AT17225U1

AT17225U1 - Stromzähler zum Aufzeichnen des elektrischen Energieverbrauchs und ein Anpassungsmodul dafür

Info

Publication number: AT17225U1
Application number: ATGM16/2021U
Authority: AT
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 2015-04-17
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2021-09-15
Also published as: IL254958A0; RU2714858C2; CN112581739A; EP3283848B1; PT3283848T; ES2743520T3; WO2016166238A1; PL3283848T3; RU2017134496A3; EP3569985A1; RU2017134496A; CN112581739B; SI3283848T1; CN108112273A; SG11201708328WA; HK1251295B; HUE046069T2; EP3569985B1; ZA201706478B; EP3283848A1

Abstract

Ein Stromzähler (1), umfasst: eine Zähleinheit (2) zum Bestimmen des Stromverbrauchs; eine Kommunikationseinheit (3) zum Kommunizieren von Datensignalen innerhalb eines Kommunikationsbandes über eine Stromverkabelung; und eine Verarbeitungseinheit zum Steuern der Zähleinheit (2) und der Kommunikationseinheit (3); wobei die Kommunikationseinheit (3) dazu ausgelegt ist, das Kommunikationsband an die Kommunikationsumgebung anzupassen.

Description

Beschreibung

[0001] Diese Offenbarung betrifft Stromzähler zum Aufzeichnen des elektrischen Energieverbrauchs und ein Anpassungsmodul dafür. Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Stromzähler, der den Stromverbrauch aufzeichnet und Daten über Stromkabel übertragen kann. Insbesondere ist die Offenbarung auf ein vielseitiges Anpassungsmodul für den Stromzähler gerichtet.

HINTERGRUND

[0002] Die Smart Metering-Technologie spielt im Bereich der Verbrauchsmessung eine immer wichtigere Rolle, da sowohl Energieversorger als auch Endverbraucher, die elektrische Energie verbrauchen, von dieser Technologie profitieren. Mit intelligenten Zählern können die Energieversorger automatisch und ferngesteuert auf Zählerinformationen zugreifen, z.B. nicht nur auf den Stromverbrauch der Endverbraucher, sondern auch auf die Verteilung des Stromverbrauchs in Abhängigkeit von der Tages- oder Jahreszeit. Die Betriebsbedingungen der beim Endbenutzer installierten Zähler können auch von den Versorgungsunternehmen aus der Ferne überwacht werden. Der Endbenutzer kann wiederum häufiger Informationen vom Energieversorger erhalten.

[0003] Zur Bereitstellung dieser Funktionen sind Stromzähler auf eine zuverlässige und sichere bidirektionale Kommunikation angewiesen. Es wurden verschiedene Kommunikationstechnologien evaluiert, die in einem Stromzähler angewendet werden sollen. Kommunikation über Stromkabel ist eine der vielversprechenden Technologien. Durch die Kommunikation der Daten über das Stromkabel sind keine zusätzlichen Kabel oder Glasfasern für die Kommunikation erforderlich. Die Versorger profitieren von der vorhandenen Infrastruktur, dem Stromkabelnetz. Daher können die Installationskosten und die Wartungskosten für das Kommunikationsnetzwerk reduziert werden.

[0004] Die Kommunikation über Stromkabel ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation. Zum Übertragen der Daten wird das Datensignal auf ein Trägersignal aufmoduliert und an das Stromkabel angekoppelt, während zum Empfangen der Daten das modulierte Datensignal zunächst von dem Stromkabel abgekoppelt und dann demoduliert wird. In den letzten Jahren hat diese Kommunikationstechnologie eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen gefunden. Die Kommunikation über Stromkabel ist heute eine etablierte Technologie. Insbesondere der kürzlich entwickelte G3-PLC-Standard unterstützt eine äußerst zuverlässige und sichere Kommunikation über Stromkabel. Die G3-PLC kann verschiedene Frequenzbänder betreiben, die für verschiedene Länder zugewiesen sind. Zum Beispiel das CENELEC A-Band mit einem Frequenzbereich zwischen 35 kHz und 91 kHz, das CENELEC B-Band mit einem Frequenzbereich zwischen 98 kHz und 135 kHz, das ARIB-Band mit einem Frequenzbereich zwischen 155 kHz und 403 kHz und das FCC-Band mit einer Frequenz Bereich zwischen 155 kHz und 487 kHz. Das CENELEC A-Band und das CENELEC B-Band sind in Europa anwendbar, während das ARIB-Band und das FCC-Band in Japan, den USA bzw. anderen Ländern anwendbar sind.

[0005] Die WO 2012/040476 offenbart Kopplungsschaltungen für Stromleitungskommunikationsvorrichtungen. Eine Stromleitungskommunikationsvorrichtung kann einen Prozessor und eine mit dem Prozessor gekoppelte Kopplungsschaltung umfassen. Die Koppelschaltung kann wiederum einen Senderpfad und einen Empfängerpfad umfassen. In einigen Implementierungen kann der Sendepfad einen ersten Verstärker, einen ersten Kondensator, der mit dem ersten Verstärker gekoppelt ist, einen ersten Transformator, der mit dem ersten Kondensator gekoppelt ist, und mehrere Leitungsschnittstellen- Kopplungsschaltungen enthalten, die mit dem ersten Transformator gekoppelt sind, wobei jede der Leitungsschnittstellen-Kopplungsschaltungen konfiguriert ist, um mit einer anderen Phase einer elektrischen Leistungsschaltung verbunden zu werden.

[0006] Die WO 2009/000869 betrifft ein Verteiler- Stromleitungskommunikationssystem. Das System umfasst einen Kommunikationsserver, der Nachrichten über ein Telekommunikationsnetz sendet und empfängt, eine Stromverteilungsstation, an die ein Stromverteilungsnetz für Endbenutzer angeschlossen ist, und mindestens ein Gateway, das Nachrichten von dem Telekommunikationsnetz in einem vorgegebenen Frequenzband auf das Stromverteilungsnetz überträgt,

eine Vielzahl von intelligenten Zählern an Endbenutzernetzwerken zum Messen des Stromverbrauchs und umfassend ein Stromleitungskommunikationsmodem, das Nachrichten innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes über das Stromverteilungsnetzwerk sendet und empfängt, Stromleitungskommunikationsfilter an Stromleitungen, die das Stromverteilernetz und das Endnutzernetz verbinden, und an Stromleitungen, die das Stromverteilungsnetz mit der Stromverteilungsstation verbinden, wobei jedes Filter Frequenzen innerhalb des vorbestimmten Frequenzbandes blockiert.

ZUSAMMENFASSUNG

[0007] Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Stromzähler und ein Anpassungsmodul für den Stromzähler bereitzustellen, die zumindest einige der aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden.

[0008] Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Stromzähler und ein Anpassungsmodul für den Stromzähler bereitzustellen, die auf effiziente Weise und zu geringen Kosten vielseitig konfigurierbar sind.

[0009] Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Darüber hinaus ergeben sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

[0010] Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten Aufgaben insbesondere dadurch gelöst, dass ein Stromzähler eine Zähleinheit, eine Kommunikationseinheit und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die Zähleinheit dient zur Ermittlung des elektrischen Energieverbrauchs. Die Kommunikationseinheit wird zum Kommunizieren von Datensignalen innerhalb eines Kommunikationsbandes über Stromkabel verwendet. Die Verarbeitungseinheit dient zur Steuerung der Zähleinheit und der Kommunikationseinheit. Die Kommunikationseinheit ist konfiguriert, um das Kommunikationsband an die Kommunikationsumgebung anzupassen. Der Stromzähler kann in verschiedenen Kommunikationsumgebungen eingesetzt werden, beispielsweise können zugewiesene Kommunikationsfrequenzen für die Kommunikation über Stromkabel in verschiedenen Ländern unterschiedlich sein, verschiedene Versorgungsunternehmen können unterschiedliche Frequenzen für die Kommunikation über Stromkabel erfordern, in verschiedenen Umgebungen kann die Kommunikationsqualität der verschiedenen Frequenzbänder ebenfalls varieren. Da die Kommunikationseinheit so konfiguriert ist, dass sie das Kommunikationsband an die Kommunikationsumgebung anpasst, kann der Stromzähler an einem anderen Ort installiert werden, ohne dass die Hardware des Stromzählers geändert wird.

[0011] In einigen Ausführungsformen werden mehrere Frequenzbänder als Kommunikationsbänder für die Kommunikation über Stromkabel zugewiesen. Der Stromzähler ist so konfiguriert, dass er abhängig von der Kommunikationsumgebung von einem der zugewiesenen Frequenzbänder zu einem anderen zugewiesenen Frequenzband wechselt. Die zugewiesenen Frequenzbänder sind CENELEC A, CENELEC B, FCC, ARIB und eine Kombination der vorhergehenden. In verschiedenen Ländern werden unterschiedliche Frequenzbänder für eine Kommunikation über Stromkabel zugewiesen. Wenn intelligente Stromzähler in verschiedenen Ländern installiert sind, muss die Kommunikationseinheit in der Lage sein, die Datensignale innerhalb des Frequenzbandes zu übertragen, das verschiedenen Ländern zugewiesen ist. Darüber hinaus unterscheiden sich die bevorzugten Frequenzbänder für eine Kommunikation über Stromkabel von Versorgungsunternehmen zu Versorgungsunternehmen. Einer bevorzugt eine Kommunikation im CENELEC A-Band, ein anderer bevorzugt eine Kommunikation im FCC-Band oder einem anderen Frequenzband. Darüber hinaus kann ein intelligenter Stromzähler in einem Ablesesystem installiert sein, das mehrere Stromzähler und andere elektrische Geräte, beispielsweise einen Konzentrator, enthält. Der Konzentrator kann so konfiguriert sein, dass er innerhalb eines definierten zugewiesenen Frequenzbandes über Stromkabel kommuniziert. Wenn die Kommunikationseinheit so konfiguriert ist, dass sie in Abhängigkeit von der Kommunikationsumgebung von einem der zugewiesenen Frequenzbänder zu einem anderen zugewiesenen Frequenzband wechseln kann, kann der Stromzähler für verschiedene Länder und für verschiedene Versor-

gungsunternehmen oder Ablesesysteme angewendet werden, ohne dass die Hardware geändert wird. Abhängig von den Orten, an denen der Stromzähler installiert ist, ist die Kommunikationsqualität in verschiedenen zugewiesenen Frequenzbändern unterschiedlich, abhängig von den anderen in der Nähe vorhandenen Signalen. Wenn die Qualität der Kommunikation über Stromkabel in einem zugewiesenen Frequenzband schlecht ist, ist die Kommunikationseinheit so konfiguriert, dass sie von diesem zugewiesenen Frequenzband auf ein anderes zugewiesenes Frequenzband umschaltet. Auf diese Weise kann die Qualität der Kommunikation über Stromkabel optimiert und eine gute Qualität der Kommunikation über Stromkabel sichergestellt werden.

[0012] Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise konfiguriert, um abhängig von der Kommunikationsumgebung von einem Frequenzband zu einem anderen Frequenzband zu wechseln. In einer Variante kann diese Umschaltung automatisch erfolgen und passt das Frequenzband für die Kommunikation der Kommunikationseinheit an die Anforderung bezüglich des Kommunikationsfrequenzbandes für z.B. unterschiedliche Standorte, unterschiedliche Versorgungsunternehmen und unterschiedliche Ablesesysteme an.

[0013] Alternativ oder in Kombination mit einer vorgenannten Bestimmungsanforderung hängt die Anpassung von der optimierten technischen Kommunikationsqualität mit dem Stromkabel ab (z.B. kann in bestimmten Umgebungen die Kommunikation innerhalb des CENELEC-Bandes eine stabilere Kommunikation liefern als innerhalb des FCC-Bandes oder eines anderen Frequenzbandes, oder umgekehrt). Das intelligente Schalten in Abhängigkeit von der Kommunikationsqualität ermöglicht nämlich eine dynamische Vermittlungslösung mit einer komplexen Kommunikation. Diese intelligente Umschaltung kann manuell oder per Fernsignal oder in einigen Anwendungen auch automatisch über ein selbstlernendes oder automatisch erkennendes Logikmodul erfolgen.

[0014] In einigen Ausführungsformen umfasst die Kommunikationseinheit eine Signalverarbeitungseinheit, einen mit der Signalverarbeitungseinheit verbundenen Schalter und ein Steuermodul zum Steuern des Schalters. Die Signalverarbeitungseinheit hat mindestens zwei Betriebsmodi in Abhängigkeit vom Zustand des vom Steuermodul gesteuerten Schalters. In einem ersten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit elektrische Signale aus einem ersten Frequenzband aus und koppelt die ausgewählten elektrischen Signale mit einer Stromverkabelung; In einem zweiten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit elektrische Signale aus einem zweiten Frequenzband aus und koppelt die ausgewählten elektrischen Signale an das Stromkabel. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband eines der zugewiesenen Frequenzbänder für eine Kommunikation über Stromkabel. Dies hat den Vorteil, dass ein vielseitiger Aufbau des Stromzählers erreicht werden kann.

[0015] Erfindungsgemäß werden die oben genannten Aufgaben insbesondere dadurch gelöst, dass ein Anpassungsmodul für einen Stromzähler eine Signalverarbeitungseinheit, einen mit der Signalverarbeitungseinheit verbundenen Schalter und ein Steuermodul zur Steuerung des Schalters umfasst. Die Signalverarbeitungseinheit hat mindestens zwei Betriebsmodi in Abhängigkeit vom Zustand des vom Steuermodul gesteuerten Schalters. In einem ersten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit elektrische Signale aus einem ersten Frequenzband aus und koppelt die ausgewählten Signale an das Stromkabel. In einem zweiten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit elektrische Signale aus einem zweiten Frequenzband aus und koppelt die ausgewählten Signale an das Stromkabel.

[0016] In einigen Ausführungsformen bildet die Signalverarbeitungseinheit in dem ersten Betriebsmodus ein Bandpassfilter, um die elektrischen Signale in dem ersten Frequenzband durchzulassen. Im zweiten Modus bildet die Signalverarbeitungseinheit ein Hochpassfilter, um die elektrischen Signale in einem zweiten Frequenzband durchzulassen.

[0017] In einigen Ausführungsformen sind das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband eines der zugewiesenen Frequenzbänder für eine Kommunikation über Stromkabel, beispielsweise CENELEC A, CENELEC B, FCC und ARIB.

[0018] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Frequenzband das CENELEC A-Band

und das zweite Frequenzband das FCC-Band oder umgekehrt.

[0019] In einigen Ausführungsformen ist das Steuermodul dazu ausgelegt, ein Steuerungssignal zum Steuern des Schalters basierend auf einem Konfigurationssignal zu erzeugen.

[0020] In einer Variante wird das Konfigurationssignal durch ein Initierungssignal initiiert, das über ein Stromkabel oder einen Funkkommunikationskanal übertragen wird. Das Initiierungssignal wird beispielsweise von einem Ablesesystem erzeugt, das einen Stromzähler enthält, in dem das Anpassungsmodul installiert ist. Das Initierungssignal wird über ein Stromkabel oder einen Funkkommunikationskanal an den Stromzähler übertragen, in dem das Anpassungsmodul installiert ist. Die Betriebsmodi der Verarbeitungseinheit können ferngesteuert werden. Daher kann das Anpassungsmodul ferngesteuert angepasst werden, um auf effiziente Weise über Stromkabel in einem definierten Frequenzband zu kommunizieren.

[0021] In einer alternativen Variante kann das Konfigurationssignal dynamisch erzeugt werden. Ein Logikmodul kann funktional mit dem Steuermodul oder einer Verarbeitungseinheit eines Stromzählers verbunden sein, in dem das Anpassungsmodul installiert ist. Das Logikmodul kann selbstlernend und/oder selbsterkennend sein und kann ein Konfigurationssignal erzeugen. Daher kann ein intelligentes Umschalten von einem Kommunikationsfrequenzband zu einem anderen Frequenzband erreicht werden. Dies bietet eine optimale Kommunikation in Bezug auf die Kommunikationsqualität und vielseitige Anwendungen, z.B. Unabhängigkeit von Kommunikationsfrequenzbandanforderungen in verschiedenen Ländern, Versorgungsunternehmen und Geräten, die an dasselbe Ablesesystem angeschlossen sind.

[0022] In einigen Ausführungsformen ist der Schalter ein Relais, vorzugsweise ein optoisoliertes Relais.

[0023] In einer Variante umfasst die Signalverarbeitungseinheit einen ersten Widerstand, einen ersten Kondensator, einen zweiten Kondensator und eine erste Induktivität, wobei der erste Kondensator, der zweite Kondensator und der erste Induktor mit dem zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordneten ersten Induktor in Reihe geschaltet sind, wobei der erste Widerstand parallel zum ersten Induktor geschaltet ist.

[0024] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinheit konfiguriert, um von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten, indem der erste Induktor überbrückt wird. In einer Variante wird der mit der Verarbeitungseinheit verbundene Schalter in den geschlossenen Zustand gesteuert und der erste Induktor wird überbrückt. Auf diese Weise kann das Anpassungsmodul oder ein Stromzähler, der das Anpassungsmodul enthält, die Kommunikationsfrequenz für die Stromkabelkommunikation von einem ersten Frequenzband auf ein zweites Frequenzband umschalten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0025] Um die Art und Weise zu beschreiben, in der Vorteile und Merkmale der Offenbarung erhalten werden können, wird im Folgenden eine genauere Beschreibung der oben kurz beschriebenen Prinzipien unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen derselben gegeben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Diese Zeichnungen stellen nur beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung dar und sind daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen.

[0026] Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Stromzählers;

[0027] Fig. 2 stellt ein schematisches Diagramm eines Anpassungsmoduls für einen Stromzähler dar;

[0028] Fig. 3 stellt eine beispielhafte Implementierung der Fernsteuerung eines in dem Anpassungsmodul enthaltenen Schalters dar;

[0029] Fig. 4 stellt eine beispielhafte Implementierung einer Signalverarbeitungseinheit dar, die in dem Anpassungsmodul angewendet wird; und

[0030] Fig. 5 stellt eine beispielhafte Implementierung der Signalverarbeitungseinheit mit einem Schalter mit zwei Zuständen dar;

BESCHREIBUNG

[0031] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromzählers 1, der eine Zähleinheit 2, eine Kommunikationseinheit 3 und eine Verarbeitungseinheit 4 umfasst. Die Zähleinheit 2 misst beispielsweise Strom und Spannung, um die elektrische Leistung und den Energieverbrauch bzw. die Energieerzeugung zu bestimmen. Die Kommunikationseinheit 3 kommuniziert Datensignale wie den ermittelten Stromverbrauch oder die ermittelte Stromerzeugung, Diagnosedaten des Stromzählers 1 und Informationsdaten von und zu den Versorgungsunternehmen innerhalb eines Kommunikationsbandes über die Stromkabel 5. Die Verarbeitungseinheit steuert die Zähleinheit 2 und die Kommunikationseinheit 3.

[0032] Eine Vielzahl von Frequenzbändern sind als Kommunikationsbänder für die Kommunikation über Stromkabel 5 zugeordnet. Der Stromzähler 1 ist konfiguriert, um abhängig von der Kommunikationsumgebung von einem der zugewiesenen Frequenzbänder zu einem anderen zugewiesenen Frequenzband umzuschalten.

[0033] In einer in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Kommunikationseinheit ein Modulations-/Demodulationsmodul zum Modulieren/Demodulieren der Datensignale auf einem Trägersignal, ein analoges Front-End und ein Anpassungsmodul. Das Umschalten des Frequenzbandes wird insbesondere dadurch erreicht, dass das Anpassungsmodul in zwei Betriebsmodi betrieben wird.

[0034] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Anpassungsmoduls 10 für einen Stromzähler gemäß der Offenbarung. Das Bezugszeichen 10 bezieht sich auf das Anpassungsmodul 10, das eine Signalverarbeitungseinheit 11, einen Schalter 12 und ein Steuermodul 13 umfasst. Da das Anpassungsmodul 10 für die Kommunikation über das Stromkabel 5 ausgelegt ist, ist der Anschluss 2 der Signalverarbeitungseinheit 11 mit einem Stromkabel 5 verbunden, das je nach Betriebsland eine Spannung von beispielsweise 230 Volt oder 110 Volt aufweist. Der Anschluss 1 der Signalverarbeitungseinheit 11 ist mit dem analogen Frontend 14 verbunden. Die Signalverarbeitungseinheit 11 wählt die elektrischen Signale mit einer Frequenz innerhalb eines definierten Frequenzbandes aus und koppelt die ausgewählten elektrischen Signale an das Stromkabel 5 und umgekehrt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Schalter 12 mit der Signalverarbeitungseinheit 11 verbunden und ein Steuermodul 13 wird angewendet, um den Schalter 12 zu steuern. Um ein vielseitiges Anpassungsmodul 10 bereitzustellen, weist die Signalverarbeitungseinheit 11 mindestens zwei Betriebsmodi auf, die vom Zustand des Schalters 12 abhängen. Der Schalter hat mindestens zwei Zustände. In Abhängigkeit von der Anzahl der Betriebsmodi der Signalverarbeitungseinheit 11 ist ein geeigneter Schalter mit mindestens der gleichen Anzahl von Zuständen zu verwenden.

[0035] In einer Ausführungsform weist die Signalverarbeitungseinheit 11 zwei Betriebsmodi auf, wobei ein Schalter 12 mit zwei Zuständen gewählt wird. Das Steuermodul 13 erzeugt ein Steuersignal 36 zum Steuern des Schalters 12, der von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand wechselt. In einem ersten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit 11 die elektrischen Signale mit einer Frequenz innerhalb eines ersten Frequenzbandes aus und koppelt das ausgewählte Signal an das Stromkabel und umgekehrt. In einem zweiten Betriebsmodus wählt die Signalverarbeitungseinheit 11 elektrische Signale mit einer Frequenz innerhalb eines zweiten Frequenzbandes aus und koppelt das ausgewählte Signal an das Stromkabel 5 und umgekehrt. Das erste Frequenzband kann beispielsweise ein CENELEC A-Frequenzband sein und das zweite Frequenzband kann beispielsweise ein FCC-Frequenzband sein und umgekehrt. Um die Signalverarbeitungseinheit 11 in dem ersten Modus zu betreiben, wird der Schalter 12 in einen ersten Zustand gesteuert. Um die Signalverarbeitungseinheit 11 in dem zweiten Modus zu betreiben, wird der Schalter 12 in einen zweiten Zustand gesteuert. Das Steuermodul 13 ist konfiguriert, um ein Schaltersteuersignal 36 basierend auf einem Konfigurationssignal 35 zu erzeugen. Wie in Fig. 2 gezeigt, umfasst das Steuermodul 13 mindestens einen Eingangsanschluss Cin zum Empfan-

gen des Konfigurationssignals 35 und einen Ausgangsanschluss Cout zum Bereitstellen des Schaltersteuersignals 36 zum Steuern des Schalters 12. Wie später ausführlicher beschrieben wird, kann das Konfigurationssignal 35 lokal oder entfernt erzeugt werden. Weiterhin kann das Konfigurationssignal 35 dynamisch erzeugt werden.

[0036] In einer Variante wird das Konfigurationssignal 35 von einem Konfigurationswerkzeug erzeugt, das beispielsweise von einem Servicetechniker zur Installation oder Rekonfiguration eines Zählers verwendet wird, wobei das Anpassungsmodul 10 installiert ist. Das Konfigurationstool kann ein Softwaremodul, ein Hardawaremodul oder eine Kombination davon sein. Weiterhin kann das Konfigurationstool ein externes Gerät oder ein Teil des Stromzählers sein, der das Anpassungsmodul 10 enthält. Wenn das Anpassungsmodul 10 in einem Stromzähler installiert ist, kann das Konfigurationstool im Straomzähler angeordnet oder extern mit dem Stromzähler verbunden sein. Nach dem Empfang des Konfigurationssignals 35 erzeugt das Steuermodul 13 das Steuersignal 36, um den Schalter 12 in einen der Zustände zu steuern. Das Steuermodul 13 kann ein Softwaremodul, ein Hardwaremodul oder eine Kombination davon sein.

[0037] Fig. 3 zeigt eine Variante zur Fernerzeugung des Konfigurationssignals 35. In diesem Fall wird das Konfigurationssignal 35 durch ein Initierungssignal 37 initiiert, das beispielsweise von einem Ablesesystem 6 erzeugt wird. Das Initiierungssignal 37 wird über das Stromkabel 5 oder einen Funkkommunikationskanal zum Stromzähler übertragen, in dem das Anpassungsmodul 10 installiert ist. Basierend auf dem empfangenen Initiierungssignal 37 stellte der Stromzähler das Konfigurationssignal 35 für das Steuermodul 13 ein. Beispielsweise kann die in dem Stromzähler enthaltene Verarbeitungseinheit diese Funktion bereitstellen.

[0038] In einer alternativen Konfiguration kann diese Ausführungsform ein Logikmodul (in den Figuren nicht gezeigt) enthalten, das funktional mit dem Steuermodul 13 oder der Verarbeitungseinheit 4 des Stromzählers 1 verbunden ist, in dem das Anpassungsmodul installiert ist. Das Logikmodul kann selbstlernend und/oder selbsterkennend sein und ein Konfigurationssignal 35 erzeugen. Auf diese Weise wird das Konfigurationssignal 35 dynamisch erzeugt.

[0039] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Implementierung des Anpassungsmoduls 10. Es ist zu erwähnen, dass die hier vorgestellte Ausführungsform lediglich ein Beispiel einer Hardware beschreibt, die die Signalverarbeitungseinheit 11 implementiert. Ein Fachmann wird jedoch verstehen, dass verschiedene Schaltungsimplementierungen möglich sind, die die gleiche Funktionalität bereitstellen. Wie in Fig. 4 gezeigt, umfasst die Signalverarbeitungseinheit 11 einen ersten Widerstand 23, einen ersten Kondensator 21, einen zweiten Kondensator 22 und einen ersten Induktor 25. Der erste Kondensator 21 und der zweite Kondensator 22 sind in Reihe geschaltet, wobei der erste Induktor 25 zwischen dem ersten Kondensator 21 und dem zweiten Kondensator 22 angeordnet ist. Der erste Widerstand 23 ist parallel zum ersten Induktor 25 geschaltet. Diese vier Elemente bilden ein Bandpassfilter, insbesondere einen LC-Resonanzkreis. Die Mittenfrequenz des Resonanzkreises wird hauptsächlich durch die Werte des ersten Kondensators 21, des zweiten Kondensators 22 und des ersten Induktors 25 definiert. Der Gütefaktor des Resonanzkreises ist teilweise durch den Wert des ersten Widerstandes 23 definiert, der parallel zum ersten Induktor 25 geschaltet ist. Das Bandpassfilter entfernt die Außerbandsignale aus dem Signalpfad, bevor sie mit dem Stromkabel 5 gekoppelt werden.

[0040] Zur leichten Entkopplung des Resonanzkreises von einem analogen Frontend 14 ist in dem Anpassungsmodul 10 ein zweiter Induktor 26 angeordnet. Daher wird im Falle des Hinzufügens dieses Entkopplungsmerkmals der zweite Induktor 26 verwendet und zwischen das analoge Front-End 14 und das Bandpassfilter geschaltet, vorzugsweise zwischen das analoge Front-End 14 und den ersten Kondensator 21. Das analoge Frontend 14 enthält eine Filtereinheit, einen Empfangsverstärker und einen Sendeverstärker. Vorzugsweise ist das analoge Frontend 14 eine integrierte Schaltung, um einen kompakten Aufbau zu haben und die Lasten zu reduzieren, die durch die langen Drahtverbindungen beispielsweise zwischen der Filtereinheit und den Verstärkern verursacht werden. Das analoge Frontend 14 arbeitet mit einer Versorgungsspannung, die viel niedriger ist als die Spannung des Stromkabels 5, normalerweise im Bereich von 10 Volt oder mehreren 10 Volt. Daher muss die Signalverarbeitungseinheit 11 in der Lage sein, elektrische

Signale mit einer Spannung im Bereich der Versorgungsspannung des analogen Frontends 14 an die Spannung des Stromkabels 5 anzupassen, beispielsweise von 10 Volt bis 220 Volt.

[0041] In einer Ausführungsform ist ein dritter Induktor 27 zwischen dem Knoten A und Masse angeordnet, um die niederfrequenten Stromleitungssignale wie die Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz am Eingang des analogen Frontends 14 zu dämpfen. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Anschluss 2 des analogen Frontends mit der Signalverarbeitungseinheit 11 verbunden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist der Schalter 12 mit einem Schutzwiderstand 24 in Reihe geschaltet. Der in Reihe geschaltete Schalter 12 und der Schutzwiderstand 24 sind parallel zum ersten Induktor 25 angeordnet. Der Schutzwiderstand 24 ist optional mit dem Schalter 12 in Reihe geschaltet. Fig. 4 zeigt den Signalfluss für den Fall der Übertragung elektrischer Signale an das Stromkabel 5. Die Signalverarbeitungseinheit 11 empfängt ein erstes elektrisches Signal 31 vom analogen Front-End 14 und gibt ein zweites elektrisches Signal 32 an das Stromkabel 5 aus. Es sollte erwähnt werden, dass die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung auch zum Empfangen elektrischer Signale von dem Stromkabel 5 angewendet werden kann. Der Signalfluss ist dann in entgegengesetzter Richtung.

[0042] Fig. 5 zeigt eine spezielle Ausführungsform des Anpassungsmoduls 10, bei der ein ZweiZustands-Schalter 15 mit einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand verwendet wird und die Signalverarbeitungseinheit 11 einen Niederfrequenzbandmodus und einen Hochfrequenzbandmodus aufweist. z.B. "CENELEC-A"-Modus bzw. einen "FCC-Band"-Modus. Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese spezifischen Frequenzbänder und auf die Werte der offenbarten elektrischen Elemente beschränkt ist. Wie in Fig. 5 dargestellt, läuft das erste elektrische Signal 31 im geöffneten Zustand des Zwei-Zustands-Schalters 15 durch Badpassfilter, der von dem ersten Kondensator 21, dem zweiten Kondensator 22, dem ersten Induktor 27 und dem ersten Widerstand 23 gebildet ist. Beispielsweise werden die Werte dieser vier Elemente so gewählt, dass die Mittenfrequenz des Bandpassfilters für die Anwendung des CENELEC-A-Modus auf 68 kHz eingestellt wird. Im geschlossenen Zustand des Zwei- Zustands-Schalters 15 werden der erste Induktor 25 und der erste Widerstand 23 durch den ZweiZustands-Schalter 15 überbrückt, weshalb das erste elektrische Signal 31 ein Hochpassfilter mit einer anderen Filtercharakteristik für die Anwendung des FCC-Modus durchläuft, z.B. ist die Grenzfrequenz auf die niedrigere Frequenz des FCC-Bandes eingestellt, nämlich 155 kHz.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

1 | Stromzähler 37 | Initierungssignal

2 | Zähleinheit

3 Kommunikationseinheit

4 | Verarbeitungseinheit

5 | Stromkabel

6 |Ablesesystem

10 | Anpassungsmodul

11 | Signalverarbeitungseinheit

12 | Schalter

13 | Steuermodul

14 |analoges Frontend

15 | Zwei-Zustands-Schalter

21 [|erster Kondensator (C1)

22 |zweiter Kondensator (C2)

23 |erster Widerstand (R1)

24 | Schutzwiderstand (R2)

25 [erster Induktor (L1)

26 | zweiter Induktor (L2)

27 |dritter Induktor (L3)

31 [erstes elektrisches Signal

32 |zweites elektrisches Signal

35 | Konfigurationssignal

36 | Steuersignal

Claims

Ansprüche

1. Stromzähler (1), umfassend: eine Zähleinheit (2) zum Bestimmen des Stromverbrauchs; eine Kommunikationseinheit (3) zum Kommunizieren von Datensignalen innerhalb eines Kommunikationsbandes über eine Stromverkabelung; und eine Verarbeitungseinheit zum Steuern der Zähleinheit (2) und der Kommunikationseinheit (3); wobei die Kommunikationseinheit (3) dazu ausgelegt ist, das Kommunikationsband an die Kommunikationsumgebung anzupassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheit (3) eine Signalverarbeitungseinheit (11) und ein Steuerungsmodul (13) umfasst; wobei die Signalverarbeitungseinheit (11) mindestens zwei Betriebsmodi aufweist, die vom Steuerungsmodul (13) gesteuert werden; wobei in einem ersten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) elektrische Signale aus einem ersten Frequenzband auswählt und die ausgewählten elektrischen Signale mit einer Stromverkabelung koppelt; in einem zweiten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) elektrische Signale aus einem zweiten Frequenzband auswählt und die ausgewählten elektrischen Signale mit der Stromverkabelung koppelt, wobei das Steuerungsmodul (13) dazu ausgelegt ist, ein Steuerungssignal (36) zum Steuern der Signalverarbeitungseinheit (11) basierend auf einem Konfigurationssignal (35) zu erzeugen, und wobei das Konfigurationssignal (35) von einem Auslösesignal (37) ausgelöst wird, das über eine Stromverkabelung (5) oder einen Funkkommunikationskanal zum Stromzähler (1) übertragen wird.

2. Stromzähler nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Frequenzbändern als Kommunikationsbänder für die Kommunikation über die Stromverkabelung zugeordnet sind, wobei die Kommunikationseinheit (3) dazu ausgestaltet ist, abhängig von der Kommunikationsumgebung von einem der zugeordneten Frequenzbänder auf ein anderes zugeordnetes Frequenzband zu wechseln.

3. Stromzähler nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kommunikationseinheit (3) weiters einen Schalter (12) umfasst, der mit der Signalverarbeitungseinheit (11) verbunden ist, und das Steuerungsmodul (13) zum Steuern des Schalters (12) ausgelegt ist; wobei die mindestens zwei Betriebsmodi abhängig von dem Zustand des Schalters (12) von dem Steuerungsmodul (13) gesteuert werden.

4. Stromzähler nach Anspruch 3, wobei der Schalter (12) ein Relais, vorzugsweise ein optoisoliertes Relais ist.

5. Stromzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem ersten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) einen Bandpasstfilter bildet, um die elektrischen Signale innerhalb des ersten Frequenzbands weiterzuleiten; und in dem zweiten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) einen Hochpasstilter bildet, um die elektrischen Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbands weiterzuleiten.

6. Stromzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband eines der zugeordneten Frequenzbänder für eine Kommunikation über eine Stromverkabelung sind.

7. Stromzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Signalverarbeitungseinheit (11) einen ersten Widerstand (23), einen ersten Kondensator (21), einen zweiten Kondensator (22) und einen ersten Induktor (25) umfasst, wobei der erste Kondensator (21), der zweite Kondensator (22) und der erste Induktor (25) mit dem ersten Induktor (25) in Reihe geschaltet sind, der zwischen dem ersten Kondensator (21) und dem zweiten Kondensator (22) angeordnet ist, wobei der erste Widerstand (23) mit dem ersten Induktor (25) parallel geschaltet ist.

8. Ein Anpassungsmodul (10) für einen Stromzähler (1), umfassend: eine Signalverarbeitungseinheit (11), und ein Steuerungsmodul (13);

wobei die Signalverarbeitungseinheit (11) mindestens zwei Betriebsmodi aufweist, die von dem Steuerungsmodul (13) gesteuert werden; wobei in einem ersten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) elektrische Signale aus einem ersten Frequenzband auswählt und die ausgewählten elektrischen Signale mit einer Stromverkabelung koppelt; in einem zweiten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) elektrische Signale aus einem zweiten Frequenzband auswählt und die ausgewählten elektrischen Signale mit der Stromverkabelung koppelt;

wobei das Steuerungsmodul (13) dazu ausgelegt ist, ein Steuerungssignal (36) zum Steuern der Signalverarbeitungseinheit (11) basierend auf einem Konfigurationssignal (35) zu erzeugen, und

wobei das Konfigurationssignal (35) von einem Auslösesignal (37) ausgelöst wird, das über eine Stromverkabelung (5) oder einen Funkkommunikationskanal zum Anpassungsmodul (10) übertragen wird.

9. Anpassungsmodul nach Anspruch 8, wobei eine Vielzahl von Frequenzbändern als Kommunikationsbänder für die Kommunikation über die Stromverkabelung zugeordnet sind, wobei die Kommunikationseinheit (3) dazu ausgestaltet ist, abhängig von der Kommunikationsumgebung von einem der zugeordneten Frequenzbänder auf ein anderes zugeordnetes Frequenzband zu wechseln.

10. Anpassungsmodul (10) nach Anspruch 8 oder 9, wobei in dem ersten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit (11) einen Bandpasstfilter bildet, um die elektrischen Signale innerhalb des ersten Frequenzbands weiterzuleiten; und in dem zweiten Betriebsmodus die Signalverarbeitungseinheit einen Hochpasstfilter bildet, um die elektrischen Signale innerhalb eines zweiten Frequenzbands weiterzuleiten.

11. Anpassungsmodul (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das erste Frequenzband und das zweite Frequenzband eines der zugeordneten Frequenzbänder für eine Kommunikation über eine Stromverkabelung sind.

12. Anpassungsmodul (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, weiters umfassend einen Schalter (12), der mit der Signalverarbeitungseinheit (11) verbunden ist, wobei die mindestens zwei Betriebsmodi von einem Zustand des Schalters (12) abhängen, der von dem Steuerungsmodul (13) gesteuert wird; und wobei das Steuerungsmodul (13) dazu ausgelegt ist, ein Steuerungssignal (36) zum Steuern des Schalters (12) basierend auf dem Konfigurationssignal (35) zu erzeugen.

13. Anpassungsmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Schalter (12) ein Relais, vorzugsweise ein optoisoliertes Relais ist.

14. Anpassungsmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Signalverarbeitungseinheit (11) einen ersten Widerstand (23), einen ersten Kondensator (21), einen zweiten Kondensator (22) und einen ersten Induktor (25) umfasst, wobei der erste Kondensator (21), der zweite Kondensator (22) und der erste Induktor (25) mit dem ersten Induktor (25) in Reihe geschaltet sind, der zwischen dem ersten Kondensator (21) und dem zweiten Kondensator (22) angeordnet ist, wobei der erste Widerstand (23) mit dem ersten Induktor (25) parallel geschaltet ist.

15. Anpassungsmodul nach Anspruch 14, wobei die Signalverarbeitungseinheit (11) konfiguriert ist, um von dem ersten Betriebsmodus zu dem zweiten Betriebsmodus umzuschalten, indem der erste Induktor (25) überbrückt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen