Die Ladeinfrastruktur immer im Blick

Wie der Jenaer Nahverkehr seine Ladesäulen für die E-Busflotte überwacht und mit fortgeschrittenen Diagnosefunktionen die Verfügbarkeit erhöht sowie Wartungsaktivitäten optimiert.

In der Stadt Jena ist Elektromobilität in Form des Straßenbahnbetriebes seit 120 Jahren gegenwärtig. Ergänzt durch eine Flotte von dieselbetriebenen Bussen wurde im Laufe der Zeit ein leistungsfähiges öffentliches Nahverkehrssystem geschaffen. Im vergangenen Jahr erfolgte der Einstieg in die E-Mobilität auch beim Betrieb der Stadtbusse. Drei erste Fahrzeuge starteten 2020 in den Linienbetrieb, um einen Beitrag zur CO2-Einsparung (53.000kg pro Bus und Jahr), aber auch zur Reduzierung der Feinstaub- und Lärmemissionen im Stadtgebiet, zu leisten.

Die Attraktivität des öffentlichen Nahverkehrs wird im Wesentlichen durch einen reibungslosen und pünktlichen Betrieb gefördert und aufrechterhalten. In diesem Zusammenhang ist gerade für den Straßenbahnbetrieb eine sichere und unterbrechungsfreie Stromversorgung erforderlich, für welche beim Jenaer Nahverkehr das Sachgebiet Stromversorgung sorgt. Dennoch kann es in seltenen Fällen zu Funktionsstörungen der Anlagentechnik kommen. Um die Auswirkungen von Störungen auf den Betriebsablauf sowie auf die Fahrgäste zu minimieren, ist es erforderlich, die Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Dies wird durch ein zuverlässiges Leit- und Fernwirksystem unterstützt, das auf Basis der SCADA-Software PcVue von Actemium realisiert wurde. Die Business Unit Automation Frankfurt von Actemium Deutschland ist seit vielen Jahren der Partner des Jenaer Nahverkehrs für die Implementierung und Weiterentwicklung der Leit- und Fernwirktechnik für die Stromversorgung, aber auch für die Überwachung von Signal- und Sicherungsanlagen.

Die Instandhaltung der neu eingeführten Ladeinfrastruktur für die Elektrobusse fällt in die Verantwortlichkeit des Sachgebiets Stromversorgung, und es entstand der Wunsch, die Ladegeräte in das bestehende Leitsystem zu integrieren. Damit wurde Actemium Automation Frankfurt beauftragt.
Vorrangiges Ziel dieser Erweiterung ist die Fernüberwachung der Ladeinfrastruktur durch das Sachgebiet Stromversorgung, sodass auch hier auftretende Störungen möglichst schnell erkannt und beseitigt werden können. Und zwar bei möglichst reduzierten Fahrtzeiten für das Servicepersonal, speziell in einer Stadt, die bedingt durch ihre Topographie und ihre Lage innerhalb des Saaletals eine hohe Verkehrsdichte auf wenigen Trassen aufweist.

Zusätzlich zu dem vom Ladesäulenhersteller bereitgestellten Serviceportal ist ein speziell für die technische Überwachung ausgelegtes System notwendig. Mit dem bestehenden Leitsystem ist bereits die Möglichkeit der Aufbereitung der Daten zur Visualisierung, ihre Archivierung und der Datenaustausch mit Fremdsystemen über verschiedenste industrielle Kommunikationsprotokolle, ebenso wie die Fernalarmierung, standardmäßig gegeben.

OCPP-Treiber zur Kommunikation mit Ladestationen
Typischerweise wird für die Überwachung von E-Ladesäulen das offene Standardprotokoll OCPP (Open Charge Point Protocol) verwendet, das die Interoperabilität von Produkten verschiedener Hersteller sichert.

Der Hersteller ARC Informatique stellt mit seiner neuesten PcVue-Version einen Kommunikationstreiber für das OCPP-Protokoll zur Verfügung, der die aktuellen Protokollversionen 1.6-J und 2.0.1 sowie die Security-Profile 1 und 2 unterstützt. Die Software bewältigt des Weiteren ein OCPP-typisches Problem, das darin besteht, dass eine Ladesäule mit ausschließlich einem Backoffice-System bzw. Charging Station Management System (CSMS) kommunizieren kann. Über eine Proxy-Funktion können die OCPP-Nachrichten des Ladegeräts auch an Fremdsysteme weitergegeben werden. Dies stellt ein typisches Merkmal des offenen PcVue-Systems dar, das von Haus aus über eine Vielzahl an Möglichkeiten zum Datenaustausch verfügt.

Integrierte Bedienfunktionalität
Ein neu hinzugefügter Einstiegspunkt, in die mit dem Bestandssystem nahtlos integrierte Benutzeroberfläche, ist eine Kartendarstellung, auf der die über den Stadtbereich verteilten Ladesäulen als Symbolmarker dargestellt werden. Der neu hinzugefügte Teil der Visualisierung profitiert von einer sehr kurzen Einarbeitungszeit für die Benutzer, die mit den bestehenden Funktionen und der Bedienphilosophie des Leitsystems seit Jahren vertraut sind und welche sich auch im Bereich der Ladesäulenüberwachung widerspiegelt.

Datenanalyse und Monitoring
Zentrale Funktion der Implementierung durch Actemium ist die Alarm- und Logdatenverwaltung, die eine exakte Fehleranalyse im Live-Betrieb sowie bei der Auswertung historischer Daten erlaubt. Durch die Alarmierung kann der Bereitschaftsdienst, über den gesicherten Fernzugriff der Stadtwerke, die Störung vorab diagnostizieren und anschließend beheben oder entsprechende Maßnahmen einleiten.

Zusätzlich profitiert die Verkehrsleitstelle von der Anbindung der Ladeinfrastruktur. Der dort vorhandene Dispatcher-Arbeitsplatz zeigt den Aufenthalt eines Busses an den entsprechenden Ladepunkten in Echtzeit an und weist auf Störungen hin, die den Betrieb beeinträchtigen. Somit kann schnell eine Anpassung in der Fahrzeugeinsatzplanung durchgeführt werden, um Ausfälle oder Verspätungen im Linienfahrplan zu vermeiden. Im Nachgang kann das Wartungspersonal die eigentliche Ursache ermitteln.




Alarme von besonders hoher Priorität werden als Fernmitteilung auf die mobilen Endgeräte des Bereitschaftsdienstes gesendet.

Den Nutzern des Systems steht über eine Trenddatendarstellung die Überwachung aktiver Ladevorgänge zur Verfügung, wobei alle Messwerte, wie Ströme, Spannungen und Leistungswerte einer Transaktion, visuell gegenübergestellt werden können. Die Auswahl und Zusammenstellung der Messwerte sind dabei komplett frei konfigurierbar. Ebenso können bereits abgeschlossene Ladevorgänge, aus der Transaktionshistorie heraus, aufgerufen und im Nachgang betrachtet sowie gleichfalls untereinander verglichen werden. Das jeweilige Fahrzeug wird identifiziert und sein aktueller Ladezustand dokumentiert.

Die Transaktionshistorie wird auf Knopfdruck oder automatisiert exportiert und als wöchentlicher und monatlicher Bericht an weitere Empfänger außerhalb des Instandhaltungs-Teams gesendet. Insbesondere ist dabei der jeweilige Energieverbrauch pro Fahrzeug und Ladevorgang von Interesse, aber auch die Anzahl fehlerhafter Transaktionen.

Die implementierte Bedienoberfläche des Systems ermöglicht weiterhin:
· ein Zugangsmanagement für Ladestationen,
· Ladesäulen für die Nutzung zu sperren oder freizugeben,
· Ladevorgänge aus der Ferne zu aktivieren oder abzubrechen sowie
· Ladesäulenspezifische Dokumente zu hinterlegen und abzurufen.

Kontextabhängige Darstellung
Als ergänzende Maßnahme kann durch die künftige Nutzung der in PcVue integrierten SnapVue-App die standortabhängige Anzeige von Dokumenten wie Stromlaufplänen, Wartungsdokumentation und ähnlichem realisiert werden. SnapVue nutzt Geolokalisierung mittels GPS sowie IPS (Indoor Positioning System) und kann damit den jeweiligen Mitarbeiter bei seiner Entstörtätigkeit weitergehend unterstützen.

Praxisnutzen schon nach wenigen Wochen bewiesen
Christian Zeh, Prüf- und Wartungsingenieur beim Jenaer Nahverkehr, zeigt sich begeistert von der Lösung: “Durch die Einbindung des Monitoring- und Steuerungssystems für E-Ladesäulen sind nunmehr alle Betriebszustände im Leitsystem sichtbar, was uns unmittelbare Eingriffsmöglichkeiten eröffnet. Die Ladeinfrastruktur ist damit vollständig in den betrieblichen Arbeitsabläufen des Sachgebietes Stromversorgung integriert. Die Nützlichkeit des Systems konnte schon nach wenigen Wochen im täglichen Betrieb nachgewiesen werden, vor allem was die Kontrolle von Temperaturschwankungen in den Ladestationen betraf."




Damit ist das Team der Stromversorgung mit der Implementierung der Ladeinfrastruktur in sein Leit- und Fernwirksystem auf die bereits vorgesehene Vergrößerung der Elektrobusflotte und der damit einhergehenden Erweiterung der Ladeinfrastruktur bestens vorbereitet.

www.pcvue.de

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