Interview: Update für die Wirkschnittstelle

26.08.2021 – Die Datenübertragung im Hochspannungsschutz erfolgt vielfach noch über die sogenannte SDH-Technologie. Sprecher Automation realisiert die Wirkschnittstelle per Ethernet und fordert passende technische Normen. Wir sprachen mit Produktmanager Dr. Andreas Aichhorn.

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Dr. Andreas Aichhorn, Produktmanager und Experte für Schutztechnik, Sprecher Automation GmbH. Foto: Sprecher Automation GmbH

Herr Dr. Aichhorn, können Sie Ihre Lösung kurz einordnen?

Die Schutztechnik im Hochspannungsbereich ist vielfältig. Sie reicht vom Überstromzeitschutz über den Distanzschutz bis hin zum Differentialschutz. Bei einigen Verfahren – zum Beispiel im Leitungsdifferentialschutz – müssen Daten als Auslösekriterium übertragen werden. Die Datenschnittstelle für diesen Vorgang, die sogenannte Wirkschnittstelle, muss natürlich stets korrekt funktionieren. Bei zahlreichen Schutzgeräten kommt dabei heute noch die sogenannte SDH-Technologie zum Einsatz, obwohl es bereits wesentlich vorteilhaftere Methoden gibt.

Sie sagen, diese Übertragungs­technik ist veraltet?

SDH steht für „synchrone, digitale Hierarchie“ und prinzipiell ist die Technologie bestens für die Wirkschnittstelle beim Hochspannungsschutz geeignet. Die Datenübertragung erfolgt exakt zeitgleich mit einer fix zugewiesenen Bandbreite über eine getaktete Verbindung. Doch dieser Vorteil birgt auch einen der größten Nachteile: SDH nützt Übertragungskanäle nicht effizient aus und belegt daher mehr Bandbreite als andere Methoden. Spätestens seit dem Jahr 2000 ist es wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll, SDH-Netzwerke zu betreiben und viele Anwendungen wurden in Ethernet-basierte Systeme wie beispielsweise MPLS überführt.

Um das auf SDH basierende Interface über MPLS-Netzwerke übertragen zu können, benötigt man einen Interfacekonverter. Wie bewerten Sie dieses Konzept?

Keine Frage, diese Konverter funktionieren und tun das, wofür sie gebaut wurden. Vom technischen und wirtschaftlichen Standpunkt her ist es aber nicht sinnvoll, sie als Dauerlösung einzusetzen. Die Konvertierungen benötigen mehr Bandbreite und eine höhere Signallaufzeit. Bei optimiertem Zeitverhalten kann das zu einer dauerhaften Datenrate von 8 Mbit/s führen, auch wenn nur ein 64 kBit-Kanal übertragen wird.

MPLS Wirkschnittstelle Sprecher Automation
Foto: Sprecher Automation GmbH

Sie realisieren die Wirkschnittstelle beim Leitungsdifferentialschutz über Ethernet?

Genau. Dadurch können wir wesentliche Vorteile dieser Technologie nutzen: Zum einen ermöglichen die verfügbaren Redundanzmechanismen bei einer Störung auf einer Übertragungsleitung oder eines Switches/Routers eine unterbrechungsfreie Umschaltung. Zudem können unterschiedliche Dienste über die gleiche Verbindung übertragen werden, da die prozessrelevanten Daten priorisiert und somit beispielsweise von Servicekanälen nicht beeinflusst werden.

Wo sehen Sie weitere Vorteile?

Wir greifen damit zum Beispiel auch auf das entfernte Schutzgerät zu und können das Gerät aus der Ferne parametrieren oder Störschriebe entsorgen. Dank der Ethernet-Schnittstelle können wir auch Inbetriebnahmen oder Schutz-Wiederholungsprüfungen durchführen, ohne dass zeitgleich eine Prüfperson vor Ort am entfernten Schutzprüfgerät sein muss. Das ist nicht nur effizienter, sondern auch aus technischer Sicht besser. Bei Schutzprüfungen mit SDH gibt es beim entfernten Gerät oft Probleme mit schlechtem GPS- bzw. UMTS-Empfang, der wiederum die Synchronisierung der Signale beeinflusst und dadurch die Prüfung erschwert. Wir synchronisieren über die Schnittstelle, also ohne externe Zeitgeber. Das vereinfacht das Konzept deutlich.

Warum hat sich diese Schnittstelle dann noch nicht durchgesetzt?

Ein Grund dafür ist unter anderem die fehlende technische Norm für eine Anpassung der Wirkschnittstelle auf die Eigenschaften von Ethernet. Derzeit gibt es nur einen einzigen internationalen Standard für den Aufbau bzw. die Anforderungen der Wirkschnittstelle. IEEE C37.94 basiert auf SDH. Daher verwenden viele Hersteller diese Methode als ‚Stand der Technik‘, obwohl es so gut wie keine SDH-Netze mehr gibt.

Sprecher Automation hat bei den Fachgremien den Vorschlag eingebracht, eine entsprechende technische Richtlinie beziehungsweise Norm zu entwickeln.

Ja, so wollen wir die Ethernet-basierte Wirkschnittstelle weiter verbreiten und in Zukunft eine verbesserte Interoperabilität der verschiedenen Schutzgeräte untereinander schaffen. Unserer Meinung nach ist es nicht sinnvoll, das kaum mehr eingesetzte SDH-Netzwerk mit einem Interfacekonverter nachzubilden. Besser wäre es, das Konzept der Wirkschnittstelle auch normenseitig an die Eigenschaften der modernen, vielfach verwendeten MPLS-Technologie anzupassen. (pq)

Sprecher Automation GmbH
Dr. Andreas Aichhorn
andreas.aichhorn@sprecher-automation.com
www.sprecher-automation.com

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