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Willi Brand (deutscher Politiker) - swibi.ch · Smart Metering bei Stadtwerk Winterthur Smart...

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Smart Metering bei Stadtwerk Winterthur Smart Metering als Schritt in die Zukunft Die Fortschreibung der Vergangenheit ist noch keine Zukunft Willi Brand (deutscher Politiker)
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Page 1: Willi Brand (deutscher Politiker) - swibi.ch · Smart Metering bei Stadtwerk Winterthur Smart Metering als Schritt in die Zukunft Die Fortschreibung der Vergangenheit ist noch keine

Smart Metering bei Stadtwerk Winterthur

Smart Metering als Schritt in die Zukunft

Die Fortschreibung der Vergangenheit ist noch keine Zukunft Willi Brand (deutscher Politiker)

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1. Massnahmenpaket der ES2050

Stromversorgungsverordnung

Art. 7 Ausweitung Kostenrechnung für intelligente Mess-, Steuer- und RegelsystemeArt. 8 Abrechnung von Leistungen für Netze, Energielieferung, Messung, Berechnung

etc. dürfen nicht zusätzlich zum Netznutzungsentgelt in Rechnung gestellt werden

Art. 8a Einführung intelligenter Messsysteme ab Inkrafttreten der VerordnungArt. 8b Datensicherheitsprüfung gemäss Schutzbedarfsanalyse durch METASArt. 8c Endverbraucher bestimmen selber über die Steuerung ihrer Anlagen, ausser

die Steuerung sei für den stabilen Netzbetrieb notwendig.Art. 18 Bei Endverbrauchern bis 30 kVA ist nur eine Kundengruppe zulässig.

Beibehalten vom 70 % Arbeitsanteil für Endverbraucher. Ein tieferer Arbeitsanteil mit Leistungsmessung ist nur möglich, wenn Endverbraucher zustimmt.

Art. 31e Zehn Jahre nach Inkrafttreten müssen 80% der Messeinrichtungen den Anforderungen für intelligente Messsysteme entsprechen

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Digitalisierung bedeutet Entmaterialisierung

Digitalisierung bedeutet Entmaterialisierung

• Wer benutzt heute noch ein Telefonbuch?

• Wer kauft noch fossile Tonträger?

• Ich hätte die Dias gerne gerahmt …

• Liebling, es ist nur noch ein Bild auf dem Film

• Mach doch mal den Choke raus…

• Ohne Vorglühen springt dein Diesel nicht an…

• Wir haben jetzt einen Farbfernseher…

• Wo ist die nächste Telefonzelle?

• Schatz hast du meinen Reisewecker irgendwo gesehen?

• Benzin wird durch Strom ersetzt, Schrottplätze und Autoverwertung durch ebay

• Die Tankstellen werden verschwinden, ebenso der Einzelhandel und das Bargeld, Vielleicht auch die grossen Kraftwerke und die Verteilnetze

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Evaluation Strategie Smart Metering

stehen wir heute?wollen wir hin?

kommen wir dort hin?

Was ändert sich mit Smart Metering?

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Was ändert sich mit Smart Metering?Zählermontage• Viele Werke müssen innnert 10 Jahren alle Zähler tauschen• Zählerparametrierung bei Ankopplung Gas-/Wasserzähler• Koordination der Zählerwechsel mit Fachabteilungen Gas/Wasser/Wärme• Montage und Anschluss Mbus Kabel• Inbetriebnahme Kommunikation• Papierlose Abwicklung mit Mobilem WorkforcemanagementZählerkommunikation• deutlich mehr Personal für Störungsbehebung Innendienst und Aussendienst• Verwaltung der Schlüssel für die sichere KommunikationZählerablesung• Zukünftig massiv weniger PersonalMaterialbeschaffung• Haltbarkeit viel kürzer• Zähler-SteckklemmenRechnungsstellung• Rechnungszyklen werden viel kürzer• Prepayment ohne ZählerwechselAblösung Rundsteuerung• Lastmanagement wird sehr feingranular

Smart Metering in Winterthur

Weststrasse 19 – 37 (ungerade)Seit: 01.10.2016System: G3 / Landis + GyrBesonderheit: mit PQ UAnzahl: ~60Weststrasse 15 + 17Seit: 01.10.2016System: FSK / Landis + GyrBesonderheit: -Anzahl: ~10Hinterwiesliweg 4 + 6Seit: 01.10.2016System: FSK / Landis + GyrBesonderheit: -Anzahl: ~10Werk 3Seit: 01.11.2016System: G3 / Landis + GyrBesonderheit: mit PQ UAnzahl: ~220

Schachenweg 57Seit: 01.05.2016System: FSK / Landis + GyrBesonderheit: -Anzahl: ~7

GESEWOSeit: 01.12.2012System: FSK / EchelonBesonderheit: -Anzahl: ~180Arbergstrasse 38Seit: 01.06.2016System: FSK / Landis + GyrBesonderheit: -Anzahl: ~8EidbergSeit: 01.07.2012System: FSK / EchelonBesonderheit: Komplette TSAnzahl: ~80

EZ RosenbergSeit: 01.06.2014System: FSK / Landis + GyrBesonderheit: -Anzahl: ~180

Total : ~800

VerteiltSeit: 02.12.2014System: GPRS / Landis + GyrBesonderheit: Komplette TSAnzahl: ~34

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Smart Metering in Winterthur

- Projektstart: 1.10.2011- Implementierung von zwei Testsystemen (L+G,

Echelon)- Konzept zentraler Stromzähler (P2M)- Erfassung der Medien Strom,

Gas, Wasser, Wärme- Kommunikation Zähler- Datenkonzentrator

mit Power-Line-Carrier- Kommunikation Datenkonzentrator - Server

mit Glasanschluss von Stadtwerk Winterthur - 1. Pilot 2011 Echelon- 2. Pilot 2012 L+G Plan+ mit E350 (ZMF120)- 3. Pilot 2016 L+G G3 Cenelec A mit E450- 4. Pilot 2017 L+G G3 FCC mit E450- 5. Pilot 2017 Elster G3 mit AS3000

Smart Metering in Winterthur

• Mehrere Pilotinstallationen mit L+G und Echelon (PLC G2)• Stromverbrauchsanalyse Smart Metering mit ZHAW • Social Power Projekt mit ZHAW, SUPSI, AEM• Analyse Netzumschaltungen PLC L+G/Echelon• Begutachtung Lora Funknetzwerk• Umbau aller PV Anlagen > 10 kVA auf ZFA• Requirement-Engineering Mobile Prozesse • Anmeldung und Bewilligung FCC Band bei BAKOM• Eigenverbrauchsgemeinschaften• Pilotinstallation Powerline G3 mit L+G• Pilotinstallation Powerline G3 FCC mit L+G• Pilotinstallation Powerline G3 mit Elster

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Verfolgte Ziele Pilotprojekte- Kennenlernen von neuen Technologien - Einbindung in unsere Prozess- und IT-Landschaft

(ZFA, EDM, SAP, IS-U)- Beobachtung des Kundenverhaltens und –Nutzens bei

Verwendung von Feedbacksystemen- Erarbeiten eines optimalen Roll-out Prozesses zusammen

mit anderen Fachabteilungen (Gas, Wasser, Wärme, Telekom)

Smart Metering in Winterthur

Smart Metering in Winterthur mit L+G Plan+

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Smart Metering PLC G2 Landis+Gyr Plan+

• Sehr aufwendige Ankopplung andere Gewerke:VIF/DIV müssen am Zähler parametriert werden

• Ecometer wurde Kunden angeboten und konnte nicht installiert werden wegen baulicher Situation (Mbus Kabel, Brandabschottungen)

• Streckenlängen im Haus schwer abschätzbar• Montage von Repeatern wegen Abstand DC-Zählerraum• Störungssuche mit Swemet MFA400 (Spektrumanalysator)• Ausgedehnte Fehlersuche nach Kommunikationsausfall

ausserhalb Ladenöffnungszeiten, Ursache war Steckernetzteil einer temporären Alarmanlage

• Grosse Schwächen bei Netzumschaltungen auf NE7

Smart Metering in Winterthur mit Echelon

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Smart Metering PLC G2 Echelon

• Komfortable Ankopplung andere Gewerke (Knopfdruck)• Sehr stabile PLC Kommunikation (auch bei 600m Freileitung)• Sehr aufwendiges Inhomedisplay mit Ubitronix Meterserver,

PLC Breitband und Devolo WLAN, hoher Betreuungsaufwand• Mbus wireless ist auf längere Zeit nicht stabil, aufwendige

Firmware Updates Vorort bei Kunden (unterschiedliche Fabrikate, GWF, Aquametro)

• Sehr problemlose Redundanzbildung (2 DCs nebeneinander getestet), damit kein Kommunikationsausfall/Datenverlust bei Netzumschaltungen NE7

Erfahrungen MBUS

MBUS- Parametrierung Echelon: Vollautomatisch

Landis + Gyr: 4 Parametrierte Kanäle

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Erfahrungen MBUS

MBUS- Anbindung via Funk Wenig Initialaufwand

Aufwändig bei Zählerwechsel

Aufwändig im Langzeitbetrieb

Auslesung

• Probleme bei Umbauten & Veränderungen

• Datenauslesung allgemein unstabil

Smart Metering in Winterthur mit PLC G3

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

FSK Systeme

G3Cenelec A Band

A

FCC BandCenelec Bänder

B, C, D

G3 FCC Band

RundfunkdiensteAmateur-

FunkdiensteFrequenzen nutzbar

(in Winterthur)

38 Frequenzen

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Frequenzzuteilung nach EN 50065-1

A Band: 3kHz bis 95kHz Anwendungen VNB

B, C, D Band: 95kHz bis 148.5kHz Anwendungen von Privaten

FCC Band: 148.5 bis 500kHz Anwendungen von Privaten

A

FCC Band

3

Frequenz[kHz]95 150 500

Cenelec Bänder

B, C, D

Übersicht PLC Systeme (Schmalband)

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

FSK Systeme

G3Cenelec A Band

G3FCC Band

A

FCC BandCenelec Bänder

B, C, D

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Powerline im Smartmetering: FSK + ASK

Hoher Pegel da nur zwei Frequenzen genutzt werdenHohe Reichweite da Pegel entsprechend hochTiefe BandbreiteHohe Störanfälligkeit durch schmalbandige Störungen

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

Zwei Trägerfrequenzen

63.3 74

Cenelec A Band FCC Band

PLC - FSK im Detail

FSK; Frequency shift Keying– Entspricht dem Standard Kommunikationsverfahren

– Datenrate maximal 2.4kBit/s

– Beide Trägerfrequenzen werden genutzt

3

Frequenz[kHz]

Signal

500

Zwei Trägerfrequenzen

63.3 74

01

- Logisch 0 via 74kHz- Logisch 1 via 63.3kHz

Signal

Trigger 1 Trigger 0

Frequenz[kHz]63.3 74

Cenelec A Band FCC Band

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PLC - ASK im Detail

ASK: Amplitude shift keying– Rückfallmodus bei einer gestörten Frequenz

– Es wird nur eine Trägerfrequenz genutzt

– Logisch 0 oder 1 wird über amplitudenhöhe unterschieden

3

Frequenz[kHz]

Signal

500

Eine Trägerfrequenz(63.3 oder 74kHz)

63.3 74

Signal

Trigger 0

Trigger 1

Cenelec A Band FCC Band

PLC im Smartmetering: G3 im Cenelec A Band

Vergleichsweise tiefer Pegel da Nutzung 36 FrequenzenRobust gegen schmalbandige StörungenGeringe Reichweite bei erhöhtem StörpegelHöhere Bandbreite

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

36 Frequenzen

Cenelec A Band

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PLC G3: Cenelec A Band im Detail

Modulationsart PSK – Phase Shift Keying– Konstante Frequenz + Amplitude, Änderung der Phasenlage

– Datenrate maximal 41.6kBit/s

Tonemasking > Jede Frequenz einzeln schaltbar, dauerhaftTonemapping > 6 Gruppen à 6 Frequenzen, dynamisch

TM 5

3Frequenz

[kHz]

Signal

35 95

TM 4TM 3TM 2TM 1TM 0

- Gruppen schalten sich bei Störungen dynamisch (komplett) ab

- Bei harmonischen Störungen ist es möglich das in jeder Gruppe eine Frequenz betroffen ist > Ausfall

PLC im Smartmetering: G3 im FCC Band

Vergleichsweise tiefer Pegel da Nutzung von 72 FrequenzenVergleichsweise hohe BandbreiteFrequenzbereich nicht dem VNB VorbehaltenSpezielle Vorschrift zum Schutz von Funknetzen durch PLC muss beachtet

werden

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

72 Frequenzen

Cenelec A Band FCC Band

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G3 im FCC Band – Problematik Funknetze

Überlappender Frequenzbereich mit Funknetzen– Abstrahlung und Beeinflussung von Funknetzen durch PLC

– Vorschrift zum Schutz der Funknetze durch PLC

– Einsatzgebiete müssen vom BAKOM beurteilt werden

– 38 von 72 Frequenzen für PLC Nutzbar

FCC Band

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

Cenelec Bänder

RundfunkdiensteAmateur-

FunkdiensteFrequenzen nutzbar

(in Winterthur)

38 Frequenzen

Wechsel vom Cenelec A ins FCC Band

Diverse Arbeitsschritte nötig– Absprache mit BAKOM

– Konfiguration auf dem Datenkonzentrator

– Konfiguration auf jedem Zähler

– Zähler werden mit Konfiguration für Cenelec A oder FCC Band ausgeliefert und sind anschliessend entsprechend anzupassen

3

Frequenz[kHz]

Signal

35 95 150 500

Cenelec Bänder FCC Band

RundfunkdiensteAmateur-

FunkdiensteFrequenzen nutzbar

(in Winterthur)

38 Frequenzen

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Störpegel - Erfahrungen

Je höher die Frequenz, desto weniger Störemissionen messbar

Im Cenelec A Band, Massnahmen auf Endverbraucher abwälzbar

A

FCC Band

3

Frequenz[kHz]95 150 500

Cenelec Bänder

B, C, D

Emissionen durch Fremdgeräte

Praxisbeispiel Einkaufszentrum Rosenberg

• 160 Wohneinheiten / ca. 25 Ladenflächen | Gestaffelte Abschaltung der einzelnen Abgänge bei laufender Messung

• Eingrenzung der Fehlerquelle auf einen Abgang

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Cenelec A-Band vs FCC-Band

Beispiel 1Beispiel 2

Störpegel Cenelec A-Band vs FCC-Band (in TS)

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Smart Metering PLC G3 Cenelec A-Band

• Sehr performante Kommunikation• Problemlose Redundanzbildung (Netzumschaltungen)• Sehr schnelle Antwortzeiten (Schaltvorgänge kleiner 5s)• Nach Inbetriebnahme PV Anlage bei

Eigenverbrauchsgemeinschaft vollständiger Zusammenbruch der Kommunikation tagsüber

• Breitbandige Störer verhindern Kommunikation wegen Tonemapping (Frequenzgruppenbildung)

• Sendepegel deutlich niedriger als bei alten G2 Systemen (Richtlinien BAKOM)

Smart Metering PLC G3 FCC-Band

• Alle Vorteile wie bei Kommunikation im Cenelec A-Band• Bewilligung muss bei BAKOM eingeholt werden• Nicht alle Frequenzen können überall genutzt werden

(Flugleitsysteme, Lawinensuchgeräte, Militärische Anwendungen)

• Keine Freigabe auf Freileitungen• Dort wo FCC-Band gestört ist, ist Cenelec-Band erst recht

gestört, bei allen «guten» Gebieten im Cenelec Band ist FCC Band auch störungsfrei, aber in vielen Netzgebieten mit Störungen im Cenelec Band ist FCC Band noch «gut»

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Was bedeutet Smart?

Erkenntnisse aus Pilotprojekten zusammengefasst:- Zähler halten die technischen Spezifikationen teilweise nicht ein- PLC Inbetriebnahme nicht so einfach wie erwartet, Verfügbarkeit aber besser als 99,5%- Mbus Konfiguration teilweise aufwendig (Nachbesserung einzelner Lieferanten

notwendig)- Massiver Aufwand Ausbildung Mitarbeiter, Ausrüstung, Ressourcen, Kommunikation- Systemschnittstellen nicht standardisiert- Akzeptanz der Kunden sehr unterschiedlich- Installation Inhomedisplays teilweise nicht möglich, wo möglich aufwendig in der

Betreuung -> soll der Kunde besser selber machen- PLC G3 ist günstig und performant, im FCC Band grösste Verfügbarkeit- Projekte waren notwendig und sinnvoll

Smart Metering in Winterthur

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Erkenntnisse aus Pilotprojekten zusammengefasst:- Nehmen Sie die richtigen Leute ins Boot, auch die richtigen Dienstleister- Überlegen Sie was Sie selbst machen wollen und was nicht, - suchen Sie sich einen performanten Dienstleister - Und legen Sie los, Autofahren lernt man auch nicht auf dem Beifahrersitz

Smart Metering in Winterthur

Smart Metering als Schritt in die Zukunft

Der beste Weg die Zukunft vorauszusagen ist sie zu gestalten Willi Brand (deutscher Politiker)


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