Intelligente Stromnetze (Smart-Grids) kombinieren Erzeugung, Speicherung und Verbrauch. Eine zentrale Steuerung stimmt sie optimal aufeinander ab und gleicht somit Leistungsschwankungen im Netz aus. In einem Smart-Grid werden daher nicht nur Energie, sondern auch Daten transportiert. Netzbetreiber bekommen einen Überblick, wann und wo eine dezentrale Erzeugungsanlage Strom ins Netz einspeist. Das Risiko instabiler Netzzustände, die auf einen hohen Anteil „unkoordinierter“ Erzeuger zurückzuführen sind, kann damit begrenzt werden^[1]Was ist ein „Smart-Grid“?.

Bedingt durch den Anstieg dezentraler Erzeugungseinheiten auf der Mittel- und Niederspannungsebene sind die Erzeugungskapazitäten zu einem großen Teil im Verteilnetz integriert, wodurch der Energiefluss vielfältiger geworden ist. Die Einbindung neuer Technologien wie die Elektromobilität, neue Möglichkeiten der Analyse des Netz- und Verbraucherverhaltens ebenso wie der Einsatz von Sensorik und Hardware lässt den Koordinations- und Abstimmungsbedarf zwischen den beteiligten Akteuren (Netzbetreiber, Energieerzeuger, Verbraucher) steigen^[2]Smart Grid = Connected Grid. Kommunikationstechnologien als Grundlage des Smart Grid. Der sichere Austausch von Informationen zwischen den Systemen und Komponenten auf Basis einheitlicher Standards und Schnittstellen ist hierfür die Voraussetzung.

Kommunikationslösungen im Mittel- und Niederspannungsnetz müssen laut VDE die folgenden Grundeigenschaften aufweisen:

• Deterministisches Verhalten
• Verfügbarkeit
• Zuverlässigkeit
• Schwarzfallfestigkeit
• Echtzeitfähigkeit
• Erforderliche Gebietsabdeckung
• Informationssicherheit
• Robustheit
• Angepasste Lebenszyklen
• Geringe Herstellungskosten
• Geringe Betriebskosten

Als Methode zur Beschreibung und Analyse von Standards und Schnittstellen im Energiebereich fungiert das Smart-Grid-Architecture-Model (SGAM).

Die für den sicheren Datenaustausch wesentliche Ebenen sind der Communication und der Information Layer.

Basis des Communication Layer ist der Standard IEC 61850, dessen ursprüngliches Anwendungsgebiet vor allem die Umspannwerkautomatisierung (Substation) war. Mit der Zeit wurde er um verschiedene Anwendungsbereiche, wie die Anbindung von dezentralen Erzeugungsanlagen, ergänzt. Die Besonderheit der IEC 61850 im Gegensatz zu den bisherigen Standards besteht darin, dass es neben der logischen Trennung eines objektbasierten Datenmodells und des Kommunikationsprotokolls speziell für die Nutzung moderner Kommunikationstechnologien entwickelt wurde und einen größeren Umfang an Funktionalitäten liefert^[3]dena-ANALYSE Schnittstellen und Standards für die Digitalisierung der Energiewende Übersicht, Status Quo und Handlungsbedarf.

Die IEC 61850 ist auch für die Prozessdatenübertragung zwischen den Stationen und der Netzleittechnik geeignet. Damit wäre eine durchgängige Systemarchitektur vom Prozess, über das Stationsleitsystem bis zur Netzleitstelle ohne aufwendige Gateways möglich

Der Information Layer setzt zum einen auf dem IEC 61850 und zum anderen auf dem Common Information Model (CIM) auf.

Seit einiger Zeit gibt es Bestrebungen, die beiden Standards/Datenmodelle zu harmonisieren^[4]INTRODUCTION TO IEC 62361-102 CIM – 61850 HARMONIZATION. Unterschiede gibt es vor allem beim Mapping, wie bei den elektronischen intelligenten Geräten (1:1 – Repräsentanz).

Der Vortrag gibt dazu ab Minute 17:30 Auskunft.

Die Deutsche Energieagentur (dena) positioniert sich dazu wie folgt:

Um die Potenziale der Digitalisierung im Bereich der Stromnetze auszunutzen, sollte die Anwendung und die Verbreitung der Smart-Grid-Kernstandards IEC 61850 als Kommunikationsstandard und das Common Information Model (CIM) (IEC 61968 und IEC 61970) als einheitliches Datenmodell zum unternehmensinternen und unternehmensübergreifendem Datenaustausch weiter vorangetrieben werden.

Durch die Trennung von Datenmodell (Information Layer – wie werden Informationen gespeichert, Semantik etc.) und Kommunikationsprotokoll (Communication Layer – wie werden Informationen übertragen) können unterschiedliche Übertragungskanäle verwendet und die Peer-to-Peer Echtzeit-Kommunikation unterstützt werden.