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Referenzprojekt Industrie

Management der Erdung von Solarpanels

REST-Web-Service, .Net, Android-App

Remote-GFDI

RC Partners betreiben mehrere Solarkraftwerke (Photovoltaik).

In Solarkraftwerken entstehen im Bereich der Solar-Panels hohe Gleichstrom-Spannungen von mehreren hundert Volt, die bei Wartungs- oder Grünpflegearbeiten für die ausführenden Personen gefährlich sein können. Im Bereich der Panels kann die Berührung bereits eines Pols zu einem Stromschlag führen, weil der Stromkreis im normalen Betrieb an einer Seite geerdet ist.

Diese Gefahr kann herabgesetzt werden, indem die Erdung vorübergehend abgeschaltet wird. Eine vorübergehende Abschaltung der Erdung hat keine negativen Auswirkungen auf den Betrieb der Anlage, allerdings sollte die Erdung wieder hergestellt werden, wenn die Arbeiten vorüber sind. Die Abschaltung erfolgte beim Kunden bisher nur vor Ort durch fachkundiges Personal oder über ein Remote-Kommando, allerdings einzeln für jeden Wechselrichter des Kraftwerks und ohne automatisierte Erfolgskontrolle.

Der Kunde hatte den Wunsch, das weiter zu automatisieren mit folgenden Zielen:

Für den Kunden war wichtig, dass verschiedene Szenarien softwaregestützt ablaufen können:

Unsere Lösung besteht in einem zentralen Dienst, der die Kommunikation mit den Abschalteinrichtungen an den Solarkraftwerken übernimmt und der die Zustände der Anlagen und Anlagenteile verwaltet, sowie in zwei Steuerprogrammen: Eines für die Leitstelle und eine Android-App für Service-Techniker unterwegs.

Technische Umsetzung

Architektur des Remote-GFDI-Management-Systems
Architektur des Remote-GFDI-Management-Systems

Der zentrale Dienst wurde als Windows-Service implementiert.

Der grafische Client der Leitstelle ist eine WPF-Windows-Desktop-Anwendung.

Beim Client für Unterwegs handelt es sich um eine Android-App.

Die Kommunikation zwischen den Clients und dem Service erfolgt über eine REST-Schnittstelle. Damit Status-Änderungen an Anlagenteilen auch zum Client übertragen werden können, wird für die App GCM (Googles Push-Dienste) verwendet.

Besondere Herausforderungen

Bei dieser Software stand die Sicherheit im Vordergrund. Weil das Abschalten der Erdung zur Sicherheit beiträgt, waren eine hohe Zuverlässigkeit und eine ausgefeilte Fehlerbehandlung notwendig.

Die Zuverlässigkeit wurde durch Code-Reviews sowie durch die Entwicklung von rund 600 automatischen Tests unterstützt.

Fehlerbehandlung ist besonders bei nebenläufigen Vorgängen ein kompliziertes Thema. Das Kommando zum Abschalten der Erdung einer Anlage zieht eine erhebliche Zahl Einzelvorgänge nach sich.

So können in einer Anlage z.B. 80 einzelne Erdungs-Abschalteinrichtungen installiert sein. Der Vorgang des Abschaltens dauert eine Weile, denn es werden Motoren angesteuert, die Schütze betätigen. Nach dem Vorgang muss nach einer Weile eine Messung des Widerstands zur Erde hin durchgeführt werden. Nur wenn diese Messung ergibt, dass die Erdung abgeschaltet ist, wird „grünes Licht“ gegeben. Dieser Vorgang läuft jeweils parallel für eine Anzahl Abschalteinrichtungen und bei jedem Einzelschritt können Fehler auftreten, die entsprechend verarbeitet und angezeigt werden müssen. Eine Freigabe zum Betreten der Anlage darf nur dann ergehen, wenn tatsächlich alle Abschaltungen fehlerfrei vollzogen wurden.

Natürlich kann es auch sein, dass noch während der Abschaltvorgang läuft bereits wieder das Kommando zum Erden gegeben wird. Auch mit diesem Fall muss korrekt umgegangen werden.

Aus der Aufgabenstellung ergab sich damit eine Vielzahl von Kombinationen von Zuständen, wartenden Aufträgen und zu machenden Statusmeldungen. Diese wurden über automatische Tests simuliert und wir können dadurch sicher sein, dass die Software bestmöglich zur Sicherheit beiträgt.