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Transkript

1 Kommen Sie mit nach oben... Copyright Uwe Schnoor 009/010 Abbildung Seite 01/0 Karin Jehle Abbildungen Seite 04 bis 09 Uwe Schnoor Abbildungen Seite 10 bis 13 tlz-projekt Abbildungen Seite 14 bis 16 Uwe Schnoor Abbildung Seite 18/19 Sven Hoffmann Alle Inhalte, insbesondere die Texte und Bilder sind urheberrechtlich geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung nicht vervielfältigt, verbreitet oder sonst genutzt werden.

2 ...zum Standard für taktsynchrone Lastgangzähler. Inhalt Der neue Standard Seite 5 Der Weg zum neuen Standard Seite 7 Der neue Erfassungsstandard im Detail Das Systemkonzept Meilensteine und Projektstatus Seite 11 Seite 15 Seite 17 Kompetente Partner mit Experten-Know-how Seite 19

3 Der Standard für taktsynchrone Lastgangzähler ist fertig. Mit dem Projekt zur Entwicklung des taktsynchronen Lastgangzählers haben sich die Partner EnBW, E.ON und RWE zum Jahreswechsel 005 / 006 zusammen gefunden um die Initiative zur Schaffung eines zukunftsorientierten technischen Standards mit Qualitätssiegel für Lastgangzähler zu ergreifen. Wesentliche Ziele waren dabei die wirtschaftliche Umsetzung geltender Gesetze und Verordnungen sowie die regulatorischen Anforderungen im liberalisierten Markt. Heute, im Herbst 009, wurde das gemeinsame Ziel erreicht. Der Standard für taktsynchrone Lastgangzähler ist fertig. Wir bezeichnen den Systemstandard als Synchronus Modular Meter, kurz SyM. Mit dieser Broschüre haben Sie Zugriff auf wichtigen Fakten, die Sie von der Richtigkeit unserer Arbeit überzeugen werden. Denn Fakten zeigen am einfachsten den Weg für unseren gemeinsamen Erfolg. 5

4 Marktliberalisierung versus Systemkompatibilität Von heterogenen Messverfahren zu einem neuen Standard Die vom Gesetzgeber angestoßene Liberalisierung des Messwesens trifft auf ein überaus heterogenes Geflecht von Messstellen- und Verteilnetzbetreibern sowie weiteren Marktpartnern, die wiederum auf eine Vielzahl untereinander inkompatibler Messgeräte und Systeme zugreifen. Derzeit werden in Deutschland zur Erfassung elektrischer Energie im Industrie- und Gewerbekundenbereich ca Lastgangzähler eingesetzt. Diese sind bezüglich ihrer technischen Ausführungen und Datenprotokolle nur unzureichend standardisiert. Effizienzsteigerung durch modulare Systemlösung Die Unternehmen EnBW AG, E.ON Energie AG und RWE AG haben sich daher zusammengeschlossen, um im Rahmen eines im Verbund der Tochtergesellschaften RWE Rhein-Ruhr Netzservice GmbH, E.ON Netz GmbH und EnBW Vertriebs- und Servicegesellschaft mbh durchgeführten Projekts mit dem SyM ein modernes Mess- System für den Datenbeschaffungsprozess vollständig zu entwickeln. 7

5 Erfassung elektrischer Energie bei Gewerbe- und Industriekunden. modular funktional sicher effizient Das Konsortium hat die geleistete Entwicklungsarbeit in Form eines Pflichtenhefts festgehalten und lizenzfrei sowie frei zugänglich veröffentlicht. Darüber hinaus wurde mit der Entwicklung der Messeinrichtung ein auf moderner Kommunikationstechnologie basierender einheitlicher Standard gesetzt. Geräte, die diesem Standard entsprechen, erhalten nach bestandener Konformitätsprüfung folgendes Qualitätssiegel: Die Kernanforderungen an die Messeinrichtung: Der neue Standard betrifft die technische Ausführung der Geräte in elektrischer, mechanischer und datentechnischer Hinsicht. Die Prozesse zur Verbrauchsdatenbeschaffung über diese Geräte sind unter Verwendung eines modularen Konzepts und Einsatz zukunftsorientierter Kommunikationswege wie IP-Telemetrie standardisiert. Rationalisierungspotenziale bei Montage, Inbetriebsetzung, Wartung, Datenkommunikation und -verarbeitung werden in technisch/ wirtschaftlich sinnvollem Umfang ausgeschöpft. Reduzierung der Funktionalität vor Ort, z. B. keine Tarifierung und Maximumbildung, um hohe Organisationskosten durch technischen Aufwand in den Prozessen zu vermeiden. 9

6 Die Vorteile im Überblick Die echtzeitnahe* Bereitstellung der Energieverbrauchsdaten ermöglicht die Entwicklung innovativer Energieund Lastmanagementverfahren in der Industrie. Dadurch werden neue Möglichkeiten geschaffen, um Maßnahmen zur rationellen Energieverwendung in der Industrie zu erschließen. Durch den modularen Aufbau und die grundlegende Neuentwicklung des Gesamtsystems werden systemimmanente Fehlerquellen minimiert. Die technischen Spezifikationen für die Geräte und Protokolle stehen lizenzfrei zur Verfügung. Die Herausforderung bestand in der Erarbeitung einer herstellerunabhängigen technischen Spezifikation, die den Stand der Technik aufgreift und erweitert. Es galt, die optimale technische Lösung zu entwickeln, die sich in die Infrastruktur aller Marktteilnehmer integrieren lässt. Der neue Erfassungsstandard im Detail Abbildung Basisgerät mit Klemmendeckel und den Modulen: Kommunikation, Netzknoten und Impulsweitergabemodul Der Systemstandard SyM unterscheidet sich grundlegend von der heutigen Zählergeneration. Modulare, offene Systemplattform Das Qualitätssiegel garantiert, dass nur Geräte, die den Konformitätstest erfolgreich bestehen, das Siegel erhalten. Das neue Konzept ist auch für die Erfassung von Gas-, Wasser- oder Wärmemengen anwendbar. Basisgerät Basisgerät mit Kommunikationsmodul Aufgrund der konsequenten aufgabenspezifischen Trennung in Module sowie der Standardisierung der Schnittstellen wird bei dem Basisgerät auf integrierte Zusatzfunktionen verzichtet. Das Basisgerät wird bedarfsweise mit verschiedenen Modulen (zum Beispiel für Kommunikation und Impulsweitergabe) kombiniert. *Echtzeitnah bezeichnet in diesem Umfeld Übertragungen bis hin zur Datenübertragung je Registerperiode von der Messstelle hin zum ZFA-System. Derzeit werden die Daten üblicherweise täglich und in Einzelfällen auch stündlich übertragen. Basisgerät mit Kommunikationsmodul und Impulsweitergabemodul Basisgerät mit Kommunikationsmodul, Netzknoten und Impulsweitergabemodul Im Ergebnis wird bei gleichbleibender Komplexität des Gesamtsystems die Fehleranfälligkeit reduziert und die Qualität des funktionalen Verhaltens der Systemkomponenten erhöht. Die herstellerübergreifende Austauschbarkeit der Module wird durch die Konformitätsprüfung sichergestellt und durch das Qualitätssiegel garantiert. 11

7 SML-Protokoll Das Smart-Message-Language- Protokoll (SML-Protokoll) dient der Übertragung der Daten zwischen dem Zähler und dem Zählerfernabfrage- System sowie dem Datenaustausch über den lokalen Bus. standardisiert. Die eichtechnisch konforme Lösung ist damit vorbereitet und wurde erfolgreich getestet. Für nicht eichrechtlich relevante Programmteile kann das Remote- Firmware-Download-Verfahren im Betrieb genutzt werden. Das SML-Protokoll besitzt eine optimierte Struktur für die Zählerfernabfrage (ZFA) und ist sowohl für den Einsatz über klassische Kommunikationsstrecken (PSTN, GSM u. ä.) als auch über paketorientiert arbeitende Netze (GPRS, DSL u. ä.) geeignet. Es ermöglicht die Verwendung von modernen Kommunikationstechnologien und ebnet den Weg zur echtzeitnahen Übertragung der Daten. Die SML-Protokoll-Spezifikation ist als Download über die SyM Webpage unter verfügbar. Lokaler Bus - PoE und PnP* Teil des Projekts war die Entwicklung eines lokalen Busses, der die Kommunikation aller Module mit dem Basisgerät und untereinander ermöglicht. Besonderes Augenmerk wurde auf die Robustheit des lokalen Busses gelegt. Durch die Integration von Schutzmechanismen und den Einbau von Erweiterungsmöglichkeiten wurde ein langfristig leistungsfähiger Bus geschaffen. Remote-Firmware-Download Mit der Spezifikation wird die Option zum remote Firmware-Download *Die Stromversorgung der Kommunikations- und Impulsweitergabemodule erfolgt über den lokalen Bus (PoE). Module können im Betrieb nachgesteckt oder gewechselt werden (PnP). PoE - Power over Ethernet PnP - Plug and Play Abgesetztes Kommunikationsmodul auf Hutschiene Der neue Erfassungsstandard im Detail *Der mathematische Begriff Tupel bezeichnet eine geordnete Zusammenstellung von Objekten, im Gegensatz zu Mengen, deren Elemente keine festgelegte Reihenfolge haben. *CONFER++ steht zum Download bereit über Sekundenindex als Zeitbasis Eine Fehlerquelle der heutigen Zählergeneration ist das integrierte Kalendarium. In der neuen Messeinrichtung wird das Kalendarium durch eine Zeitmessung ersetzt, bei der ein Tupel* in Verbindung mit einem in mathematischem Sinne streng monoton wachsenden Sekundenindex als Referenzwert dient. Signatur In der Spezifikation ist ein in der Handhabung einfaches Verfahren zur Gewährleistung von Authentizität und Integrität durch Signatur der Messwerte definiert. Das Verfahren folgt anerkannten Standards des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik. Verfahren zur Nachprüfbarkeit der Rechnung Im Rahmen des tlz-projekts wurde das Verfahren zur Nachprüfbarkeit der Rechnung überarbeitet. Die zusätzlichen Elemente und Konzepte (Signatur, Sekundenindex) wurden in das Softwarewerkzeug CONFER++* integriert. 13

8 Das Systemkonzept im Überblick. Darstellung der möglichen Betriebsarten in der Kommunikation und Übersicht der IT-Systemlandschaft mit den diversen Anbindungsverfahren. Pull-Verfahren Das Systemkonzept Messstellenbetreiber Einbau, Betrieb, Wartung (EnWG, 1b) Messdienstleister Messung, Messdatenerfassung Kunden Bilanzkoordinatoren Händler Lieferanten Einspeiser Das ZFA-System kommuniziert Richtung SyM entweder direkt oder über die IPT Zentrale und holt Messdaten. SyM Zentrale GPRS, TCP/IP...- SML, IPT IPT Leitstelle Verbrauchsdaten Statistik Rechnungen Rechnungsprüfung zum Beispiel per CONFER++ (HTTPS, SFTP, SMTP) Abrechnung Tarifierung Bilanzierung Standardisierte Marktschnittstelle EDIFACT/MSCONS Push-Verfahren Pull PSTN, GSM - SML IPT - IP-Telemetrie (siehe DKE im DIN K ) SyM verbindet sich zu bestimmten, frei definierbaren Zeiten, direkt oder über die IPT Zentrale zum ZFA-System. Netzbetreiber Datenportale SyM schickt Messwerte. SyM Push Zentrale GPRS, TCP/IP...- SML, IPT IPT Leitstelle Verwaltungsplatz Standardisierte Messgeräteschnittstelle SML, IP-Telemetrie File-Import-Verfahren SyM Daten werden (z.b. per MDE) ausgelesen und über Schnittstellen importiert. File SyM MDE MDE SML (Smart Message Language) MDE - Mobile Datenerfassung Backup / Speicher 15

9 Start des Feldversuchs Inhalt des breit angelegten Feldversuchs war die Validierung der technologischen Komponenten. Darüber hinaus galt es, belastbare Aussagen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit des neuen Standards zu treffen. Meilensteine Projekthistorie Getestet wurde sowohl das Gerätesystem (Basisgerät sowie verschiedene Zusatzmodule) als auch das neu geschaffene SML-Protokoll Projektidee Information an VNB und Hersteller Kooperationsgespräche mit Herstellern Zur Durchführung des Feldversuchs mit statistisch verwertbaren Ergebnissen wurden insgesamt.000 Messstellen wie folgt auf die beteiligten Unternehmen aufgeteilt: RWE (1.000 Stück), EnBW (500 Stk.) und E.ON (500 Stk.). 005 Suche nach VNB-Projektpartnern Wir brauchen den Standard 005/ / 007 tlz-kooperationsvertrag Auswahl/Beauftragung eines Herstellers Ausarbeitung Pflichtenheft Erstellung Pflichtenheft abgeschlossen und freigegeben Teilschritte des Feldversuchs Ausarbeitung und Spezifikation des Feldversuchs Prüfung der Basisgeräte und Zusatzmodule Prüfung und Handhabung VNB Installation der Testgeräte 008 Geräteentwicklung Test ZFA-Systeme 008/ 009 Feldversuch, Projektabschluss Versuchsunterhalt Auswertung der Resultate 17

10 Kommen Sie... EnBW Vertriebs- und Service GmbH Zählung und Energiedaten, Durlacher Allee 93, Karlsruhe, Jürgen Kramny, E.ON Netz GmbH Zähldatenmanagement, Bernecker Straße 70, Bayreuth, Manfred Hutter, energie.com RWE Rhein-Ruhr Netzservice GmbH Zählerwesen, Gerätetechnik Montebruchstraße Essen-Kettwig Peter Wilms Sie mit uns an einem Strang! Landis+Gyr (L+G) Der Geräte- und Zählerhersteller Landis+Gyr mit Erfahrungen im Lastgangzähler-Segment realisiert auf Basis des Pflichtenhefts das Basisgerät sowie Zusatzmodule in enger Abstimmung mit der tlz- Projektgruppe. Dr. Neuhaus Der Kommunikationsgerätehersteller Dr. Neuhaus mit Erfahrungen im Bereich der drahtlosen und drahtgebundenen Datenkommunikation realisiert auf Basis des Pflichtenhefts die Kommunikationsmodule in enger Abstimmung mit der tlz-projektgruppe. PTB Berlin Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig und- Berlin, ist das nationale Metrologie-Institut mit wissenschaftlich-technischen Dienstleistungsaufgaben. Die PTB Berlin ist zur Beurteilung der Machbarkeit in alle eichrechtlichen Projektabschnitte eng eingebunden. EMSYCON Das mittelständische Unternehmen EMSYCON ist eng in die Arbeiten zur Spezifikation des Pflichtenhefts, der Protokolldefinition und bei der Projektkoordination eingebunden. Christian-Albrechts-UniversitätzuKiel Universität zu Kiel Das Institut für Informatik der Christian-Albrechts- Universität Kiel (CAU) hat an der Spezifikation eines lokalen Systembusses und dem Busprotokoll zur Kommunikation der Module untereinander maßgeblich mitgearbeitet. Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie Das tlz-projekt wird durch das BMWi mit Fördermitteln unterstützt. Der Projektträger Jülich koordiniert das Vorhaben. 19