Intelligenz durch Kommunikation NovaTEN als Netzmanagement-System für Smart Grids

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1 Intelligenz durch Kommunikation NovaTEN als -System für Smart Grids Das Schlagwort Smart Grid ist spätestens seit dem forcierten Vorantreiben der Energiewende in aller Munde es soll die zukünftige Energieversorgung nachhaltig sicherstellen. Der Ausbau des Stromnetzes in Richtung Smart Grid erfordert in vielen Bereichen auch eine Modernisierung der Kommunikationsinfrastrukturen: Beispielsweise werden immer mehr intelligente Knoten mit speziellen, komplexen Anforderungen im Netz eines Stromversorgers installiert, die dann über ein professionelles -System wie NovaTEN konfiguriert und überwacht werden müssen. Als primäre Ziele eines intelligenten Stromnetzes werden folgende Aspekte genannt: Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und gute Qualität der Stromversorgung bzw. Vermeidung von Stromausfällen und Netzschwankungen Verbesserung der systemweiten Energieeffizienz von der Stromproduktion bis zum Verbraucher Reduktion des CO2-Ausstoßes Generierung neuer Geschäftsmodelle (z.b. Strombörsen) Bessere Steuerung aller Prozesse der Stromerzeugung, -verteilung und -nutzung durch feingranulare Messungen Prinzip des Smart Grid ist die Ausbalancierung des tatsächlichen Stromverbrauchs ermittelt durch Messungen beim Verbraucher und in neuralgischen Punkten im Verteilnetz und der fluktuierenden Energieerzeugung, vor allem bedingt durch die dezentrale, nur unzureichend kalkulierbare Produktion und Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien wie Photovoltaik und Windkraft. Wesentliche Voraussetzung für den Betrieb und die Funktion eines intelligenten Stromnetzes ist die Überwachung und Steuerung möglichst vieler Komponenten des Stromnetzes bis hin zum Stromverbraucher. Intelligent wird das Smart Grid also vor allem durch ein Mehr an Kommunikation. Die Basis dafür ist ein stabiles und leistungsfähiges Kommunikationsnetz. Für den sicheren und effizienten Betrieb derartiger Kommunikationsnetze sind entsprechende Management-Lösungen nötig. MicroNova bietet Energieversorgern mit NovaTEN eine solche Lösung an. Smart Grid Stromnetz und Kommunikationsinfrastruktur Das Bild auf dieser Seite zeigt die prinzipielle Topologie eines (Smart) Grids: Großkraftwerke, Umspannwerke, Energiespeicher, Übertragungs- und Verteilstromnetz, Endverbraucher, Kleinsterzeuger, Leitstellen. Das Stromnetz ist dabei orange dargestellt. Als Overlay in einer Ebene darüber dargestellt ist die Kommunikationsinfrastruktur (blau), die zumindest die wichtigsten Stromnetzkomponenten miteinander verbindet. Im Zuge der Weiterentwicklung des Smart 22

2 InNovation Grids müssen künftig immer mehr solcher Komponenten in die Kommunikationsinfrastruktur integriert werden. Die Kommunikationsbereiche lassen sich unterteilen in: Kommunikation im Bereich der Übertragungs- und Verteilnetze Kommunikation zum Verbraucher/ Stromkunden bzw. Prosumer Kommunikation im Bereich der Übertragungs- und Verteilnetze Zum einen werden im Übertragungsund Verteilernetz die Kraftwerke, Umspannstationen und Leitstellen miteinander verbunden, wo jeweils intelligente Kommunikationsknoten installiert sind. Zwischen diesen Knoten werden in erster Linie zeitkritische Daten zur Stromsteuerung übermittelt, gegebenenfalls aber auch Telefonund Datenverkehr für Unternehmensanwendungen zwischen den verschiedenen Standorten der Netzbetreiber. Die Datenübertragung erfolgt dabei einmal über die Stromleitungen selbst und über Glasfasern, die mit Stromleitungen oder in Erdkabeln entlang der Stromtrassen verlegt wurden sowie über Richtfunk oder Mietleitungen, teilweise sogar über Mobilfunk. Die Kommunikationsinfrastuktur ist im Bereich der Übertragungsnetze bereits sehr gut ausgebaut Glasfaser-basiert mit SDH/PDH-Technologie, Ethernet over SDH, gegebenenfalls auch WDM und Stromkabel-basierte Power Line Carrier (PLC) Technologie. Bei den Verteilnetzen besteht hingegen erheblicher Nachholbedarf. Die Möglichkeiten zum Ausbau der Kommunikationsinfrastruktur hängen hier stark von den örtlichen Gegebenheiten ab. Auch hier ist eine Glasfaseranbindung wenn möglich die erste Wahl. Jedoch ist die Kommunikation über Stromleitungen (Breitband-Power-Line-Carrier, BPLC) sowie über Funklösungen wie WiMAX, Wireless Mesh oder Mobilfunk ebenfalls denkbar. Smart-Grid-Topologie: Stromnetz und Kommunikationsinfrastruktur 23

3 Überwachung eines regionalen Energieversorgernetzes Kommunikation zum Verbraucher/Stromkunden bzw. Prosumer Der Austausch von Verbrauchsdaten (Smart Metering) und Preisinformationen mit Verbrauchern oder zur Anbindung von Smart Homes ist ebenfalls Teil des Smart-Grid-Konzepts. Zum Teil werden die Daten auch direkt zwischen Versorger und Verbraucher (Prosumer) über die Kommunikationsinfrastruktur des Stromversorgers ausgetauscht. Zentrale Überwachung der Kommunikationsinfrastruktur Um die Stromversorgung zu gewährleisten, muss beides, das Stromnetz selbst sowie die Kommunikationstruktur (Datennetz) des Versorgers, überwacht werden. Die zentrale Konrolle und Steuerung des Stromnetzes (Stromsteuerung) erfolgt über ein Prozessleitsystem; die Überwachung und Konfiguration des zu Grunde liegenden Datennetzes (z.b. der Kommunikationsinfrastruktur) findet über ein - System (NMS) statt. Beides erfolgt üblicherweise weitestgehend unabhängig voneinander, bei großen Betreibern sogar in getrennten Leitständen. NovaTEN das - System für Smart Grids Betreiber haben in Zukunft u.a. die Aufgabe, Smart Grid-fähige Geräte über eine Kommunikationsinfrastruktur zu vernetzen. Diese Infrastruktur ist geprägt durch die Verwendung von Geräten unterschiedlichster Hersteller ( multi-vendor ), Heterogenität bezüglich verwendeter Übertragungsmedien und Kommunikationstechnologien ( multi-technology ) und der Notwendigkeit, unterschiedlichste Services fehlerfrei zu provisionieren und zu überwachen ( multi-service ). Der genannte Aufgabenkatalog erfordert ein leistungsfähiges modulares, skalierbares. Es muss hohe Sicherheit garantieren, FCAPS nach TMN-Standards und eine Ende-Zu-Ende Sicht bieten. Dazu gehört zum Beispiel die Überwachung von Übertragungsstrecken, deren bisweilen unzuverlässige Teilstrecken über Richtfunk, Glasfaser, Stromleitungen sowie gegebenenfalls auch über Fremdnetze wie Mobilfunk gehen. Multi-Vendor Mit Hilfe von Integrationsadaptern ist eine Multi-Vendor-Integration von Geräten in NovaTEN schnell, flexibel und gleichzeitig auch kostengünstig möglich, wobei Standard-MIBs bereits unterstützt werden. MicroNova bietet unterschiedliche Integrationstiefen an. Die mögliche Bandbreite reicht von einer sehr einfachen Alarmintegration (Darstellung als statusbehaftetes Icon) bis hin zur exakten Abbildung der entsprechenden Geräteansichten (mit Auslesen und Darstellung der ak- 24

4 InNovation tuellen Gerätebestückung sowie mit entsprechend exakter Alarm-Korrelation). Einfache Integrationen von Geräten oder Alarmkontakten können bei Bedarf auch vom Anwender selbst durchgeführt werden. Multi-Vendor bezieht sich jedoch nicht nur auf die Integration von Geräten: Diverse Alarmintegrationen gerätespezifischer Element Manager verschiedener Hersteller oder Cut- Through-Anbindungen von Local Craft Terminals (LCTs) wurden in NovaTEN bereits erfolgreich durchgeführt. Das schließt auch Anpassungen für proprietäre Management-Protokolle ein. Auf diese Weise können Energieversorger zum Beispiel eine leistungsfähige Umbrella-Management-Lösung aufbauen. NovaTEN-Schnittstellen zu kooperativen oder übergeordneten Management-Systemen ermöglichen überdies eine unkomplizierte Einbettung in bestehende Infrastrukturen. Beispiele hierfür sind: Weiterleitung korrelierter bzw. gefilterter Summen-Alarme an ein Leitsystem Weiterleitung von Alarmen via Mail oder SMS auf ein mobiles Endgerät Anbindung an ein Ticket-, SLAoder Asset-Management-System auf Service-Management-Ebene dene Technologien bezüglich Discovery und grafischer Darstellung von Netztopologien, deren Planung sowie vorwiegend Template-basierter, automatisierter, fehlerfreier Provisionierung. Ein Beispiel ist das Einrichten eines MPLS/IP-L3VPN. NovaTEN ermöglicht die Automatisierung technischer Betriebsabläufe wie Fehlererkennung und Entstörung (Lokalisierung, Behebung). Die Lokalisierung der Fehlerursache wird unter anderem durch eine regelbasierte Root-Cause-Analyse unterstützt, welche beispielsweise die unterbochene Teilstrecke auf dem Kommunikationspfad zwischen zwei Endpunkten anzeigt und den Operator auf ausgefallene Geräte, Module oder Ports bzw. auf eine defekte Leitung hinweist. Die konfigurierbare Weiterleitung von wichtigen Alarmen via oder SMS ermöglicht eine 24/7/365-Überwachung, ohne dass immer Personal vor Ort in der Leitstelle sein muss. NovaTEN steuert den Roll-out von Netzelementen bzw. die Konfiguration von Services in hoher Qualität und effizient durch Nicht-Spezialisten, etwa durch Verwendung von offline bereits vorher praxiserprobter Templates unter Vermeidung von Fehleingaben. Multi-Technology NovaTEN ist eine leistungsfähige, integrierte Management-Lösung für das Management heterogener Telekommunikationsinfrastukturen (für Zugangs- und Transportnetze), die auf den unterschiedlichsten Übertragungsmedien (z.b. Richtfunk, Glasfaser, Kupfer) und unterschiedlichsten Technologien (xwdm, PDH- und SDH-Multiplex, Richtfunk-PDH und SDH, Pure IP/Ethernet, Routing- und Switching- Technologien, XDSL-Modems) basieren. Das sind Technologien, wie sie auch Stromnetzbetreiber einsetzen. Multi-Service NovaTEN unterstützt bereits verschie- Netzelemente können von NovaTEN aus zentral über die jeweiligen Local Craft Terminals konfiguriert werden (Cut-Through), mittels des Template- Konzepts können aber auch Massenkonfigurationen einfach durchgeführt werden. Insgesamt ist mit NovaTEN eine schnelle Bereitstellung durch Planung und automatisierter Provisionierung möglich. Intuitive Bedienbarkeit, schnelle Lernkurve, problemloser Betrieb Stromnetzbetreiber wollen sich naturgemäß auf ihr Kerngeschäft konzentrieren Erzeugung, Verteilung und Verkauf von Strom. Die Überwachung, Planung, Konfiguration und schnelle 25

5 Entstörung der Kommunikationsinfrastruktur ist lediglich Mittel zum Zweck. Die intuitive Bedienung von NovaTEN ermöglicht es, den weitgefächerten Bedienumfang schnell effektiv zu nutzen. Bei Bedarf bietet MicroNova aber auch Vor-Ort-Unterstützung bei der Inbetriebnahme sowie Schulungen. Bezahlbar auch für regionale Versorger NovaTEN ist modular konzipiert und daher einfach erweiterbar bezüglich Funktionsumfang, Netzgröße, verwendeter Gerätetypen und Adapter. Der Einstiegspreis für kleine Netze mit einer bereits sehr umfangreichen Basisfunktionalität ermöglicht den wirtschaftlichen Betrieb auch kleiner Telekommunikationsnetze, etwa bei regionalen Versorgern. Netzerweiterungen und die individuelle Integration von weiteren Funktionen sind nachträglich jederzeit möglich. Ein Energieversorger kann auf diese Weise sozusagen mit seinem Netz wachsen. Ausblick zukünftige Anpassungen für das Smart Grid Bei den Telekommunikationsnetzen lösen IP-basierte Systeme zunehmend Time-Division-Multiplexing-(TDM)- Strukturen ab. Energieversorger, Transport- oder Verkehrsunternehmen sowie Behörden mit erhöhten Sicherheitsanforderungen zählen zu der Gruppe, die derzeit häufig diese Umstellung durchführt oder in einer Übergangszeit beide Netzstrukturen nutzt. Aufgrund dieses Technologiewechsels herrscht ein hoher Bedarf für ein intelligentes, integriertes -System wie NovaTEN, das beide Netzstrukturen managen kann. Als Brückentechnologie für diesen Umstieg auf IP-basierte Netze unterstützt NovaTEN in der aktuellen Version unter anderem bereits MPLS. MicroNova entwickelt NovaTEN aber auch ständig in Richtung neuer Technologien weiter; hierzu zählen Carrier Ethernet oder erweiterter MPLS-Support. NovaTEN ist damit eine ideale Lösung für diesen Umstieg. Neben der Unterstützung aktueller Telekommunikations-Technologien im Allgemeinen wird NovaTEN auch in Zukunft ganz spezifische Anforderungen insbesondere regionaler Energieversorger abdecken. Dazu zählt die Integration neuer, in diesem Umfeld verwendeter Geräte, Kommunikationsprotokolle oder Services. In der Folge ist die optimale Anbindung von Ortsnetzstationen, Solar- und Windkraftparks, Wasserkraftwerken, Gebäudekomplexen und Kühlhäusern an das Mittelspannungsnetz möglich, ebenso wie die Anbindung von Biogasanlagen, Windmühlen oder Smart Homes an das Niederspannungsnetz. Als neue Anwendung entwickelt MicroNova zudem für NovaTEN ein Abschaltmanagement zur Wartung und Entstörung, zur Planung neuer Dienste sowie für die Bereitstellung höherer Bandbreiten. Diese Applikation wird in einer Service-Sicht übersichtlich alle diejenigen Dienste zeigen, die von einer Abschaltung betroffen sind. Dank dieser stetigen Weiterentwicklung sind Anwender nicht nur im Energiebereich künftig in der Lage, ihre Telekommunikationsnetze erfolgreich und zuverlässig zu betreiben. Dipl.-Ing. (Univ.) Hannes Oberländer Leiter Fachabteilung netzmanagement/loesungen/ novaten Über NovaTEN NovaTEN ist ein herstellerunabhängiges -System für Multi-Technologie/Multi-Vendor-Netze. Die Lösung bietet Fault, Configuration, Accounting, Performance, Security Management (FCAPS) nach TMN-Prinzipien. Eine zentrale Benutzeroberfläche ermöglicht die einheitliche, durchgängige und technologieübergreifende Netzübersicht. 26

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