Breitband-Powerline für Smart Gridsfiles.messe.de/abstracts/64278_PPC_TW_HMI_2015_BreitbandPowerline_fue;r.pdf · Vorteile von PPCs 4. BPL Generation (G4) Verbesserte Leistung Hohe

Thomas Wolski

Smart Grid Forum, Hannover Messe 2015

Breitband-Powerline für Smart Grids

© PPC 2015, www.ppc-ag.de 2

Die Power Plus Communications AG

50 Mitarbeiter

Sitz in Mannheim

Eigentümer

Team und Vorstand

British Gas

CCC Private Equity

Siemens Financial Services


Power Plus Communications AGWir machen das Netz intelligent

Smart Meter Gateways und BPL für Smart Grid und das Messsystem


Unsere Produkte

Rugged BPL Modem

Compact BPL Modem Smart Meter Gateways

BPL im Zähler

Netzwerk Management

System

Mittelspannungskoppler


Unsere Kunden & Partner

Metering, UK

Kunden Partner

Führender Anbieter BPL Access Lösungen in Europa und dem Mittlerem Osten

Projekte mit 80% der Top 50 EVUs in Deutschland

Gründungsmitglied der SmartGrid GB Initiative


Anforderungen an TK-Systeme für das Messsystem 2020 und Smart Grid

TK-Systeme müssen Anforderungen erfüllen und Dienste ermöglichen:

BSI Schutzprofil und technische Richtlinie

Mindestbandbreite zur Abbildung aller Use-Cases, auch unter „Volllast“ und

bei höherer Penetration (Skalierbarkeit)

Notwendige Reaktionszeiten gewährleisten

Transparenz zu Fehlerquellen

Netzdienliche und netzkritische Dienste

Parallel Ansteuerung und Echtzeitfähigkeit

Robust: auch in kritischen Situationen verfügbar

Überwachbar und fernsteuerbar/-konfigurierbar durch den VNB

Mehrwertdienste und marktgetriebener Ausbau

Echtzeitfähigkeit, z.B. für Portale und Dienste

Parallele EMT ohne Einschränkungen

Skalierbarkeit


Bandbreitenbedarf im Smart Grid & Messsystem

Analyse TU Dortmund nach FNN, KNA , Int. Studien

TU Do.: Maximal auftretende

Datenrate bei Voll- Roll-out

980 kbit/s (im Mittel 480 kbit/s)

ohne! SG-Lösungen wie z.B.

rONT oder Mehrwert-Dienste

KNA 2013: >500 kBit/s

Communications Requir. of

Smart Grid Technologies

(US-Dept. Energy 2010):

100 bis 500 kBit/s

Netzdienlichkeit sicherstellen

Zusatzbedarf Mehrwertdienste

Mindestanforderung

jederzeit 200 – 500 kBit/s

Geeignete TK-Lösung

GSM-EDGE, LTE 450/800

BPL, DSL, Kabel/Glasfaser

Bandbreite: Datentransport, Verbindung organisieren & überwachen


Powerline CommunicationStandards

Powerline Communication

Schmalband

PLC

< 500kHz

Breitband BPL

2 MHz – 50 MHz

Multi Carrier

System

OFDM

Single Carrier

Systems

FSFK / S-FSKF

Proprietary IDIS

• ITRON

• Landis&

Gyr

• Elster

• ISKRA

Prime

Iberdrola

G3

EDF/ERDF

IEEE 1901.2

G.hnIEEE1901

Inhome

Homeplug

HD-PLC

Access Inhome

Inter System Signaling Protocol for Coexistence

confidential


Powerline Communication

NB-PLC: 3 kHz bis 148,5 kHz BPL: > 1,8 MHz

Frequenzbänder: Schmalband-PLC vs. BPL (B-PLC)


Datenübertragung auf dem StromnetzAuswirkung von Dämpfung und Rauschen

Für Datenübertragung wird ausreichender “Signal-to-Noise” benötigt

Signal wird je nach lokaler Situation unterschiedlich stark gedämpft (Kabellänge, Material, Abgänge, Kabelzustand …)

Physik: Je höher die Frequenz, umso stärker die Dämpfung des Signals

Hoher Frequenzbereich >1,6 MHz bietet Vorteile

Breites, robustes Frequenzband mit 1.000 OFDM Kanälen

Keine hohe Reichweite von Störsignalen (im Gegensatz zum PLC Bereich)

Meshed-net Ansatz nur bei höheren Frequenzen und Bandbreiten effizient nutzbar


BPL SchlüsseleigenschaftenRobuste Datenübertragung und hohe Datenrate

(Screen-Shot – online Kanalanalyse für jeden Link über Netzwerkmanagementsystem)

OFDM/TDM mit 1.000

parallelen individuellen

Trägerfrequ./Kanälen

Kanaleigenschaft werden

permanent erfaßt und

optimiert

Bei zu hohen Störungen in

einzelnen Kanälen werden

diese dyn. abgeschaltet

Modulation abhängig von

Qualität/SNR des

jeweiligen Kanals

Bandbreite nimmt ggf. ab,

Verbindung bleibt

jedoch bestehen


Vorteile von PPCs 4. BPL Generation (G4)

Verbesserte Leistung

Hohe Datenübertragungsrate (Mbit/s) und sehr niedrige Latenz (< 50ms mit mehr. RP)

Neuer IEEE 1901 Chip und weiterentwickeltes

Design verbessern Robustheit bei höherer

Dämpfung und in Grenzbereichen

Bewährte Eigenschaften wie Robustheit,

Meshed-net mit Autorouting, SNMPv3

basiertes Netzwerkmanagement-System…

Kompaktere Bauform für Integration

in BPL SMGW und Zähler

PPC’s BPL nach weltweitem Standard IEEE1901 (Access)

L1 Rohdaten

L2 Ethernet

L3 IP


Vermaschtes BPL Netzwerk (Meshed Net)Transparente Bridge vom IP Backbone bis zum Gateway

Flexible Backbone-Anbindung optional in

Ortsstation, Strassenverteiler, Keller, „irgendwo“

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

Compact

BPL

Modem

Rugged

BPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

ModemCompact

BPLModem

CompactBPL

Modem

Rugged - Cat IV Geräte in Ortsstation oder Straßenverteiler

Compact - Geräte im Haus, im wesentlichen SMGWs


Autorouting im Meshed BPL Netzwerk

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

ModemCompact

BPLModem

CompactBPL

Modem

Rugged - Cat IV geräte in Ortsstation oder Strassenverteiler




RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

ModemCompact

BPLModem

CompactBPL

Modem





RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

RuggedBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

Modem

CompactBPL

ModemCompact

BPLModem

CompactBPL

Modem




„Must have“ im Roll-Out: Einfache Fehleranalyseund detaillierte Echtzeitüberwachung im WAN-Netz

System konfiguriert sich selbstständig

Hier angezeigt: im Betrieb genutzte Links

Weitere Links sind möglich, jedoch

vom System nicht gewählt worden

Lokales BPL Netz kann autark betrieben werden

NMS dient primär zur Überwachung,

Support Roll-out und zur Fernparametrisierung

Kanaleigenschaften jedes Links wird überwacht

und liefert Betriebs- und Zustandsdaten

Anzeige der

Link-Qualität:

Grün-Schwarz-rot

SNMPV3:

Verbindung zu

Bestandssystemen

Screen shot Netzwerkmanag. NMS:

BPL Meshed-Net Netzüberwachung


Warum Breitband-Powerline?Vergleich der IKT Technologien in der KNA


Warum Breitband-Powerline?Kommunikationskosten

Nutzung der eigenen, vorhandenen Infrastruktur

Erfüllung aller Anforderungen durch das BSI SMGW (Transparente TCP/IP

Kommunikation, Bandbreite, Latenz)

Preisgünstigste Kommunikation durch niedrigen OPEX nach Kosten-Nutzen Analyse

Nutzung der Kommunikationsinfrastruktur für weitere Smart Grid Applikationen

(Regelbarer Ortsnetztrafo, Erfassung von Netzmesswerten, Steuerung dezentraler

Erzeuger, usw.)

BPL ist bereits bei einer niedrigen Metering Penetration

technisch und wirtschaftlich sinnvoll


Warum Breitband-Powerline?Mobilfunk Problem Erreichbarkeit im Keller

Mangelhafte Erreichbarkeit führt zu erheblichen Zusatzkosten (Antennentechnik)

und problematischen Abstimmungsprozessen mit Hauseigentümern


Warum Breitband-Powerline? Hohe Bandbreiten für Messsysteme und Dienste

„TCP/IP over BPL“ nach weltweitem Standard IEEE1901

Verwendung etablierter Standards

Sichert Interoperabilität

Gewährleistet einfache Erweiterung

Echtzeitfähigkeit und Latenzen <50 ms

Messen-Steuern-Regeln im Smart Grid (Netzdienlichkeit!)

Echtzeit Portale für Endkunden und EMT

Leistungsfähige IKT Plattform für Dienste/Service-Portfolio

Performance ermöglicht leistungsfähiges Netzwerkmanagement-System

Detaillierte Echtzeitüberwachung der WAN-Kommunikation

und einfache Fehleranalyse

Zusatzinformationen für den Netzzustand

Kostengünstiger als Mobilfunk-Lösungen


„Energy System 2020” mit E.ON

WAN Lösung im Smart Grid und Smart Metering

BPL

BPL

rONT


Metering und Leittechnik in KatarBPL Netz für Kahramaa Doha, Qatar

Infrastrukturentwicklung hin zu

Smart Grids und Lastmanagement

Indoor-Netze für Zähler an diversen

Standorten (Keller, Dach, Garten)

Erste Stufe des Roll-Out 2013/2014

Vernetzung von 800 Ortsstationen

über die Mittelspannung

28,000 Strom und Wasserzähler

zur Fernauslesung

Indoor-Anschluss von Zählern


Automatisierung im Verteilnetz Mainova„iNES“ SAG & Mauell (Quelle: Mainova)


RWE – Projekt „Smart Operator“Wincheringen


Management hybrider Energienetze in SchottlandLast und Speichermanagement mit elekt. Wärmepumpen

Milton, Scotland

Steuerung von 94 regelbaren

Wärmepumpen im Netzgebiet

Smart Metering im Netzgebiet

Fernwüberwachung,

Lastmanagement und optimierte

Instandhaltung senken Kosten für

Betreiber und Haushalte

http://www.iceenergy.co.uk/images/casestudy-photos/Albyn/Social-Housing-Properties-After-Completion-3.aspx

http://www.iceenergy.co.uk/images/casestudy-photos/Albyn/Social-Housing-Properties-After-Completion-3.aspx


Intelligente Zähler mit Kunden-Display in EnglandHybride Lösung für MFH in Großbritannien

Jeder Haushalt erhält auf Display detaillierte Daten zum Energieverbrauch

Indoor-Netz über Hybride-Lösung:

Allgemeinstromnetz (BPL) und Zigbee zum Display

Verlagerung Mobilfunkanschluss auf obere Etagen

Dienste/Service für Gebäude/Mieter

Monitoring/Fernwartung

Lösungspartner Metering UK

© Siemens Metering UK


Erfahrungen aus der PraxisMittelspannung – Kapazitive Kopplung Freileitung


Erfahrungen aus der PraxisAnschluss Niederspannungsmodems


Erfahrungen aus der PraxisInstallation im Niederspannungsverteiler

Piercing Klemmen


Erfahrungen aus der PraxisInstallation im Niederspannungsverteiler

Piercing Klemme

Piercing Klemme


Erfahrungen aus der PraxisInstallation im Zählerschrank

Compact

BPL Modem


Kommunikationsnetz für das Smart GridVDE Positionspapier März 2015

BPL und LTE 450 als „beste Lösung mit optimaler Zukunftsfähigkeit“

gesehen

Anschluss der SMGWs bevorzugt mit BPL und LTE450 als Zubringer

bzw. Backbone für lokales BPL Netz

(Quelle: VDE Positionspapier 3/2015)


Fragen?

Power Plus Communications AG • Am Exerzierplatz 2 • 68167 Mannheim • Deutschland • www.ppc-ag.de

Thomas Wolski

Phone: +49 621 40165-100

Fax: +49 621 40165-111

Email: [email protected]


Vielen Dank!

Power Plus Communications AG • Am Exerzierplatz 2 • 68167 Mannheim • Deutschland • www.ppc-ag.de

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