Eine ausfallsichere Versorgung mit Erdgas stellt eigene Ansprüche in Bezug auf Zuverlässigkeit der eingesetzten Systeme, Erfassung der Messwerte und Flexibilität der Anbindung. Der Einsatz von Fernwirktechnik und von Lösungen zur Zählerfernauslesung stellt hier besondere Herausforderungen:
Energieversorgung im Verbundnetz eines regionalen Versorgers
In einer der flächenmäßig größten Städte Deutschlands beliefert der regionale Versorger die Einwohner sicher mit Erdgas, Wasser, Wärme und Flüssiggas.
Seit Beginn der 70er Jahre wird die Anlagen mit Hilfe von Fernwirk- und Netzleittechnik überwacht und gesteuert. Im Jahr 2000 begannen die Planungen für eine grundlegende Modernisierung dieses Bereichs. Nach gründlichen Marktrecherchen wurde die SAE IT-systems als innovativen Partner für moderne Fernwirk- und Netzleittechnik gewählt.
Moderne Fernwirk- und Leittechnik für Wasser- und Gasversorgung
In den Jahren 2001 bis 2003 wurde die Fernwirk- und Leittechnik der Wasser- und Gasversorgung in mehreren Baustufen auf 66 Stationen an 11 Linien erneuert. Im Bereich Wasserversorgung erfolgte die Anschaltung der neuen FW-4 und FW-40 Unterstationen über Wählleitungen im D-Netz und Telekom-Festnetz an das Leitsystem.
Neben der Störmeldeüberwachung war auch eine Rohrbruchüberwachung mit vor Ort archivierten ¼ Stunden Werten der USV gepufferten Unterstationen zu realisieren. Zusätzlich wurde der Objektschutz im Gasbereich durch Touchkeys vor Ort eingerichtet. Bei Wartungsarbeiten werden Störmeldungen und Fernalarme unterdrückt, es erfolgen lediglich Meldungen im Leitsystem; ohne Anmeldung geht ein Fernalarm an das Bereitschaftspersonal.
Anbindung der Gasstationen über PCM-Strecken zur zeitsynchronen Rangierung
Die Kommunikationsstruktur der Fernwirkanlagen im Bereich der Gasversorgung ist vornehmlich über eigene Standleitungen in PCM-Technologie realisiert. Von wesentlicher Bedeutung ist hier eine sichere zeitsynchrone Erfassung der Gasbezugsimpulse vom Vorlieferanten an insgesamt 9 Gasübernahmestationen. Diese Bezugsimpulse werden mit entsprechende Rangierfunktionen an ein RMG Mengenregelsystem über Modbus in einer 'geregelten' Gasübernahmestation ausgegeben. In Verbindung mit den Bezugsmengen-Sollwertvorgaben vom Leitsystem kann dieses Mengenregelsystem den Gesamtbezug im Hinblick auf der zugrunde liegenden Stundenleistungspreisvereinbarung, bei optimaler Speichernutzung, exakt ausregeln. Die Sollwertvorgabe erfolgt saisonal bedingt dynamisiert. Bei Kommunikationsausfall werden dynamische Ersatzwerte ausgegeben und Ersatzwege über GSM geschaltet.
Eine Notleitwarte und gedoppelte Server sichern die Funktion
Im Jahr 2004 wurde begonnen, den Bereich der Nahwärmeversorgung mit 27 Heizzentralen und acht Fernwärmeübergabestationen durch Fernwirkanlagen zu überwachen. Hier waren teilweise Honeywell Regler über Profibus im Fernwirknetz einzubinden. Um Spitzen im Gasbezug auszugleichen, kann die Befeuerung einiger Heizwerke über Steuerbefehl auf Öl umgeschaltet werden.
Parallel wurde auch der Aufbau einer räumlich getrennten Notleitwarte für die Gasversorgung und eines redundanten Datenservers gestartet. Die Notleitwarte kann nun über GSM zusätzliche Verbindung zu wichtigen Stationen aufnehmen. Zeitgleich mit dem Aufbau des neuen Fernwirksystems wurde auch das Verbund-Netzleitsystem komplett erneuert. Hier kommt das in einer Vielzahl von Anwendungen erprobte Prozessleitsystem ProCoS zum Einsatz.
Das Verbundleitsystem ProCoS
Das Prozessleitsystem ProCoS ist, seiner Bedeutung entsprechend, mit separaten Koppelrechnern für die diversen Schnittstellen, gedoppelten dedizierten Leitrechnern und separaten, ebenfalls gedoppelten Datenservern mit MS SQL-Server Datenbank aufgebaut. An dieses Leitsystem sind mehrere Wartenarbeitsplätze sowie ein ProCoS Proxy Server angeschlossen.
Die Funktionalität des Leitsystems ProCoS beinhaltet die üblichen Leistungsmerkmale für die Betriebsführung der angeschalteten Versorgungsbereiche. Besonderer Wert wurde im Bereich der Gasversorgung auf die Funktion der Gasprognose und Bezugsoptimierung gelegt. Hiermit ist es möglich, das vorhandene Speichervolumen und die unterbrechbaren Abnehmer optimal zur Glättung von Bezugsspitzen einzusetzen.
Fernzugriff für Bereitschaftdienst über GPRS effizient gelöst
Die Weiterleitung von Prozessdaten über GPRS ermöglichte es, den Bereitschafts- und Entstörungsdienst wesentlich effizienter zu gestalten. Hierzu wurden die Notebooks der Monteure mit einem GPRS-Modemadapter ausgestattet. Die Einwahl der Notebooks erfolgt über das Internet an den ProCoS Proxy-Server im Firmen-Intranet, abgesichert über Firewall. Durch einfache Bedienung sind neben Meldebuchauszügen und Archivprotokollen auch Archivgrafiken und Prozess- bzw. Anlagenbilder mit minutenzyklischer Aktualisierung abrufbar. Ein Export der Werte in Excel zur lokalen Weiterverarbeitung ist ebenfalls möglich.
Die Sicherheitsaspekte werden durch VPN-Client-Funktion gewährleistet. Die separate Zugriffsverwaltung im ProCoS Proxy Server ermöglicht einen spartenspezifischen Zugriff auf Informationen des Leitsystems durch die einzelnen Anwender.
Der Proxy-Server erlaubt beträchtlich Einsparpotentiale
Die Erfahrungen mit dem GPRS-Zugang zum ProCoS Proxy Server sind durchweg positiv. Der grundlegende Verbindungsaufbau dauert ca. 1 Minute. Die Geschwindigkeit der Datenübertragung ist dabei abhängig von der Qualität des Mobilfunknetzes (Feldstärke) am jeweiligen Standort.
Die Einsparpotentiale sind beträchtlich. Durch den Wegfall von Wartung und Material der Schreiber, deutlicher Zeiteinsparung bei Überprüfungen und Einstellarbeiten und nicht zuletzt durch längere Zeitabstände für Routinekontrollen der Außenanlagen wird der Arbeitsaufwand erheblich reduziert.
Die Leitwarte kann im Normalbetrieb unbesetzt sein
Vor Ort können Messwertschreiber entfallen
Monteure haben Übersicht über das Versorgungsnetz bei Einstellarbeiten in den Außenanlagen; zusätzliche Kontrollfahrten sind nicht erforderlich
Insbesondere bei der Störungsbehebung vor Ort schneller umfassender Überblick über Unregelmäßigkeiten im Versorgungsnetz
Schnelle Datenweitergabe aus dem Leitsystem
In einer weiteren Ausbaustufe wird der Terminalserver ProCoS-TS eingesetzt. Dieser neue Fernzugriff stellt vollwertige ProCoS Arbeitsplätze mit Befehlsberechtigung auf den Notebooks der Bereitschaft zur Verfügung.
Steuerung und Überwachung der Gasversorgung
Die Fernwirkanlagen zur Steuerung und Überwachung eines bedeutenden Gasversorgers in Österereich haben wir in den vergangenen Jahren erneuert. Die Übertragungen sind in Übergabestationen, Reduzierstationen, Kundenanlagen, internen Mess-Stationen und Schieberstationen installiert. Insgesmt sind 62 Stationen mit net-line FWR-40 erneuert und 9 Stationen neu aufgebaut worden. Die Kommunikation zur Leitstelle und zu einer
redundanten Notleitstelle ist auf das Protokoll nach IEC IEC 870-5-101 und 870-5-104 umgestellt worden.
Plausibilitätsprüfung der Zählwerte
Die Übergabestation einer Haupteinspeisung ist mit 2 Messstrecken aufgebaut, die jeweils mit einem Turbinenradzähler und einem Ultraschallzähler ausgestattet sind. Die Fernwirkunterstation erfasst ca. 60 Meldungen und 30 Messwerte.
Die Zählwerte werden in 4 Mengenumwertern umgerechnet. Die Mengenumwerter sind über eine Modbus Schnittstelle an die net-line FWR-400 Station angeschlossen. Die Zählwerte von Turbinenradzähler und Ultraschallzähler werden als 2 und als 60 Minutenwerte in der FWR-400-Station erfasst, in Archiven aufgezeichnet und permanent verglichen. Bei Erreichung einer vorgegebenen Abweichung wird eine Meldung an die Leitstelle übertragen. Diese Überwachung ist mit einer Soft-SPS in der Station realisiert , die nach
IEC 61131-3 programmiert ist.
Überwachung der Gasqualität mit einem Gaschromatograph
Zur Überwachung der Gasqualität wurde ein Gaschromatographen in der Station eingesetzt, der ebenfalls über eine Modbus Schnittstelle Daten an die Fernwirkunterstation liefert. Die FWR-400 schreibt die Gasqualitätsdaten unmittelbar in die Mengenumwerter, welche damit die transportierte Energie berechnen. In der Fernwirkunterstation werden die 22 Werte des Gaschromatographen als 5 Minuten Werte über 3 Tage zwischengespeichert. Die Filterseparatoren in der Station zum Abscheiden von Staub und Flüssigkeit werden ebenfalls über die Fernwirkstation überwacht und gesteuert. Die abgeschiedenen Mengen werden über eine Niveauschaltung gemessen und automatisch in einen Tank entleert. Der Filterdifferenzdruck wird überwacht und bei Überschreitung eines Grenzwertes eine Meldung an die Leitstelle übertragen.
Visualisierung und Bedienung vor Ort
Zur Visualisierung und Bedienung wurde vor Ort ein grafikfähiges Terminal MT 315 des Unternehmens R.STAHL HMI eingesetzt. Es wurden verschiedene Prozessbilder erstellt, welche die Station schematisch darstellen. Über menügeführte Masken werden die Meldungen und Messwerte der Station übersichtlich visualisiert. In den Schiebersteuerungen erfolgt die Visualisierung und Bedienung über eine kostengünstigere Alternative, das Terminal ProVicom MT-50.
Die Datenübertragung an die Leitstelle erfolgt nach IEC 870-5-104. Zusätzlich werden selektierte Daten an die Leitstelle des Vorlieferanten mitels gleichem Protokoll übergeben.
