Anwendungsfall: Energie und Versorgung

Präzise Zeitsynchronisation für Stromnetze

Stromnetze sind auf GNSS-Zeit angewiesen, weil Zeigermessgeräte (PMU) im gesamten Netz ihre Messungen von Spannung, Strom und Frequenz synchronisieren müssen, mit einer Genauigkeit im Mikrosekundenbereich. GNSS-Empfänger sind vergleichsweise günstige, zuverlässige und präzise Quellen für diese Zeit. Weil das Stromsystem so wichtig ist, muss das Zeitsignal zudem gegen Störungen widerstandsfähig sein.

Referenz
UC-13
Technologien
  • Satellitennavigation
Branche
Herausforderung
Konnektivität, Positionsbestimmung und Zeitsynchronisation
Aktualisiert
Herausgeber
LETO SPACE

01Ausgangslage

Warum Stromnetze einen gemeinsamen Takt brauchen

Zeigermessgeräte (Phasor Measurement Units, PMU) messen den elektrischen Zustand eines Stromsystems in Echtzeit: Spannung, Strom, Leistung und Frequenz. Netzbetreiber überwachen und regeln damit die Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzes Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). PMU sind an Knotenpunkten im gesamten Netz installiert, auch an abgelegenen Standorten, und auf eine genaue Zeitsynchronisation ihrer Messungen angewiesen Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

PMU-Auslieferungen 2025
etwas mehr als 8.000
PMU-Auslieferungen 2034 (Prognose)
rund 11.500
Messungen pro Sekunde
bis zu mehreren Dutzend
Zeitquelle vieler PMU
GPS

Die Zahlen stammen aus dem EU Space Market Report 2026 der EUSPA. Die Agentur erwartet, dass die jährlichen PMU-Auslieferungen weiter steigen, weil Energieversorger die großräumige Netzüberwachung sowie ihre Schutz- und Regelungssysteme ausbauen Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

02Technik

So funktioniert die GNSS-Zeit im Netz

Satellitennavigation liefert neben der Position auch eine präzise Zeit. GNSS-Empfänger sind vergleichsweise günstige, zuverlässige und hochpräzise Zeitquellen, die sich in großer Zahl in einem intelligenten Netz installieren lassen Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 15. Dezember 2020EU Agency for the Space Programme (EUSPA)Timing is everything: GNSS and the energy grids of the future15. Dezember 2020Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). Wie die Technologie funktioniert, erklärt unsere Seite Was ist GNSS?.

PMU synchronisieren ihre Messungen in der Regel mit GPS oder einem anderen GNSS Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). Die erforderliche Genauigkeit liegt im Mikrosekundenbereich, weil Anwendungen für Netzschutz und Netzregelung genaue Zeitstempel und eine rechtzeitige Übertragung der Daten brauchen. GNSS-Empfänger auf dem Stand der Technik erfüllen diese Anforderungen Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 2024EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EUSPA EO and GNSS Market Report, Issue 2, 20242024Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

Zeigermessgeräte (PMU) beziehen ihre Zeit in der Regel über GNSS, in vielen Installationen über GPS; Galileo könnte als Alternative oder Rückfallebene dienen. Dank der gemeinsamen Zeit können Netzbetreiber die Daten Hunderter PMU in Echtzeit vergleichen. Schematische Darstellung. Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA)

03Ergebnisse

Was es ermöglicht

Die Digitalisierung von Umspannwerken fördert die Verbreitung von PMU und hat Anwendungen für Netzschutz und Netzregelung verbessert, bei denen die Qualität der Datensynchronisation entscheidend ist Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 2024EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EUSPA EO and GNSS Market Report, Issue 2, 20242024Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu):

  • Echtzeitmodellierung des Netzes
  • Fehleranalyse und Fehlerortung
  • Weitbereichsüberwachung über das gesamte Netz

Für die Zukunft erwartet EUSPA, dass GNSS-Zeitempfänger eine automatische Echtzeitregelung intelligenter Netze ermöglichen, in denen alle Beteiligten am Energiemarkt miteinander kommunizieren Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 15. Dezember 2020EU Agency for the Space Programme (EUSPA)Timing is everything: GNSS and the energy grids of the future15. Dezember 2020Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

04Überblick

Resilienz

Weil das Stromsystem für Alltag und Wirtschaft so wichtig ist, muss die GNSS-Zeit im Netz gegen Störungen widerstandsfähig sein Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 15. Dezember 2020EU Agency for the Space Programme (EUSPA)Timing is everything: GNSS and the energy grids of the future15. Dezember 2020Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). Für PMU nennt EUSPA zwei Möglichkeiten:

Eine zweite Konstellation. Galileo könnte in PMU eine Alternative oder Rückfallebene zu GPS bieten Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

Eine Ersatzzeitquelle. Konzepte auf Basis des Precision Time Protocol (PTP) werden als Rückfallebene untersucht, wobei einige davon ebenfalls auf GNSS-Empfänger angewiesen sind Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 2024EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EUSPA EO and GNSS Market Report, Issue 2, 20242024Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

Jamming und Spoofing zu erkennen, auch mithilfe authentifizierter Galileo-Signale, betrifft jeden GNSS-abhängigen Ablauf. Das Thema behandelt der Anwendungsfall GNSS-abhängige Abläufe absichern.

05Grenzen

Grenzen

06Nächste Schritte

So unterstützen wir Sie

Wir finden mit Ihnen heraus, wo Ihr Netz von Satellitenzeit abhängt, legen Genauigkeit, Widerstandsfähigkeit und Rückfallebene im Rahmen von Anforderungen und Beschaffung fest und führen die neue Lösung Schritt für Schritt ein.

Mehr zur Umsetzung

Wer weltraumgestützte Lösungen anbietet, zeigt Spacegraph, unsere Discovery-Plattform.

07Anwendungsfälle

Verwandte Anwendungsfälle

Häufige Fragen

F1Kann Galileo GPS bei der Zeitsynchronisation im Netz ersetzen?

Viele Zeigermessgeräte (PMU) stützen sich weiterhin auf GPS, und in bestehenden PMU-Installationen steht die Nutzung von Galileo noch am Anfang. Galileo hat sich jedoch von einem ergänzenden System zu einer ernstzunehmenden Alternative entwickelt, und Netzbetreiber beginnen, in redundante Zeitquellen wie Mehrkonstellationsempfänger zu investieren Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu).

F2Was passiert, wenn das GNSS-Signal gestört oder gefälscht wird?

GNSS-Signale können gestört werden. Deshalb muss die Zeitsynchronisation im Stromsystem gegen Störungen widerstandsfähig sein Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 15. Dezember 2020EU Agency for the Space Programme (EUSPA)Timing is everything: GNSS and the energy grids of the future15. Dezember 2020Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). Für PMU gewinnt Galileo als zweite Konstellation an Bedeutung, und Netzbetreiber beginnen, in redundante Zeitquellen wie Mehrkonstellationsempfänger, terrestrische Rückfallsysteme und netzbasierte Zeitverteilung zu investieren Quelle: EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Agency for the Space Programme (EUSPA)EU Space Market Report 2026, Issue 126. Mai 2026Quelle öffnen (öffnet euspa.europa.eu). Erkennung, authentifizierte Signale und Rückfallebenen für alle GNSS-abhängigen Abläufe behandelt unser Anwendungsfall zu Störung und Täuschung (Jamming und Spoofing).

F3Wie fangen wir an?

Mit einer Bestandsaufnahme: Welche Geräte in Ihren Umspannwerken und Leitsystemen beziehen ihre Zeit aus GNSS, welche Empfänger nutzen sie, und was passiert, wenn das Signal ausfällt? Darauf aufbauend legen wir die Anforderungen an Genauigkeit, Widerstandsfähigkeit und Rückfallebene fest. Unsere Beratungsübersicht zeigt den Weg vom Problem bis zum Regelbetrieb.

Quellen (3)

  1. EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 26. Mai 2026EU Space Market Report 2026, Issue 1 (öffnet euspa.europa.eu)
  2. EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 2024EUSPA EO and GNSS Market Report, Issue 2, 2024 (öffnet euspa.europa.eu)
  3. EU Agency for the Space Programme (EUSPA), 15. Dezember 2020Timing is everything: GNSS and the energy grids of the future (öffnet euspa.europa.eu)

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