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Ortsnetztrafo 4.0 in München am Start

Digitalisierung bietet deutlichen Mehrwert

15. März 2021, 16:00 Uhr | Kathrin Veigel

Werden Trafostationen mit moderner Elektronik digitalisiert, macht dies den Netzbetrieb wirtschaftlicher.

Die Digitalisierung treibt kommunale Unternehmen, Versorger und Netzbetreiber um. Dass sie viele Facetten hat, und es nicht immer der ganz große Wurf sein muss, zeigen die Stadtwerke München: Sie haben Trafostationen digitalisiert und so den Netzbetrieb mit wenig Aufwand wirtschaftlicher gestaltet.

Nicht zuletzt die Energiewende mit der Förderung dezentraler Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen hat dafür gesorgt, dass die Netze smarter werden müssen und dies teilweise auch schon sind. Noch gilt das allerdings in erster Linie für Hoch- und Mittelspannungsnetze, die schon seit längerer Zeit mit Überwachungssystemen ausgestattet und Datenebenen vernetzt wurden.

In den regionalen Verteilnetzen sind die Trafostationen dagegen bisher kaum mit moderner Digitaltechnik zur Überwachung ausgerüstet. Das hat zumeist den simplen Grund, dass die Trafostationen nicht an moderne Datennetze angebunden sind – was in Zeiten des Internet of Things (IoT) mit LoRa aber sehr leicht umzusetzen ist.

Beispiel Stadtwerke München

Die Stadtwerke München (SWM) waren nicht bereit, sich damit abzufinden, so Andreas Mattivi, Leiter Netzinfrastruktur bei SWM Services: »Wir wollten unsere 10-kV-Netztrafostationen nicht länger im Blindflug betreiben. Stattdessen haben wir als Ziel definiert, nicht nur die Betriebsdaten zu erfassen, sondern die daraus entstehenden Informationen auch zu nutzen, um den Netzbetrieb zu optimieren und den Service für unsere Kunden zu verbessern.«

Erreicht haben die SWM dieses Ziel mit Hilfe eines Partnerverbunds, dem unter anderem die Unternehmen Acal BFi (Projektmanagement und Kundenbetreuung), EPS Energy (Messtechnik, insbesondere Rogowskispulen zur Messung der Belastungsströme), Krumedia (Kommunikations-Software) und Comtac (Auswertelektronik und Funktechnik) angehören.

Die Unternehmen entwickelten gemeinsam eine End-to-End-Lösung, um Ortsnetz-Trafostationen zu digitalisieren und kabellos in die übergeordneten Überwachungssysteme einzubinden. »In toller Teamarbeit gelang es, die Anforderungen der Stadtwerke zu spezifizieren und in eine funktionierende und für die Stadtwerke wirtschaftlich lohnende Lösung umzusetzen«, so Simon Becht (EPS Energy), zuständig für die Messsensorik.

Trafostationen vernetzen – kabellos und kostengünstig

Zur Digitalisierung des Ortsnetzes werden die relevanten Netzzustandsdaten in jeder Trafostation durch ein Gerät namens Trafo-Stations-Monitor (TSM) über standardisierte Schnittstellen erfasst und mittels der Long-Range-Funktechnologie LoRaWAN übertragen (Bild 1). Sie ersetzt kabelgebundene oder auf Mobilfunktechnologien beruhende Datenübertragungstechniken.

LoRaWAN gehört zur Low-Power-Netzwerk-Familie, die im unlizenzierten Spektrum im Sub-GHz-Frequenzbereich arbeitet, weite Distanzen abdeckt und selbst zu Geräten in Kellern verlässliche Funkverbindungen ermöglicht – bei sehr geringem Energieverbrauch und niedrigen Kosten für Netzaufbau- und Betrieb. Diese Vorteile werden erkauft durch eine begrenzte Bandbreite, die beim Thema IoT-Anwendungen, wie Energiemanagement, jedoch keine Rolle spielt.

Um die Vorteile des LoRaWAN nutzen zu können, versenden die TSM die gesammelten Daten über ihr integriertes LoRa-Funkmodul. Dank ihrer eingebauten Backup-Batterie erfüllen die Nodes ihre Aufgabe sogar dann, wenn ihre Stromversorgung durch größere Defekte in den überwachten Netzstationen der Mittelspannungsringe unterbrochen wurde – ein wichtiges Element, um im Störungsfall reagieren zu können.