Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014 „Erfassen und Steuerung von dezentralen EE-Anlagen mit IP-Telemetrie“ Frank Römer.

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1 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014 „Erfassen und Steuerung von dezentralen EE-Anlagen mit IP-Telemetrie“ Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

2 2 Die ACD Gruppe stellt sich vor Bei der ACD Gruppe kommt Hard- und Software aus einem Haus kommen. In den Bereichen Mobile Datenerfassung, kundenspezifische Bediengeräte und Industrie Terminals, Automatisierung und Electronic Manufacturing Services ist ACD Hersteller und Systemdienstleister zugleich. 2 Standorte in Deutschland, ca. 350 Mitarbeiter, 3 Gesellschaften Bei der ACD Gruppe kommt Hard- und Software aus einem Haus kommen. In den Bereichen Mobile Datenerfassung, kundenspezifische Bediengeräte und Industrie Terminals, Automatisierung und Electronic Manufacturing Services ist ACD Hersteller und Systemdienstleister zugleich. 2 Standorte in Deutschland, ca. 350 Mitarbeiter, 3 Gesellschaften

3 Ausgangslage Ein virtuelles Kraftwerk ist eine Zusammenschaltung von dezentralen Stromerzeugungseinheiten, benötigt wird eine sehr wirtschaftliche Kommunikation zwischen Stromeinspeise-knoten und der Leitstelle. Themen sind: Kommunikationsschicht (betriebskostenminimierende WAN-TechnikenWAN Kommunikationsgrammatik Kommunikationssemantik für aktuelle Bedarfsanforderungen Nachrichtenstandardisierung Leistungsanforderungen: Energiemenge, vermutliche Dauer, spätestmögliche Lieferung; Leistungsnachforderung: Energiemenge, vermutliche Dauer, höchstmögliche Ausfallzeit; Leistungsangebot: Energiemenge, vermutliche Dauer, geschätzte Kosten usw. Kommunikationsprotokoll (vorzugsweise ein asynchrones, asymmetrisches, ereignisgesteuertes Protokoll). Ein virtuelles Kraftwerk ist eine Zusammenschaltung von dezentralen Stromerzeugungseinheiten, benötigt wird eine sehr wirtschaftliche Kommunikation zwischen Stromeinspeise-knoten und der Leitstelle. Themen sind: Kommunikationsschicht (betriebskostenminimierende WAN-TechnikenWAN Kommunikationsgrammatik Kommunikationssemantik für aktuelle Bedarfsanforderungen Nachrichtenstandardisierung Leistungsanforderungen: Energiemenge, vermutliche Dauer, spätestmögliche Lieferung; Leistungsnachforderung: Energiemenge, vermutliche Dauer, höchstmögliche Ausfallzeit; Leistungsangebot: Energiemenge, vermutliche Dauer, geschätzte Kosten usw. Kommunikationsprotokoll (vorzugsweise ein asynchrones, asymmetrisches, ereignisgesteuertes Protokoll). 3 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

4 Erfassbarkeit und Steuerung von dezentralen EE-Anlagen 1.Netz Sensorik in Energienetzen hier insbesondere das Stromnetz 2.Weitverbindungstechniken wie IP-Telemetrie 3.Schnittstellen zu den Erzeugungsanlagen und zu den Leitstellen 1.Netz Sensorik in Energienetzen hier insbesondere das Stromnetz 2.Weitverbindungstechniken wie IP-Telemetrie 3.Schnittstellen zu den Erzeugungsanlagen und zu den Leitstellen 4 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

5 Grid-Management-System Ziel: Teure analoge Kommunikation zur Zählerfernabfragen ersetzen Lösung: IP-Basierte GSM/GPRS Lösung Das „Grid-Management-System“ ist eine erweiterbare, bidirektionale Kommunikations-Lösung für sicheres, ferngesteuertes Management von EE-Anlagen in einem modernen Übertragungs- und Verteilnetz. Die IP-Telemetrie ist ein Protokoll und wurde von einem Arbeitskreis der DKE1 entwickelt und ist in der DIN 43863-4 spezifiziert. Ziel: Teure analoge Kommunikation zur Zählerfernabfragen ersetzen Lösung: IP-Basierte GSM/GPRS Lösung Das „Grid-Management-System“ ist eine erweiterbare, bidirektionale Kommunikations-Lösung für sicheres, ferngesteuertes Management von EE-Anlagen in einem modernen Übertragungs- und Verteilnetz. Die IP-Telemetrie ist ein Protokoll und wurde von einem Arbeitskreis der DKE1 entwickelt und ist in der DIN 43863-4 spezifiziert. 5 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

6 Netzsensorik in Energienetzen hier insbesondere das Stromnetz IST-Zustand: 4 Übertragungsnetzbetreiber, 980 Netzbetreiber, 2,5 Mio. EE-Anlagen 95 Direktvermarkter Virtuelle Kraftwerke x verschiedene Zählertypen, Schnittstellen, Protokolle, Leitstände, EMS (Energie-Management-System), Unterschiedliche Portfoliomanagementsysteme IST-Zustand: 4 Übertragungsnetzbetreiber, 980 Netzbetreiber, 2,5 Mio. EE-Anlagen 95 Direktvermarkter Virtuelle Kraftwerke x verschiedene Zählertypen, Schnittstellen, Protokolle, Leitstände, EMS (Energie-Management-System), Unterschiedliche Portfoliomanagementsysteme 6 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

7 Protokolle im Überblick Metering-Protokolle* Übertragung: 2-Draht / optisch 1:1, : RS-232, optische D0 Bus: RS-485, M-Bus, TTY (20mA), IEC 60870- 5-101, HDLC (DLMS),... Wireless: wM-Bus, wM-Bus(OMS), ZigBee, GSM DLC: DLMS, DLC-2000, PRIME, ECHOLON, Homeplug C&C,... IP Telemetrie DLMS Link-Layer Anwendungsprotokolle: OBIS Objektidentifikation COSEM (DLMS UA), SML M-Bus AL, IEC 60870-5-104, ZigBee, KNX Metering-Protokolle* Übertragung: 2-Draht / optisch 1:1, : RS-232, optische D0 Bus: RS-485, M-Bus, TTY (20mA), IEC 60870- 5-101, HDLC (DLMS),... Wireless: wM-Bus, wM-Bus(OMS), ZigBee, GSM DLC: DLMS, DLC-2000, PRIME, ECHOLON, Homeplug C&C,... IP Telemetrie DLMS Link-Layer Anwendungsprotokolle: OBIS Objektidentifikation COSEM (DLMS UA), SML M-Bus AL, IEC 60870-5-104, ZigBee, KNX 7 IT-Protokolle* Übertragung: Ethernet, DSL, ATM, SDH, wLAN, GPRS, UMTS, BoPL, IPv4, IPv6 VPN, SSH, TCP-IP, UDP Struktur für Anwendungsprotokolle: XML und XML Schema Datei (.xsd) Anwendungsprotokolle: Docx Formate von MS Office EDIFACT MSCONS IEC 61850 IT-Protokolle* Übertragung: Ethernet, DSL, ATM, SDH, wLAN, GPRS, UMTS, BoPL, IPv4, IPv6 VPN, SSH, TCP-IP, UDP Struktur für Anwendungsprotokolle: XML und XML Schema Datei (.xsd) Anwendungsprotokolle: Docx Formate von MS Office EDIFACT MSCONS IEC 61850 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014 *Gerd Bumiller, arivus iad

8 Weitverbindungstechniken wie IP-Telemetrie Entstehung Abkündigung der CSD-Dienste durch Telekom und andere Provider RWE-Metering – Bedarf für ca. 360.000 ZFA-Stellen Entwicklung mit E.ON, ENBW, Sestec (Softwarepartner von ACD)…ca. 2004 Einreichung als Norm bei der DKE: DIN 43863-4 offene, herstellerunabhängige, modern Technologie Vorteile Nutzung bestehender IP-Verbindungen Nutzung GPRS Transparente Übertragung der Inhalte (Protokolle) Nur eine zentrale Infrastruktur preiswerte Kommunikationsmodule auf der Anlagenseite M2M-Tarife Individuelle Middleware für Datenaustausch Entstehung Abkündigung der CSD-Dienste durch Telekom und andere Provider RWE-Metering – Bedarf für ca. 360.000 ZFA-Stellen Entwicklung mit E.ON, ENBW, Sestec (Softwarepartner von ACD)…ca. 2004 Einreichung als Norm bei der DKE: DIN 43863-4 offene, herstellerunabhängige, modern Technologie Vorteile Nutzung bestehender IP-Verbindungen Nutzung GPRS Transparente Übertragung der Inhalte (Protokolle) Nur eine zentrale Infrastruktur preiswerte Kommunikationsmodule auf der Anlagenseite M2M-Tarife Individuelle Middleware für Datenaustausch 8 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

9 Das Grid-Management-System 9 Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

10 IP-Telemetrie 10 Bild: http://www.psi-energymarkets.de/de/produkte-loesungen/energiehandel-http://www.psi-energymarkets.de/de/produkte-loesungen/energiehandel- energievertrieb/anwendungsbereiche/portfoliomanagement/ IP-Telemetrie ist Transportprotokoll Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014 Portfolio Management IEC 61850 IEC 60870-5-104 IEC 60870 IEC 61850

11 Definition der IP-Telemetrie 11 Protokoll nach E DIN 43863-4 zur Übertragung von Telemetrie-Daten über IP- Netze. Es ist darauf optimiert, den Nutzdaten nur wenige Steuerdaten hinzuzufügen und erlaubt es Clients, mit dynamisch vergebenen IP-Adressen zu arbeiten. Protokolle wie das Fernwirkprotokoll IEC 61850 oder IEC 60870-104 werden transparent übermittelt Der IP-Telemetrie-Client baut zunächst eine TCP/IP-Verbindung zum IP- Telemetrie-Master auf. Dann meldet sich der IP-Telemetrie-Client unter Angabe von Benutzernamen und Passwort am IP-Telemetrie-Master. Ist die Anmeldung erfolgreich, können Daten in verschlüsselter Form ausgetauscht werden. Steuerdaten werden durch eine zusätzliche Escape-Sequenz von Nutzdaten unterschieden. Protokoll nach E DIN 43863-4 zur Übertragung von Telemetrie-Daten über IP- Netze. Es ist darauf optimiert, den Nutzdaten nur wenige Steuerdaten hinzuzufügen und erlaubt es Clients, mit dynamisch vergebenen IP-Adressen zu arbeiten. Protokolle wie das Fernwirkprotokoll IEC 61850 oder IEC 60870-104 werden transparent übermittelt Der IP-Telemetrie-Client baut zunächst eine TCP/IP-Verbindung zum IP- Telemetrie-Master auf. Dann meldet sich der IP-Telemetrie-Client unter Angabe von Benutzernamen und Passwort am IP-Telemetrie-Master. Ist die Anmeldung erfolgreich, können Daten in verschlüsselter Form ausgetauscht werden. Steuerdaten werden durch eine zusätzliche Escape-Sequenz von Nutzdaten unterschieden. Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

12 12 Vorteile des IPT-Servers: Hohe Sicherheit für die Leitstelle: Der IPT-Client liefert im Internet keinen Angriffspunkt; weil die Kommunikation immer von „innen“ nach „außen“ stattfindet. Der IPT-Server öffnet einen TCP-Port, über den nur das IPT-Protokoll zulässig ist Die Zentrale bzw. Leitstelle braucht also nur einen PC mit Netzwerk- und Internetzugang über diesen mehrere Verbindungen parallel aufgebaut werden können Die IPT Verbindung funktioniert auch über eine Firewall Kurzer Verbindungsaufbau zwischen den Teilnehmern (nur durch GPRS Laufzeiten begrenzt) Anzahl der parallelen Verbindungen ist lediglich durch TCP/IP und der Rechnerleistung begrenzt Hohe Sicherheit für die Leitstelle: Der IPT-Client liefert im Internet keinen Angriffspunkt; weil die Kommunikation immer von „innen“ nach „außen“ stattfindet. Der IPT-Server öffnet einen TCP-Port, über den nur das IPT-Protokoll zulässig ist Die Zentrale bzw. Leitstelle braucht also nur einen PC mit Netzwerk- und Internetzugang über diesen mehrere Verbindungen parallel aufgebaut werden können Die IPT Verbindung funktioniert auch über eine Firewall Kurzer Verbindungsaufbau zwischen den Teilnehmern (nur durch GPRS Laufzeiten begrenzt) Anzahl der parallelen Verbindungen ist lediglich durch TCP/IP und der Rechnerleistung begrenzt Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

13 13 Für bedarfsgerechte Energieerzeugung Das Grid-Management-System IPT-ServerDient als Kommunikationszentrale und wird durch das IPT-Admin-Programm verwaltet Grid-ManagerZur Verwaltung der EEG-Anlagen und Ausführung von Steuerbefehlen E-Tracker Zur transparenten Fernübertragung von Steuersignalen und Messwerten Das Grid-Management-System IPT-ServerDient als Kommunikationszentrale und wird durch das IPT-Admin-Programm verwaltet Grid-ManagerZur Verwaltung der EEG-Anlagen und Ausführung von Steuerbefehlen E-Tracker Zur transparenten Fernübertragung von Steuersignalen und Messwerten Virtuelles Kraftwerk (VKW oder VPP): Ist ein Zusammenschluss dezentraler Erzeugungseinheiten, Speicher und lastverschiebbarer Verbraucher zu einem steuerbaren und vermarktbaren Verbund. Die ACD Gruppe liefert, mit Ihrem „Grid-Management-System“ eine erweiterbare, bidirektionale Kommunikations-Lösung zur Erfassung und Steuerung der Anlagen. Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

14 14 Der Grid-Manager Der Grid-Manager ist das regelbasierte Programm zur Durchführung und Planung von Erfassungs-und Steuer-Maßnahmen. Er verwaltet die E-Tracker mit den dazugehörigen Anlagen, die Sie einzeln oder in Gruppen zusammenfassen können und entsprechend ansteuern. Jede Schaltung wird für spätere Prüfungen protokolliert. Der Grid-Manager ist das regelbasierte Programm zur Durchführung und Planung von Erfassungs-und Steuer-Maßnahmen. Er verwaltet die E-Tracker mit den dazugehörigen Anlagen, die Sie einzeln oder in Gruppen zusammenfassen können und entsprechend ansteuern. Jede Schaltung wird für spätere Prüfungen protokolliert. Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

15 15 Der E-Tracker Der E-Tracker ist die passende Übertragungseinheit im Feld. Er bietet eine transparente Fernübertragung von Steuersignalen und Messwerten über GSM und IP-Telemetrie. Zum Anschluss von Zählern oder Messgeräten stehen die Schnittstellen, CL, RS485, S0 und RS232 zur Verfügung. Über die vorhandenen Ein- und Ausgänge können Relais zur Steuerung der EEG-Anlagen kontrolliert angesprochen oder zusätzliche Messeinrichtungen und Alarmsignale weitergegeben bzw. erfasst werden. Ein Update der Firmware kann ferngesteuert erfolgen. Der E-Tracker ist die passende Übertragungseinheit im Feld. Er bietet eine transparente Fernübertragung von Steuersignalen und Messwerten über GSM und IP-Telemetrie. Zum Anschluss von Zählern oder Messgeräten stehen die Schnittstellen, CL, RS485, S0 und RS232 zur Verfügung. Über die vorhandenen Ein- und Ausgänge können Relais zur Steuerung der EEG-Anlagen kontrolliert angesprochen oder zusätzliche Messeinrichtungen und Alarmsignale weitergegeben bzw. erfasst werden. Ein Update der Firmware kann ferngesteuert erfolgen. Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

16 Schnittstellen zu den Erzeugungsanlagen und zu den Leitstellen 16 Zu Erzeugungsanlagen: RS485 CL-Schnittstelle, 20mA aktiv RS232 über RJ10: zum Anschluss an EHZ-Zähler mit BKE-Auslesekopf M-Bus 2x Relais-Out 24V/150mA 1x Analog-Out0..20mA 6x SO-Eingang, bzw. Digital-Eingang 24V Zu Leitstellen: IPT-DLL Standartprotokolle transparent durchleiten Datenbankschnittstellen Interoperabilitätsliste Zu Erzeugungsanlagen: RS485 CL-Schnittstelle, 20mA aktiv RS232 über RJ10: zum Anschluss an EHZ-Zähler mit BKE-Auslesekopf M-Bus 2x Relais-Out 24V/150mA 1x Analog-Out0..20mA 6x SO-Eingang, bzw. Digital-Eingang 24V Zu Leitstellen: IPT-DLL Standartprotokolle transparent durchleiten Datenbankschnittstellen Interoperabilitätsliste Frank Römer ACD Elektronik GmbH Key Account Manager EnergyDecentral 2014

17 Wenn Sie wissen möchten, wie eine individuelle Lösung für Ihr Unternehmen aussehen könnte... Wir zeigen es Ihnen gerne persönlich! ACD Elektronik GmbH Engelberg 2 D-88480 Achstetten Tel. +49 7392 708-499 Fax +49 7392 708-490 Email info@acd-elektronik.de Web www.acd-gruppe.de 17