ProSGA-NSM – Netzsicherheitsmanagement und Kaskade nach VDE-AR-4140

Der ProSGA Smart Grid Assistent ist ein Softwarepaket, welches den Bediener bei der Verwaltung, Überwachung und Steuerung von dezentralen Erzeugungseinheiten im Netz sowie bei der Erstellung von Netzsicherheitsmaßnahmen nach der operativen Kaskade VDE-AR-4140 unterstützt.

ProSGA ist autark lauffähig, als Multi-Client-Applikation konzipiert und mehrmandantenfähig. Es verfügt über eine Vielzahl von Prozessanschlüssen und kann daher problemlos in eine bereits vorhandene Leit- und Fernwirkumgebung integriert werden. Die Ankopplung erfolgt über standardisierte Schnittstellen wie die IEC 60870-5-101/-104.

Die Schlüsselfunktionen des Netzsicherheitsmanagements:

Import und Pflege von Kunden-, Stamm- und Vertragsdaten der EEG-Anlagen, sowie ihrer technischen Parameter und leittechnischen Prozessvariablen

Überwachung und Archivierung der Messwerte und Zustände der netzeigenen EEG-Anlagen, wie z.B. der derzeitigen Einspeiseleistung, der Relaisschaltstufen und des Kommunikationsstatus

Bildung von Einspeisegruppen nach geographischer Lage oder Netzabschnitt

Zuordnung von Referenzanlagen bei nicht messtechnisch erfassten Anlagen

Bedienerführung des Leitstellenmitarbeiters durch Eingabemasken im Stil eines Assistenten

Eingabe des anzuwendenden Netzengpassszenarios (Reduzierung der Einspeiseleistung oder Bezugsleistung), Auswahl des betroffenen Netzgebietes, Leistungsumfang), Logik zur Auswahl von zu selektierenden Schaltfeldern bei der Netzlastreduzierung oder diskriminierungsfreien Auswahl von EEG-Anlagen, Teilfreigabe, Schaltfeldwechsel, Leistungsanpassung bei zeitlich ausgedehnten Engpässen

Bereitstellung von Protokolldaten für die Nachweisführung und Generierung von Reports

Alle relevanten Messwerte und Zustände können für die langfristige Datenhaltung in einer Datenbank archiviert werden. Auch zyklische Exporte in einem tabellenorientierten Format (z.B. CSV) sind möglich.

Direkte Ankopplung von Zählern (z.B. vom Typ Elster über TCP / IEC 62056) oder über die Fernwirkschnittstelle der ZFA.

Schnittstellen zu vorgelagerten Systemen. Transfer über eine Datendrehscheibe (Shared Directory, SQL-Datenbank, etc.) möglich

Das Netzsicherheitsmanagement von ProSGA-NSM bietet weiterhin die umfangreichen Grundfunktionen von ProWin Power:

Als eines der wenigen Leitsysteme erlaubt ProWin eine Online-Projektierung. Egal ob zusätzliche Teilnehmer zu einem Prozessanschluss (z.B. IEC-104 oder Modbus) hinzugefügt, bestehende Archive um neue Datenpunkte erweitert oder die Darstellung der Visualisierung angepasst werden müssen – Alle Änderungen werden auf Knopfdruck während des laufenden Betriebs ins Online-Datenmodell übernommen und auf Leitrechnern/Arbeitsplätzen sofort aktualisiert.

Prozessvariable werden nur einmal eingegeben und stehen im laufenden System allen Funktionen wie u.a. der Visualisierung, Archive, Skripten und Protokollen zur Verfügung.

Bis zu drei Leitrechner auf Basis der Client-Server Technologie bilden ein redundantes Netzwerk und erhöhen so die Systemverfügbarkeit über Hot- Standby Dreifach-Rechnerbetrieb. Die dynamische Aktualisierung der Nebenrechner ist im laufenden Betrieb gewährleistet. Bei einer Störung des Führungsrechners erfolgt eine automatische Umschaltung auf den Nebenrechner ohne Beeinträchtigung der Bedienbarkeit bei den Arbeitsplätzen.

Aufbau verteilter redundanter Leitrechner in einer heterogenen Netzwerkstruktur über LAN oder Standleitung. Anzeige- und Bedienbarkeit aller angeschlossener Leitrechner von einem oder mehreren Arbeitsplätzen.

Das Sicherheitsprotokoll dient zur Überwachung und Meldung verdächtigen SPS-Verhaltens. Solange das Leitsystem läuft, kann das Sicherheitsprotokoll selbst nicht beendet werden ohne das Leitsystem herunterzufahren. Sollte versucht werden den Sicherheitsmanager unplanmäßig zu beenden oder anzuhalten, wird er von ProWin sofort neu gestartet und der Vorgang ins Sicherheitsprotokoll eingetragen. Das System ist intern asynchron implementiert, um eine hohe Stabilität zu gewährleisten, selbst bei hoher Netzauslastung oder Störungen einzelner Verbindungen. Weiterhin ist so gewährleistet, dass das Sicherheitsprotokoll skalierbar ist und sowohl für wenige als auch sehr viele Verbindungen problemlos einsetzbar ist.

Bei einer Störung kann im laufenden Betrieb ein vielseitiges Diagnosetool dynamisch gestartet und angehalten werden ohne den laufenden Betrieb des Sicherheitsprotokolls stoppen zu müssen. Aus dem Diagnosetool können Verbindungen einzeln ausgewählt und überwacht werden. Jeder Schritt des Verbindungsvorgangs kann manuell gestartet und angehalten werden.

Bei ProWin hat eine sichere Kommunikation zu externen Netzwerken oberste Priorität. Hierzu gehören u.a. Grundhärtung aller Systemkomponenten, IPSec-Verschlüsselung der Kommunikation zwischen den angeschlossenen IP-Knoten, Aufbau eines Virtual Local Area Network, Segmentierung des Netzwerks, Patchbarkeit von Programmteilen, Virenscanner und Firewall mit aktuellen Signaturen und ein Server-Update-Service zur Verteilung von Betriebssystem-Patches.

Modernste Vektrografiken, ohne Qualitätsverlust beim Zoomen. Damit einhergehend kann eine jederzeit optimale Darstellung egal ob auf Großbildleinwand oder Smartphonedisplay garantiert werden. Durch den XAML-basierten Aufbau der Bilder, ist eine dynamische Projektierung als Baumstruktur mit Layertechnik möglich.

Halten Sie auch komplexe Visualisierungsbilder übersichtlich. In verschiedenen Zoom-Stufen werden unterschiedlich viele Details der Visualisierung angezeigt. Sie bestimmen die Granularität.

Verschiede Nutzer mit unterschiedlichen Berechtigungen benötigen oder dürfen nur Zugriff auf bestimmte Informationen in der Visualisierung erhalten? Eine feinstufige Anpassung der Rechte und Sichtbarkeiten ist jederzeit möglich und Eingaben können sofort überprüft werden.

Leistungsfähige Kurvendarstellungen archivierter oder Online-Daten als Linie, Treppe, Fläche oder Tabelle. Flexibler Aufbau eines Kurvenfensters mit bis zu 16 Kurven pro Fenster mit Auswertemöglichkeit mittels Fadenkreuz- und Zoom-Funktion. Mehrfach Skalierungen, manuelle Beschriftungen der Ordinate sowie das Aus- und Einblenden einzelner Kurven ist möglich. Darstellung von bis zu vier Fenstern gleichzeitig zur Untersuchung verschiedener Kurven.

Die Trenddaten werden ohne Aufruf eines zusätzlichen Fensters in der Visualisierung benötigt, damit eine z.B. eine einfache Überwachung aus der Ferne möglich ist? Eine Einbettung des Trendmoduls in die Visualisierung ist jederzeit möglich.

ProWin ermöglicht die Anbindung aller gängigen SPS- und Fernwirkgeräte sowie den Betrieb mit bis zu 16 unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen gleichzeitig. Die Projektierung von IEC 60870-5-104 und Modbus Kommunikationsprotokollen kann im laufenden Online-Betrieb erfolgen.

IEC-Standards

  • IEC 60870-5-104 Server/Client mit TLS1.2 IEC 62351 für die sicher verschlüsselte Kommunikation (BSI-Standard)
  • IEC 61850 Server/Client
  • IEC 60870-5-101
  • IEC 60870-5-103
  • IEC 60870-5-104 Server/Client
  • IEC 60870-5-101-AWD
  • IEC 60870-5-101-Slave
  • IEC 60870-5-101-TCP/IP
  • IEC 62056-21 -TCP/IP

OPC

  • OPC-UA Server/Client
  • OPC-DA Server/Client

 AEG

  • SEAB 1F / Modnet 1F
  • Modnet 1/SFB
  • Modnet 2/ND
  • Modbus RTU
  • AEG-BKOS
  • AEG-IKOS

Siemens

  • Sinaut ST1
  • Sinaut ST7
  • S7-MPI
  • RFC1006/UDP

Sonstige             

  • Profibus, DP, FDL
  • OHP-TCP/IP
  • Industrial Ethernet
  • IFM ASI
  • PDNET
  • DIGITAL I/O
  • DNP 3.0
  • RMR Rundsteuerrechner
  • DDE
  • ASCII

Integriertes Status-/ Inbetriebnahmeprotokoll mit Kommunikations-/ Telegramanalyser zur Vereinfachung einer Inbetriebnahme und Störungssuche.

Vielseitige Archivtypen mit Zeitstufen feinstufig skalierbar von 2 Sekunden bis zu einem Jahr, implementiert als Ringspeicher.

  • Spontanarchiv: Archivierung nur bei Wertänderung
  • Alarmarchiv: Archivierung nur bei Aktivierung eines Alarms
  • Unnormal-Archiv: Archivierung nur bei Abweichung von einer Soll-Stellung
  • Markierungsarchiv: Archivierung nur bei einem Benutzereingriff und Setzen einer Befehls- bzw. Meldesperre
  • Befehlsausgaben: Archivierung nur bei Befehlsausgaben

Durch die strikte Trennung von Benutzerdefinition und Privilegierungsmanagement ist eine exakte Benutzergruppen Verwaltung möglich. Diese kann z.B. in einer hierarchischen Struktur definiert oder auch vollkommen individuell für jede einzelne Privilegierungsstufe parametriert werden. Die Benutzerverwaltung ermöglicht weiterhin die Definition von Komplexitätsanforderungen an Passwörter, Ablaufzeiten oder auch eine Anzahl an Fehlversuchen, damit Anforderung wie z.B. aus dem BDEW-Whitepaper jederzeit erfüllt werden können.

Die vollständige Skalierbarkeit von ProWin ermöglicht es, die Anforderung bzgl. Betriebstagebüchern von Kleinstanlagen bis hin zu kombinierten Großanlagen abzudecken. So kann jedem Datenpunkt, entweder global oder in Einzelprojektierung zugewiesen werden, in welchem der bis zu 4 Betriebstagebücher er erfasst werden soll, wodurch eine Unterglieder in z.B. verschiede Spaten oder Privilegierungen geschaffen werden kann.

Ebenso ist eine rechnerabhängige Projektierung der entsprechenden Betriebstagebücher möglich. Funktionen wie eine Live-Suche sowie logisch verknüpfbare Filterfunktionen sorgen dafür, dass auch Systemadministratoren die gesamte Anzahl an Einträgen einfach überwachen können.

Alarmierung mit flexiblen dynamischen Grenzpunkten, Hystereseüberwachung, Differenzwert-, Schalterfall- und Wischer- Alarmierung. Alarmverzögerung, Gradientenüberwachung und Anstoß eines spezifischen Alarmplanes. Darstellung im Alarm- und Störmeldeprotokoll sowie der Visualisierung. Direktanwahl des alarmierten Bildes. Alarmunterteilung nach Klassen und Zuständigkeiten.

Eine Fernalarmierung ist via Modem oder LTE auf Pager, mittels Sprachausgabe auf Handy oder PC-Lautsprecher, per SMS, E-Mail, Fax oder Großbildanzeige möglich. Quittierungsmöglichkeit bei SMS oder Sprachausgabe. Automatische Wandlung von Texten in Sprache. Gruppenalarmierung mit Gruppen-, Folge- und Endlosruf, Schichtbetrieb. Anwahl einer Ersatznummer bei belegtem Teilnehmer.

Die Übersicht anstehender Störungen oder Alarme ist für einen reibungslosen Anlagenbetrieb unerlässlich und wird in ProWin erheblich erleichtert, indem rechnerabhängige Farbprofile für bis zu 4 spaten- oder privilegierungsabhängige Alarmübersichten erstellt werden können.

Durch eine klare Unterteilung in verschiedene Alarm- oder Störungsklassen ist es somit für den Bediener jederzeit schnell und einfach möglich, einen Überblick über den aktuellen Stand der Anlage zu erhalten.

Durch eine klare Abgrenzung zwischen Alarm, Warnung oder Störung, ist es auch durch Fernzugriff über Smartphone schnell und einfach möglich, die Anlagensituation überwachen zu können.

Wartungs- und Revisionsstatus-Management zur Erfassung von Schaltspielen, Betriebsstunden und Standzeiten mit jeweils fünf Grenzpunkten. Anzeige anstehender Wartungen im Wartungsprotokoll mit Protokollierung der quittierten Wartung im Betriebstagebuch. Übersichtliches Revisionsstatusprotokoll mit Anzeige aller zu wartenden Betriebsmittel und deren aktuellem Status.

ProWin bietet die Möglichkeit der Projektierung von Hochsprachen-Programmen in einer eigenen Skript-Sprache. Skripte dienen zur Erstellung von weitergehenden Programmen und Berechnungen, die innerhalb des Leitsystems benötigt werden, wie z.B. die Bearbeitung von Rezepturen.

Weiterhin besteht die Möglichkeit der Projektierung von Verknüpfungslisten auf Grundlage von Kurzbefehlen. Verknüpfungslisten dienen zur Erstellung von Programmen z.B. für die Definition von Schaltprogrammen zur sequentiellen Befehlsausgabe mit Berücksichtigung von Freigabebedingungen. Verknüpfungen können ereignisgesteuert, manuell, zyklisch sowie zyklisch mit bestimmten Startzeiten ausgeführt werden (beispielsweise Aufgrund von Ereignissen, wie die Erfüllung eines Alarmkriteriums, Empfang eines bestimmten Telegramms, Betätigung einer Taste in der Visualisierung usw.).

Vollständige geräteunabhängige Webvisualisierung bei einheitlichem Daten- und Bildbestand. Erfahren Sie hier mehr.

Prozessleitsystem Web

Über die 21-stellige Online-PV-Statusführung ist jederzeit erkennbar, ob ein PV-Wert z.B. aus dem Prozess, einer Handeingabe oder als z.B. Ersatzwert erfasst wurde, unabhängig davon, ob dies im Online-System oder im Archiv ist. Auch komplexere Zustände wie die Validät des Zeitstempel o.ä. werden dabei erfasst und archiviert.

Über Statusprotokolle ist es weiterhin möglich, Datenpunkte mit den gewünschten Stati explizit zu filtern und sich so eine schnelle Übersicht über Anlagenteile zu verschaffen, die z.B. gerade in Betrieb genommen werden und deswegen von der gängigen Alarmierung ausgenommen wurden.

Die SQL-Schnittstelle bietet die Möglichkeit der Anbindung eines ProWin-Systems an eine SQL-Datenbank. Damit können beliebige Datensätze in eine oder mehrere Datenbanken geschrieben werden. Dabei können die Datensätze aus folgenden Quellen stammen:

  • Aus zyklischen Archiven
  • Aus Spontanarchiven
  • Aus dem Betriebstagebuch

An einem ProWin-System können bis zu 9 Datenbankrechner im Einzelrechnersystem bzw. 8 Datenbankrechner im Doppelrechnersystem angeschlossen werden.

Exportschnittstellen zur weiteren Verarbeitung via MS-Excel, CSV, SQL, ActiveX oder ASCII.

Referenzen – Netzsicherheitsmanagement mit ProSGA

ProSGA-NSM ist bei den Stadtwerken Coesfeld die Softwarelösung für das Netzsicherheitsmanagement und die Abbildung der Kaskade nach VDE-AR-4140, mit den Modulen EEG-Management und Lastabwurf, und damit integraler Bestandteil des Querverbund-Leitsystems ProWin Power 7.

Die Stadtwerke Ochtrup setzen seit vielen Jahren ProSGA-NSM für das EEG-Management und die Durchführung der Kaskade in ihrer Leitstelle ein. Schwerpunkt ist die Anbindung der zahlreichen Windkraftanlagen vor Ort.

Die SVS Versorgungsbetriebe in Stadtlohn betreiben ein System mit ProSGA-NSM für das Netzsicherheitsmanagement mit Anbindung des überlagerten Netzbetreibers und des Direktvermarkters.

Besonderheit: Die Zähler vom des Herstellers Elster (z.B. Typ AS-1440) werden hier direkt über eine TCP-Verbindung (IEC 62056) ans Leitsystem angekoppelt und gesteuert.

Ansprechpartner:

Dr. Thorsten Fiedler
Dr. Thorsten FiedlerGeschäftsführer
Herr Dr. Fiedler ist für den Bereich Energiemanagement zuständig.

Begleitende Dokumente
Weitere Informationen finden Sie hier: