33 3 · 2017 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie 33 3 · 2017 TR ANSFORMING CITIES Die Dortmunder Netz GmbH (DONETZ) ist eine 100-prozentige Tochter der Dortmunder Energie- und Wasserversorgung GmbH. DONETZ verantwortet die Strom-, Gas- und Wassernetze in Dortmund, die Gas- und Wassernetze in Herdecke sowie Teile des Wassernetzes in Holzwickede. Beschäftigt sind in der GmbH mit Sitz am Günter-Samtlebe-Platz rund 390 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Das Unternehmen stellt anderen Versorgern die Leitungen zur Verfügung. Im Bereich des Stromnetzes unterhält DONETZ neben den 22-Umspannanlagen mit insgesamt 33- Trans- Modernisierung eines Warnmeldesystems für das Stromnetz Störungen schnell erkennen und beheben Energieversorgung, Versorgungssicherheit, Warnmeldesystem, Fernwirktechnik Thanh-An Pham Mit dem Neubau einer Hauptverteilerstation hat die Dortmunder Netz GmbH (DONETZ) die Energieversorgung des Dortmunder Stadtteils Husen durch ein innovatives Konzept auf die Zukunft ausgerichtet. Das neue Warnmeldesystem von Phoenix Contact trägt zu einer einfachen und schnellen Fehlersuche bei, sodass sich Störungen umgehend beheben lassen und ein hochverfügbarer Netzbetrieb sichergestellt ist. © Phoenix Contact PRAXIS + PROJEKTE Energie formatoren ebenfalls 38- Hauptverteilerstationen mit jeweils 10- kV Spannung. Das Unternehmen versorgt über 370 000 Haushalte sowie Industriebetriebe in Dortmund inklusive der angrenzenden Stadtteile mit Energie. Im Rahmen ihres Aufgabenspektrums hat DONETZ im Jahr 2015 die Hauptverteilerstation im Dortmunder Stadtteil Husen erneuert. Zwei Einspeisungen der Umspannanlage Methler beliefern die Hauptverteilerstation mit einer Spannung von 10 kV. Die beiden Sammelschienenabschnitte, die jeweils acht Felder umfassen, sorgen dann für die hochverfügbare Energieverteilung. Während des Neubaus hat das dreiköpfige Projektteam - bestehend aus Tobias Sommer (Anlagen und Kabeltechnik), Klaus Bölkow (Instandsetzung Schalt anlagen, Schutz- und Stationsleittechnik) und Marc Buchholz (Service Fernwirktechnik und technische Netze) - die Entwicklung eines neuen Warnmeldesystems gemeinsam mit Phoenix Contact begleitet. 34 3 · 2017 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie Einfache Nachrüstung in bestehenden Anlagen „Ende des Jahres 2013 hatten wir im Kundenmagazin Update von Phoenix Contact einen Applikationsbeitrag gelesen, in dem die gemeinsame Erarbeitung eines Warnmeldesystems durch das Bild 1: Klaus Bölkow, bei DONETZ für die Instandhaltung Schaltanlagen, Schutz- und Stationsleittechnik verantwortlich, und seine Kollegen legten beim neuen Warnmeldesystem Wert auf die Beibehaltung der bekannten Bedienphilosophie. © Phoenix Contact Bild 2: Das Axioline F-System erfasst die DC-220-V-Signale direkt mit einer Stoßspannungsfestigkeit von 5 kV. © Phoenix Contact Damit das gemeinsam erarbeitete System zukunftssicher ist, muss es sich vor allem einfach in sämtlichen Hauptverteilerstationen und Umspannanlagen nachrüsten lassen. Aufgrund des dort begrenzten Platzangebots setzt das unter anderem eine kompakte Bauform der Lösung voraus. „In unseren Anlagen werden die Meldungen über eine batteriegepufferte DC-220-V-Spannung aufgenommen“, erläutert Tobias Sommer. „Da wir auf eine zusätzliche Koppelebene verzichten wollten, die entsprechenden Platz im Schaltschrank beansprucht, müssen die DC-220-V-Signale direkt erfasst werden (Bild 2)“. Kommunikative Anbindung an die Fernwirktechnik Nachdem Phoenix Contact auf der Hannover Messe 2015 die Ein- und Ausgabemodule des Die Produktfamilie Axioline F von Phoenix Contact bietet sich als besonders robustes I/ O-System zur Nutzung im Energieumfeld an (Bild-4). Dem Energiemarkt stehen mit dem Buskoppler sowie verschiedenen I/ O-Modulen alle Lösungen für den branchenüblichen Übertragungsstandard IEC 61850 zur Verfügung. Vervollständigt wird die Axioline F-Serie durch die modularen Kleinsteuerungen. Der Buskoppler leitet die Daten sowohl über das MMSals auch über das schnelle GOOSE-Protokoll weiter und unterstützt zudem den Fernwirkstandard IEC 60870-5-101/ 104. Aufgrund der normgerechten Umsetzung der Kommunikation gemäß IEC 61850 und IEC 60870-5-104, die durch das weltweit anerkannte Institut KEMA zertifiziert ist, wird die Interoperabilität des Systems sichergestellt. Die I/ O-Module bieten für jeden Einsatz die passenden digitalen Eingänge und Relaisausgänge. Hinzu kommt, dass die Module die spezifischen Anforderungen des industriellen Energieumfelds erfüllen. Darunter fallen beispielweise die erhöhte Nennspannung von DC 220 V sowie die Stoßspannungsfestigkeit von 5 kV. Wie sämtliche Geräte des Axioline-Systems zeichnen sich die I/ O-Module durch eine besonders hohe Störfestigkeit bis 8 kV, die Robustheit gegenüber mechanischen Belastungen - wie Schocks - bis 30 g sowie die schnelle Signalerfassung (<1 ms) aus. Dabei wird beim I/ O-System auf den Einsatz von Trennscheiben verzichtet, sodass die Module beliebig mit den übrigen Komponenten des Axioline F-Portfolios kombiniert werden können. UMFASSENDES PORTFOLIO FÜR DIE IEC 61850-ÜBERTRAGUNG Unternehmen und einen Energieversorger beschrieben wurde“, erinnert sich Tobias Sommer. Über das Warnmeldesystem werden den Instandhaltungs- Mitarbeitern die in der Anlage aufgetretenen Fehlerzustände visualisiert. So haben sie die Möglichkeit, die Störungen schnell zu beseitigen und einen effizienten Netzbetrieb sicherzustellen. „In der Vergangenheit wurden zuerst Fallklappenrelais und später ein nicht mehr auf dem Markt erhältliches Meldesystem eingesetzt, um die Warn- und Störmeldungen anzuzeigen“, berichtet Klaus Bölkow (Bild 1). „Bei der Entwicklung des Meldesystems der dritten Generation sollte die den Mitarbeitern vertraute Bedienphilosophie der bisherigen Lösungen beibehalten werden, sodass kein Einarbeitungsaufwand entsteht“. 35 3 · 2017 TR ANSFORMING CITIES PRAXIS + PROJEKTE Energie Echtzeit-I/ O-Systems Axioline- F für DC- 220 V vorgestellt hatte, konnte das um die Energie-Spezialisten des Blomberger Unternehmens ergänzte Projektteam mit der Detailplanung beginnen. Neben der Hardware-Ausprägung in drei verschiedenen Varianten - 48 Signale für Hauptverteilerstationen, 128 Signale für Umspannanlagen mit einem Transformator und 184 Signale für Umspannanlagen mit drei Transformatoren - waren insbesondere eine einheitliche Bedienoberfläche sowie die kommunikative Anbindung an die Fernwirktechnik zu realisieren. „Die beiden bis dato genutzten Systeme verfügten weder über eine Datenübertragung noch eine Protokollierung“, so Marc Buchholz. „Im Gegensatz dazu sollte die neue Warnmeldelösung ein integraler Bestandteil unserer Fernwirktechnik sein“. In den Hauptverteilerstationen verwendet DONETZ das Kommunikationsprotokoll IEC 60870-5- 104 als Standard. „Im Zuge der Neugestaltung des Warnmeldesystems haben wir viele weitere Themen überdacht“, fährt Marc Buchholz fort. „Beispielsweise soll die Zeitsynchronisation der Schutzgeräte über das Warnmeldesystem erfolgen, was den zusätzlichen Aufwand der Konfiguration des Stationsbusses einspart“. Außerdem waren dem Dortmunder Projektteam die Protokollierung aller Ereignisse sowie die Fernauslesung des Protokolls als neue Funktionen wichtig. „Auf diese Weise sind wir bei einer Störung zukünftig in der Lage, den genauen Ablauf von aufeinander folgenden Ereignissen zu analysieren“, so Marc Buchholz weiter. „Das steigert sowohl die Effizienz im Betrieb als auch in der Instandhaltung“ (Bild-3). Schnelle Umsetzung kleiner Optimierungen Nachdem Phoenix Contact das von DONETZ erstellte Lastenheft umgesetzt hatte, begann im Herbst 2015 die intensive Testphase der neuen Warnmeldelösung. „In dieser Zeit haben wir das System umfassend geprüft und kleinere Optimierungspotentiale festgestellt, die von Phoenix Contact aufgenommen und in kurzer Zeit realisiert worden sind“, berichtet Klaus Bölkow. Weil in die Lösung zahlreiche neue Funktionen - wie die Sperrung und Simulation von Meldungen - integriert wurden, mussten die DONETZ-Mitarbeiter die Handhabbarkeit und den Nutzen der Funktionen für ihre Tätigkeiten bewerten. Das Warnmeldesystem wurde dann im November 2015 in Husen in die neu errichtete Hauptverteilerstation eingebaut und ging im Dezember 2015 in Betrieb. „Wir haben die Zusammenarbeit mit den Energie-Spezialisten von Phoenix Contact als partnerschaftlich, vertrauensvoll und im Ergebnis erfolgreich erlebt“, sind sich die drei DONETZ- Projektmitglieder einig. „Unsere Anforderungen wurden aufgenommen und zur Zufriedenheit umgesetzt. Nun können wir noch schneller auf Störungen reagieren und die Netzverfügbarkeit weiter erhöhen“. Bild 3: Auf dem in der Schaltschranktür installierten Anzeige- und Bediengerät können sich die Mitarbeiter alle Warnmeldungen übersichtlich darstellen lassen. © Phoenix Contact Bild 4: Das I/ O-System Axioline F zeichnet sich unter anderem durch hohe Robustheit und Störfestigkeit sowie eine schnelle Signalerfassung aus. © Phoenix Contact Thanh-An Pham Industriemanagement Energie Phoenix Contact Deutschland GmbH info@phoenixcontact.de www.phoenixcontact.de AUTOR