Intelligenz durch Kommunikation – NovaTEN als

InNovation
Netzmanagement
Intelligenz durch Kommunikation –
NovaTEN als Netzmanagement-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 Netzmanagement-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
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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
Auszug aus der MicroNova-Kundenzeitschrift "InNOVAtion" (Mai 2012, Seiten 22-26)
Netzmanagement
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
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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
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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 NetzmanagementSystem (NMS) statt. Beides erfolgt üblicherweise weitestgehend unabhängig
voneinander, bei großen Betreibern
sogar in getrennten Leitständen.
NovaTEN – das NetzmanagementSystem 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, skalierba-
res Netzmanagement. 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 Auszug aus der MicroNova-Kundenzeitschrift "InNOVAtion" (Mai 2012, Seiten 22-26)
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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
CutThrough-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
„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 SwitchingTechnologien, XDSL-Modems) basieren. Das sind Technologien, wie sie
auch Stromnetzbetreiber einsetzen.
„Multi-Service“
NovaTEN unterstützt bereits verschie-
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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 E-Mail 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.
Netzelemente können von NovaTEN
aus zentral über die jeweiligen Local
Craft Terminals konfiguriert werden
(Cut-Through), mittels des TemplateKonzepts 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 konzen­
trieren – Erzeugung, Verteilung und
Verkauf von Strom. Die Überwachung,
Planung, Konfiguration und schnelle
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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 Netzmanagement-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
Energie­
versorger 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
[email protected]
www.micronova.de/
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novaten
Über NovaTEN
NovaTEN ist ein herstellerunabhängiges Netzmanagement-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 Auszug aus der MicroNova-Kundenzeitschrift "InNOVAtion" (Mai 2012, Seiten 22-26)