Entwurf und Optimierung einer Echtzeit-Prozesskommunikation für die Schutz-und Leittechnik der elektrischen Energieversorgung

Die Schutz- und Leittechnik in einer Schaltanlage der elektrischen Energieversorgung ist ein verteiltes System, das bisher überwiegend durch eine aufwendige Parallelverdrahtung analoger Signale realisiert wird. Digitale Feldbuskommunikation kann diesen Aufwand erheblich verringern, den Austausch von Schutzgeräten vereinfachen und durch Verwendung optischer Medien zur Sicherheit und EMV-Störfestigkeit beitragen. In dieser Arbeit werden echtzeitfähige Feldbussysteme, innovative Architekturen und insbesondere Methoden des industriellen Ethernets betrachtet. Anschließend wird ein Konzept präsentiert, das möglichst geringe Anforderungen an die Kommunikationsteilnehmer stellt, konform zum Standard-Ethernet ist und stets deterministisch reagiert. Grundlage und Referenz ist der vorherrschende Standard IEC 61850. Ein umfangreiches Informations- und Kommunikationsmodell wird zur Analyse hergeleitet. Schließlich wird das Systemkonzept durch spezifizierte Anforderungen, experimentelle Tests und ausführliche Zuverlässigkeitsberechnungen evaluiert.