Powerline-Standard für Smart Grid / Smart Metering

Maxim: G3-PLC-Allianz

Maxim Integrated Products und elf andere Unternehmen der Smart-Grid-Branche haben die G3-PLC Alliance gegründet. Die globale Allianz macht sich zur Aufgabe, die Implementation des ursprünglich von Maxim entwickelten Powerline-Kommunikationsprotokolls G3-PLC voranzutreiben.

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Michael Navid, Maxim: »Die Elektrizitätsversorger brauchen aber standardbasierte Systeme, damit ihre Investitionen geschützt sind, sie unter mehreren Anbietern wählen und neue Services und Ausrüstung problemlos integrieren können.«

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Michael Navid, Maxim: »Die Elektrizitätsversorger brauchen aber standardbasierte Systeme, damit ihre Investitionen geschützt sind, sie unter mehreren Anbietern wählen und neue Services und Ausrüstung problemlos integrieren können.«

»Bisher haben fehlende Standards die Implementierung von Smart Grids gehemmt«, sagt Michael Navid, Executive Business Manager für Powerline-Produkte von Maxim. »Die Elektrizitätsversorger brauchen aber standardbasierte Systeme, damit ihre Investitionen geschützt sind, sie unter mehreren Anbietern wählen und neue Services und Ausrüstung problemlos integrieren können.«

Maxim hatte die Spezifikationen von G3-PLC in Zusammenarbeit mit ERDF (Electricité Réseau Distribution France) und Sagemcom erarbeitet, G3-PLC war von Anfang an als ein offener Standard konzipiert. Inzwischen haben die beteiligten Firmen Feldversuche durchgeführt und im vergangenen Sommer ein Pilotsystem für Kunden in Frankreich implementiert. »Seit seiner Veröffentlichung im Jahr 2009 haben Dutzende von Elektrizitätsversorgern und unabhängigen Organisationen das G3-PLC-Protokoll erfolgreich getestet und die Ergebnisse waren überzeugend«, erklärt Navid. Internationalen Standardisierungsorganisationen wie ITU, IEEE und CENELEC haben G3-PLC bereits übernommen.

G3-PLC ermöglicht dank Verwendung hochentwickelter Breitbandkommunikationstechnologien selbst in störsignalverseuchten Stromnetzumgebungen Übertragungsraten bis zu 300 KBit/s. Es arbeitet mit Trägerfrequenzen zwischen 10 kHz und 490 kHz und ist mit internationalen Powerline-Signalisierungsstandards wie CENELEC, FCC und ARIB konform.

Bei der dem Protokoll zugrunde liegenden OFDM-Technologie (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) werden die zu übertragenden Daten auf mehrere Träger verteilt, wobei gestörte Trägerfrequenzen gemieden werden. G3-PLC bietet einen Robust-Modus und verwendet eine bandbreiteneffiziente Kanalcodierung mit interner Fehlerkorrektur. Das Protokoll gewährleistet dadurch eine zuverlässige Übertragung – selbst bei Störungen, die stärker als das Nutzsignal sind.

Kommunikation durch den Transformator

Diese Robustheit verringert die Implementierungskosten für Elektrizitätsversorger. Im Gegensatz zu anderen PLC-Protokollen kann auf Basis von G3-PLC die Kommunikation auch über Transformatoren hinweg geschehen. Dadurch können an jeden Datenkonzentrator mehr Kunden angeschlossen werden. Folglich kommt man mit weniger Konzentratoren aus, das spart Material-, Installations- und Wartungskosten.

G3-PLC ermöglicht zudem eine schnelle Kommunikation über lange Mittelspannungsleitungen. In Tests wurden Übertragungsstrecken von 10 km (ohne Repeater) realisiert. G3-PLC spart teure Repeater ein und bietet dadurch dem Anwender einen deutlichen Kostenvorteil gegenüber herkömmlichen drahtgebundenen und drahtlosen Technologien.

Die G3-PLC-Spezifikation ist für den Internetprotokoll-Standard IPv6 ausgelegt und ermöglicht Internet-basierte Energiemanagementsysteme. Durch IPv6 erhöht sich die Anzahl der für Grid-fähige Geräte verfügbaren IP-Adressen drastisch. Damit können die Versorger das Kommunikationsprotokoll in neuen Systemen wie beispielsweise in intelligente Hausgeräten oder Ladestationen für Elektrofahrzeuge einsetzen.

»In Zusammenarbeit mit Maxim hat Sagemcom das erste G3-PLC-Smart-Meter entwickelt, das auf IPv6 ausgelegt ist«, sagte Eric Rieul, Deputy CEO Sagemcom Energy & Telecom. »Die Geräte werden gerade in Frankreich installiert und können dann beweisen, dass sie mit der OFDM-Technologie die Anforderungen der ERDF und anderer Elektrizitätsversorger an Robustheit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit erfüllen.«

Maxim hat dafür den G3-PLC-konformen Chipsatz MAX2991/MAX2992 entwickelt. Der MAX2992 ist eine System-on-Chip, auf dem die PHY- und MAC-Schichten sowie ein 32-Bit-Mikrocontroller-Core integriert sind. Beim MAX2991 handelt es sich um ein Analog-Front-End, das eine zweistufige AGC-Schaltung (Automatic Gain Control) mit einem Dynamikbereich von 62 dB und programmierbare Filter enthält.

Weiterführende Links:

• IEEE-P2030-Guide: Smart-Grid-Interoperabilität geht in die nächste Phase
• Relevanzmodell und Grundlagenwissen für Interoperabilität im intelligenten Netz: IEEE ratifiziert Smart-Grid-Standard