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Referenz 20. September 2020
Neue Überwachungstechnik an der Förmitztalsperre

Für den Betrieb der Förmitztalsperre misst das Wasserwirtschaftsamt Hof zahlreiche Pegelstände von Grund- und Sickerwasser, aber auch von Zu- und Abflüssen. Der hydrostatische Druck, der an den verschiedenen Messpunkten auf dem Damm lastet, wird ebenfalls überwacht, um die Sicherheit der Talsperre zu gewährleisten. Im Zuge der seit 2013 durchgeführten Modernisierungsmaßnahmen hat das Wasserwirtschaftsamt die Überwachungspegel mit Hilfe von WAGO bereits teilweise automatisiert.
Die 1978 in Betrieb genommene Förmitztalsperre im Nordosten Bayerns ist einer von 24 staatlichen Wasserspeichern im Freistaat, die seit den 1950er-Jahren zur nachhaltigen Wasserbewirtschaftung gebaut wurden. Sie besteht aus der Vor- und der Hauptsperre und hat ein gesamtes Fassungsvermögen von rund 10,5 Mio. Kubikmeter. Kernbauwerk ist der rund 800 Meter lange, 30 Meter hohe und an der Dammkrone etwa acht Meter breite Erdschüttdamm, der mit einem teilweise begehbaren Kontrollstollen versehen ist.

Vorteile des WAGO-I/O-SYSTEMs 750:

  • feinmodular und feldbusunabhängig
  • in der XTR-Variante auch für den Einsatz in extremen Bedingungen geeignet
  • leistungsstark, flexibel und betriebssicher

Niederwasseraufbesserung der Saale

Die Förmitztalsperre dient in erster Linie der Verbesserung des Niedrigwasserhaushalts der Sächsischen Saale, deren Quellgebiet nur wenige Kilometer südwestlich der Talsperre am Fuße des Großen Waldsteins bei der Ortschaft Zell liegt. Von dort fließt sie nordwärts, vorbei an der im Nebenschluss liegenden Talsperre, die sich aus dem Einzugsgebiet der Förmitz und einer Beileitung aus der benachbarten Lamitz speist, der rund 18 Kilometer weiter gelegenen Stadt Hof zu. In Hof befindet sich der für die Förmitztalsperre entscheidende Steuerpegel. In der niederschlagsarmen Zeit, in der Regel zwischen Juli und September, muss an diesem Pegel immer ein Abfluss von mindestens einem Kubikmeter pro Sekunde eingehalten werden, damit der Gewässerschutz auch hinter der Einleitstelle der Hofer Kläranlage gewährleistet wird. Deshalb gibt das Wasserwirtschaftsamt jährlich rund vier Millionen Kubikmeter Wasser ab.

Automatisierte Messung der Pegelstände

Neben der Niedrigwasseraufhöhung der Sächsischen Saale wird der Talsperre in untergeordneter Bedeutung auch ein gewisser Hochwasserschutz beigemessen. Ferner wird seit 1991 die Wasserabgabe mit einer nachträglich eingebauten Turbine energetisch genutzt. Im Mittel werden jährlich rund 400.000 kWh erzeugt, was dem Jahresverbrauch von rund 125 Haushalten entspricht. Außerdem dient die Talsperre auch der Naherholung: Badegäste, Segler und Taucher fühlen sich hier wohl. Im Jahr 2014 wurden größere Umbaumaßnahmen der Messeinrichtungen im Hauptdamm vorgenommen. „Bis dahin haben wir die Messungen der Pegelstände einmal in der Woche per Hand durchgeführt. Allerdings sind im Winter die Messstellen teilweise nicht zugänglich, weil sie entweder eingeschneit oder zugefroren sind“, erklärt Matthias Sudholt, der mit seinen Kollegen die Technik an der Talsperre überwacht. 2014 wurde darum entlang des Damms ein Lichtwellenleiter-Ring (LWL) installiert. Seither nimmt das WAGO I/O-SYSTEM 750 die Pegelstände automatisiert auf und leitet sie an die Zentrale im Betriebsgebäude der Talsperre weiter. Dort werden die Daten auf einem Panel verwaltet und visualisiert. Der weitere Ausbau des Netzwerks ist für die nächsten Jahre geplant.

Zusammenspiel von LWL-Netzwerk und WAGO I/O-SYSTEM 750

Das LWL-Netzwerk verbindet die Zentrale mit sieben weiteren Punkten entlang und innerhalb des Damms: Dazu gehören die markanten Knotenpunkte der zwei Eingänge des Kontrollstollens sowie die Knotenpunkte des Pegels Förbau und der Außenverteiler. Hinzu kommen die Messpunkte der tief im Inneren des Damms gelegenen Verschlusseinrichtungen der Schieberkaverne, die in Verbindung mit der Turbinensteuerung den Abfluss des Wassers aus der Talsperre in die Sächsische Saale regelt sowie des Krafthauses mit Generator. An der tiefsten Stelle des Kontrollstollens erfolgt unter anderem die Messung des Sickerwassers im sogenannten Pumpensumpf.

Das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR erfüllt auch dann zuverlässig seinen Dienst, wenn es bei Unwettern an der Talsperre zu gefährlichen Potentialanhebungen kommt.

Erfassung der Grundwasserstände über 40 Messpunkte

Insgesamt 40 Messpunkte zur Kontrolle der Grundwasserstände befinden sich auf der Wasser- bzw. Luftseite des Damms. Die Messwerte, die früher manuell erfasst wurden, gehen heute über das LWL-Netzwerk an die verschiedenen Knotenpunkte. Dort werden die Daten über einen ETHERNET-Switch in das WAGO I/O-SYSTEM 750 gespeist und an die Zentrale gemeldet, in der die Daten gesammelt und visualisiert werden. Darüber hinaus befinden sich im Damm 30 Messpunkte zur Überwachung des Wasserdrucks. Diese Daten werden derzeit noch vor Ort erfasst. Langfristiges Ziel des Wasserwirtschaftsamtes ist es allerdings, alle gemessenen Daten über das Netzwerk automatisch an die Zentrale zu leiten und dort, ebenso wie an verschiedenen Stationen, auf einem Panel vor Ort zu visualisieren und zu steuern.

Wichtige Daten jederzeit im Blick

Schon heute werden die Daten der weiter entfernt liegenden Messpunkte per Funk an die Zentrale übermittelt und dort in das I/O-System 750 eingespeist. Das gilt für die Pegelstände der Sächsischen Saale in Weißdorf und Hof, der Zuflüsse Förmitz und Lamitz in die Talsperre, den Pegelstand des Stausees sowie die Restwassermenge in der Lamitz. Mit diesen Daten ist das Wasserwirtschaftsamt Hof jederzeit über den Betriebszustand der Talsperre sowie die Situation in der Sächsischen Saale informiert. Um von Zeit zu Zeit auch an den Messstellen der Talsperre Daten aufnehmen zu können, die keiner ständigen Überwachung bedürfen, werden mobile Messboxen eingesetzt. Die von der Box erfassten Daten werden lokal auf dem Controller gespeichert und per Bluetooth®an den nächstgelegenen Schaltschrank weitergegeben. Um ebenfalls vor Ort auf die Messdaten zugreifen zu können, ist neben der Bluetooth®-Antenne ein W-LAN-Gateway am Koffer montiert, über das auf die WebVisu zugegriffen werden kann.

WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR

  • Extreme Umgebungstemperaturen

  • Störsicherheit und Spannungsfestigkeit

  • Vibrations- und Schockfestigkeit

  • Explosionsschutz

Maßgeschneiderte Lösung für extreme Umgebungen

Um den reibungslosen Datenfluss zu steuern, setzt das Wasserwirtschaftsamt bei der Hardwareauswahl fast durchgängig auf die WAGO-Steuerung mit dem PFC200. Ausnahmen sind der Außenverteiler Südwest und der Pegel Förbau: Weil es aufgrund der großen Wasserfläche der Talsperre bei Unwettern immer wieder zu gefährlichen Potentialanhebungen kommt, die negativ auf die Messtechnik und die nachgeschaltete Automatisierungstechnik einwirken, wird hier nicht das Standard-I/O-System von WAGO eingesetzt, sondern die XTR-Variante: „Neben der Serie 750 bietet WAGO mit dem neuen WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR erfreulicherweise auch für solch extreme Anwendungen eine maßgeschneiderte Lösung!“ freut sich Sudholt. Die Stromversorgung des I/O-SYSTEMS erfolgt an allen acht Stationen über das Netzteil 787-840, das durch ein EPSITRON® USV-Managementmodul (787-870) gegen ungeplante Spannungsabfälle abgesichert ist.

Ausbaumöglichkeit jederzeit gegeben

„Der große Vorteil des WAGO-Systems ist das Baukastenprinzip. Das jetzt aufgebaute System ist durch den Einsatz der entsprechenden Klemmen und Karten beliebig erweiterbar. Die zusätzlichen Komponenten müssen nur parametriert und angeschlossen werden, eine aufwändige Neuprogrammierung ist nicht erforderlich“, beschreibt Sudholt die künftigen Ausbaumöglichkeiten für die automatisierte Überwachung der Förmitztalsperre. „Außerdem bietet WAGO dank seines dichten Vertriebsnetzes einen sehr schnellen und zuverlässigen Kundenservice.“

Text: Kay Miller | WAGO

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