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Datenübetragung für die Netzleittechnik: von der zentralen Prozessführung über die Leitwarte bis zum Stellglied

Überwachung und Steuerung in Energietransportnetzen

19. April 2011, 10:10 Uhr | Peter Schunk, KEYMILE

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Die Fernwirk-Übertragungstechnik

Um einen digitalen Signalstrom (Bit für Bit, also seriell) auf realen Leitungen übertragen zu können, ist eine Umformung in ein für die Leitung geeignetes Signal erforderlich. Am Ende einer Leitungsstrecke ist wieder eine Rückwandlung des durch die Übertragung natürlich gedämpften Signals in die digitale Form erforderlich. Weil Versorgungsunternehmen fast immer unter »langen Grundstücken« leiden, sind folglich auch die Leitungsstrecken lang und die Signaldämpfung beträchtlich. Schon vor Jahrzehnten wurden daher geeignete Wechselstrom-Telegrafiesysteme (WT-Systeme) auf Kupferleitungen verwendet.

Lange Zeit wurden digitale Signale in äquivalente Tonsignale umgesetzt (moduliert) und am Ende wieder demoduliert. Heute kommen für die Übertragung meist Sprachband-MODEMs (MOdulator/DEModulator) zum Einsatz. Diese Modems sind von der frühen Datenübertragungstechnik im Telefon(wähl)netz bekannt, allerdings wird bei Fernwirk-Übertragungssystemen eine erheblich höhere Zuverlässigkeit gefordert, so dass sich die Verwendung von handelsüblichen Consumer-Geräten verbietet.

Weil in den wenigsten Fällen im Feld nur Geräte eines Herstellers eingesetzt werden können, war schon sehr früh eine Standardisierung der Übertragungsprozeduren erforderlich. Die Regeln für die Übermittlung einer Information sind in Protokollen definiert. Ein häufig verwendetes Protokoll für die serielle Übertragung ist in der Norm IEC 60870-5-101 beschrieben. Hier wurde erreicht, dass Geräte und Anlagen der Fernwirk- und Stationsleittechnik verschiedener Hersteller ohne grundsätzliche Anpassungsentwicklungen miteinander kommunizieren können.

Die IEC 60870-5-101 erlaubt verschiedene lieferantenspezifische Profile (zum Beispiel unterschiedliche Telegrammtypen und Funktionen). Mit Hilfe einer Interoperabilitätsliste können die Profile aufeinander abgestimmt werden. Diese Norm hat weltweit eine hohe Verbreitung gefunden.

Die Verbindung zwischen einem Modem und der prozessnahen Steuereinheit ist über standardisierte Schnittstellen gewährleistet. Seit Jahrzehnten hat sich die serielle Schnittstelle nach RS232 – auch als V.24/V.28 bekannt – bewährt. Allerdings ist die Anwendung dieser RS232 auf recht geringe Datenübertragungs-Geschwindigkeiten (ca. 20 kBit/s max.) festgelegt. Nun ist jedoch die Menge der zu übertragenden Daten in der Fernwirktechnik nicht sehr groß, so dass die RS232 eigentlich ausreicht – aber die heutige Fernwirktechnik ist seit einigen Jahren auf dem Wege zu einer wesentlich moderneren und flexibleren Schnittstelle.