Lektion 3 von 8
SCADA & Netzautomatisierung
Lange bevor "Smart Grid" ein Schlagwort war, überwachten und steuerten Energieversorger Umspannwerke bereits ferngesteuert von einer zentralen Leitwarte aus — das ist SCADA, und es ist das Rückgrat, auf dem der Großteil neuerer Smart-Grid-Technologie aufbaut. SCADA zu verstehen ist das, was den Rest der Netzautomatisierung einordnen lässt.
Was SCADA tatsächlich ist
SCADA steht für Supervisory Control and Data Acquisition. Es ist das System, das einer kleinen Zahl von Operatoren in einer Leitwarte erlaubt, den Zustand von über ein ganzes Netz verteilten Betriebsmitteln in Umspannwerken zu sehen und Befehle an sie zu senden — ohne dass jemand physisch an jedem Standort anwesend sein muss.
Die Architektur, Stück für Stück
- Feldgeräte
- Leistungsschalter, Trenner, Transformator-Stufenschalter und Kondensatorbatterien — die physischen Betriebsmittel, die überwacht und gesteuert werden.
- RTU / IED
- Remote Terminal Unit oder Intelligent Electronic Device — die lokale Einheit in einem Umspannwerk, die Sensorwerte ausliest, für die Übertragung aufbereitet und von der Leitwarte zurückgesendete Befehle ausführt.
- Kommunikationsnetz
- Verbindet jede RTU/IED zurück zur Leitwarte — historisch dedizierte Leitungen oder Funk, zunehmend Glasfaser und standardisierte Protokolle.
- Leitstelle / EMS-DMS
- Die Leitwarten-Software (Energy oder Distribution Management System), in der Operatoren das gesamte Netz auf einem Übersichtsschaltbild sehen und übergeordnete Befehle erteilen.
Von "beobachten und klicken" zur Automatisierung
Klassisches SCADA geht im Kern darum, einem menschlichen Operator Sichtbarkeit und Fernsteuerung zu geben. Netzautomatisierung geht einen Schritt weiter: Statt dass eine Person entscheidet und klickt, trifft in RTUs, Stationsleitgeräten oder zentraler Software eingebaute Logik manche Entscheidungen automatisch, weil die benötigte Reaktionszeit schneller ist, als ein Mensch handeln kann. Automatische Wiedereinschaltung nach einem vorübergehenden Fehler, automatische Spannungsregelung und selbstheilende Verteilnetzabgänge, die einen Fehler isolieren und die Leistung automatisch umleiten, sind allesamt Beispiele für diesen Wandel von Überwachung zu autonomem Handeln.
Selbstheilende Abgänge
Warum das für alles andere in diesem Track wichtig ist
AMI gibt dir Sichtbarkeit bis hinunter zum Zähler; SCADA und Automatisierung sind es, die Sichtbarkeit in Handlung verwandeln. Fast jedes andere Thema in diesem Track — Demand Response, DER-Integration, Wide-Area Monitoring — muss letztlich an dasselbe Steuerungs- und Automatisierungsrückgrat andocken, um tatsächlich zu verändern, was das physische Netz tut.
Das Wichtigste in Kürze
- SCADA lässt Operatoren Umspannwerke von einer zentralen Leitwarte aus überwachen und fernsteuern.
- Die Kernelemente sind Feldgeräte, RTUs/IEDs, ein Kommunikationsnetz und Leitstellen-Software.
- Netzautomatisierung fügt Logik hinzu, die automatisch handelt, ohne auf einen menschlichen Operator zu warten, wenn die Reaktionszeit entscheidend ist.
- Selbstheilende Abgänge sind ein konkretes Beispiel: automatische Isolierung eines Fehlers und Umleitung der Leistung innerhalb von Sekunden.
Weiterführende Literatur
- S. A. Boyer, SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition, 4th ed. Research Triangle Park, NC: ISA, 2010. — eine Standardreferenz zur SCADA-Architektur auf Praktikerniveau
- J. Northcote-Green and R. Wilson, Control and Automation of Electrical Power Distribution Systems. Boca Raton, FL: CRC Press, 2006. — Verteilnetzautomatisierung, FLISR und selbstheilende Netze im Detail
- IEC 61850 (series), Communication networks and systems for power utility automation. Geneva: IEC. — die Norm hinter moderner Stationsleit- und Schutztechnik