WO2017054951A1 - System and method for automatically eliminating an excessively increased influencing voltage in an energy bus - Google Patents

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WO2017054951A1
WO2017054951A1 PCT/EP2016/066920 EP2016066920W WO2017054951A1 WO 2017054951 A1 WO2017054951 A1 WO 2017054951A1 EP 2016066920 W EP2016066920 W EP 2016066920W WO 2017054951 A1 WO2017054951 A1 WO 2017054951A1
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bus
network node
energy
power bus
switch
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PCT/EP2016/066920
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Inventor
Bernhard Koller
Anton Reichlin
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Siemens Schweiz Ag
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06Interlocking devices having electrical operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/70Details of trackside communication
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L19/00Arrangements for interlocking between points and signals by means of a single interlocking device, e.g. central control
    • B61L19/06Interlocking devices having electrical operation
    • B61L19/08Special arrangements for power supply for interlocking devices

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for automatically eliminating a
  • train-influencing units To control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor the functionality and to record process data and report back to a central control and / or monitoring center, such as a control center or a signal box.
  • a central control and / or monitoring center such as a control center or a signal box.
  • Process variables of the moving train such as
  • Monitoring units can also use balises and
  • the present invention relates to all industrial installations in which functional
  • the central controller can be perceived by a stationary control center, but also by a non-stationary virtual control center. In railway traffic, it is usually the case that these decentralized functional units are controlled by an interlocking or a remote interlocking computer. For the data transfer between the signal box and the
  • Transport network arranged decentralized
  • Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network
  • Network access point are connected, wherein:
  • the subnetwork of each of the subgroups at each of its two ends is coupled to the data transport network via a communication unit and via a network access point.
  • Such a device is in particular
  • Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network
  • Examples are the energy management for buildings or for large plants in the producing or
  • Function units - also called element controllers or EC for short) are thereby connected to the data bus and the power bus by means of network node units - also called bus couplers or SNDs for short - Smart Node Device
  • the SND can, for example, the
  • the wires of the power bus which are arranged in the vicinity of the traction power supply (contact wire), are an influencing voltage due to the cable covering exposed.
  • the influencing ohmic, capacitive and / or inductive nature.
  • the inductive mode of influence is with the presence of the
  • Traction power supply in this case, the dominant influence and acts as a common mode source, coupled with potential-free wires an equal, in-phase noise signal with the frequency of the contact wire feed.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a system and a method for automatically eliminating an excessive influencing voltage in an energy bus, which provides decentralized functional units arranged in an industrial plant with electrical energy. It should be too high influencing voltage in the power bus and / or a
  • Earth fault can be reliably and quickly detected, so that immediate measures to restore the correct function of the power bus can be initiated.
  • the object is achieved with respect to the system according to the invention by a system for automatically eliminating an excessive influencing voltage in an energy bus, over which in an industrial plant
  • Data telegrams exchanges information via a data bus
  • Feeding points of a ring-shaped power bus are arranged, the decentralized functional units access to the power bus and optionally also to
  • Have switching module comprising a first switch and a second switch, wherein with the two switches per access to the two feed points is switchable, d) an evaluation module is provided which the
  • Network node unit is apparent.
  • a method for automatically removing an excessive influencing voltage in an energy bus are supplied via the arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy, wherein: a) a higher-level control system is provided, which with the decentralized functional units means
  • Data telegrams exchanges information via a data bus
  • Feeding points of a ring-shaped power bus are arranged, the decentralized functional units access to the power bus and optionally also to
  • Have switching module comprising a first switch and a second switch, wherein with the two switches per access to the two feed points is switchable, d) an evaluation module is provided which the
  • Network node unit is opened.
  • the two feed points can draw their energy from two independent energy networks and feed them electrically isolated in the power bus.
  • the power bus is potential-free display and has due to the independence of the two energy networks on an extremely high availability. It may be particularly advantageous if the network node unit which opens a switch has previously been configured for this application. In this way, no communication among the network node units with each other is required, but it is enough alone the detection of excessive interference voltage
  • the network node unit thus determined may perform the bus disconnection even when the power bus is in the state
  • Ground fault is located and if necessary. In addition, even the influencing voltage exceeds the corresponding limit. This measurement can be left to this predetermined network node unit alone.
  • Invention can open a switch
  • Network node unit may be arranged in the region of the geographical center of the power bus. For example, in the event of a ground fault, it is possible to roughly halve the inductive effect of the contact wire on the power bus, so that twice as much distance can be achieved for the power bus. In addition, in the case of a
  • a further advantageous embodiment of the invention which practically requires no communication between the network node units in this regard, can be achieved if each network node unit itself has the evaluation module.
  • Figure 2 is a schematic view of a network node unit for connecting a decentralized network node unit.
  • Figure 3 is a schematic view of an example of the
  • FIG. 1 shows schematically a interlocking architecture with a system Sys, which i.a. a signal box STW, a redunant degraded data backbone NB1, NB2, one
  • the interlocking STW controls a train traffic on a track section G, in which signals S, points W, a level crossing Bue and axle counter AC are arranged.
  • These train protection and train control components each couple to a decentralized functional unit - also called element controller unit E - on the data bus CB and the power bus EB.
  • the decentralized functional units E are connected to the annular data bus CB in such a way that either access to the data backbone NB1 or NB2 is given via each side of the annular data bus CB.
  • the data bus CB couples with corresponding
  • FIG. 2 shows schematically the data and energy supply connection of the element
  • Controller unit E of a train control component here for example a switch W, to the data bus CB and the power bus EB.
  • a train control component here for example a switch W
  • Such an attachment point comprises a network node unit SND and the actual element
  • the network node unit SND comprises a communication unit SCU for data exchange over both branches of the data bus CB. Energy side is the
  • Network node unit SND designed so that it couples to both branches of the power bus EB and thus always, if necessary, over other network node units SND away - an access to two feed points PS1 and PS2 consists (as shown in Figure 1).
  • the network node unit SND further has a
  • Control and evaluation logic SL which may be integrated, for example, in a switching module S, and thus controls and monitors the power bus EB.
  • Control and evaluation logic SL which may be integrated, for example, in a switching module S, and thus controls and monitors the power bus EB.
  • the network node unit SND is always supplied in redundant manner from two sides with electrical energy and therefore has in the context of the switching module S via a left switch Sl and a right switch S2 and a load switch S3 to
  • the network node unit SND also supplies the
  • the network node unit SND is here via the switch S3, the supply unit SPU
  • Network node unit SND and the supply unit SPU e.g. in the form of a serial RS 422, provided.
  • Energy-technically typical here is, for example, a three-phase connection with 400 VAC.
  • Controller EC controls and supplies the switch W in FIG. 2 in the present case.
  • the element controller EC receives data telegrams from a higher-level one
  • Communication unit SCU the feedback to the
  • the interlocking computer CPU can also represent a corresponding evaluation module that evaluates the received data as intended. In the present case, however, emphasis is placed in this embodiment on the control and evaluation logic SL integrated in the network node unit.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an example of the separation of the power bus EB in the case of FIG.
  • PS1 or PS2 are the feed points for the power bus EB.
  • PS1 is also as left Feed point PS1 and correspondingly the feed point PS2 referred to as the right feed point PS2.
  • seven network node units SND1 to SND7 are sequentially inserted in the power bus EB
  • the entire power consumers of the Element Controller Unit E are hereby referred to as consumers VI to V7. Power consumers in this sense are u.a. the element controller EC and the upstream supply unit SPU.
  • Each network node unit SND1 to SND7 measures the
  • the energy bus EB is correspondingly separated by the network node units SND4.
  • the network node unit SND 4 is configured such that it opens its right switch S2. Consumers VI to V4 are then only one-sided from the left
  • Node unit SND4 is made, the effect of the inductive influence of the wires of the power bus EB is approximately halved by a contact wire not shown here.
  • the power bus as shown in Figure 3, have a length of about 20 km.
  • the energy bus EB is fed by two independent energy networks ENI, EN2.
  • the infeed at the supply points PS1, PS2 is isolated.
  • the influencing voltage usually then becomes systemically important if, due to a fault in a wire of the power bus EB, there is a ground fault, which also represents a considerable source of danger for an electric shock for the maintenance personnel.
  • the correspondingly configured network node unit SND4 sends a corresponding message to a diagnosis and maintenance unit, which can then take care of the elimination of the ground fault and / or the excessive influencing voltage.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

The invention discloses a system (Sys) and a method for automatically eliminating an excessively increased influencing voltage in an energy bus (EB) via which decentralized functional units (E) arranged in an industrial system are supplied with electrical energy, wherein: a) superordinate control system (STW) is provided which exchanges information with the decentralized functional units (E) by means of data telegrams via a data bus (CB, NB1, NB2), b) network node units (SND) are arranged sequentially between two feed points (PS1, PS2) of a ring-type energy bus (EB), which feed points (PS1, PS2) provide the decentralized functional units (E) with access to the energy bus (EB) and optionally also to the data bus (CB, NB1, NB2), c) the network node units (SND) have a controllable switching module (S) which comprises a first switch (S1) and a second switch (S2), wherein each of the two switches (S1, S2) can be used to switch access to the two feed points (PS1, PS2), d) an evaluation module (CPU, SL) is provided which measures the influencing voltage and compares it with a limiting value and/or examines the energy bus (EB) for the presence of an earth fault of one of the conductors of the energy bus, wherein, when the limiting value for the influencing voltage is exceeded and/or when there is an earth fault, one of the two switches (S2) of a network node unit (SND4) can be opened.

Description

System und Verfahren zum automatischen Beseitigen einer überhöhten BeeinflussungsSpannung in einem Energiebus A system and method for automatically eliminating excessive bias voltage in an energy bus
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum automatischen Beseitigen einer The present invention relates to a system and method for automatically eliminating a
überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus, über den in einer industriellen Anlage angeordnete dezentrale Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt werden. excessive influencing voltage in a power bus, are supplied via the arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy.
Derartige dezentrale Funktionseinheiten werden im Such decentralized functional units are in
Besonderen in Schienenverkehrsnetzwerken z.B wie die Eisenbahn eingesetzt, wo diese genutzt werden, um Particular in rail networks, for example, used as the railway where they are used to
Fahrzeug beeinflussende und/oder Fahrzeug überwachende Einheiten zu steuern und bezüglich der Funktionalität zu überwachen und um Prozessdaten aufzunehmen und zurück an eine zentrale Steuerungs- und/oder Überwachungszentrale, wie zum Beispiel eine Leitstelle oder ein Stellwerk, zu melden. Als zugbeeinflussende Einheiten, die also To control vehicle influencing and / or vehicle monitoring units and to monitor the functionality and to record process data and report back to a central control and / or monitoring center, such as a control center or a signal box. As train-influencing units, that is
Anweisungen an den Fahrzeugführer geben oder sogar direkt Eingriffe in der Fahrzeugsteuerung vornehmen oder direkt einen sicheren Fahrweg einstellen, können beispielsweise Signale, Weichen, Balisen, Linienleiter, Gleismagnete und dergleichen sowie auch Sensoren zum Erfassen von Give instructions to the driver or even make direct intervention in the vehicle control or directly set a safe track, for example, signals, switches, balises, line conductors, track magnets and the like, as well as sensors for detecting
Prozessgrössen des fahrenden Zuges, wie Process variables of the moving train, such as
Leistungsaufnahme, Geschwindigkeit und dergleichen, betrachtet werden. Als Zug- und Gleisabschnitt  Power consumption, speed and the like can be considered. As a train and track section
überwachende Einheiten können ebenfalls Balisen und Monitoring units can also use balises and
Linienleiter, aber auch Achszähler und Gleisstromkreise und andere Gleisfreimeldesysteme genannt werden. Line conductors, but also axle counters and track circuits and other train detection systems are called.
Grundsätzlich betrifft die vorliegende Erfindung aber alle industriellen Anlagen, in denen funktionale  Basically, however, the present invention relates to all industrial installations in which functional
Einheiten über grössere Strecken verteilt sind und dennoch zentral gesteuert werden müssen. Die zentrale Steuerung kann dabei von einer ortsfesten Leitstelle, aber auch durch eine nicht-ortsfeste virtuelle Leitstelle wahrgenommen werden. Im Eisenbahnverkehr ist es üblicherweise so, dass diese dezentralen Funktionseinheiten von einem Stellwerk oder einem abgesetzten Stellwerkrechner gesteuert werden. Für den Datentransfer zwischen dem Stellwerk und den Units are distributed over longer distances and still need to be controlled centrally. The central controller can be perceived by a stationary control center, but also by a non-stationary virtual control center. In railway traffic, it is usually the case that these decentralized functional units are controlled by an interlocking or a remote interlocking computer. For the data transfer between the signal box and the
Funktionseinheiten im Gleisbereich sind heute in derFunction units in the track area are today in the
Regel standardisierte Kupferkabel vorgesehen, für deren klassische Stelldistanzlängen wegen der physikalischen Übertragungsparameter, den Kabelbelägen (RLC) , bei 10 km in der Praxis die obere Grenze liegt. Bei gewissen Typen von Funktionseinheiten kann diese obere Limite jedoch auch nur bei maximal 6,5 km liegen. Usually standardized copper cables are provided for whose classical travel distances due to the physical transmission parameters, the cable coverings (RLC), at 10 km in practice is the upper limit. For certain types of functional units, however, this upper limit can only be at a maximum of 6.5 km.
Aus dem Projekt Sinet® der Siemens Schweiz AG und der dazu korrespondierenden europäischen Patentanmeldung EP 2 301 202 AI sind eine Einrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung von entlang eines From the project Sinet® Siemens Siemens AG and the corresponding European patent application EP 2 301 202 AI are a device and a method for controlling and / or monitoring of along a
Verkehrsnetzwerks angeordneten dezentralen Transport network arranged decentralized
Funktionseinheiten bekannt, welche folgenden Kernpunkte umfassen : Functional units are known which comprise the following key points:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht, a) a higher-level control system which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams,
b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von b) a data transport network with a number of
Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete Network access points, where the parent
Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist; Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network;
c) Kommunikationseinheiten, die jeweils an einem c) communication units, each at a
Netzzugangspunkt angeschlossen sind, wobei: Network access point are connected, wherein:
d) die dezentralen Funktionseinheiten zu Untergruppen mit jeweils eigenem Subnetzwerk zusammengefasst sind; und wobei d) the decentralized functional units are combined into subgroups, each with its own subnetwork; and where
e) das Subnetzwerk jeder der Untergruppen an jedem seiner beiden Ende jeweils über eine Kommunikationseinheit und über einem Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist. e) the subnetwork of each of the subgroups at each of its two ends is coupled to the data transport network via a communication unit and via a network access point.
Auf diese Weise kann für die Ankopplung der dezentralen Funktionseinheiten ein digitales Datentransportnetzwerk genutzt werden, welches in jeder Weise robust gegen ein einfaches Fehlerereignis ist, dennoch eine sehr In this way, for the coupling of the decentralized functional units, a digital data transport network which in any way is robust against a simple error event, nevertheless a very
geschickte Verwendung von sehr breit in der Bahntechnik eingesetzten Cu-Kabeln, zum Beispiel bisher vorhandenen Stellwerkskabeln, erlaubt und schliesslich auch nur eine vergleichsweise geringe Zahl von Netzzugangspunkten benötigt . skillful use of very widely used in railway engineering copper cables, for example, previously available interlocking cables, and finally requires only a relatively small number of network access points.
Eine derartige Einrichtung ist dabei in besonders Such a device is in particular
vorteilhafter Weise für ein Schienennetz für den advantageous for a rail network for the
Eisenbahnverkehr einsetzbar. Folglich ist dann Railway traffic can be used. Consequently, then
zweckmässig, mittels den dezentralen Funktionseinheiten verkehrsüberwachende und verkehrssteuernde expediently, by means of the decentralized functional units traffic-monitoring and traffic-controlling
Funktionseinheiten, wie insbesondere Signale, Weichen, Achszähler, Gleisstromkreise, punkt- und linienförmigeFunctional units, in particular signals, switches, axle counters, track circuits, point and line-shaped
Zugbeeinflussungselemente, an das Datentransportnetzwerk anzukoppeln . Train control elements to couple to the data transport network.
Der Aufbau von technischen Anlagen, besonders auch in der Bahninfrastruktur, ist aufgrund der über 100 jährigen Geschichte des Industrieanlagenbaus und des The construction of technical facilities, especially in the railway infrastructure, is due to the more than 100 years of history of industrial plant construction and the
Eisenbahnwesens auf Robustheit und Zuverlässigkeit ausgelegt. In der damaligen Konzeption wurden besonders die Aussenelemente der Bahnsicherungsanlagen über relativ kräftige Kabeladern angeschlossen, um die Schaltzustände über die definierten Distanzen sicher detektieren zu können, d.h. die Auslegung erfolgt entsprechend der Railway system designed for robustness and reliability. In the former conception, the outer elements of the railway safety systems were connected in particular via relatively strong cable cores in order to be able to reliably detect the switching states over the defined distances, ie. the design is carried out according to the
Spitzenbelastungen mit ausreichender Reserve. Mit dem Schaltvorgang der Aussenelemente wird über die Peak loads with sufficient reserve. With the switching operation of the outer elements is on the
Energiezuführung auch die Information übermittelt. Daraus folgt aber in naheliegender Weise auch, dass die Energy supply also transmitted the information. It follows, however, in an obvious way, that the
möglichen Distanzen durch den detektierbaren Energiefluss begrenzt sind. Unter heutigen Flexibilitäts- , Kosten- und Ressourcenpolitischen -Aspekten sind diese etablierten Konzepte neben der durch die EP 2 301 202 AI offenbarten Kommunikationsstruktur dringend auch im Bereich der possible distances are limited by the detectable energy flow. Under current flexibility, cost and resource policy aspects, these established concepts are urgently needed in addition to the communication structure disclosed by EP 2 301 202 AI
Energiezuführung zu innovieren und so die bisherige Energy supply to innovate and so the previous
Kopplung von Information und Energie aufzulösen. Hierzu offenbart die internationalen Patentanmeldung WO 2013/013908 AI eine Lösung. Diese Lösung sieht eine Coupling of information and energy dissolve. For this purpose, the international patent application WO 2013/013908 AI discloses a solution. This solution sees one
Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben von in einer industriellen Anlage angeordneten dezentralen Device and method for operating distributed in an industrial plant decentralized
Funktionseinheiten vor, umfassend: Functional units, comprising:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels Datentelegrammen Informationen austauscht, a) a higher-level control system which exchanges information with the decentralized functional units by means of data telegrams,
b) ein Datentransportnetzwerk mit einer Anzahl von b) a data transport network with a number of
Netzzugangspunkten, wobei das übergeordnete Network access points, where the parent
Steuerungssystem über mindestens einen Netzzugangspunkt an dem Datentransportnetzwerk angekoppelt ist; Control system is coupled via at least one network access point on the data transport network;
c) Kommunikationseinheiten, die an einem Netzzugangspunkt angeschlossen sind und den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Datentransportnetzwerk bereitstellen, und c) communication units which are connected to a network access point and provide access to the data transport network to the decentralized functional units, and
d) ein Energietransportnetz, an das die dezentralen d) an energy transport network to which the decentralized
Funktionseinheiten angeschlossen sind und das die Function units are connected and that the
dezentralen Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt. Auf diese Weise ist nun auch das decentralized functional units supplied with electrical energy. That's the way it is now
Energietransportnetz vollkommen von einem Stellwerk entkoppelt . Ausgehend von der heutigen Stellwerkarchitektur mit dezentralen Stationen, aber Punkt-zu-Punkt- Energiezuführung, wird hiermit ein neuer, innovativer Ansatz beschritten, der von der Siemens Schweiz AG unter dem Namen Sigrid® vertrieben. Die heutigen kabel- und arbeitsintensiven Punkt- zu Punkt-Verbindungen für dieEnergy transport network completely decoupled from a signal box. Based on today's interlocking architecture with decentralized stations, but point-to-point energy supply, this is a new, innovative approach, which was sold by Siemens Switzerland AG under the name Sigrid®. Today's cable-intensive and labor-intensive point-to-point connections for the
Stromversorgung bzw. die Energieversorgung der peripheren Elemente entlang dem Gleis (Element Controller oder auch dezentrale Funktionseinheit genannt) werden ersetzt durch adernsparende und einfach zu montierende Bus- oder Power supply or the power supply of the peripheral elements along the track (element controller or decentralized functional unit called) are replaced by wire-saving and easy-to-install bus or
Ringleitungen. Ring lines.
Die in der WO 2013/013908 AI offenbarte Lösung beschränkt sich aber längst nicht nur auf den beschriebenen Anwendungsfall der Stellwerksarchitektur von Bahnanlagen, sondern geht weit darüber hinaus. Als zukünftige However, the solution disclosed in WO 2013/013908 A1 is by no means limited to the one described above Application of the interlocking architecture of railway facilities, but goes far beyond. As future
Beispiele werden das Energiemanagement für Gebäude oder für Grossanlagen in der produzierenden oder Examples are the energy management for buildings or for large plants in the producing or
verarbeitenden Industrie auf der Basis dezentraler manufacturing industry based on decentralized
Energieversorgung gesehen. Seen energy supply.
Wenn der Energiebus zwischen zwei Stellwerken oder sonstigen Einrichtungen mit Anschluss zu den If the power bus between two interlockings or other facilities with connection to the
Energieversorgungsnetzen verlegt wird, so kann die Energy supply networks is laid, so the
Versorgung der angeschlossenen Verbraucher (dezentrale Funktionseinheiten) von beiden Speiseseiten erfolgen. Dadurch wird eine bisher noch nicht verfügbare Redundanz der Energieversorgung geschaffen. Die dezentralen  Supply of the connected consumers (decentralized functional units) from both feed sides. This creates a previously unavailable redundancy of the energy supply. The decentralized
Funktionseinheiten - auch Element Controller oder kurz EC genannt) werden dabei durch Netzknoteneinheiten - auch Buskoppler oder kurz SND - Smart Node Device genannt - an den Datenbus und den Energiebus angeschlossen, die Function units - also called element controllers or EC for short) are thereby connected to the data bus and the power bus by means of network node units - also called bus couplers or SNDs for short - Smart Node Device
Steuerungs-, Überwachungs- und Diagnosefunktionen Control, monitoring and diagnostic functions
übernehmen können. Die SND können beispielsweise dencan take over. The SND can, for example, the
Energiebus unterbrechen bzw. durchschalten, sowie Ströme und Spannungen im Energiebus messen. Disconnect or connect the power bus and measure currents and voltages in the power bus.
Einfache Defekte, also beispielsweise Kurzschlüsse, Simple defects, such as short circuits,
Erdschlüsse oder Unterbrüche, im Energiebus führen bei korrekter Behandlung aufgrund der Redundanz nicht Earth faults or interruptions, in the power bus do not lead with correct treatment due to the redundancy
unmittelbar zu einem Ausfall von Elementen. Im Fall einer ausfallenden Speiseseite würde die Versorgung aller dezentralen Funktionselemente von der zweiten Speiseseite übernommen. directly to a failure of elements. In the case of a failed feed side, the supply of all decentralized functional elements would be taken over by the second feed side.
Bei der Versorgung der dezentralen Funktionseinheiten sollen nun für den Energiebus Distanzen von 20 km und mehr erreicht werden können. Alle Kabel und hier When supplying the decentralized functional units, distances of 20 km and more are now to be achieved for the energy bus. All cables and here
besonders im vorliegenden Fall des Energiebusses für den Bahnbetrieb die Adern des Energiebusses, die in der Nähe der Bahnstromversorgung (Fahrdraht) angeordnet sind, sind einer Beeinflussungsspannung aufgrund des Kabelbelags ausgesetzt. Dabei kann die Beeinflussung ohmscher, kapazitiver und/oder induktiver Natur sein. Die induktive Beeinflussungsart ist mit dem Vorliegen der Particularly in the present case of the power bus for railway operation, the wires of the power bus, which are arranged in the vicinity of the traction power supply (contact wire), are an influencing voltage due to the cable covering exposed. In this case, the influencing ohmic, capacitive and / or inductive nature. The inductive mode of influence is with the presence of the
Bahnstromversorgung hierbei die dominante Beeinflussung und wirkt als Gleichtaktquelle, die bei potentialfreien Adern ein gleich grosses, phasengleiches Störsignal mit der Frequenz der Fahrdrahtspeisung einkoppelt. Traction power supply in this case, the dominant influence and acts as a common mode source, coupled with potential-free wires an equal, in-phase noise signal with the frequency of the contact wire feed.
Gemäss den gültigen Vorschriften im Bahnbereich sind anlagenseitig Vorkehrungen zu treffen, damit die In accordance with the current regulations in the railway sector, precautions must be taken at the plant so that the
Beeinflussungsspannung bei den Kabeln entlang der Influence voltage on the cables along the
Bahnstrecke nie grösser als ein vorgegebener Grenzwert für die Beeinflussungsspannung, z.B. 250 VAC, wird. Mit der Kenntnis des maximal möglichen Fahrstroms und Never greater than a predetermined limit value for the influencing voltage, e.g. 250 VAC, will. With the knowledge of the maximum possible traction current and
weiterer die Beeinflussungsspannung beeinflussenden further affecting the influencing voltage
Grössen, wie z.B. die Eigenschaften des Energiekabels, die Erdungsverhältnisse usw.) und des vorgegebenen  Sizes, e.g. the characteristics of the power cable, the grounding conditions, etc.) and the given
Grenzwerts ist es möglich, die maximal zulässige Länge des Energiebusses rechnerisch zu ermitteln. Aktuelle Berechnungen zeigen hier derzeit, dass bei Limit value, it is possible to calculate the maximum allowable length of the power bus mathematically. Current calculations currently show that at
konventionellen Anlagen, bei TSI-Bahnstrecken (TSI = Technische Spezifikationen für Interoperabilität) oder bei Hochgeschwindigkeitsstrecken bei Energiebuslängen im Bereich von 10 km die zulässigen Grenzwerte erreicht werden, was hinsichtlich der eigentlich gewünschten Länge von 20 km und mehr unbefriedigend ist. Daher sind die Auswirkungen der Beeinflussungsspannungen genau zu betrachten . Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum automatischen Beseitigen einer überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus anzugeben, der in einer industriellen Anlage angeordnete dezentrale Funktionseinheiten mit elektrischer Energie vorsorgt. Dabei soll eine zu hohe Beeinflussungsspannung im Energiebus und/oder ein conventional systems, TSI (Technical Specifications for Interoperability) or high-speed lines with energy bus lengths in the range of 10 km, the permissible limits are reached, which is unsatisfactory in terms of the actually desired length of 20 km and more. Therefore, the effects of the influence voltages are to be considered exactly. The present invention is therefore based on the object of specifying a system and a method for automatically eliminating an excessive influencing voltage in an energy bus, which provides decentralized functional units arranged in an industrial plant with electrical energy. It should be too high influencing voltage in the power bus and / or a
Erdschluss zuverlässig und schnell detektierbar sein, sodass umgehend Massnahmen zur Wiederherstellung der korrekten Funktion des Energiebusses eingeleitet werden können . Earth fault can be reliably and quickly detected, so that immediate measures to restore the correct function of the power bus can be initiated.
Die Aufgabe wird bezüglich des Systems erfindungsgemäss durch ein System zum automatischen Beseitigen einer überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus gelöst, über den in einer industriellen Anlage The object is achieved with respect to the system according to the invention by a system for automatically eliminating an excessive influencing voltage in an energy bus, over which in an industrial plant
angeordnete dezentrale Funktionseinheiten mit arranged decentralized functional units with
elektrischer Energie versorgt werden, wobei: electrical energy are supplied, wherein:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels a) a higher-level control system is provided, which with the decentralized functional units means
Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht, Data telegrams exchanges information via a data bus,
b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei b) network node units sequentially between two
Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional auch zum Feeding points of a ring-shaped power bus are arranged, the decentralized functional units access to the power bus and optionally also to
Datenbus bereitstellen, Provide data bus,
c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares c) the network node units via a controllable
Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten schaltbar ist, d) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die Have switching module comprising a first switch and a second switch, wherein with the two switches per access to the two feed points is switchable, d) an evaluation module is provided which the
Beeinflussungsspannung misst und mit einem Grenzwert vergleicht und/oder den Energiebus auf das Vorliegen eines Erdschlusses einer der Adern des Energiebusses untersucht, wobei bei einer Überschreitung des Grenzwerts für die Beeinflussungsspannung und/oder bei dem Vorliegen eines Erdschlusses einer der beiden Schalter einer Measures influencing voltage and compares it with a limit value and / or examines the energy bus for the presence of a ground fault of one of the wires of the power bus, wherein when the limit value for the influencing voltage and / or in the presence of a ground fault, one of the two switches
Netzknoteneinheit offenbar ist. Network node unit is apparent.
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe Regarding the method, this task
erfindungsgemäss durch ein Verfahren zum automatischen Beseitigen einer überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus gelöst, über den in einer industriellen Anlage angeordnete dezentrale Funktionseinheiten mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei: a) ein übergeordnetes Steuerungssystem vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten mittels According to the invention, solved by a method for automatically removing an excessive influencing voltage in an energy bus, are supplied via the arranged in an industrial plant decentralized functional units with electrical energy, wherein: a) a higher-level control system is provided, which with the decentralized functional units means
Datentelegrammen Informationen über einen Datenbus austauscht, Data telegrams exchanges information via a data bus,
b) Netzknoteneinheiten sequentiell zwischen zwei b) network node units sequentially between two
Speisepunkten eines ringartig aufgebauten Energiebusses angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten den Zugang zu dem Energiebus und optional auch zum  Feeding points of a ring-shaped power bus are arranged, the decentralized functional units access to the power bus and optionally also to
Datenbus bereitstellen, Provide data bus,
c) die Netzknoteneinheiten über ein steuerbares c) the network node units via a controllable
Schaltmodul verfügen, das einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst, wobei mit den beiden Schaltern je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten schaltbar ist, d) ein Auswertemodul vorgesehen ist, das die  Have switching module comprising a first switch and a second switch, wherein with the two switches per access to the two feed points is switchable, d) an evaluation module is provided which the
Beeinflussungsspannung misst und mit einem Grenzwert vergleicht und/oder den Energiebus auf das Vorliegen eines Erdschlusses einer der Adern des Energiebusses untersucht, wobei bei einer Überschreitung des Grenzwerts für die Beeinflussungsspannung und/oder bei dem Vorliegen eines Erdschlusses einer der beiden Schalter einer Measures influencing voltage and compares it with a limit value and / or examines the energy bus for the presence of a ground fault of one of the wires of the power bus, wherein when the limit value for the influencing voltage and / or in the presence of a ground fault, one of the two switches
Netzknoteneinheit geöffnet wird. Network node unit is opened.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass durch die gezielte Auftrennung eines der beiden Schalter einer Netzknoteneinheit der Energiebus zwar unterbrochen wird, wobei aber aufgrund der redundanten Einspeisung in den Energiebus von den beiden Seiten her kein Verbraucher vom Energiebus abgetrennt wird und damit sämtliche dezentrale Funktionseinheiten für den Industrie-/Bahnbetrieb In this way, it is ensured that the power bus is interrupted by the targeted separation of one of the two switches of a network node unit, but due to the redundant feed into the power bus from the two sides no consumer is disconnected from the power bus and thus all decentralized functional units for the industrial / rail operations
verfügbar bleiben. stay available.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die beiden Speisepunkte ihre Energie von zwei voneinander unabhängigen Energienetzen beziehen und diese potentialgetrennt in den Energiebus einspeisen. Somit ist der Energiebus potentialfrei darstellbar und weist wegen der Unabhängigkeit der beiden Energienetze eine extrem hohe Verfügbarkeit auf. Besonders vorteilhaft kann es weiter sein, wenn die einen Schalter öffnende Netzknoteneinheit zuvor für diesen Anwendungsfall projektiert worden ist. Auf diese Weise ist keinerlei Kommunikation unter den Netzknoteneinheiten untereinander erforderlich, sondern es genügt allein die Detektion einer überhöhten Beeinflussungsspannung In an advantageous embodiment of the present invention, the two feed points can draw their energy from two independent energy networks and feed them electrically isolated in the power bus. Thus, the power bus is potential-free display and has due to the independence of the two energy networks on an extremely high availability. It may be particularly advantageous if the network node unit which opens a switch has previously been configured for this application. In this way, no communication among the network node units with each other is required, but it is enough alone the detection of excessive interference voltage
und/oder eines Erdschlusses. Die derart vorbestimmte Netzknoteneinheit kann die Busauftrennung auch dann ausführen, wenn sich der Energiebus in dem Zustand and / or a ground fault. The network node unit thus determined may perform the bus disconnection even when the power bus is in the state
Erdschluss befindet und ggfs. zusätzlich auch noch die Beeinflussungsspannung den entsprechenden Grenzwert übersteigt. Diese Messung kann dabei dieser vorbestimmten Netzknoteneinheit allein überlassen bleiben.  Ground fault is located and if necessary. In addition, even the influencing voltage exceeds the corresponding limit. This measurement can be left to this predetermined network node unit alone.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der In a further advantageous embodiment of
Erfindung kann die einen Schalter öffnende Invention can open a switch
Netzknoteneinheit im Bereich des geographischen Mitte des Energiebusses angeordnet sein. So ist es zum Beispiel im Falle eines Erdschlusses möglich die induktive Wirkung des Fahrdrahtes auf den Energiebus in etwa zu halbieren, sodass doppelt so hohe Distanzen für den Energiebus realisierbar sind. Zudem kann im Falles eines  Network node unit may be arranged in the region of the geographical center of the power bus. For example, in the event of a ground fault, it is possible to roughly halve the inductive effect of the contact wire on the power bus, so that twice as much distance can be achieved for the power bus. In addition, in the case of a
Erdschlusses die Gefahr für das Unterhaltspersonal ebenso etwa halbiert werden. Ground fault, the danger for the maintenance staff also about halved.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, die diesbezüglich praktisch keine Kommunikation zwischen den Netzknoteneinheiten benötigt, kann erreicht werden, wenn jede Netzknoteneinheit selbst über das Auswertemodul verfügt . A further advantageous embodiment of the invention, which practically requires no communication between the network node units in this regard, can be achieved if each network node unit itself has the evaluation module.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Further advantageous embodiments of the present invention can be taken from the remaining subclaims.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Advantageous embodiments of the present invention
Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 in schematischer Ansicht eine Invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Showing: Figure 1 in schematic view a
Stellwerkarchitektur mit einem Datenbus und einem Energiebus;  Interlocking architecture with a data bus and an energy bus;
Figur 2 in schematischer Ansicht eine Netzknoteneinheit zur Verbindung einer dezentralen Figure 2 is a schematic view of a network node unit for connecting a decentralized
Funktionseinheit mit dem Datenbus und Energiebus; und  Functional unit with the data bus and power bus; and
Figur 3 in schematischer Ansicht ein Beispiel für die Figure 3 is a schematic view of an example of the
Unterbrechung des Energiebusses durch eine Netzknoteneinheit . Figur 1 zeigt schematisch eine Stellwerkarchitektur mit einem System Sys, das u.a. ein Stellwerk STW, einen redunant abgebauten Datenbackbone NB1, NB2, einen  Interruption of the power bus by a network node unit. Figure 1 shows schematically a interlocking architecture with a system Sys, which i.a. a signal box STW, a redunant degraded data backbone NB1, NB2, one
Datenbus CB und einen Energiebus EB mit zwei Data bus CB and an energy bus EB with two
Speisestellen PS1 und PS2 aufweist. Das Stellwerk STW steuert einen Zugverkehr auf einem Gleisabschnitt G, in welchem Signale S, Weichen W, ein Bahnübergang Bue und Achszähler AC angeordnet sind. Diese Zugsicherungs- und Zugbeeinflussungskomponenten koppeln jeweils mit einer dezentralen Funktionseinheit - auch Element Controller Unit E genannt - an dem Datenbus CB und dem Energiebus EB an. Die dezentralen Funktionseinheiten E sind dabei so an den ringförmigen Datenbus CB angeschlossen, dass über jede Seite des ringförmigen Datenbusses CB entweder der Zugriff auf den Datenbackbone NB1 bzw. NB2 gegeben ist. Der Datenbus CB koppelt dabei mit entsprechenden Supply points PS1 and PS2 has. The interlocking STW controls a train traffic on a track section G, in which signals S, points W, a level crossing Bue and axle counter AC are arranged. These train protection and train control components each couple to a decentralized functional unit - also called element controller unit E - on the data bus CB and the power bus EB. The decentralized functional units E are connected to the annular data bus CB in such a way that either access to the data backbone NB1 or NB2 is given via each side of the annular data bus CB. The data bus CB couples with corresponding
Routern/Switches SW an dem jeweiligen Datenbackbone NB1, NB2 an. Zudem gewährleistet der sequentielle Anschluss der Element Controller Unit E an den ringförmigen Energiebus EB, dass jede Element Controller Unit E von beiden Seiten her und damit redundant mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Figur 2 zeigt nun schematisch die daten- und energieversorungstechnische Anschaltung der Element Routers / switches SW to the respective data backbone NB1, NB2. In addition, the sequential connection of the element controller unit E to the ring-shaped power bus EB ensures that each element Controller Unit E can be supplied redundantly with electrical energy from both sides. FIG. 2 shows schematically the data and energy supply connection of the element
Controller Unit E einer Zugbeeinflussungskomponente, hier zum Beispiel eine Weiche W, an den Datenbus CB und den Energiebus EB . Ein derartiger Anschaltpunkt umfasst eine Netzknoteneinheit SND und den eigentlichen Element Controller unit E of a train control component, here for example a switch W, to the data bus CB and the power bus EB. Such an attachment point comprises a network node unit SND and the actual element
Controller EC. Die Netzknoteneinheit SND umfasst eine Kommunikationseinheit SCU zum Datenaustausch über beide Äste des Datenbusses CB . Energieseitig ist die Controller EC. The network node unit SND comprises a communication unit SCU for data exchange over both branches of the data bus CB. Energy side is the
Netzknoteneinheit SND so ausgestaltet, dass sie an beiden Ästen des Energiebusses EB ankoppelt und damit immer, ggfs. über andere Netzknoteneinheiten SND hinweg - ein Zugang zu beiden Einspeisepunkten PS1 und PS2 besteht (wie in Figur 1 gezeigt) . Network node unit SND designed so that it couples to both branches of the power bus EB and thus always, if necessary, over other network node units SND away - an access to two feed points PS1 and PS2 consists (as shown in Figure 1).
Die Netzknoteneinheit SND verfügt weiter über eine The network node unit SND further has a
Steuer- und Auswertelogik SL, die zum Beispiel in ein Schaltmodul S integriert sein kann, und steuert und überwacht damit den Energiebus EB . Im Besonderen Control and evaluation logic SL, which may be integrated, for example, in a switching module S, and thus controls and monitors the power bus EB. In particular
detektiert die Steuer-und Auswertelogik SL detects the control and evaluation logic SL
Stromüberschreitungen und/oder Spannungseinbrüche  Overcurrents and / or voltage dips
und/oder Beeinflussungsspannungen innerhalb des and / or bias voltages within the
Energiebusses EB und/oder beim angeschlossenen Energy bus EB and / or the connected
Verbraucher (SPU mit EC) und wertet diese Daten u.a. auf einen möglicherweise vorliegenden Erdschluss einer Ader des Energiebusses EB und/oder ein Überschreiten des Grenzwerts für die Beeinflussungsspannung aus. Consumers (SPU with EC) and evaluates this data u.a. to a possible ground fault of a wire of the power bus EB and / or exceeding the threshold value for the influencing voltage.
Somit wird die Netzknoteneinheit SND immer in redundanter Weise von zwei Seiten her mit elektrischer Energie versorgt und verfügt daher im Rahmen des Schaltmoduls S über einen linken Schalter Sl und einen rechten Schalter S2 sowie über einen Lastschalter S3 zur Thus, the network node unit SND is always supplied in redundant manner from two sides with electrical energy and therefore has in the context of the switching module S via a left switch Sl and a right switch S2 and a load switch S3 to
Versorgungseinheit SPU des Element Controllers EC. Supply unit SPU of the element controller EC.
Die Netzknoteneinheit SND versorgt auch die The network node unit SND also supplies the
Kommunikationseinheit SCU mit Spannung und kann mit dieser auch über eine Ethernet-Verbindung Daten austauschen und ist damit in den Datenbus CB eingebunden (z.B. Aktivieren des Handbetriebs des SND über Communication unit SCU with voltage and can use this also via an Ethernet connection data and is thus integrated into the data bus CB (eg activating the manual operation of the SND via
Fernzugriff und Betätigen der Schalter Sl bis S3, Abgabe von Diagnosedaten an das Stellwerk oder ein Remote access and actuation of the switches Sl to S3, delivery of diagnostic data to the interlocking or a
übergeordnetes Service- und Diagnosesytem, Abfrage der aktuellen Spannungen, Ströme, Energie- und superordinate service and diagnostic system, query of the current voltages, currents, energy and energy
Leistungswerte, Parametrierung des SND, Daten für Power values, parameterization of the SND, data for
Aufladung eines hier nicht weiter dargestellten Charging a not shown here
Energiespeichers oder die Anmeldung eines zukünftigen Leistungsbedarfs) . In die Netzknoteneinheit SND ist hier über den Schalter S3 die Versorgungseinheit SPU Energy storage or the registration of a future power requirement). In the network node unit SND is here via the switch S3, the supply unit SPU
integriert, die die Spannung des Energiebusses EB auf die für den Element Controller EC erforderliche integrated, the voltage of the power bus EB to those required for the element controller EC
Eingangsspannung konvertiert. Zudem ist eine Input voltage converted. There is also one
Datenverbindung zwischen dem Schaltmodul S der Data connection between the switching module S of
Netzknoteneinheit SND und der Versorgungseinheit SPU, z.B. in Form einer serielle RS 422, vorgesehen.  Network node unit SND and the supply unit SPU, e.g. in the form of a serial RS 422, provided.
Energietechnisch typisch ist hier zum Beispiel eine dreiphasige Verbindung mit 400 VAC . Der Element Energy-technically typical here is, for example, a three-phase connection with 400 VAC. The element
Controller EC steuert und versorgt in Figur 2 vorliegend die Weiche W. Dabei empfängt der Element Controller EC Datentelegramme von einem übergeordneten Controller EC controls and supplies the switch W in FIG. 2 in the present case. The element controller EC receives data telegrams from a higher-level one
Stellwerksrechner CPU via einer Ethernet-Verbindung von der Kommunikationseinheit SCU und gibt über diese  Signaling computer CPU via an Ethernet connection from the communication unit SCU and gives about this
Kommunikationseinheit SCU die Rückmeldungen an den Communication unit SCU the feedback to the
Stellwerksrechner CPU. Der Stellwerksrechner CPU kann auch ein entsprechendes Auswertemodul repräsentieren, dass die empfangenen Daten bestimmungsgemäss auswertet. Vorliegend wird aber in diesem Ausführungsbeispiel der Schwerpunkt auf die in die Netzknoteneinheit integrierte Steuer- und Auswertelogik SL gelegt.  Interlocking CPU. The interlocking computer CPU can also represent a corresponding evaluation module that evaluates the received data as intended. In the present case, however, emphasis is placed in this embodiment on the control and evaluation logic SL integrated in the network node unit.
Figur 3 zeigt in schematischer Ansicht ein Beispiel für die Auftrennung des Energiebusses EB im Fall der FIG. 3 shows a schematic view of an example of the separation of the power bus EB in the case of FIG
Detektion eines Erdschlusses und/oder eines überhöhtenDetection of a ground fault and / or an excessive
Wertes für die Beeinflussungsspannung. PS1 bzw. PS2 sind die Einspeisestellen für den Energiebus EB . Im weiteren Verlauf wird die Einspeisestelle PS1 auch als linke Einspeisestelle PS1 und entsprechend die Einspeisestelle PS2 als rechte Einspeisestelle PS2 bezeichnet. In der vorliegenden Darstellung sind sieben Netzknoteneinheiten SND1 bis SND7 sequentiell in den Energiebus EB Value for the influencing voltage. PS1 or PS2 are the feed points for the power bus EB. In the course of the feed point PS1 is also as left Feed point PS1 and correspondingly the feed point PS2 referred to as the right feed point PS2. In the present illustration, seven network node units SND1 to SND7 are sequentially inserted in the power bus EB
geschaltet. Die gesamten Stromverbraucher der Element Controller Unit E werden hier vereinfacht entsprechend als Verbraucher VI bis V7 bezeichnet. Stromverbraucher in diesem Sinne sind dabei u.a. die Element Controller EC und die vorgeschaltete Versorgungseinheit SPU. connected. The entire power consumers of the Element Controller Unit E are hereby referred to as consumers VI to V7. Power consumers in this sense are u.a. the element controller EC and the upstream supply unit SPU.
Jede Netzknoteneinheit SND1 bis SND7 misst die Each network node unit SND1 to SND7 measures the
Beeinflussungsspannungen und prüft auf das Vorliegen eines nicht betriebskonformen Erdschlusses. Wenn nun der Grenzwert für die Beeinflussungsspannung überschritten wird und/oder das Vorliegen eines Erdschlusses detektiert wird, wird der Energiebus EB proj ektierungsgemäss durch die Netzknoteneinheiten SND4 aufgetrennt. Hierzu ist die Netzknoteneinheit SND 4 so projektiert, dass sie ihren rechten Schalter S2 öffnet. Die Verbraucher VI bis V4 werden dann nur noch einseitig von der linken Influence voltages and checks for the presence of a non-operational ground fault. If now the limit value for the influencing voltage is exceeded and / or the presence of a ground fault is detected, the energy bus EB is correspondingly separated by the network node units SND4. For this purpose, the network node unit SND 4 is configured such that it opens its right switch S2. Consumers VI to V4 are then only one-sided from the left
Einspeisestelle PS1 versorgt und die Verbraucher V5 bis V7 entsprechend nur noch von der rechten Einspeisestelle PS2. Durch die Auftrennung des Energiebusses im  Supply point PS1 supplied and the consumers V5 to V7 accordingly only from the right feed point PS2. By the separation of the energy busses in the
Fehlerfall „Erdschluss" und/oder im Fehlerfall „Überhöhte Beeinflussungsspannung", die etwa an der am nächsten zur geographische Mitte des Energiebusses gelegenen Fault "ground fault" and / or in case of fault "excessive influence voltage", which is located approximately at the closest to the geographical center of the power bus
Netzknoteneinheit SND4 vorgenommen wird, wird die Wirkung der induktiven Beeinflussung der Adern des Energiebusses EB durch einen hier nicht weiter dargestellten Fahrdraht etwa halbiert. Auf diese Weise kann der Energiebus, wie in Figur 3 gezeigt, eine Länge von etwa 20 km haben. Node unit SND4 is made, the effect of the inductive influence of the wires of the power bus EB is approximately halved by a contact wire not shown here. In this way, the power bus, as shown in Figure 3, have a length of about 20 km.
Im vorliegenden Fall wird der Energiebus EB von zwei voneinander unabhängigen Energienetzen ENI, EN2 gespeist. Die Einspeisung an den Einspeisestellen PS1, PS2 erfolgt potentialgetrennt. Bei der Lösung durch die Auftrennung des Energiebusses EB wird besonders berücksichtigt, dass die Beeinflussungsspannung in der Regel dann systemrelevant wird, wenn bedingt durch einen Fehler bei einer Ader des Energiebusses EB ein Erdschluss vorliegt, der zudem für das Unterhaltspersonal eine erhebliche Gefahrquelle für einen Stromschlag darstellt. Durch die Auftrennung des Energiebusses EB etwa in der In the present case, the energy bus EB is fed by two independent energy networks ENI, EN2. The infeed at the supply points PS1, PS2 is isolated. In the solution by the separation of the power bus EB is particularly taken into account that the influencing voltage usually then becomes systemically important if, due to a fault in a wire of the power bus EB, there is a ground fault, which also represents a considerable source of danger for an electric shock for the maintenance personnel. By the separation of the energy bus EB approximately in the
geographischen Mitte wird auch diese Gefahr in etwa halbiert. Nach der Auftrennung setzt die entsprechend projektierte Netzknoteneinheit SND4 eine entsprechende Meldung an eine Diagnose- und Wartungseinheit ab, die sich dann um die Behebung des Erdschlusses und/oder der überhöhten Beeinflussungsspannung kümmern kann. Geographical center also this danger is approximately halved. After the separation, the correspondingly configured network node unit SND4 sends a corresponding message to a diagnosis and maintenance unit, which can then take care of the elimination of the ground fault and / or the excessive influencing voltage.

Claims

Patentansprüche claims
1. System (Sys) zum automatischen Beseitigen einer überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus (EB) , über den in einer industriellen Anlage angeordnete dezentrale Funktionseinheiten (E) mit elektrischer 1. System (Sys) for automatically eliminating an excessive interference voltage in an energy bus (EB), via the arranged in an industrial plant decentralized functional units (E) with electrical
Energie versorgt werden, wobei: Be supplied with energy, wherein:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen a) a higher-level control system (STW) is provided, which with the decentralized functional units (E) by means of data telegrams information about a
Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht, Data bus (CB, NB1, NB2) exchanges,
b) Netzknoteneinheiten (SND, SND1 bis SND7) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebauten Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten (E) den Zugang zu dem Energiebus (EB) und optional auch zum Datenbus (CB) bereitstellen, b) network node units (SND, SND1 to SND7) are arranged sequentially between two feed points (PS1, PS2) of a ring-shaped power bus (EB), which gives the decentralized functional units (E) access to the power bus (EB) and optionally also to the data bus ( CB),
c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbares Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (Sl) und einen zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (Sl, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) schaltbar ist, c) the network node units (SND) have a controllable switching module (S) comprising a first switch (Sl) and a second switch (S2), wherein the two switches (Sl, S2) each have access to the two feed points (S) PS1, PS2) is switchable,
d) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die Beeinflussungsspannung misst und mit einem Grenzwert vergleicht und/oder den Energiebus (EB) auf das Vorliegen eines Erdschlusses einer der Adern des Energiebusses untersucht, wobei bei einer Überschreitung des Grenzwerts für die Beeinflussungsspannung und/oder bei dem Vorliegen eines Erdschlusses einer der beiden Schalter (S2) einer Netzknoteneinheit (SND4) geöffnet wird. d) an evaluation module (CPU, SL) is provided which measures the influencing voltage and compares it with a limit value and / or examines the energy bus (EB) for the presence of a ground fault of one of the wires of the power bus, wherein when the limit value for the influencing voltage is exceeded and / or in the presence of a ground fault one of the two switches (S2) of a network node unit (SND4) is opened.
2. System nach Anspruch 1, 2. System according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die beiden Speisepunkte ihre Energie von zwei voneinander unabhängigen Energienetzen beziehen und diese the two feeding points draw their energy from two independent energy networks and these
potentialgetrennt in den Energiebus einspeisen. electrically isolated feed into the power bus.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, 3. System according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die einen Schalter öffnende Netzknoteneinheit zuvor für diesen Anwendungsfall projektiert worden ist. characterized in that the switch opening network node unit has been previously configured for this application.
4. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. System according to any one of the preceding claims, characterized in that
die einen Schalter öffnende Netzknoteneinheit im Bereich des geographischen Mitte des Energiebusses angeordnet ist . the switch opening network node unit is arranged in the region of the geographical center of the power bus.
5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 5. System according to any one of the preceding claims, characterized in that
jede Netzknoteneinheit (SND, SND1 bis SND7) über ein Auswertemodul (SL) verfügt. Each network node unit (SND, SND1 to SND7) has an evaluation module (SL).
6. Verfahren zum automatischen Beseitigen einer 6. Method for automatically eliminating a
überhöhten Beeinflussungsspannung in einem Energiebus (EB) , über den in einer industriellen Anlage angeordnete dezentrale Funktionseinheiten (E) mit elektrischer excessive influencing voltage in an energy bus (EB), via the arranged in an industrial plant decentralized functional units (E) with electrical
Energie versorgt werden, wobei: Be supplied with energy, wherein:
a) ein übergeordnetes Steuerungssystem (STW) vorgesehen ist, das mit den dezentralen Funktionseinheiten (E) mittels Datentelegrammen Informationen über einen a) a higher-level control system (STW) is provided, which with the decentralized functional units (E) by means of data telegrams information about a
Datenbus (CB, NB1, NB2) austauscht, Data bus (CB, NB1, NB2) exchanges,
b) Netzknoteneinheiten (SND) sequentiell zwischen zwei Speisepunkten (PS1, PS2) eines ringartig aufgebautenb) network node units (SND) sequentially between two feed points (PS1, PS2) of a ring-shaped
Energiebusses (EB) angeordnet sind, die den dezentralen Funktionseinheiten (E) den Zugang zu dem Energiebus (EB) und optional auch zum Datenbus (CB, NB1, NB2) Energy bus (EB) are arranged, the decentralized functional units (E) access to the power bus (EB) and optionally also to the data bus (CB, NB1, NB2)
bereitstellen, provide,
c) die Netzknoteneinheiten (SND) über ein steuerbaresc) the network node units (SND) via a controllable
Schaltmodul (S) verfügen, das einen ersten Schalter (Sl) und einen zweiten Schalter (S2) umfasst, wobei mit den beiden Schaltern (Sl, S2) je ein Zugang zu den beiden Speisepunkten (PS1, PS2) schaltbar ist, Switching module (S) having a first switch (Sl) and a second switch (S2), wherein with the two switches (Sl, S2) each have access to the two feed points (PS1, PS2) is switchable,
d) ein Auswertemodul (CPU, SL) vorgesehen ist, das die Beeinflussungsspannung misst und mit einem Grenzwert vergleicht und/oder den Energiebus (EB) auf das Vorliegen eines Erdschlusses einer der Adern des Energiebusses untersucht, wobei bei einer Überschreitung des Grenzwerts für die Beeinflussungsspannung und/oder bei dem Vorliegen eines Erdschlusses einer der beiden Schalter (S2) einer Netzknoteneinheit (SND4) offenbar ist. d) an evaluation module (CPU, SL) is provided which measures the influencing voltage and compares it with a limit value and / or the energy bus (EB) for the presence of a ground fault of one of the wires of the power bus investigated, wherein when exceeding the threshold value for the influencing voltage and / or in the presence of a ground fault one of the two switches (S2) of a network node unit (SND4) is apparent.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die beiden Speisepunkte ihre Energie von zwei voneinander unabhängigen Energienetzen beziehen und diese the two feeding points draw their energy from two independent energy networks and these
potentialgetrennt in den Energiebus einspeisen. electrically isolated feed into the power bus.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, 8. The method according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die einen Schalter öffnende Netzknoteneinheit zuvor für diesen Anwendungsfall projektiert worden ist. the switch opening network node unit has been previously configured for this application.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 9. The method according to any one of the preceding claims 6 to 8, characterized in that
die einen Schalter öffnende Netzknoteneinheit in der Nähe der geographischen Mitte des Energiebusses angeordnet ist . the switch-opening hub unit is located near the geographic center of the power bus.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass 10. The method according to any one of the preceding claims 6 to 9, characterized in that
jede Netzknoteneinheit (SND, SND1 bis SND7) über ein Auswertemodul (SL) verfügt. Each network node unit (SND, SND1 to SND7) has an evaluation module (SL).
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