Secure Smart Grid Hub

Secure Grid Control Unit

GCU-S

Hoch sicheres Steuerungsgerät für Energie- management, Smart-Grid, Verteilnetz-automatisierung, VPP/Direktvermarktung, Anlagen und Infrastrukturen mit All-IP-Konnektivität

Eigenschaften

Das Steuerungsgerät GCU-S gehört zu der IP-basierten Produktlinie, die der sicheren Energieversorgung gewidmet ist. GCU-S benutzt dieselbe Plattform wie der Kommunikationsgateway SGH-S und weist so die gleichen inhärenten Sicherheitsmerkmale auf. Das Gerät kann sowohl eigenständig als auch in Kombination mit dem Messsystem eingesetzt werden. Mit Erweiterungen Datenerfassung und -ausgabe bietet GCU-S außerdem die Möglichkeit, ein sicheres, flexibles und kosteneffizientes Fernwirksystem zu bilden. Ein Hauptziel ist dabei die „Schließung der Lücke“ in Nieder- und Mittelspannung-Verteilungsnetzen, die größtenteils nicht überwacht und gesteuert werden.
Die Funktionalität des Steuerungsgeräts GCU-S reicht von der klassischen Rundsteuerung bis zur Netzführung mit der sicheren IP-Kommunikation in Netzen mit dezentralen Erzeugungsanlagen. Folgende Merkmale sind charakteristisch:

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Die Funktionalität des Steuerungsgeräts GCU-S reicht von der klassischen Rundsteuerung bis zur Netzführung mit der sicheren IP-Kommunikation in Netzen mit dezentralen Erzeugungsanlagen. Folgende Merkmale sind charakteristisch:

  • Zwei unabhängige TLS-geschützte Ethernet-IP-Schnittstellen für WAN-/ LAN-Konnektivität
  • Betrieb aneinander geschalteter Geräte über Daisy-Chain
  • Integriertes Sicherheitsmodul wie auf dem Gateway gesetzlich gefordert
  • Vier bistabile 1 A Relais vom Typ Wechsler für Schaltzwecke
  • Konfigurierbare Relaissteuerung, -gruppierung und -verriegelung
  • Bis zu vier optisch isolierte 240 V Digitaleingänge
  • 230 VAC oder 24/48 VDC Spannungsversorgung
  • Flexible konfigurierbare Funktionalität über dedizierte Profile, besonders für Kommunikation, Fahrpläne/Schaltprogramme sowie Sicherheitsfunktionen
  • Rollenbasierte Zugangskontrolle
  • EN 61850 als Standard-Anwenderprotokoll
  • Firmware-Upgrade über IP-Schnittstellen mit Trennung fester und veränderbarer Firmware nach WELMEC
  • Unabhängige Protokollzuweisung der Ethernet-Schnittstellen über Firmware-Upgrade
  • Langwellen-Broadcastkanal für Direktsteuerung bzw. als redundanter Steuerungskanal

Die Anwendungsgebiete des Steuerungsgeräts GCU-S entsprechen mindestens dem FNN-Standard. Sie sind das Last-/ Energiemanagement, Anlagen-/ Infrastruktursteuerung, Management dezentraler Erzeugeranlagen sowie Netzführungsaufgaben in Nieder- und Mittelspannung-Verteilungsnetzen und im Einzelnen:

  • Heizungssteuerung
  • Last-/ Anlagenmanagement
  • Straßenbeleuchtung
  • EEG-Management in NS-/ MS-Netzen
  • Prozessausgabe und-kontrolle
  • Zeitkritische Steuerung in NS-/ MS-Netzen
  • VPPs, Direktvermarktung
  • Automatisierung von Netzstationen

Zusätzlich zum Einsatz als Systemkomponente, lässt sich das GCU-S auch als autarkes IP-Endgerät oder mit Anschluss einer aktiven Langwellen-Antenne als autarker Rundsteuerempfänger verwenden. In Kombination mit dem sicheren Gateway SGH-S fungiert das GCU-S als CLS-Gerät, das zur Steuerung von Lasten, dezentralen Erzeugungsanlagen gesetzlich vorgesehen ist. Die Anbindung erfolgt über die TLS-geschützte CLS-Schnittstelle zum Gateway, der seinerseits die gesicherte Verbindung zum betroffenen externen Marktteilnehmer aufbaut.


Mit dem kontinuierlichen Fortschreiten der dezentralen Energieerzeugung sowie der Verbreitung der Elektro-Fahrzeuge entstehen neue Anwendungen für diese Gerätefamilie, wie zum Beispiel die intelligente Steuerung von verteilten Speicherelementen und geregeltes Laden von Fahrzeugen in Abhängigkeit vom dynamischen Netzzustand. Für diese netzdienlichen Aufgaben, wie z.B. Erkennung der Asymmetrie, preissensitives Schalten, stellt das GCU-S die verteilte Intelligenz in Endgeräten bereit.


Die Ethernet-IP-Schnittstellen können voneinander unabhängig betrieben und damit unterschiedlich genutzt werden: Verbindung mit dem Gateway als CLS-Schnittstelle, Verbindung in Kette (Daisy-Chain) von weiteren GCU-S, Anschluss externer Geräte/Systeme, wie z.B. für Netzqualität oder Anschluss an Wechselrichter. Das GCU-S kann in Verbindung mit dem Gateway und anderen IP-fähigen Geräten in Leitsystemen eingesetzt werden wie z.B. zur Kostenanalyse/-zuordnung und für Effizienzmaßnahmen in Gebäudekomplexen.

Standardfunktionen

Die Funktionalität des Gerätes kann durch Firmware-Upgrade und Trennung der Firmware in einen festen und einen in der Laufzeit veränderbaren Bereich flexible gestalten. Folgende Funktionen stehen standardmäßig zur Verfügung:

  • Priorisierte Steuerungen
  • Rollenbasierte Berechtigung, Mandantenfähigkeit
  • Autarke Steuerungen
  • Zentrale Steuerungen (Gruppen-/ Stufenschaltungen, Wischerfunktion)
  • Echtzeituhr mit Kalendarium, Zeitsynchronisierung über NTP-Server
  • Selbstüberwachung und -test (System-/Betriebslogbuch, Relaistest)
  • Potentialfreie Eingänge zur Rückmeldung von Zuständen oder Schalthandlungen
  • Netzwiederkehr, Softstart
  • Manipulationserkennung und -schutz über einen mechanisch zwangsgeführten Doppelkontakt
  • Konfiguration über IP-Schnittstellen
  • Notlauffunktion, Erkennung Stromausfall mit Reserve für letzte Schalthandlung
  • Relaisüberwachung, Statusinformation, Abspeicherung betriebsrelevanter Daten
  • Automatisierte Inbetriebnahme

Zusatzfunktionen

Zum breiten, flexiblen Einsatz bietet das Gerät Zusatzfunktionen bei Anwendungen, die durch das intelligente Messsystem nicht abgedeckt sind:

  • Astronomischer Kalender
  • Messwerterfassung über die IP-Schnittstelle
  • Überlast-/ Überspannungsüberwachung
  • Ladbare Steuerungsprogramme, z.B. zur symmetrischen Lastverteilung auf Leiter
  • Langwellenverbindung als autarker und/oder redundanter Steuerungskanal
  • Rundsteuerempfängerfunktionen