Netzleitsystem zur Bahnstromversorgung bei Verkehrsbetrieben

Zur Planung und Vorbereitung durchzuführender Arbeiten an den Betriebsmitteln einer Schaltanlage lassen sich Schaltanträge/Schaltaufträge für die Schaltungen erstellen. Der Schaltbrief enthält u.a. alle Schalthandlungen in der Reihenfolge ihrer Ausführung und lässt sich abschließend als Dokument speichern. Für die Dokumentation manueller Schaltungen zu einem bestimmten Zeitpunkt besteht die Möglichkeit diese nachträglich am Anlagenbild in einem Schaltbrief des Netzleitsystems zu erfassen. Dabei können bei den Zustandsänderungen die Zeiten der Schalthandlung eingetragen werden.

Die Topologieeinfärbung zur Darstellung, Überwachung und Steuerung von Stromnetzen bietet insbesondere folgende Leistungsmerkmale:

• Darstellung eines Stromnetzes spannungslos oder spannungsführend
• Darstellung eines Stromnetzes erdschluss- oder kurzschlussbehaftet
• Kurzschluss- und Erdschlussmelder an jedem Verzweigungspunkt möglich
• Schaltfehlerschutz für spannungsführende und geerdete Leitungen
• Automatische Schaltfolgen projektierbar
• Mehrere Einspeisungen möglich, zweifarbige Darstellung der Stränge mit Mischeinspeisung

Besonderheiten bei der topologischen Darstellung in verschiedenen Spannungsebenen mit Wechsel- und Gleichstromteilen wird Rechnung getragen. Die Topologieeinfärbung stellt für verzweigte und vermaschte elektrische Netze anhand von Leistungs­schaltern, Kurzschlussmelder und Erdschlussmeldern den Versorgungszustand der einzelnen Netzzweige durch eine Spannungsverfolgung dar. Der aktuelle Zustand der Leitungen wird ermittelt und farbig bzw. durch eine andere Strichform dargestellt. Die Farben und Strichformen können durch den Anwender frei gewählt werden.

Über die normale Netztopologie hinaus und speziell für Anwendungen im Bahnbereich entwickelt, kann die topologische Berechnung folgende Zustände der Leitung farblich abbilden:

• spannungslos,
• geerdet,
• normal eingespeist,
• fremd eingespeist,
• normal und fremd gespeist,
• undefinierter Zustand (z.B. wegen Schalterstörung) sowie
• Einfärbung bei Schalterstörung.

Die Topologiefunktion berücksichtigt diverse Verriegelungsbedingungen (z.B. für Erdungsschalter).

Vielseitige Markierungsfunktionen, Befehlssperren, Notizfunktionen und Verfügungserlaubnis unterstützen die Bedienung.

Das Modul des Netzleitsystems ermöglicht das gefahrlose Simulieren von Prozesszuständen anhand des Originaldatenmodells des Leitrechners inkl. seiner projektbezogenen Projektierungslisten.

In dem Trainings-/Simulationsmodul können folgende Funktionen ausgeführt werden:

• Topologieverarbeitung für verschiedene Spannungsebenen
• Topologieeingriffe durch den Trainer
• Aufbau und Ablauf zeitgesteuerter Ereignislisten durch den Trainer
• Nachbildung von Schutzeinrichtungen KS (Kurzschluss-) und ES (Erdschluss-) Melder
• Auswertung historischer Archivdaten
• Auswertung historischer Betriebstagebücher

Weiterhin besteht die Möglichkeit ein beliebiges Prozessverhalten mittels Verknüpfungs- und Skriptlogik anwenderspezifisch zu definieren, das in der Simulation nachgebildet werden soll.

Die Funktionen des Online-Leitrechners und den weiteren verbleibenden an den Leitrechner angeschlossenen Arbeitsplätzen bleibt hiervon unbeeinflusst. Diese arbeiten ohne Unterbrechung online am Prozess weiter und stehen dem Wartenpersonal im Normalbetrieb für Bedien- und Beobachtungszwecke zur Verfügung.

Prozessabläufe werden in Echtzeit vom Leitrechner aufgezeichnet und gespeichert. Diese gespeicherten Prozessinformationen (Telegramme) eignen sich bestens zur Situationsanalyse und zum Training des Bedienpersonals.

• Analyse: Zur Analyse von Störfällen ist es hilfreich, wenn ein Störfall im Leitsystem nachträglich noch einmal abgespielt werden kann. Mit Hilfe der Review-Funktion kann im Simulationsmodus ein solcher Störfall in Realzeit wie zum Originalzeitpunkt nachverfolgt werden.
• Training: Die Review-Funktion kann beim Training des Bedienpersonals helfen, indem echte Störfälle aufgezeichnet und für das Training exakt nachgestellt werden. So kann das Bedienpersonal gefahrlos die korrekte Reaktion in solchen Situationen trainieren.

Stellen Sie Ihr Netz geobasiert in der Prozessvisualisierung dar. Die Darstellung basiert auf dem Import öffentlich verfügbarer Kartendaten. Die Netzdaten werden aus dem GIS-System importiert.

Eine präzise Netzberechnung sich lässt innerhalb einer projektierten Anlage durchführen. Neben den vielfältigen Darstellungsmöglichkeiten der relevanten Betriebsdaten in der Visualisierung lässt sich mit einem einzigen Mausklick ein vollständiger Satz von Protokollen generieren. Auf Grundlage der Daten des elektrischen Netzes wie z.B. Leitungsdaten, Einspeisewerten, Generatoren, Transformatoren, Verbraucher und Motoren können folgende Berechnung durchgeführt werden:

• knotenorientierte Netzanalyse,
• zweigorientierte Netzanalyse,
• Statistik der maximalen und minimalen Spannung sowie Leistungsbilanz,
• Alarmierung beim Überschreiten von Leitungsgrenzwerten mit Einfärbung der überlasteten Leitung in der Visualisierung sowie
• Protokollierung der Ergebnisse.

Die Ergebnisse der Lastflussrechnung lassen sich wahlweise visualisieren, in Dateien abspeichern sowie innerhalb oder außerhalb des Netzleitsystems weiterverarbeiten.

Mit der topologischen Netzeinfärbung kann in vermaschten elektrischen Netzen eine Kurzschluss- und Erdschluss-Darstellung erfolgen, die Darstellung unterschiedlich eingefärbter Spannungsebenen ist möglich.

Elektrische Energie hat an der Übergabestelle viele Eigenschaften, die einen Einfluss auf den Stromnutzen haben. Diese Eigenschaften ändern sich während des Normalbetriebes eines Netzes durch Lastschwankungen, Störeinflüssen von bestimmten Anlagen und das Auftreten von Fehlern, die hauptsächlich durch äußere Ereignisse verursacht werden. Die Norm DIN EN 50160 beschreibt die Eigenschaften der elektrischen Energie durch Angaben über den Verlauf der Netzwechselspannung. Im Sinne der bestmöglichen Nutzung elektrischer Energie ist es wünschenswert, dass die Versorgungsspannung eine konstante Frequenz, eine perfekte Sinus-Kurvenform und eine konstante Höhe aufweist. Zweck der EN 50160 Norm ist deshalb, die Netzqualitätskriterien hinsichtlich Höhe, Kurvenform, Frequenz und Symmetrie der drei Leiterspannungen zu definieren und zu beschreiben.

Das Netzleitsystem ProWin Power bietet die Möglichkeit zur Überwachung der Spannungsqualität nach DIN EN 50160 (Merkmale der Spannung in öffentlichen Elektrizitätsversorgungsnetzen) über universelle Messgeräte (UMG). Alle relevanten Kennwerte wie Frequenz, Spannungsamplitude, harmonische und Symmetrieanalyse der Leiterspannungsnetzes mittels Zeigerdiagramm können online dargestellt, archiviert oder in Reports dokumentiert werden. Mit einer Zusatzsoftware können EN 50160 konforme Protokolle erstellt werden.

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.

Über die Review-Funktion kann eine Aufzeichnung des Telegrammverkehrs in Echtzeit erfolgen, wobei die Wiedergabe historischer Daten im Simulationsmodus zur Rekonstruktion von Prozessabläufen und der Darstellung wie zum Originalzeitpunkt dient. Die Wiedergabe der vergangenen Ereignisse kann Schritt für Schritt oder in Echtzeit erfolgen.

Bis zu zwei Leitrechner auf Basis der Client-Server Technologie bilden ein redundantes Netzwerk und erhöhen so die Systemverfügbarkeit über Hot-Standby Doppel-Rechnerbetrieb. Die dynamische Aktualisierung des Nebenrechners 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.

Entsprechend dem BDEW Whitepaper 2.0 und der DIN ISO/IEC 27001 müssen IT-Sicherheitsvorfälle protokolliert werden. Das IT-Sicherheitsgesetz 2.0 verpflichtet zum Betrieb eines Systems zur Angriffserkennung. ProWin bietet hierfür ab der Version 10 ein neuartiges IT-Sicherheitsprotokoll zur transparenten Echtzeit-Protokollierung sicherheitsrelevanter Vorgänge an. Abweichungen zum Normalzustand der IT-Anlage können einen Schaden an Hard- oder Software, oder einen Kompromittierungsversuch frühzeitig anzeigen. Im Idealfall kann so schon im Vorfeld auf eine mögliche Bedrohung reagiert werden, bevor es zu einer Beeinträchtigung oder Schädigung des Anlagenbetriebes kommt. Anbei eine Auswahl der Meldungen aus verschiedenen sicherheitskritischen Bereichen:

• Anmeldevorgänge: Anmelden und Abmelden von Benutzern, Fehler beim Einloggen, Kontosperrung nach n-Versuchen, Ablaufzeiten u.v.w.,
• Software: Kommunikationsangriffe auf alle Pipe-Servern, Pufferüberläufe, Thread- bzw. Prozessausfälle, Manipulation von Dateien, Doppelrechnerumschaltungen,
• Steuerungen: Überwachung der angeschlossenen Steuerungen, Einspielen von Applikationssoftware, Start/Stoppen der Software, (OHP Fernwirktechnik),
• Hardware: Überwachung CPU-Frequenz, CPU-Performance, Anzahl Handles, verfügbarer Arbeitsspeicher, Fehler in der Speicherverwaltung, Überprüfung der Festplatte.

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. Für z.B. die Migration unterstützt der IEC-104 Treiber von ProWin den Mithörbetrieb, womit parallel zum Bestandssystem das neue Leitsystem aufgebaut werden. Ein Eingriff in die Kommunikation des Bestandssystems wird vermieden und somit das Risiko bei der Migration drastisch reduziert.

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IEC-Standards

• IEC 60870-5-104 (Client/ Server) (auch mit TLS 1.2 IEC 62351 für die sicher verschlüsselte Kommunikation (BSI-Standard))
• IEC 61850 (Client/ Server)
• IEC 60870-5-101 (Master/ Slave) (auch mit AWD-, TCP/IP-Betrieb)
• IEC 60870-5-103 (Master)
• IEC 62056-21 TCP/IP

OPC

• OPC-UA (Client/ Server) mit securityMode 'Sign' (signieren von Nachrichten) oder 'SignAndEncrypt' (signieren und verschlüsseln von Nachrichten) sowie der sicherstem securityPolicy 'Basic256Sha256' als kryptographischen Algorithmus.
• OPC-DA (Client/ Server)

 AEG

• Modbus TCP/IP (Client/ Server)
• Modbus RTU
• SEAB 1F / Modnet 1F
• Modnet 1/SFB
• Modnet 2/ND
• 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. Zeitrichtiges Einsortieren zeitbehafteter Werte mit automatischer Nachberechnung aller betroffenen Folgestufen (Verdichtung).

• Spontanarchiv: Archivierung nur bei Wertänderung. Ereignisgesteuerte Speicherung der Werte und Zustände wie Alarme, Unnormalstellungen, Markierungen, Befehlsausgaben usw.
• 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

Historische Archive können wieder in das Online-System eingelesen und ausgewertet werden ohne das laufende System zu beeinträchtigen.

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.

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

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. Archivierte Betriebstagebücher können wieder eingelesen und analysiert werden ohne das laufende System zu beeinflussen (Rearchivierung).

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 online im laufenden System. 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. Es werden 200+ Library-Funktionen zur Erfüllung moderner leittechnischer Anforderungen bereitgestellt. Ausgefeilte Ankopplung an Startbedingungen auf Werte- oder Zeitbasis. 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.).

Über die 23-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.

Obwohl ProWin bereits eine eigene Datenbank integriert hat, bietet die SQL-Schnittstelle 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 Microsoft Excel, CSV, SQL, ActiveX oder ASCII.

Umfangreiches Protokoll- und Berichtswesen zur Datenausgabe auf Drucker/ Ersatzdrucker, Ablage in einer Datei, ausgabe am Bildschirm oder zur Datenübergabe in die Office Welt, wie z.B. Excel, oder Datenbanken (Oracle, etc.) verfügbar. Vielfältige Standardprotokolle oder kundenspezifische Protokollformate, auch mit grafischen Layouts mit Rechenwertverarbeitung sind projektierbar.