Innovatives Störmeldesystem für Umspannwerke

Erhebliche Platz- und auch Kostenersparnis

Wenn Anlagen über einen langen Zeitraum im Einsatz sind, kann es durchaus vorkommen, dass es für bestimmte dort verbaute Komponenten keinen Ersatz mehr gibt. Vor dieser Herausforderung stand auch die E.ON Mitte AG im Bereich der Störmelde-Tableaus. Deshalb haben die Mitarbeiter des Unternehmens gemeinsam mit Phoenix Contact eine neue, wirtschaftlichere und zukunftssichere Lösung entwickelt.

Applikation

Die in Kassel ansässige E.ON Mitte AG sorgt seit mehr als acht Jahrzehnten für die sichere und zuverlässige Energieversorgung von rund 1,5 Millionen Menschen im Herzen Deutschlands. Das Netzgebiet des Unternehmens, das insgesamt 45.828 Kilometer umfasst, erstreckt sich über weite Teile Hessens sowie über Südniedersachsen und Teile von Ostwestfalen und Westthüringen.

Etwa 1.300 Mitarbeiter sind unter anderem für die Instandhaltung von 19 Kilometer Hoch-, 9.749 Kilometer Mittel- und 23.510 Kilometer Niederspannungsleitungen zuständig. Gegründet am 6. September 1929 hat die E.ON Mitte AG in partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit den Landkreisen und Kommunen die Strom- und Erdgasversorgung in der Region kontinuierlich auf- und ausgebaut. Mittlerweile wird eine Netzmenge von 8.147 Gigawatt-Stunden verteilt. Hohe Investitionen in die Netze sowie die zugehörige Infrastruktur wie 70 Umspannwerke und 6.487 Ortsnetzstationen stellen dabei sicher, dass die Verbraucher zuverlässig mit der benötigten Energie beliefert werden.

Lösung

Bislang Verwendung von proprietären, funktional eingeschränkten Lösungen

Üblicherweise wird die in den Umspannwerken installierte Sekundärtechnik – also die Leit- und Steuerungstechnik – nach Ablauf von 20 Jahren erneuert. Einige der montierten Komponenten sind dann meist nicht mehr verfügbar, weil der Hersteller die Geräte entweder abgekündigt oder seinen Geschäftsbetrieb eingestellt hat. Als Beispiel seien die Störmeldesysteme genannt, die E.ON Mitte bislang von zwei renommierten Unternehmen der Energie- und Versorgungswirtschaft einkaufte. Beide Hersteller bieten die bis dato in den Umspannwerken verbauten Systeme heute nicht mehr an.

Störmeldesysteme dienen der Visualisierung der in den Umspannwerken anstehenden Meldungen sowie ihrer Weiterleitung an die Netzleitwarte. In der Vergangenheit setzten sich die mit Leuchtfeldern und Relaistechnik ausgestatteten Systeme je nach Größe des Umspannwerks aus einer festen Anzahl von beispielsweise 40 bis 80 Meldefeldern zusammen. Die Störmeldesysteme generierten Einzel- und Sammelfehlermeldungen, wobei häufig lediglich die Übertragung einer Sammelmeldung an die Leitwarte möglich war. Auf Basis dieser Informationen konnten die Mitarbeiter jedoch nicht feststellen, um welche Art von Störung es sich handelt. Sie mussten somit erst einmal zum jeweiligen Umspannwerk fahren und hatten die notwendigen Ersatzteile dann unter Umständen nicht vorliegen. Die bisherigen Störmeldesysteme waren zudem proprietär aufgebaut und oftmals in der Funktion eingeschränkt. Deshalb konnten die aufgelaufenen Daten bei einigen Lösungen nur schwierig oder gar nicht gesichert werden. In verschiedenen Stationen wurden Analogwerte wie Strom, Spannung oder Transformator-Temperatur durch Papierschreiber aufgezeichnet. Mitarbeiter holten die Papierrollen anschließend in regelmäßigen Abständen ab, damit die Daten in der Netzleitwarte ausgewertet werden konnten.   

Gemeinsame Entwicklung eines wirtschaftlichen und zukunftsweisenden Störmelde-Tableaus

Vor diesem Hintergrund sprach Lars Wieddekind, Mitarbeiter im Bereich Netztechnik der E.ON Mitte AG, Phoenix Contact als Vorzugslieferant hinsichtlich einer innovativeren, wirtschaftlichen und zukunftssicheren Lösung an. Die Energie-Experten des Blomberger Automatisierungsspezialisten, der seit seiner Gründung im Jahr 1923 im Bereich der Energiewirtschaft tätig ist, nahmen die Anforderungen Anfang 2012 auf und entwickelten daraus eine kundenspezifische Lösung auf Grundlage des bewährten I/O-Systems Inline. Im März 2012 wurde das erste Störmelde-Tableau probeweise im Umspannwerk Baunatal getestet. Die Mitarbeiter beider Unternehmen entdeckten dabei einige Fehler in der Software und fanden weitere Verbesserungsmöglichkeiten. Nach deren Umsetzung ging die Störmelde-Anlage im September 2012 im Umspannwerk Haiger in den Regelbetrieb.

Seit Anfang 2013 sind fünf zusätzliche Anlagen in unterschiedlichen Umspannwerken installiert worden. Weitere Tableaus sind in Planung. Die ersten Störmelde-Anlagen umfassen 40 digitale Signale ohne 110-Kilovolt-Schaltanlage respektive 80 digitale Signale mit 110-Kilovolt- Schaltanlage. Derzeit arbeiten die Spezialisten an einer Erweiterung des Funktionsumfangs auf 120 Signale. Darüber hinaus sind weitere Optimierungspotentiale sowie Anforderungen von E.ON Mitte zeitnah realisiert worden.  

Die modulare Steuerung passt sich flexibel an die jeweiligen Applikationsanforderungen an  

Die modulare Steuerung passt sich flexibel an die jeweiligen Applikationsanforderungen an

Verarbeitung, Speicherung und Übertragung der Signale über eine kommunikative Kleinsteuerung

Das Störmelde-Tableau basiert auf dem seit vielen Jahren bewährten Inline-Automatisierungsbaukasten. Die digitalen und analogen Signale der Umspann-, Schwerpunkt- oder Ortsnetzstation werden über entsprechende Standardmodule erfasst und an die Kleinsteuerung ILC 171 ETH 2TX weitergeleitet. Der Inline Controller, der über zwei Ethernet-Schnittstellen und eine SD-Speicherkarte verfügt, verarbeitet die Daten und verknüpft sie mit den jeweiligen Variablen der Leittechnik. Danach werden die Daten entweder via IEC 60870-5-101/-104 an den Fernwirkkopf der Station – so vorhanden – oder direkt an die Leitwarte übertragen.

Die Fehlertexte werden einfach über die Web-Oberfläche parametriert  

Die Fehlertexte werden einfach über die Web-Oberfläche parametriert

Geringe Anpassung der standardisierten Störmeldetexte

Über den in die Steuerung eingebauten Web-Server kann sich das Instandhaltungs-Personal die Daten vor Ort in der Umspannstation auf einem Web-Panel oder einem Notebook mit integriertem Web-Browser darstellen lassen. Mit dem WP 10T oder WP 15T stellt Phoenix Contact passende Bediengeräte zur Verfügung. Die Touch-Panel bieten ein grafikfähiges 10,5- oder 15-Zoll-TFT-Display, auf dem alle relevanten Daten gut lesbar visualisiert werden.

Die mit einer Ethernet- und zwei USB-Schnittstellen ausgestatteten HMI-Geräte zeichnen sich unter anderem durch ihre kompakte Bauform sowie die einfache Montage und kurze Inbetriebnahme aus. Bei der Auslieferung sind auf dem Störmelde-Tableau standardisierte Störmeldetexte voreingestellt, weshalb die Mitarbeiter meist nur geringe Anpassungen über das Web-Panel vornehmen müssen. Grundsätzlich sind sämtliche notwendigen Einstellungen über einen PC mit Web-Browser oder direkt am Web-Panel einstellbar. Selbstverständlich können eigene Meldetexte frei definiert werden, wobei dazu kein zusätzlicher PC und Drucker erforderlich ist.

Die Anzeige gibt einen schnellen Überblick über die Störmeldungen der gesamten Anlage  

Die Anzeige gibt einen schnellen Überblick über die Störmeldungen der gesamten Anlage

Aufgrund der flexiblen Erweiterbarkeit der Kleinsteuerung um Analog-Eingangsmodule lassen sich die Analogwerte nun direkt in der Steuerung verarbeiten. Der bislang verwendete Analogwertschreiber mit Papierrolle entfällt. Ferner können die einzelnen Signale einfach auf Arbeits- oder Ruhestrom sowie als optische oder akustische Meldung eingestellt werden. Darüber hinaus lässt sich das Störmelde-Tableau problemlos in die vorhandene Infrastruktur des Umspannwerks integrieren, da keine Änderungen an der Verkabelung und der Übergabe-Klemmenleiste vorgenommen werden muss. Alle Ereignisse werden in chronologischer Reihenfolge gespeichert. Selbst bei gestörter Kommunikation zur Leitwarte lässt sich die Reihenfolge der Ereignisse in der Station erkennen. Dadurch wird das Auffinden der Fehlerursache deutlich erleichtert. Sofern das Umspannwerk an das gleiche PIT-Segment (Prozess-IT-Netzwerk) angekoppelt ist, erkennen die Mitarbeiter den tatsächlichen Fehler, auch wenn sie in einem anderen Umspannwerk arbeiten.

Fazit

Lars Wieddekind, Mitarbeiter im Bereich Netztechnik von E.ON Mitte, ist von der gemeinsam erarbeiteten Lösung überzeugt

Lars Wieddekind, Mitarbeiter im Bereich Netztechnik von E.ON Mitte, ist von der gemeinsam erarbeiteten Lösung überzeugt

Das neue Störmelde-Konzept wurde in enger Zusammenarbeit mit E.ON Mitte entwickelt. Lars Wieddekind erzählt: „Über ein Jahr haben wir mit den Mitarbeitern von Phoenix Contact intensiv zusammengearbeitet. Durch ihre Unterstützung bei der Inbetriebnahme sowie die schnelle Reaktion auf Software-Fehler oder Änderungswünsche ist eine wirtschaftliche und zukunftssichere Lösung entstanden. Besonders gefallen uns die einfache Änderungsmöglichkeit der Meldetexte sowie die Kommunikationsoption via IEC 60870-5-104 mit dem bestehenden Fernwirkkopf in den Umspannwerken“. Positiv aufgenommen haben die Verantwortlichen von E.ON Mitte auch, dass der notwendige Platz in der Schaltanlage um über 60 Prozent gesenkt worden ist.

PHOENIX CONTACT
Deutschland GmbH

Flachsmarktstraße 8
D-32825 Blomberg
+49 52 35/3-1 20 00