Powerline-Carrier-System für digitale Umspannwerke

Mit PowerLink IP bringt Siemens ein neues Powerline-Carrier-System (PLC) für digitale Umspannwerke auf den Markt. Das System kann in bestehende PLC-Infrastrukturen eingebunden werden und bietet Übertragungsraten von bis zu 2,5 Megabit je Sekunde.

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Das neue Powerline-Carrier-System PowerLink IP erreicht Datenübertragungsraten von bis zu 2,5 Megabit je Sekunde und erfüllt so die Anforderungen an digitale Umspannwerke (Quelle: Siemens AG)

In digitalen Umspannwerken fallen immer mehr Daten an, die für einen zuverlässigen und effizienten Netzbetrieb gebraucht und übertragen werden müssen. Siemens stellt dafür jetzt mit PowerLink IP ein Powerline-Carrier-System (PLC) zur Verfügung, das vor allem die Forderung nach einer größeren Bandbreite erfüllt. Dabei nutzt das System die Hochspannungsleitungen zwischen den Umspannwerken als Kommunikationskanal.

Höhere Datenrate für effizienten Netzbetrieb

Klassische Powerline-Carrier-Systeme für Hochspannungsleitungen nutzen typischerweise Bandbreiten bis zu 32 Kilohertz und bieten dabei eine Datenübertragungsrate von bis zu 320 Kilobit je Sekunde. Im Vergleich dazu arbeitet PowerLink IP mit einem deutlich breiteren Frequenzband von bis zu 256 Kilohertz. Dabei ermöglicht es eine Datenrate von bis zu 2,5 Megabit je Sekunde in jede Übertragungsrichtung. Damit lassen sich mehrere herkömmliche PLC‑Systeme ersetzen.

Diese PLC-Systeme reichten bisher aus, da in herkömmlichen Umspannwerken lediglich bei der Netzsteuerung und der Fernwirktechnik Daten erfasst wurden, die übertragen werden mussten. Hier beschränkte sich die Datenkommunikation auf geringe Bitraten für die Übertragung von Schutzsignalen, Leitstellensteuerbefehlen, Strommesswerten und Sprachsignalen.

Digitale Umspannwerke mit zunehmendem Datenvolumen

Dagegen ist heute eine kontinuierliche Überwachung des gesamten Netzes sowie die Berücksichtigung zuverlässiger Prognosemethoden Voraussetzung, um die heutigen und künftigen Anforderungen der Netzbetreiber an einen zuverlässigen Netzbetrieb erfüllen zu können. In digitalen Umspannwerken liefern Bauelemente und Geräte wie Sensoren und Aktoren, Fernwirkeinheiten nach IEC 104 und 61850, Phasenwinkelmesseinheiten, Störschreiber und Power‑Quality‑Rekorder diese Informationen mit zunehmendem Datenvolumen.

Zudem erfordern Voice‑over‑IP‑Telefonie und Videoüberwachung höhere Übertragungsraten als die Kommunikationstechnik in klassischen Umspannwerken. Darüber hinaus brauchen eine zentrale Datenanalyse und weitere Service-Anwendungen zusätzliche Bandbreite für das Weitbereichskommunikationsnetz (WAN).

Diese neuen Applikationen und Geräte erfordern eine Infrastruktur für die Breitbandkommunikation auf Basis von Internet‑Protocol-(IP)- und Ethernet‑Übertragungstechnik innerhalb des Umspannwerks im lokalen Kommunikationsnetz (LAN) und im WAN zwischen den Umspannwerken, damit sie die neuen Anforderungen erfüllen können.

Zwei Hauptanwendungsfälle

Siemens hat sein neues PLC-System für zwei Hauptanwendungsfälle konzipiert:

  • als Kommunikationsverbindung zwischen digitalen Umspannwerken ohne existierende Glasfaserverbindung
  • als Backup-Kommunikationssystem für eine bereits installierte Glasfaserverbindung.

PowerLink IP ist auch beim Umbau eines klassischen in ein digitales Umspannwerk einsetzbar. Je nach Art der Migration ist es dabei möglich, bestehende Komponenten via Gateway oder Router ins neue PLC-System einzubinden. Möglich ist darüber hinaus, ein traditionelles PLC‑System und PowerLink IP nebeneinander zu betreiben.

PowerLink IP hat eine paketbasierte Architektur, die so optimiert wurde, dass die Anforderungen moderner Geräte in Umspannwerken an die Kommunikation erfüllt werden. Außerdem reduziert sich dadurch der Aufwand für die Wartung. Integriert ist auch das Schutzsignalübertragungssystem SWT 3000 von Siemens zur Identifizierung und Isolierung von Störungen in Hochspannungsnetzen. Es ist mit binären Ein-/Ausgangs- und GOOSE-Schnittstellen (IEC 61850) ausgestattet. Damit ist PowerLink IP für künftige Software-Applikationen vorbereitet.