Ortsnetz-Transformatoren lassen sich mit einer sicheren LPWAN-Verbindung zu intelligenten Komponenten des Internets der Dinge machen, schreibt Marc Pegulu*.

 

Das Stromnetz ist im Wesentlichen stumm. Über Jahrzehnte aus rein elektromechanischen Komponenten aufgebaut, bietet es nur selten die Möglichkeit zum Austausch von Informationen. Dies wird zunehmend zum Problem für Versorgungsunternehmen, die die Leistung des Netzes über mehrere Punkte hinweg steuern müssen.

Ein zunehmend wichtiger Aspekt des Verteilnetzes ist die Integration lokaler Ortsnetz-Transformatoren in das Internet der Dinge (IoT). Digitale Daten aus diesen Transformatoren sind zur Integration von Leistung aus unterschiedlichen, ständig schwankenden regenerativen Energiequellen unerlässlich. Diese Daten lassen sich zur Überwachung, für Alarme und − über eine Zwei-Wege-Verbindung mit geringer Latenz − zur Steuerung nutzen.

Das Karlsruher Softwareunternehmen Krumedia arbeitete gemeinsam mit der Acal BFi in München und den Unternehmen Comtac und EPS Energy daran, lokalen Umspannstationen anhand von Netzwerk-Transformator-Knoten (NTN) mit Low-Power-Wide-Area-Network-Technologie (LPWAN) von Semtech eine digitale Stimme zu geben.

Umspannstationen nutzen das Lorawan-Funknetz

In einem ersten Schritt rüstete man dazu 50 lokale Umspannstationen in München um und integrierte sie in das Internet der Dinge (IoT). Damit nutzen diese nun das Lorawan-Funknetz der Stadt zur Bewertung des Netzstatus, für eine frühzeitige Erkennung von Fehlerzuständen und zur Analyse der Ursachen von Netzausfällen.

Neben Spannung und Strom überwachen weitere Sensoren Temperatur und Türstatus und dienen zur Kurzschlusserkennung; alle gewonnenen Daten werden dann mit geringer Latenz in das drahtlose Netzwerk eingespeist.

Die Datenerfassung ist aber nur der erste Schritt. Anschließend aggregiert und analysiert man die Daten und integriert sie in größere Managementsysteme. Dank Krumedia lassen sich alle Umspannwerke in einer übersichtlichen Kartendarstellung benutzerfreundlich visualisieren. Das System weist mit einer optischen Markierung auf Ereignisse wie Störungen hin und erzeugt umgehend Alarme; anschließend löst es automatisch einfache Aktoren aus, um die Kurzschluss-Abschaltungen zurückzusetzen.

Die Realisierung dieser Aufgaben kann eine Herausforderung sein; daher entwickelte der Hamburger Technologieanbieter Digimondo für Versorgungsunternehmen ein Starterpaket zum Einstieg in die IoT-Integration. Diese Komplettlösung vereinfacht Aufbau und Betrieb eines Lorawan-Netzwerks und bietet Versorgungsunternehmen einen genauen Überblick über das Geschehen im lokalen Netz.

Das Smart-Utilities-Starterpaket von Digimondo enthält die Software, die Hardware von Semtech und das nötige Know-how zum Aufbau intelligenter Versorgungsnetze. Dies umfasst Lizenzen für die Software, den Lorawan-Server und den Daten-Hub, Schulungen für Mitarbeiter, Support, mehrere Einheiten und Lorawan-Gateways. Binnen weniger Wochen lassen sich die Anwendungen installieren, sodass Stadtwerke über ein Lorawan-System verfügen, mit dem sie die Herausforderungen der Digitalisierung meistern können.

Schutz vor Hackern

Dank energiesparendem Betrieb lassen sich drahtlose Sensorknoten schnell und einfach an allen möglichen Orten platzieren; zugleich kann man die Daten dank niedriger Datenlatenz schnell ins IoT bringen und bei Bedarf Alarme auslösen. Weil das Stromnetz aber auch eine kritische Infrastruktur ist, muss, um eine Smart City am Laufen zu halten, das Netzwerk abgesichert sein. Schutz vor Hackern beziehungsweise die Umleitung oder Blockierung von Daten ist lebenswichtig und ein wichtiger Aspekt der LoRa-Device-to-Cloud-Plattform von Semtech.

Lorawan -Netzwerke gibt es weltweit in mehr als 100 Ländern, wobei zwei Satellitennetzwerke den Zugang zu Umspannstationen selbst in den entlegensten Regionen gewährleisten. Neben der Skalierbarkeit und der geringen Latenz verleihen die Lorawan -Sicherheitsprotokolle dem Versorgungsnetz eine Stimme; sie fördern die Digitalisierung der kritischen Infrastruktur und verbessern Leistung und Zuverlässigkeit.
 
*Marc Pegulu, Vice President of IoT in der Semtech Wireless and Sensing Produktgruppe