Netzüberwachung: Zukunftsorientierte Verkabelung sichert das Versorgungsnetz

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Die lückenlose Überwachung des Betriebszustandes von Stromnetzen mit hochkarätigen Überwachungs- und Steuerungssystemen ist heute unabdingbar. Der Applikationsbericht zeigt die praktische Umsetzung beim Übertragungsnetzbetreiber TenneT.

Die Energiebranche befindet sich im dynamischen Wandel. Dies gilt sowohl in politischer und technologischer als auch in sozialer, ökologischer und wirtschaftlicher Hinsicht. Netzbetreiber müssen sich dieser Entwicklung anpassen. TenneT gehört zu den führenden Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) für Strom in Europa.

Für die Überwachung seiner Netze und die Interaktion mit dem Rechenzentrum setzt der Netzbetreiber auf moderne Leitstellen. Die Verkabelung für das System basiert auf Lösungen von Rosenberger OSI.

Bis 2030 will die Europäische Union 30% ihres Stroms aus erneuerbaren Quellen speisen. Die Bundesregierung sieht sogar 65% vor. Um diese Ziele zu erreichen, die neuen Energiequellen einzubinden sowie den wachsenden gesellschaftlichen Strombedarf zu decken, muss TenneT sein Netz kontinuierlich verbessern und ausbauen. Das Versorgungsunternehmen beschäftigt mehr als 4500 Mitarbeiter und betreibt etwa 23.000 km Hochspannungsleitungen und -kabel.

Über das Netz werden in Deutschland und den Niederlanden rund 41 Mio. Haushalte und Unternehmen mit Strom versorgt. Seinen Kunden stellt TenneT eine Netzverfügbarkeit von 99,9988% bereit. Damit der sichere Netzbetrieb rund um die Uhr gewährleistet ist, hat das Unternehmen an Standorten in Nord- und Süddeutschland Leitstellen zur Überwachung etabliert.

Hier wird der Betriebszustand Tag und Nacht in jeder Phase überwacht, um die lückenlose Energieversorgung der Stromverbraucher sicherzustellen.

Sicherheit durch redundantes Überwachungssystem

Um die Netzverfügbarkeit und -sicherheit auch in Zukunft zu gewährleisten, hat TenneT das Projekt „KVM Matrix“ auf den Weg gebracht. KVM steht für Keyboard, Video, Mouse und ist die Grundvoraussetzung für die lückenlose Überwachung des Betriebszustandes mit hochkarätigen Überwachungs- und Steuerungssystemen. Diese ermöglichen eine dedizierte Datenvisualisierung direkt an den Arbeitsplätzen der Leitstellen.

Durch das stetige Wachstum der Stromnetze sind im Netz von TenneT immer mehr Rechner notwendig. Nur so lassen sich alle anfallenden Aufgaben zeitnah erledigen. Bevor das KVM System in Planung ging, wurden zur Erweiterung in den Warten immer neue Rechner installiert. Platzmangel machte dieses Vorgehen letztendlich nicht länger möglich.

Das KVM-System, mit dem zwischen den Kontrollplätzen und dem Rechenzentrum eine Verbindung hergestellt wird, sollte hier Abhilfe schaffen und zu einer effizienten Nutzung der Räumlichkeiten beitragen. Der klare Vorteil ist hier, dass Rechner an einem anderen Ort implementiert, die notwendigen Überwachungs-Lösungen jedoch trotzdem an den Arbeitsplätzen in der Warte bereitgestellt werden können. Durch das KVM-System konnte eine hochverfügbare und redundante Umgebung realisiert werden. Auf diese Weise ist jetzt der beliebige Ausbau der Arbeitsplätze mit unterschiedlichen Rechnern möglich.

Die bisherige starre Überwachungslösung konnte damit durch eine flexible und dezentrale Lösung ersetzt werden. Der störungsfreie Betrieb der Stromnetze und das Überwachen der Netzlast ist dabei das Wichtigste. Der redundante Aufbau der KVM-Lösung ist bei Ausfällen für TenneT eine zusätzliche Absicherung, da die Überwachungsplätze auch im Störfall immer betriebsbereit sind und daher eine stabile Einspeisung in das Stromnetz zu gewährleistet bleibt.

Planung mit Spielraum für zukünftiges Wachstum

Der Zuschlag für die Planung und Implementierung der neuen Lösung ging an das in Augsburg ansässige Unternehmen Rosenberger OSI. Gemeinsam mit den Verantwortlichen von TenneT wurde im Rahmen der Vorplanung direkt vor Ort ein komplettes Aufmaß der räumlichen Gegebenheiten erstellt. Im Zuge dessen erfolgte dann eine Vorauswahl der notwendigen Produkte.

Für die neue Lösung wurden zunächst neue Trassen für Glasfaserkabel verlegt, weil die vorhandenen Strukturen keine saubere Installation mehr erlaubten. Um auch später noch eine problemlose Erweiterung sicherzustellen, mussten die Kabelwege zudem vergrößert werden. Zusätzliche Kernbohrungen stellen sicher, dass die eingebauten Trassen auch optimal genutzt werden können. Gleichzeitig wurde so auch sichergestellt, dass alle Vorschriften zur Verlegung von Kabeln in verschiedenen Brandbereichen eingehalten werden.

Qualifizierte Vorplanung und schnelle Reaktionszeiten

Für die Zusammenarbeit mit dem Netzwerkspezialisten nennt Patrick Bernasch-Mellech, Verantwortlicher für Data & Application Management bei TenneT gleich mehrere Gründe: „Uns hat neben den Produkten auch die qualifizierte Vorplanung überzeugt. Zudem konnte Rosenberger OSI uns schnelle Reaktionszeiten und damit eine termingerechte Realisierung des Projektes zusagen.“

Eine wichtige Vorgabe von TenneT war, dass das System keine elektrische Ladung führen darf. Das ist notwendig, weil die beiden Rechnerräume jeweils mit einem eigenen Potential-Ausgleich versehen sind, über den alle Schränke und Komponenten geerdet sind. Sollte eines dieser Geräte ein elektrisches Problem haben, das über die Erdung abgeführt wird, könnte dieses über eine Cat-Leitung und den Schirm in den nächsten Raum verschleppt werden.

Diese Potenzialverschleppung könnte zu weitreichenden Problemen führen. Davon wären auch die USV-Anlagen in den Rechnerräumen betroffen, bis hin zum Totalausfall. Durch die Trennung mit nichtleitenden Materialen ist gewährleistet, dass die Räume keine elektrische Verbindung haben. Elektrische Probleme können so nicht auf den jeweils anderen Raum übertragen werden.

Diese Vorgabe hat sich TenneT selbst auferlegt, um ein höheres Maß an Ausfallsicherheit zu generieren. Eine raumübergreifende Kupfer-Verkabelung kam nicht infrage, weil der Abstand zwischen beiden Rechner-Räumen zu groß ist. Das entspräche dann nicht der Norm. Deshalb hat das Augsburger Unternehmen in seinem Konzept Glasfaserprodukte vorgeschlagen, die alle Anforderungen an Sicherheit und Abschirmung vollumfänglich erfüllen.

Installation und verwendete Kabeltypen

Innerhalb von 20 Tagen wurde das Projekt durch das Team des Augsburger Spezialisten umgesetzt. Die Bedingungen vor Ort stellten die Mitarbeiter vor Herausforderungen. Zum einen war jederzeit damit zu rechnen, dass es betriebsbedingt zu einer Unterbrechung der Installationsarbeiten kommen kann. Zum anderen gelten in der Warte besondere Sicherheitsvorgaben, da dort das Netz überwacht wird. Darüber hinaus war es notwendig, bei der Arbeit Ruhe zu halten, damit die Mitarbeiter von TenneT in ihrer Konzentration nicht gestört werden und bei Problemen schnell und klar agieren können.

Im Rahmen des Projektes haben die Augsburger in der Warte von TenneT mehrere Arbeits- und Schulungsarbeitsplätze realisiert. Hinzu kommen weitere Arbeitsplätze im Backoffice. Die verschiedenen Kabeltypen wurden vor der Abnahme den notwendigen Messungen unterzogen. Dazu gehörte die werkseitige Messung der LWL-Kabel ebenso, wie die OTDR-Messung durch den Service vor Ort.

Verbindungen zwischen Warte und Rechenzentrum im Detail

Um das neu implementierte KVM-Matrix-System der Warte mit dem Rechenzentrum zu verbinden, kommen bei TenneT heute unterschiedliche Lösungen aus Augsburg zum Einsatz. Als Verbindung zwischen der Warte, dem Rechenzentrum sowie den Schulungsräumen und dem Office-Bereich verwendete das Service-Team 96-faserige OM4 PreCONNECT STANDARD Trunks. Für die Aufnahme des Trunks an den entsprechenden Endstellen, beispielsweise in der Warte, kamen PreCONNECT SMAP G2 Standard Density 1HE und 2HE sowie 1HE und 2HE Spleißgehäuse zum Einsatz. Um den Trunk ordnungsgemäß aufzulegen, waren zusätzliche Spleißarbeiten notwendig.

Der Trunk wird an den jeweiligen Endstellen in das Verteilergehäuse PreCONNECT SMAP G2 integriert und auf SMAP G2 Teilfrontplatten aufgelegt, die ebenfalls vorher in die PreCONNECT SMAP G2 Spleiß- und Verteilergehäuse eingesetzt worden waren.

Für die Warte sowie die Schulungsräume verwendete das Augsburger Unternehmen den 19-Zoll- Doppelbodenhalter 4HE, der als Halterung für die Gehäuse PreCONNECT Standard Density SMAP G2 dient. Die geforderten Kupferverbindungen wurden mit RJ45 Cat.-6_A-Kupferkabeln von Keystone und dem entsprechenden 1HE 19-Zoll Copper Panel von Rosenberger OSI umgesetzt. Die Kupferverkabelung ermöglicht den Verbindungsaufbau zwischen der Warte und dem Schulungsbereich sowie dem Rechenzentrum. Genutzt wird diese Verbindungsoption für Anwendungen, die nur eine geringe Bandbreite benötigen und sich nur über RJ45 Stecker anbinden lassen.

Lückenlose Kontrolle des Versorgungsnetzes

„Trotz der teilweise etwas kritischen Bedingungen im Installationsumfeld hat das Team von Rosenberger OSI unsere Vorgaben vorbildlich umgesetzt“, freut sich Patrick Bernasch-Mellech nach Abschluss der Arbeiten. „Die einzelnen Installationsschritte erfolgten entsprechend unserer Vorgaben im zugesagten Zeitrahmen. Der laufende Betrieb wurde dabei nicht unterbrochen.“

Heute profitiert TenneT von einer modernen Überwachungslösung, die mit den Anforderungen des dynamischen Energiemarktes wachsen kann. Die Arbeitsplätze in den Leitständen basieren auf moderner Verkabelungs- und IT-Technologie und stellen eine lückenlose Kontrolle des Versorgungsnetzes sicher.

Dieser Beitrag ist im Sonderheft Elektromechanik II der ELEKTRONIKPRAXIS (Download PDF) erschienen.

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