Optimierte Lichtwellenleiter ergänzen Kameraüberwachung

Umspannwerke benötigen als Teil der kritischen Infrastruktur der Energieversorgung besonderen Schutz. Neben technischen Problemen stellen jedoch vor allem kriminelle Aktivitäten – beispielsweise Einbrüche – ein wiederkehrendes Betriebsrisiko dar. Die Überwachung durch Kameras bietet hier erfahrungsgemäß keine ausreichende Sicherheit und wird deshalb immer häufiger durch Glasfaser-Überwachungssysteme ergänzt. Optimierte Lösungen mit Patchkabeln speziell für den Außenbereich reduzieren dabei Installations- und Wartungsaufwand.

Kritische Infrastrukturen benötigen aufgrund ihrer Bedeutung für die öffentliche Versorgung besonderen Schutz. So müssen etwa Umspannwerke als neuralgische Punkte im Stromnetz gegen Störungen im Betriebsablauf gesichert werden, andernfalls drohen flächendeckende Stromausfälle. Neben technischen Problemen können auch kriminelle Aktivitäten solche Störungen verursachen – beispielsweise Einbrüche. Statistische Erhebungen von Cigré, einer internationalen Organisation von Fachleuten der Energiewirtschaft, zeigen das Ausmaß dieses Problems: In 88 % aller Umspannwerke kommt es mindestens zu einem Einbruch pro Jahr, in 10 % der Anlagen sogar zu über 20. Die Motive reichen dabei von Sabotageversuchen über Vandalismus bis hin zu Diebstählen von Kupferkabeln und Zäunen.

Unabhängig von der Motivation stellen Einbrüche nicht nur ein Sicherheitsrisiko dar, sondern verursachen aufgrund der nötigen Reparaturen und Neuanschaffungen auch erheblichen finanziellen Schaden. Zudem besteht bei leichtfertigem Betreten Lebensgefahr durch die Entstehung von Lichtbögen. Daher ist es wichtig, dass Beschädigungen der Sicherheitsanlagen und insbesondere der Umzäunung sofort erkannt werden. In der Praxis bleiben solche Beschädigungen jedoch häufig geraume Zeit unentdeckt. Dies ist zum einen der oftmals abgelegenen Lage der Umspannwerke geschuldet, die ein zufälliges Entdecken des Schadens unwahrscheinlicher macht. Zum anderen können die Anlagen eine Größe von bis zu mehreren Fußballfeldern haben, und eine durchgehende Kontrolle durch Wachpersonal vor Ort ist wirtschaftlich schlicht nicht darstellbar.

Um Einbruchsversuche ohne großen Aufwand sofort erkennen und unterbinden zu können, benötigen Stromnetzbetreiber zuverlässige, möglichst automatisierte Überwachungssysteme. Gängige Lösungen sind Kamerasysteme mit herkömmlichen Video- oder Wärmebildkameras. Hier stehen klassischerweise zwei Optionen zur Auswahl: Entweder relativ günstige Systeme mit Bewegungsmeldern, die aufgrund der automatischen Alarmierung jedoch oft Fehlalarme, etwa durch Wildtiere, auslösen. Oder Überwachungssysteme, die über die Leitstelle einer Sicherheitsfirma rund um die Uhr kontrolliert werden und mit zusätzlichen Sirenen und Lautsprechern ausgestattet sind. Auch wenn diese Variante zuverlässiger als eine automatische Kameraüberwachung und günstiger als Wachpersonal vor Ort ist, verursacht sie aber immer noch erhebliche Kosten und Aufwand. Darüber hinaus können auch die besten Kamerasysteme keine lückenlose Überwachung garantieren: Aufgrund von örtlichen Gegebenheiten kann es immer schwer einsehbare Bereiche und tote Winkel geben. Auch ein Ausfall einzelner Kameras oder des gesamten Systems lässt sich nicht ausschließen. Wie können vorhandene Kamerasysteme also sinnvoll ergänzt werden, um die Sicherheit an Umspannwerken zu erhöhen?

Aufgrund der technischen Besonderheiten einer Hochspannungsumgebung scheiden Überwachungslösungen wie die Mikrowellentechnologie oder elektrische Zaundetektionssysteme für einen Einsatz in Umspannwerken aus. Während erstere anfällig gegenüber elektromagnetischen Feldern ist, sind letztere wegen ihrer elektrischen Leitfähigkeit ungeeignet. Infrarot- und Laser-Lichtschranken wiederum sind empfindlich gegenüber Sonneneinstrahlung und könnten daher allenfalls bei der Nachtüberwachung zum Einsatz kommen. Überdies spricht gegen beide Technologien, dass sie für sich allein nicht zuverlässig genug sind und Hersteller daher eine zusätzliche personalisierte Kontrolle empfehlen, um Fehlalarmen vorzubeugen.

Eine mögliche Alternative für den Einsatz im Hochspannungsumfeld sind hingegen Glasfaser-Überwachungssysteme. Im Unterschied zu den genannten Sicherheitstechnologien sind sie in der Lage, die gewünschte zuverlässige und vollautomatisierte Überwachung zu gewährleisten. Sie kommen deshalb mittlerweile auch immer häufiger in Sicherheitsanlagen von Umspannwerken zum Einsatz. Üblicherweise wird dabei ein durchgängiges Glasfaserkabel entlang der Umzäunung so installiert, dass es beim Durchtrennen des Zaunes zwangsläufig zerstört wird. In dieses Kabel wird dann ein durchgängiges Lichtsignal eingekoppelt. Bei Beschädigung des Zaunes kommt es zum Kabelbruch und somit zur Unterbrechung der Signalübertragung. Diese Unterbrechung aktiviert die Einbruchmeldeanlage, die daraufhin beim Umspannwerksbetreiber Alarm auslöst. Auch eine Weiterleitung des Alarms an Mobiltelefone ist möglich. So kann der Netzbetreiber sofort reagieren und das Bereitschaftspersonal zur betroffenen Anlage schicken.

Die faserbasierte Lösung bietet verglichen mit den oben erwähnten Ansätzen mehrere entscheidende Vorteile: Glasfaserkabel sind unempfindlich gegenüber Magnetfeldern sowie Feuchtigkeit und können tageszeitunabhängig eingesetzt werden. Das Glasfaser-Überwachungssystem kann Zaundiebstähle und Beschädigungen des Zaunes, etwa durch umgestürzte Bäume oder Durchschneiden, sicher detektieren. Fehlalarme sind praktisch ausgeschlossen. Die Kombination aus Glasfaser- und Kameraüberwachung mit automatischen Bewegungsmeldern ist in der Lage, gängige Einbruchsszenarien zuverlässig abzudecken, da das Glasfasersystem die Schwachstellen des Kamerasystems (mögliche Fehlalarme, tote Winkel) kompensiert.

Doch bei allen Vorzügen, die eine LWL-Lösung in Bezug auf die Einbruchssicherung bietet, hinsichtlich der technischen Umsetzung bestand Optimierungspotenzial. Denn nicht nur gestaltete sich das Einfädeln eines meist mehrere hundert Meter langen Kabels äußert kosten- und zeitintensiv, im Fall von Reparaturen musste immer das gesamte Kabel ausgetauscht werden.

Um die Nachteile bisheriger Glasfaser-Lösungen hinsichtlich Installation und Reparatur zu beseitigen, haben die Kellner Telecom, Experte für den Bau moderner Kommunikationsinfrastruktur, und der Verkabelungsspezialist LWL-Sachsenkabel GmbH gemeinsam ein optimiertes Glasfaser-Überwachungssystem speziell für den Einsatz an Umspannwerken entwickelt. Die verbesserte Lösung verwendet nicht ein durchgängiges, sondern mehrere einzelne Glasfaserkabel mit einer Länge von jeweils 25 m. Die gepatchten Glasfaserkabel werden straff in den Zaun eingefädelt und die einzelnen Abschnitte anschließend über Stecker- und Kupplungselemente (SC IP Plus Kupplungen und SC IP Plus Stecker) miteinander verbunden. Beide Kabelenden werden an einem bidirektionalen Switch gepatcht, sodass ein geschlossener Kreis entsteht. Wird die Verbindung unterbrochen, sendet der Switch ein Signal an die Einbruchmeldeanlage. Diese löst einen Alarm in der Sicherheitszentrale des Betreibers aus, die wiederum die Bereitschaft mobilisiert.

Der Vorteil des segmentierten Glasfaser-Systems liegt vor allem in der effizienteren und günstigeren Reparatur, da zerstörte Kabelabschnitte ohne großen Montageaufwand zügig ausgetauscht werden können. Um von Lieferfristen möglichst unabhängig zu sein und eine schnelle Reparatur sicherzustellen, ist zudem eine Lagerhaltung der Patchkabel sinnvoll. Damit die Kabel unter den rauen Umgebungsbedingungen im Außenbereich zuverlässig eingesetzt werden können, wählt LWL-Sachsenkabel sie anhand relevanter Parameter wie Länge, UV-, Temperatur- und Witterungsbeständigkeit für die jeweiligen örtlichen Gegebenheiten passend aus. Die standardmäßige Ausstattung mit der Glasfaser-Technologie empfiehlt sich generell bei Neubauten von Umspannwerken, sie kann aber auch im Zuge von Instandhaltungs- und Sanierungsarbeiten problemlos in die Sicherheitssysteme bestehender Anlagen integriert werden. Je nach individueller Konfiguration ist diese Lösung darüber hinaus auch für andere Anwendungsbereiche interessant, beispielsweise in Wasser- oder Gaswerken. Auch hier ermöglichen glasfaserbasierte Überwachungslösungen eine günstige, effiziente und zuverlässige Ergänzung bestehender Sicherheitssysteme.

Jule Zimmermann ist Produktmanagerin bei LWL-Sachsenkabel GmbH.