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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 4

Moderne SCADA–Übertragungstechnik

Energieversorger sind, verglichen mit Accessnetzbetreibern wie der Deutschen Telekom oder alternativen Netzbetreibern, in einer vergleichbar komfortablen Situation: Die zu überbrückenden Entfernungen sind zwar deutlich größer, aber die Kupferleitungen, etwa längs von Erdgas-Transportleitungen, sind für eine hochbitratige Übertragung wesentlich besser geeignet. Der Aderndurchmesser der Kupferpaare ist meist 0,9 bis 1,2 mm und damit ergeben sich bei Anwendung moderner Modulationsverfahren entsprechend geringe Dämpfungswerte. In Accessnetzen werden heute mit moderner DSL-Technik (ADSL und VDSL) die Signalströme für den Internetzugang zusammen mit den Signalen von analoger Telefonie oder ISDN über Splitter (Signalfilter) auf der gleichen Kupfer-Doppelader der vorhandenen Anschlussleitungen übertragen. Der Schwerpunkt liegt hier allerdings auf der erforderlichen hohen Bitrate (bis 50 MBit/s). Die Leitungslängen in Accessnetzen erreichen aber selten die 3,5 km-Grenze. Bis auf Sonderfälle ist die Übertragung zudem asymmetrisch in Download und Upload aufgeteilt.

In den Leitungen der Energieversorger und Bahngesellschaften ist das Mittel der Wahl heute die SHDSL-Übertragung (SHDSL: Symmetrical High Speed Digital Subscriber Line). Die Bezeichnung weist auf wesentliche Merkmale hin:

Symmetrische Übertragung, also gleiche Bitrate in beiden Richtungen
Hohe Übertragungsgeschwindigkeit, auf einer Kupfer-Doppelader können bis 5,7 MBit/s übertragen werden
»Digital« verdeutlicht den Unterschied zu früheren analogen Übertragungsverfahren.

Der wesentliche Vorteil für den Anwender ist die Weiterverwendung der bereits existenten Kabelanlagen. In den meisten Fällen ist eine vorhandene Niederfrequenz Fernmeldeleitung auch für SHDSL-Übertragung geeignet. Leider stehen auch hier die überbrückbare Entfernung und die erreichbare Geschwindigkeit im umgekehrten Verhältnis. Je länger die Leitung, desto geringer die zuverlässig erreichte Übertragungsgeschwindigkeit. Natürlich spielen auch noch andere Faktoren wie die Anzahl der im gleichen Kabel betriebenen Systeme oder äußere Störbeeinflussung eine Rolle. Ein wesentliches Merkmal ist die Skalierbarkeit eines SHDSL-Systems. In Netzen der Versorgungstechnik werden häufig nur 1 – 2,3 MBit/s eingestellt, entsprechend hoch sind die Reichweiten (zum Beispiel 12 bis 15 km bei 1 MBit/s auf einer Kupferdoppelader mit 0,9 mm Durchmesser). Bei größeren Entfernungen sind problemlos Regeneratoren einsetzbar. Mehr als zehn Jahre Erfahrung mit SHDSL-Technik in Versorgungsnetzen an Autobahnen, bei Sicherheitsbehörden und bei Bahngesellschaften weltweit bestätigen die Zuverlässigkeit dieser Technik. So setzt beispielsweise Erdgas Münster, eine große deutsche Ferngasgesellschaft, zur Überwachung des Erdgastransports auf Systemtechnik von KEYMILE.

Die Verwendung von Glasfasern auf den Übertragungsstrecken bietet natürlich wesentlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten (und damit Daten-Verkehrskapazität), aber diese Glasfaserkabel müssen auch vorhanden sein. In modernen Unternehmensnetzen ist das natürlich in den oberen Netzebenen der Fall. Die Verbindung zwischen einer Fernwirkzentrale und den Unterstationen ist aber selten mit Glasfaserkabeln ausgeführt.

Oft ist auch ein Zugang zu einem vorhandenen Multiplexer zum Beispiel eines SDH-Netzes möglich. Hier würde dann eine geeignete Schnittstelle (etwa E1, also 2 MBit/s) gewählt werden können. Die durchgeschaltete 2- MBit/s-Verbindung wird dann wie ein vorhandenes Kabel verwendet.

Ein nicht zu unterschätzender Vorteil besteht darin, dass heute Datenübertragungsnetze mit Geräten aufgebaut werden können, die verschiedene Schnittstellen als modular bestückbare Einheiten bieten. Weiterhin können zwei Leitungsschnittstellen in einem Übertragungsgerät kombiniert werden. Damit ist eine Ringbildung (Redundanz!) und sogar der gleichzeitige Medienwechsel (zum Beispiel Glas auf Kupfer) problemlos möglich.

Da Fernwirksysteme typischerweise in sicherheitskritischen Anwendungen benutzt werden, ist die Unempfindlichkeit gegen Störungen zu beachten: