistet.

9: Die KEMA-Tests bestätigen die Interoperabilität der Systemfamilie mit allen Netzwerkgeräten, -systemen und Energienetzkomponenten im Smart Grid. Ab 2013 gehört KEMA dem DNV GL.

Abkürzungen:

  • • IEDs- Intelligent Electronic Device
  • • MMS- ISO 9506, Manufacturing Message Specification
  • • SCL- System Configuration description Language
  • • XML- Extensible Markup Language
  • • IEC 61850 Communication networks and systems in substations
  • • IEC 61850-3 Communication networks and systems in substations - Part 3: General requirements
  • • IEC 61850-5 Communication networks and systems in substations - Part 5: Communication requirements for functions and device models
  • • IEC 61850-6 Communication networks and systems for power utility automation - Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs
  • • IEC 61850-7 Communication networks and systems in substations - Basic communication structure for substation and feeder equipment
  • • IEC 61850-7-1: Principles and models
  • • IEC 61850-7-2: Abstract communication service interface (ACSI)
  • • IEC 61850-7-3: Common Data Classes
  • • IEC 61850-7-4: Compatible logical node classes and data classes
  • • IEC 61850-8 Communication networks and systems in substations - Specific Communication Service Mapping (SCSM)
  • • IEC 61850-8-1: Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3
  • • IEC 61850-9 Communication networks and systems in substations - Specific Communication Service Mapping (SCSM)
  • • IEC 61850-9-1: Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link
  • • IEC 61850-9-2: Sampled values over ISO/IEC 8802-3

Der Begriff 'Smart Grid' in der Elektrizitätsversorgung beschreibt die kommunikative Vernetzung und Steuerung von Stromerzeugern, Speichern, elektrischen Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln in Energieübertragungs- und -verteilungsnetzen. Ziel ist die optimierte Energieversorgung auf Basis eines effizienten und zuverlässigen Systembetriebs. Treibende Kräfte sind ein deutlich größeres Informationsvolumen im Netz und die Notwendigkeit eines wesentlich umfangreicheren Datengerüstes in den Leitebenen der Versorger. Langfristig nimmt die Funktionalität der Netzstation zu, was unmittelbar zu einer Vervielfachung des Kommunikationsaufkommens führt. Die bisherigen Standard-Ortnetzstationen, die über keine dedizierte Kommunikationsanbindung verfügen und bestenfalls mittels einer zwei-Draht-Meldung in eine Station mit Fernwirkanbindung übertragen, werden durch intelligente Ortnetzstationen mit einer modernen Kommunikationsanbindung und einer Vielzahl neuer Funktionen abgelöst. Seit einigen Jahren setzt sich ein neuer offener Kommunikationsstandard durch.

Nexans Deutschland GmbH

Dieser Artikel erschien in SCHALTSCHRANKBAU Sonderheft 2 2016 - 23.09.16.
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