Lastmanagement der Bayer AG Leverkusen

Ein Gemeinschaftsprojekt von

Der Generalunternehmer Die RWE AG trägt die Verantwortung für das Zählerund Zählwertmanagement von ca. 4 Millionen Zählern. Die Aufgabenschwerpunkte verteilen sich auf den Standort Essen-Kettwig mit der Gerätebeschaffung, der Zählerbewirtschaftung, der Logistik sowie der staatlich anerkannten Prüfstelle EH1 und den Standorten Brauweiler, Dortmund-Wambel, Bergheim und Bürstadt mit der Zählwertbeschaffung, Operation und Engineering. Darüberhinaus sind wir kompetenter Partner für über 70 Netzbetreiber mit ca. 3 Millionen Zähler mit unterschiedlichem Dienstleistungsumfang.

Mit dem gesamten Know-how stehen wir auch dienstleistend weiteren Netzbetreibern zur Verfügung. Ganz gleich, ob Zähler und andere Techniken gemietet oder gekauft werden - wir haben für jeden das passende Angebot parat. Außerdem bieten wir ausgefeilte Dienstleistungen, welche die Effizienz Ihres Unternehmens steigert. Wir besitzen jahrzehntelange Erfahrung mit Messund Zähleinrichtungen und bieten Ihnen Unterstützung mit unserem Know-How von der Zählermontage bis zur Projektleitung zu wirtschaftlich guten Konditionen bei hohem Qualitätsstandard:“alles aus einer Hand“.

Der Lieferant Die SAE IT-systems GmbH & Co. KG ist Dienstleister und Hersteller von innovativen und hoch zuverlässigen Produkten zur Zählerfernauslesung, Lastmanagement, Fernwirk- und Leittechnik. Mit ca. 100 kompetenten Mitarbeitern in der Zentrale Köln und unserer Niederlassung in Karlsruhe stellen wir unser Know-how zur Verfügung. Unsere integrierten Systemlösungen der Informationstechnologie sind auf eine höchstmögliche Kundenzufriedenheit bei ausgewogenem Preis-/Leistungsverhältnis ausgerichtet.

Vom GSM-Modem bis zur großindustriellen Anwendung bieten wir Systemlösungen aus einer Hand; Sie erhalten kompakte und modulare Systeme in modernster Technik. Ein leistungsstarkes Energiemanagement über SCADALeitsystem mit Lastoptimierung, Bezugsprognosen, Intranet/ Internet-Anbindung und Datenbankanbindung zu ERP- und Abrechnungssystemen bilden eine flexible Basis. Dienstleistungen wie Beratungen, Schulungen, Projektierung und Inbetriebnahmen runden das Angebot ab. Willkommen in der Welt innovativer IT-Lösungen.

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SAE IT-systems GmbH & Co. KG Im Gewerbegebiet Pesch 14 50767 Köln Tel: +49 (0)221-59 808-0 Fax: +49 (0)221-59 808-60 e-mail: [email protected] Internet: www.sae-it.de

Klaus Münzberg Bayer AG BSD-ED-EV Manfred Rennerich RWE Net AG NV-KS Dr. Henner Lindenberg SAE IT-systems

Jörg Stirnberg MM-Werbung

Bilder Bayer AG RWE Net AG SAE IT-systems

Der Auftraggeber Als ein Segment der „Bayer Standort Dienste“ ist das Leistungsfeld „Energiedienste“ der kompetente technische Dienstleister zur Versorgung der Unternehmensbereiche der Bayer AG und der Partnerfirmen des Chemieparks mit den Energiearten Strom, Wasser, Kälte, Luft, Dampf und Gase. Für den Standort Leverkusen betreibt der Fachbereich „Elektrizitätsversorgung“ Netze und Anlagen zur wirtschaftlichen, zuverlässigen und marktorientierten Versorgung seiner Kunden. Der Strombezug aus dem europäischen Verbundnetz, die Eigenerzeugung der Generatoren und die Verteilung über verschiedene Spannungsebenen gehören zum Kerngeschäft des Fachbereiches. Die Erarbeitung von Versorgungskonzepten für elektrische Netze, die Dienstleistungen zum Betrieb von Gleichrichteranlagen für Chlorelektrolysen, die Netzschutz -, Netzleittechnik, das Zähler - und Zählwertmanagement sowie das Lastmanagement Strom für die Werke Leverkusen, Dormagen und Uerdingen runden das Bild der fachlichen Kompetenz ab.

RWE

220kV

110kV

220kV

Eigene Kraftwerke

G-Kraftwerk

220kV

X-Kraftwerk

G 24

Y 35

X 54

110kV

Eigen

25kV

R 17

Y9

G 9

G 23

X 17

C407

5/10kV

4262

R 29

Strahlennetz

Y 9

C 5

C 5

K 53

M16 G14/1 G 12

Maschennetz Nord

G 23

G14/2

Maschennetz S d

Q19 S 11

V 15

V 17 Q 18

T 29 B151 C407

Strahlennetz

Maschennetz 500V 230/400V

Prinzipdarstellung Elektrizitätsversorgung Werk Leverkusen

X 21

Anforderung an das Lastmanagementsystem Die Ausgangssituation Das seit 1994 im Einsatz befindliche Zählwerterfassungs/übertragungssystem der Firma Dr. Neuhaus diente der Erfassung des RWE Strombezugs der Werke Leverkusen, Dormagen und Uerdingen, der Erfassung der Stromeigenerzeugung der Generatoren sowie der Zählung der Chlorproduktion als Großstromverbraucher in den jeweiligen Werken. Die Auswertung und Visualisierung dieser Zählwerte auf Minutenbasis erfolgte im "Zentralen Lastverteiler" des Werkes Leverkusen (siehe Bild unten) und diente - unter Berücksichtigung der Strombezugsverträge – der Vermeidung von Grenzwertverletzungen durch die Offline-Beeinflussung der Chlorproduktion oder aber der Steigerung der Eigenerzeugung.

Insbesondere das Datenhandling zum Import und Export über Softwareschnittstellen, die Archivtiefen und Grafiken zur Lastgangdarstellung, Grenzwertbildungen, TrendHochrechnungen von Lastverläufen und mathematische Sonderfunktionen wurden explizit beschrieben.

Die Reaktion Die Abkündigung des Dr. Neuhaus-Systems zum Jahresende 2000 war für den Fachbereich EV ein Grund, eine Sichtung des Marktes nach einem Ablösesystem durchzuführen. Weitere Gründe kamen hinzu: Umstrukturierungsmaßnahmen des Wartenpersonals, neue Verträge, resultierend aus der Liberalisierung des Energiemarktes, Verbändevereinbarungen zur Bestimmung von Netznutzungsentgelten und nicht zuletzt die größer werdenden Hürden, EPROM´s, UV-Ereaser und OS-Betriebssysteme zu bedienen. Die ingenieurmäßige Formulierung von Zielstellungen - über das Maß der o.a. Anforderungen hinaus - wurde in einem Lastenheft spezifiziert. Bezugs/Verbrauchsdatenerfassung und Datenfernübertragung, ein verrechnungssicheres Kommunikationsprotokoll, PTBzugelassene Fernauslesesysteme für eichfähige Zählwerterfassung und Datenaufbereitung standen dabei im Vordergrund.

Die Entscheidung Mitte des Jahres 2001 wurde die RWE Net AG mit der Realisierung des Projektes als Generalunternehmer beauftragt. Aufgrund der Vertriebskooperation zwischen RWE und SAE IT-systems wurde das Lastmanagementprojekt gemeinsam mit Bayer in einem Realisierungspflichtenheft bezüglich der Hardware-Komponenten, der Softwaremodule und der Realisierungs- und Terminierungsstufen festgeschrieben.

Umsetzung/Lösungskonzept Die Systemstruktur Die ZFA10-Geräte zur Zählimpulserfassung sind über Standleitungen mit entsprechenden Modems an die beiden LAN-Konverter in Leverkusen und Dormagen angeschaltet. Diese LAN- Konverter wickeln den Telegrammverkehr von/zu den ZFA-Geräten und zum Lastmanagementsystem ab. Als Telegrammstruktur wird IEC 870-5102 verwendet. Im Hinblick auf den geplanten Endausbau des Systems mit ggf. mehreren LAN-Konvertern und ca. 100 ZFA-Geräten kommuniziert das Lastmanagementsystem über separate Front-End-Rechner mit den LAN-Konvertern. Hier erfolgt eine Verdichtung der Prozessinformationen und eine Weiterleitung (via LAN) an den ProCoS-Lastmanagement-Server.

Dieser Server führt mit den empfangenen 1-Minutenwerten und 15-Minutenwerten die gesamten, im nachfolgenden Abschnitt beschriebenen Bearbeitungen durch. Als Benutzerschnittstelle sind separate Arbeitsplatzrechner vorgesehen (1x Leitwarte, 1x Systembetreuer). Für den zyklischen Datenexport von Archivdaten in eine Oracle Datenbank wurde ein separater Rechner vorgesehen. Dieser stellt mit zwei LAN-Adaptern das aktive Bindeglied zwischen dem Lastmanagement LAN (MessLAN) und dem Werks-LAN dar.

Funktionalität des Lastmanagementsystems Die Datenaufbereitung Alle ZFA10-Geräte sind mit dem zentralen ProCoSLastmanagementsystem über Standleitung verbunden. Die ZFA-Geräte sind daher so parametriert, dass sowohl 1Minutenwerte als auch 15-Minutenwerte gebildet und lokal archiviert werden. Zyklisch werden die 1-Minutenwerte abgerufen; zusätzlich nach jeder abgelaufenen Viertelstunde die 15-Minutenwerte. Nachfolgende Abbildung zeigt die wesentlichen Verarbeitungsfunktionen des zentralen Lastmanagementsystems im Hinblick auf die übernommenen 1-Minutenwerte bzw. 15-Minutenwerte.

Prozessbild

Die Überwachung Mit der Funktion der Lastkontrolle wird der Bezug des Vorlieferanten RWE, die Eigenerzeugung und die Großstromverbraucher an den Standorten Dormagen, Leverkusen und Uerdingen überwacht. Dabei werden die RWE-Bezugszählwerte der Übergabepunkte summiert und erfasste Durchleitungen subtrahiert. Dieser "echte" RWE Bezug wird minutenzyklisch auf das Ende der Messperiode hochgerechnet, um so die mittlere Bezugsleistung innerhalb der Messperiode zu prognostizieren. Dieser Wert wird mit dem vorgegebenen Sollwert verglichen, um mögliche Über- oder Unterschreitungen zu ermitteln. Davon abhängig werden durch digitale Ausgaben an der lokalen Unterstation laststeuernde Maßnahmen signalisiert. Die Umsetzung laststeuernder Maßnahmen erfolgt i.a. durch die Eigenerzeugungsanlagen der Bayer AG. Die jeweilige Lastsituation wird dem Benutzer durch das Leistungs-bzw. Energiediagramm visualisiert.

Funktionsübersicht Lastmanagement

Nach Erfassung der 1-Minutenwerte werden diese im Hinblick auf die Impulswertigkeit an die jeweiligen physikalischen Größen angepasst. Eine Plausibilitätskontrolle ist durch die Erfassungskontrolle und Grenzwertüberwachung realisiert. Über Rechenwertbildung können virtuelle 1-Minutenzählwerte definiert werden, die den gleichen Bearbeitungsmechanismen wie Online-Zählwerte unterliegen. Diese Werte werden kurzfristig über einen Zeitraum von 25 Stunden archiviert. Im Wesentlichen dienen diese Werte für die aktuelle Prozessvisualisierung von Energiebezug, -erzeugung und -abgabe sowie für die Funktion der Lastkontrolle und der Trendanzeige. Über die lokale Unterstation können desweiteren gezielt wichtige Zählwerte als 0/20mA-Analogwerte für lokale Anzeigen ausgegeben werden.

Leistungsdiagramm der Lastkontrolle Strom

Die Sollwerte für die Lastüberwachung können manuell oder über Excel-Fahrplan vorgegeben werden. Zusätzlich bietet die Funktion der Trendüberwachung die Möglichkeit, weitere Zählwerte in ihrem Verlauf auf das Ende der Messperiode mit entsprechender Grenzwertüberwachung hochzurechnen . Diese Funktion steht für alle Zählwerte zur Verfügung.

Die Weiterverarbeitung Bei der 15-Minutenzählwertverarbeitung erfolgt zunächst auch eine Anpassung bezüglich der Impulswertigkeit. Eine automatische Ersatzwertstrategie ist hier nicht vorgesehen, da bei ausgefallener Übertragung die relevanten 15-Minutenwerte zu einem späteren Zeitpunkt aus den ZFA-Geräten nachgeholt werden können. Für diese Werte besteht darüberhinaus die Möglichkeit komplexer mehrstufiger Rechenwertbildungen. Diese Rechenwerte unterliegen dann den gleichen Verarbeitungsmechanismen wie originäre 15-Minutenwerte. In einem Langzeitarchiv werden dann diese Werte abgelegt; hier ist eine Archivtiefe von 400 Tagen konfiguriert. Das Archiv bietet die Möglichkeit, nachträglich Werte zu editieren und dann abgeleitete Werte automatisch rekalkulieren zu lassen. Jeder Archivwert hat dabei eine Kennung, die seinen Ursprung bezeichnet.

Über OLE-Client bzw. -Serverfunktionen können Archivdaten auch über MS Excel ausgewertet werden. Für weitergehende Analysefunktionen und für Zugriffe anderer Programme werden viertelstundenzyklisch wichtige 15-Minutenwerte über ODBC-Mechanismen in eine Oracle-Datenbank exportiert.

Diese Archivwerte werden zyklisch (Tag/Monat) zu Summen, Minimum-und Maximumwerten verdichtet und in entsprechende Tages-und Monatsarchive eingelagert. Auf die so bearbeiteten und archivierten Daten greifen die Auswertefunktionen des Lastmanagementsystems ProCoS zu. Dies sind im wesentlichen Gangliniendarstellungen über unterschiedliche Zeiträume mit unterschiedlichen Zeitrastern und mit den entsprechenden numerischen Protokollausgaben.

Grafische Auswertung

EXCEL-Report mit EXCEL-Grafik

Projektverlauf und Ausblick Das Projekt begann im August 2001. Nach der entsprechenden Feinplanungsphase mit Realisierungspflichtenhefterstellung wurde im November 2001 der Werkstest durchgeführt. Direkt im Anschluss daran erfolgte die komplette Montage und Inbetriebnahme der zentralen Komponenten des Lastmanagementsystems. Parallel dazu wurde von RWE-Net die komplette Kontroll-Zählung inkl. der Fernzähltechnik modernisiert. Im Zuge dieser Inbetriebnahme erfolgte im ersten Schritt die Anschaltung von 3 ZFA-10-Geräten über den LAN-Konverter Leverkusen. Ab 2002 erfolgte der Anschluss von weiteren ZFA-Geräten inkl. der notwendigen Modernisierung der Zähltechnik durch RWE-Net. Gleichzeitig wurde von der Bayer AG die notwendige Projektierung im ProCoS-Lastmanagementsystem

vorgenommen. Die durch das Lastmanagementsystem erfassten Daten stehen in der Oracle-Datenbank für programmtechnische Weiterverarbeitung zur Verfügung. Geplant ist die Einbindung eines Lastprognosesystems für die Tages- und Monatsprognosen des RWE-Bezugs und der Eigenerzeugung unter Berücksichtigung von Historiendaten, Instandhaltungszeiten der Generatoren, Wetterdaten, etc., um die vorausschauende Fahrplanerstellung deutlich zu verbessern und weitestgehend zu automatisieren. Hinsichtlich der Zähldatenerfassung ist das System mit ausreichenden Reserven ausgelegt, so dass Zug um Zug weitere ZFAGeräte angeschaltet werden können.

Bayer AG 51368 Leverkusen Tel: +49 (0)214-30-1 internet: www.bayer.com

RWE Net AG Netzvertrieb Flamingoweg 1 44139 Dortmund Tel: +49 (0)231/438-4892 Fax: +49 (0)231/438-2487 e-mail: [email protected] internet: www.rwenet.com

SAE IT-systems GmbH & Co. KG Im Gewerbegebiet Pesch 14 50767 Köln Tel: +49 (0)221-59 808-0 Fax: +49 (0)221-59 808-60 e-mail: [email protected] Internet: www.sae-it.de