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© Copyright Uwe Schnoor 2009/2010

Abbildungen Seite 04 bis 09 Uwe SchnoorAbbildungen Seite 10 bis 13 tLZ-ProjektAbbildungen Seite 14 bis 16 Uwe SchnoorAbbildung Seite 18/19 Sven Hoffmann Alle Inhalte, insbesondere die Texte und Bilder sind urheberrechtlich geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung nicht vervielfältigt, verbreitet oder sonst genutzt werden.

Abbildung Seite 01/02 Karin Jehle

. . .zum Standard für taktsynchrone Lastgangzähler .

Inhalt

Der neue Standard Seite 5

Der Weg zum neuen Standard Seite 7

Seite 11

Seite 15

Seite 17

Kompetente Partner mit Experten-Know-how Seite 19

Der neue Erfassungs-standard im Detail

Das Systemkonzept

Meilensteine undProjektstatus

Mit dem Projekt zur Entwicklung des taktsynchronen Lastgangzählers haben sich die Partner EnBW, E.ON und RWE zum Jahreswechsel 2005 / 2006 zusammen gefunden um die Initiative zur Schaffung eines zukunftsorientierten technischen Standards mit Qualitätssiegel für Lastgangzähler zu ergreifen.

Wesentliche Ziele waren dabei die wirtschaftliche Umsetzung geltender Gesetze und Verordnungen sowie die regulatorischen Anforderungen imliberalisierten Markt.

Heute, im Herbst 2009, wurde das gemeinsame Ziel erreicht. Der Stan-dard für

Mit dieser Broschüre haben Sie Zugriff auf wichtigen Fakten, die Sie von der Richtigkeit unserer Arbeit überzeugen werden. Denn Fakten zeigen am einfachsten den Weg für unseren gemeinsamen Erfolg.

taktsynchrone Lastgangzähler ist fertig. Wir bezeichnen den System-standard als „Synchronus Modular

2Meter“, kurz SyM .

Der Standard für taktsynchrone Lastgangzähler ist fert ig .

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Marktliberalisierung versusSystemkompatibilität

Die vom Gesetzgeber angestoßene Liberalisierung des Messwesens trifft auf ein überaus heterogenes Geflecht von Messstellen- und Verteilnetzbetrei-

bern sowie weiteren Marktpartnern, die wiederum auf eine Vielzahl untereinan-der inkompatibler Messgeräte und Systeme zugreifen. Derzeit werden in Deutschland zur Erfassung elektrischer Energie im Industrie- und Gewerbekun-denbereich ca. 350.000 Lastgangzähler eingesetzt.

Diese sind bezüglich ihrer technischen Ausführungen und Datenprotokolle nur unzureichend standardisiert.

Effizienzsteigerung durch modulare Systemlösung

Die Unternehmen EnBW AG, E.ON Energie AG und RWE AG haben sich daher zusammengeschlossen, um im Rahmen eines im Verbund der Tochter-gesellschaften RWE Rhein-Ruhr Netzservice GmbH, E.ON Netz GmbH und EnBW Vertriebs- und Servicege-sellschaft mbH durchgeführten Projekts mit dem ein modernes Mess-System für den Datenbeschaffungspro-zess vollständig zu entwickeln.

2SyM

Von heterogenen Messverfahrenzu e inem neuen Standard

Erfassung elektrischer Energie bei Gewerbe- und Industriekunden.

Das Konsortium hat die geleistete Entwicklungsarbeit in Form eines Pflichtenhefts festgehalten und lizenz-frei sowie frei zugänglich veröffentlicht. Darüber hinaus wurde mit der Entwick-lung der Messeinrichtung ein auf moderner Kommunikationstechnologie basierender einheitlicher Standard gesetzt. Geräte, die diesem Standard entsprechen, erhalten nach bestande-ner Konformitätsprüfung folgendes Qualitätssiegel:

Die Kernanforderungen an die Messeinrichtung:

• Der neue Standard betrifft die techni-sche Ausführung der Geräte in elektri-scher, mechanischer und datentechni-scher Hinsicht.

• Die Prozesse zur Verbrauchsdatenbe-schaffung über diese Geräte sind unter Verwendung eines modularen Konzepts und Einsatz zukunftsorientierter Kom-munikationswege wie IP-Telemetrie standardisiert.

• Rationalisierungspotenziale bei Monta-ge, Inbetriebsetzung, Wartung, Daten-kommunikation und -verarbeitung werden in technisch/ wirtschaftlich sinnvollem Umfang ausgeschöpft.

• Reduzierung der Funktionalität vor Ort, z. B. keine Tarifierung und Maxi-mumbildung, um hohe Organisations-kosten durch technischen Aufwand in den Prozessen zu vermeiden.

•modular

•funktional

•s icher

•eff iz ient

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Die Vorteile im Überblick

• Die echtzeitnahe* Bereitstellung der Energieverbrauchsdaten ermöglicht die Entwicklung innovativer Energie- und Lastmanagementverfahren in der Industrie.

• Dadurch werden neue Möglichkeiten geschaffen, um Maßnahmen zur rationellen Energieverwendung in der Industrie zu erschließen.

• Durch den modularen Aufbau und die grundlegende Neuentwicklung des Gesamtsystems werden systemimma-nente Fehlerquellen minimiert.

• Die technischen Spezifikationen für die Geräte und Protokolle stehen lizenzfrei zur Verfügung.

• Das Qualitätssiegel garantiert, dass nur Geräte, die den Konformitätstest erfolgreich bestehen, das Siegel erhalten.

• Das neue Konzept ist auch für die Erfassung von Gas-, Wasser- oder Wärmemengen anwendbar.

Der neue Erfassungsstandardim Detai l

Die Herausforderung bestand in der Erarbeitung einer herstellerunabhängi-gen technischen Spezifikation, die den Stand der Technik aufgreift und erwei-tert. Es galt, die optimale technische Lösung zu entwickeln, die sich in die Infrastruktur aller Marktteilnehmer integrieren lässt.

unterschei-det sich grundlegend von der heutigen Zählergeneration.

Modulare, offene Systemplattform

Aufgrund der konsequenten aufgaben-spezifischen Trennung in Module sowie der Standardisierung der Schnittstellen wird bei dem Basisgerät auf integrierte Zusatzfunktionen verzichtet.

Das Basisgerät wird bedarfsweise mit verschiedenen Modulen (zum Beispiel für Kommunikation und Impulsweiter-gabe) kombiniert.

Im Ergebnis wird bei gleichbleibender Komplexität des Gesamtsystems die Fehleranfälligkeit reduziert und die Qualität des funktionalen Verhaltens der Systemkomponenten erhöht.

Die herstellerübergreifende Austausch-barkeit der Module wird durch die Konformitätsprüfung sichergestellt und durch das Qualitätssiegel garantiert.

2 Der Systemstandard SyMAbbildungBasisgerät mit Klemmendeckel und den Modulen: Kommun-ikation, Netzknoten und Impuls-weitergabemodul

Basisgerät mit Kommunika-tionsmodul

Basisgerät mit Kommunika-tionsmodul, Netzknoten und Impulsweitergabemodul

Basisgerät

Basisgerät mit Kommuni-kationsmodul und Impuls-weitergabemodul

*Echtzeitnah bezeichnet in diesem Umfeld Übertra-gungen bis hin zur Datenübertragung je Registerperi-ode von der Messstelle hin zum ZFA-System. Derzeit werden die Daten üblicherweise täglich und in Einzelfällen auch stündlich übertragen.

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Der neue Erfassungsstandardim Detai l

SML-Protokoll

Das Smart-Message-Language-Protokoll (SML-Protokoll) dient der Übertragung der Daten zwischen dem Zähler und dem Zählerfernabfrage-System sowie dem Datenaustausch über den lokalen Bus.

Das SML-Protokoll besitzt eine opti-mierte Struktur für die Zählerfernabfra-ge (ZFA) und ist sowohl für den Einsatz über klassische Kommunikationsstre-cken (PSTN, GSM u. ä.) als auch über paketorientiert arbeitende Netze (GPRS, DSL u. ä.) geeignet. Es ermög-licht die Verwendung von modernen Kommunikationstechnologien und ebnet den Weg zur echtzeitnahen Übertragung der Daten.

Die SML-Protokoll-Spezifikation ist als Download über die Webpage unter www.sym2.org verfügbar.

Lokaler Bus - PoE und PnP*

Teil des Projekts war die Entwicklung eines lokalen Busses, der die Kommu-nikation aller Module mit dem Basisge-rät und untereinander ermöglicht. Besonderes Augenmerk wurde auf die Robustheit des lokalen Busses gelegt. Durch die Integration von Schutzme-chanismen und den Einbau von Erwei-terungsmöglichkeiten wurde ein lang-fristig leistungsfähiger Bus geschaffen.

Remote-Firmware-Download

Mit der Spezifikation wird die Option zum remote Firmware-Download

2SyM

standardisiert. Die eichtechnisch konforme Lösung ist damit vorbereitet und wurde erfolgreich getestet.

Für nicht eichrechtlich relevante Programmteile kann das Remote-Firmware-Download-Verfahren im Betrieb genutzt werden.

Sekundenindex als Zeitbasis

Eine Fehlerquelle der heutigen Zähler-generation ist das integrierte Kalendari-um. In der neuen Messeinrichtung wird das Kalendarium durch eine Zeitmes-sung ersetzt, bei der ein Tupel* in Ver-bindung mit einem in mathematischem Sinne streng monoton wachsenden Sekundenindex als Referenzwert dient.

Signatur

In der Spezifikation ist ein in der Handhabung einfaches Verfahren zur Gewährleistung von Authentizität und Integrität durch Signatur der Messwerte definiert. Das Verfahren folgt anerkann-ten Standards des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik.

Verfahren zur Nachprüfbarkeitder Rechnung

Im Rahmen des tLZ-Projekts wurde das Verfahren zur Nachprüfbarkeit der Rech-nung überarbeitet. Die zusätzlichen Elemente und Konzepte (Signatur, Sekundenindex) wurden in das Softwa-rewerkzeug CONFER++* integriert.

*Der mathematische Begriff „Tupel“ bezeichnet eine geordnete Zusammenstellung von Objekten, im Gegensatz zu Mengen, deren Elemente keine festgelegte Reihenfolge haben.

*Die Stromversorgung der Kommuni-kations- und Impulsweitergabemodule erfolgt über den lokalen Bus (PoE). Module können im Betrieb nachge-steckt oder gewechselt werden (PnP).

PoE - Power over Ethernet

PnP - Plug and Play

Abgesetztes Kommunikationsmodulauf Hutschiene

*CONFER++ steht zum Download bereit über www.sym2.org.

Das Systemkonzept

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Das Systemkonzept im Überblick.

Darstellung der möglichen Betriebsar-ten in der Kommunikation und Über-sicht der IT-Systemlandschaft mit den diversen Anbindungsverfahren.

Pull-Verfahren

Das ZFA-System kommuniziert 2Richtung SyM entweder direkt oder

über die IPT Zentrale und holt Messdaten.

Push-Verfahren

2 SyMdefinierbaren Zeiten, direkt oder über die IPT Zentrale zum ZFA-System.

2SyM schickt Messwerte.

verbindet sich zu bestimmten, frei

File-Import-Verfahren

2 SyMausgelesen und über Schnittstellen importiert.

Daten werden (z.B. per MDE)

MDE MDE

Verwaltungsplatz

Leitstelle

Leitstelle

Backup / Speicher

PSTN, GSM - SML

GPRS, TCP/IP...- SML, IPT

GPRS, TCP/IP...- SML, IPT

MDE - Mobile Datenerfassung

IPT

Kunden

Zentrale

Datenportale

Zentrale

Einbau, Betrieb, Wartung (EnWG, §21b)

Messung, Messdatenerfassung

Messstellenbetreiber

Messdienstleister

SML (Smart Message Language)

StandardisierteMessgeräteschnittstelleSML, IP-Telemetrie

Rechnungsprüfung zum

Beispiel per „CONFER++“

(HTTPS, SFTP, SMTP)

Netzbetreiber

Standardisierte

Marktschnittstelle

EDIFACT/MSCONS

Bilanzkoordinatoren

Händler

Lieferanten

Einspeiser

Abrechnung

Tarifierung

Bilanzierung

Verbrauchsdaten

Statistik

Rechnungen

2SyM

Pull

2SyM

Push

2SyM

File

IPT - IP-Telemetrie (siehe

DKE im DIN K461.0.14)

IPT

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Mei lensteine – Projekthistorie

Wir brauchen den Standard

Start des Feldversuchs

Inhalt des breit angelegten Feldver-suchs war die Validierung der technolo-gischen Komponenten. Darüber hinaus galt es, belastbare Aussagen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit des neuen Standards zu treffen.

Getestet wurde sowohl das Gerätesys-tem (Basisgerät sowie verschiedene Zusatzmodule) als auch das neu geschaffene SML-Protokoll.

Zur Durchführung des Feldversuchs mit statistisch verwertbaren Ergebnissen wurden insgesamt 2.000 Messstellen wie folgt auf die beteiligten Unterneh-men aufgeteilt: RWE (1.000 Stück), EnBW (500 Stk.) und E.ON (500 Stk.).

Projektidee

Information anVNB und Hersteller

Kooperationsgespräche mit Herstellern

Suche nachVNB-Projektpartnern

tLZ-Kooperationsvertrag

Auswahl/Beauftragungeines Herstellers

Ausarbeitung PflichtenheftErstellung Pflichtenheftabgeschlossen und freigegeben

Geräteentwicklung

Feldversuch, Projektabschluss

2004

2004

2004

2005

2005/2006

2006

2006/ 2007

2008

2008/ 2009

Teilschritte des Feldversuchs

�Ausarbeitung und Spezifikation des Feldversuchs

�Prüfung der Basisgeräte und Zusatz-module

�Prüfung und Handhabung VNB

�Installation der Testgeräte

�Test ZFA-Systeme

�Versuchsunterhalt

�Auswertung der Resultate

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Kommen Sie . . .. . .z iehen S ie mit uns an e inem Strang!

EnBW Vertriebs- undService GmbHZählung und Energiedaten, Durlacher Allee 93, 76131 Karlsruhe, Jürgen Kramny, j.kramny@enbw.comwww.enbw.com

E.ON Netz GmbHZähldatenmanagement, Bernecker Straße 70, 95448 Bayreuth, Manfred Hutter, manfred.hutter@eon–energie.com www.eon-energie.com

RWE Rhein-Ruhr Netzservice GmbHZählerwesen, GerätetechnikMontebruchstraße 3145219 Essen-KettwigPeter Wilmspeter.wilms@rwe.comwww.rwe.com

Christian-Albrechts-UniversitätzuKiel

Landis+Gyr (L+G)Der Geräte- und Zählerhersteller Landis+Gyr mit Erfahrungen im Lastgangzähler-Segment realisiert auf Basis des Pflichtenhefts das Basisgerät sowie Zusatzmodule in enger Abstimmung mit der tLZ-Projektgruppe. www.landisgyr.eu

Dr. NeuhausDer Kommunikationsgerätehersteller Dr. Neuhaus mit Erfahrungen im Bereich der drahtlosen und drahtgebundenen Datenkommunikation realisiert auf Basis des Pflichtenhefts die Kommunikationsmodule in enger Abstimmung mit der tLZ-Projektgruppe. www.neuhaus.de

PTB BerlinDie Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig und- Berlin, ist das nationale Metrologie-Institut mit wissenschaftlich-technischen Dienstleistungsaufgaben. Die PTB Berlin ist zur Beurteilung der Machbarkeit in alle eichrechtlichen Projektabschnitte eng eingebunden. www.ptb.de

EMSYCONDas mittelständische Unternehmen EMSYCON ist eng in die Arbeiten zur Spezifikation des Pflichtenhefts, der Protokolldefinition und bei der Projektkoordination eingebunden. www.emsycon.de

Universität zu KielDas Institut für Informatik der Christian-Albrechts-Universität Kiel (CAU) hat an der Spezifikation eines lokalen Systembusses und dem Busprotokoll zur Kommunikation der Module untereinander maßgeblich mitgearbeitet. www.informatik.uni-kiel.de

Bundesministerium für Wirtschaft und TechnologieDas tLZ-Projekt wird durch das BMWi mit Förder-mitteln unterstützt. Der Projektträger Jülich koordiniert das Vorhaben.