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Automatisierung von Umspannwerken im intelligenten Stromnetz

Anwendungen und Fallbeispiele

Industrielle Managed Switches, die in einer Smart-Grid-Umspannwerk-Kontrollraumumgebung installiert sind

Wichtigste Erkenntnisse

Errichten Sie ein leistungsstarkes Kommunikations-Backbone für unternehmenskritische Energieinfrastrukturen. Die Managed Switches von InHand bieten die Zuverlässigkeit und Redundanz im Millisekundenbereich, die für den unterbrechungsfreien Betrieb moderner digitaler Umspannwerke erforderlich sind.

Hintergrund

Die Modernisierung der Stromnetze und der Übergang zu intelligenten Umspannwerken haben die Effizienz der Energieverteilung deutlich verbessert. Umspannwerke arbeiten jedoch in extremen Umgebungen mit starker elektromagnetischer Interferenz (EMI) und extremen Temperaturschwankungen von -40 °C bis +85 °C. Der sichere Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten, stellt eine Herausforderung dar. Ein hochzuverlässiges Netzwerk ist unerlässlich, da Verbindungsabbrüche großflächige Stromausfälle und potenzielle Einnahmeverluste zur Folge haben. Netzbetreiber erwarten daher Geräte, die eine sichere, verzögerungsfreie und zuverlässige Verbindung gewährleisten.

Kundenanforderungen

Einhaltung der strengen
Umweltstandards
Netzwerkhardware muss speziell gehärtet sein, um den starken elektromagnetischen Störungen, Überspannungen und Umwelteinflüssen standzuhalten, die in Hochspannungsumspannwerken häufig auftreten.
Priorisierung von
Kritische Stromversorgungsdaten
Das System erfordert ein fortschrittliches Verkehrsmanagement (QoS), um sicherzustellen, dass zeitkritische Schutzsignale wie GOOSE- und SV-Nachrichten priorisiert werden.
Nahtloses Netzwerk
Selbstheilung
Eine redundante Netzwerkarchitektur ist unerlässlich und erfordert eine Wiederherstellungszeit von unter 50 ms im Falle eines Ausfalls der Glasfaserverbindung.
Hochpräzise Zeit
Synchronisation
Das Netzwerk muss die Synchronisation auf Nanosekundenebene über IEEE 1588v2 PTP unterstützen, um die Anforderungen der Sampled Value (SV)-Nachrichtenübermittlung zu erfüllen.

Lösung

Industrielle Schalter, die Redundanz im Millisekundenbereich in einer Automatisierungslösung für intelligente Umspannwerke bieten

Die Lösung nutzt den industriellen Managed Switch ISM5012D, um ein robustes Glasfaser-Ringnetzwerk im gesamten Umspannwerk aufzubauen. Diese Switches aggregieren Daten von verschiedenen intelligenten elektronischen Geräten (IEDs) und übertragen sie sicher über vier Gigabit-SFP-Glasfaserports und acht Gigabit-Kupferports. Durch die Nutzung von ERPS (G.8032) und fortschrittlichen Layer-2-Managementfunktionen gewährleistet das Netzwerk eine Selbstheilung innerhalb von unter 50 ms und somit die deterministische Übertragung zeitkritischer Stromsignale. Darüber hinaus sorgen das lüfterlose Design und die redundanten DC-Eingänge für maximale Systemverfügbarkeit und einen stabilen Betrieb auch unter rauen elektrischen Bedingungen.

Vorteile

Zertifizierte Zuverlässigkeit
für Leistungsanwendungen
Die für elektrische Umgebungen konzipierten Schalter gewährleisten einen langfristig stabilen Betrieb mit einer mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) von über 35 Jahren.
Sofortige Fehlerbehebung
Die Unterstützung für den ERPS-Ringschutz gewährleistet, dass das Netzwerk den Datenverkehr innerhalb von 50 ms nach einem Fehler automatisch umleiten kann.
Optimierte Nachricht
Weiterleitung
Erweiterte QoS- und IGMP-Snooping-Funktionen gewährleisten eine latenzarme Übertragung zeitkritischer GOOSE/SV-Signale, selbst bei hohem Datenverkehr.
Vereinfachte Infrastruktur
Aufsicht
Umfassende Management-Tools (SNMP, RMON) ermöglichen es den Betreibern von Versorgungsunternehmen, den Zustand des Netzwerks aus der Ferne zu überwachen und so risikoreiche Wartungsarbeiten vor Ort zu reduzieren.

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