DE102008013342A1 - Hochspannungsanlage und Verfahren zur Datenübetragung in einer Hochspannungsanlage - Google Patents

Hochspannungsanlage und Verfahren zur Datenübetragung in einer Hochspannungsanlage Download PDF

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Hochspannungsanlage (1) mit mindestens einem Leiter (5), mindestens einer Vorrichtung (4; 4'), mit mindestens einem Sensor zum Erfassen einer Messgröße des Leiters (5) und einer Datenaufbereitungsanlage (3). Die Vorrichtung (4; 4') umfasst ein Halbleitersubstrat (40; 40'), wobei der mindestens eine Sensor ein auf dem Halbleitersubstrat angeordneter Nano- oder Mikrosensor (41, 42, 43; 41', 42', 43') ist, dem Sensor eine auf dem Halbleitersubstrat (40; 40') angeordnete Schaltungslogik (44, 45, 46; 44', 45', 46') zugeordnet ist und die mindestens eine Vorrichtung eine digitale Datenschnittstelle (47; 47') aufweist. Die Datenaufbereitungsanlage (3) weist eine Schnittstelle (37) auf, wobei die Schnittstelle mit der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') über die Datenschnittstelle (47; 47') zum Informations- und/oder Datentransfer verbindbar ist.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Datenübertragung mit einer derartigen Hochspannungsanlage skizziert.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine Hochspannungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Datenübertragung in einer Hochspannungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
  • Die Überwachung von Hochspannungsanlagen ist von großer Bedeutung für die Lebensdauer und die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Anlage. Bei der Überwachung wird insbesondere darauf geachtet, dass sich der Zustand des Leiters einer Hochspannungsanlage bzw. der Zustand eines Schalters innerhalb einer Hochspannungsanlage im Rahmen von vorab festgelegten Intervallen bewegt. Der Zustand des Leiters wird dabei über Messgrößen wie Spannung, Strom, Temperatur, Druck, Teilentladungen sowie im Falle von Schaltanlagen auch der Position des Schalters mit Hilfe von Sensoren bestimmt.
  • Heute werden die Sensoren über Kabel an Schnittstellengeräte angeschlossen, bevor eine weitere Schnittstelle die Daten über das Feldschutz- und Feldleitgerät aufbereitet. Die unterschiedlichen Schnittstellen bringen eine hohe Komplexität und sind aufwendig zu installieren und zu warten. Der Installationsaufwand, die Prüf- und Parametrisierungsarbeiten und Kosten sind erheblich, und die Fehleranfälligkeit derartiger Sensoren ist groß. Nach CIGRE-Untersuchungen liegen die Ursachen für Fehler in Schaltanlagen zumeist in der Sekundärtechnik.
  • Beispielsweise wird im Stand der Technik ein 100-Volt-Normsignalwert vom Spannungswandler über eine elektronische Umwandlungsschnittstelle in das Schutz- und Leitsystem eingespeist. Bei einem Stromwandler werden dabei Normsignalwerte von 1 oder 5 Ampere eingespeist. Die unterschiedlichen Ankopplungen machen die Handhabung komplex und haben dennoch nur eingeschränkte Aussagekraft.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochspannungsanlage zu schaffen, welche eine geeignete Ankopplung von Sensoren für Strom, Temperatur, Druck, Position und Teilentladungen schafft. Die Aufgabe wird gelöst mit einer Hochspannungsanlage, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterführungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüchen dargelegt.
  • Dadurch, dass die Vorrichtung zum Erfassen einer Messgröße des Leiters ein Halbleitersubstrat umfasst, wobei der mindestens eine Sensor ein auf dem Halbleitersubstrat angeordneter Nano- und Mikrosensor ist, kann die Vorrichtung sehr klein und hochintegriert ausgebildet werden. Dadurch, dass dem Sensor eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete Schaltungslogik zugeordnet ist, wird die Integration weiter erhöht. Schaltungslogiken haben dabei den Vorteil, dass sie heutzutage leicht anpassbar und technisch zuverlässig ausbildbar sind. Mittels einer dergestalt ausgebildeten Vorrichtung lässt sich bereits eine hohe Integration von Sensorik und Signalaufbereitung durchführen. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine digitale Datenschnittstelle auf, welche ebenfalls auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist.
  • Die Datenaufbereitungsanlage weist ebenfalls eine Schnittstelle auf, wobei die Schnittstelle mit der mindestens einen Vorrichtung über die Datenschnittstelle zum Informations- und/oder Datentransfer verbindbar ist. Bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsanlage empfängt eine Datenaufbereitungsanlage die Daten direkt von der Vorrichtung ohne dazwischengeschaltete sogenannte ”merging units” oder Umwandlungsschnittstellen. Das an der digitalen Datenschnittstelle der Vorrichtung ankommende Signal des Sensors ist bereits digital und kann somit auf wesentlich einfachere Weise direkt der Datenaufbereitungsanlage zur Verfügung gestellt werden.
  • In einer Variante der Hochspannungsanlage ist die Datenaufbereitungsanlage mit dem mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung verbunden. Auf diese Weise ist eine direkte Kommunikation zwischen der Datenaufbereitungsanlage und dem Sensor, welcher auf der Vorrichtung angeordnet ist, möglich. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Kommunikation zwischen der Datenaufbereitungsanlage und dem mindestens einen Sensor zumindest streckenweise über Funk geschieht. Die Vorteilhaftigkeit ist zum einen in der Einsparung der Kabel und der damit verbundenen Verminderung der Komplexität in einem Schaltschrank als zum anderen auch in den damit verbundenen Kosteneinsparungen zu finden. Bei einer Funkverbindung muss lediglich die Störsicherheit des Funkkanals gewährleistet werden sowie eine Vorrichtung zur Identifizierung des einzelnen Sensors implementiert sein.
  • In einer speziellen Variante wird die funkbasierte Kommunikation zwischen der Datenaufbereitungsanlage und dem mindestens einen Sensor über einen Richtfunkkanal gelöst. Dabei kann das Funksignal im Gigahertzbereich übertragen werden. Hierdurch lassen sich relativ große Reichweiten zwischen der Datenaufbereitungsanlage und dem Sensor bzw. der Vorrichtung erreichen. Besonders vorzugsweise wird im Terahertzbereich gearbeitet. Im Terahertzbereich breiten sich Funkwellen wesentlich gebündelter aus und werden von der Atmosphäre stark gedämpft, so dass schon wenige Meter neben dem Funkkanal keine ausreichende Empfangsstärke vorhanden ist. Ein Richtfunk im Terahertzbereich wäre somit eine ”Kabelstrecke ohne Kabel”. Die Leistung und Richtung einer Terahertz-Richtfunkübertragung in einer Hochspannungsanlage können so ausgelegt werden, dass nur die zugewiesenen Sensoren erreicht werden.
  • In einer weiteren Variante sind die Schnittstelle und die Datenschnittstelle der mindestens einen Vorrichtung über eine Prozessbusstruktur verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Prozessbustechnik eine sichere Datenkommunikation gewährleistet und die für Hochspannungsanlagen wichtige Redundanz aufweisen kann. Zudem ist im Bereich der Hochspannungsschaltanlagen bereits Erfahrung mit Prozessbussen vorhanden.
  • In einer weiteren Variante ist die Schaltungslogik derart gestaltet, dass sie einen Identifizierer und/oder einen Signalaufbereiter und/oder einen Digitalisierer umfasst. Dabei können zum Aufbringen der Schaltungslogik auf das Halbleitersubstrat beispielsweise TTL-Bausteine eingesetzt werden. Durch den Identifizierer ist es möglich, einen einzelnen Sensor, beispielsweise bei Vorhandensein mehrerer Vorrichtungen bzw. mehrerer Sensoren auf einer Vorrichtung, direkt anzusprechen und bestimmte Daten anzufordern bzw. abzufragen. Dabei kann die Abfrage leitungsgebunden oder über Funksignale geschehen. So wird es möglich, einzelne Sensoren gezielt anzusprechen, ohne dass ständig ein Datenfluss zwischen der Datenaufbereitungsanlage und einem einzelnen Sensor gegeben sein muss. Lediglich zu bestimmten Zeitpunkten wird eine Information angefordert, was die anfallende Datenmenge in der Datenaufbereitungsanlage auf ein notwendiges Maß reduziert. Dadurch wird die Handhabung des gesamten Schaltfeldes einfacher und zielführender. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn man die Hochspannungsanlage bzw. Hochspannungsschaltanlage bzw. gasisolierte Hochspannungsschaltanlage in ihrer Gesamtheit mit Schaltanlage, Schaltfeld, Umspannwerk und sämtlichen darin befindlichen Vorrichtungen und Sensoren betrachtet.
  • Ein Identifizierer kann dabei über Oberflächenwellenfilter realisiert werden. Dabei wird der Sensor über einen Kammfilter identifiziert, wenn ein Funksignal diesen erreicht, und die Reflexion des Funksignals ausgewertet. Mit Hilfe des reflektierten Funksignals wird eine präzise Sensorzuordnung eindeutig erreicht, und die übertragenen Datensignale können eindeutig zugeordnet werden.
  • Mit Hilfe des Signalaufbereiters und/oder des Digitalisierers lässt sich eine einheitliche Datenstruktur und somit die Grundlage für eine standardisierte Datenübertragung schaffen, was zu einer Vereinfachung des Sekundärsystems führt und die Fehlerwahrscheinlichkeit verringert. Dabei werden die von den Sensoren ermittelten Messwerte verschiedenster Messgrößen, wie beispielsweise Strom, Spannung, Temperatur, Druck, Position eines Schalters oder Teilentladungen, welche zunächst nur analog vorliegen, aufbereitet und vorteilhafterweise mittels eines einheitlichen Datenprotokolls in ein standardisiertes, für alle Messgrößen einheitliches Datensatzformat umgewandelt. Dabei ist der mittels des Digitalisierers digitalisierte Datensatz für alle Messwerte gleich strukturiert, was die Auswertung in der Datenaufbereitungsanlage vereinfacht. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, alle Messdaten z. B. in einem Schaltfeld zentral über die Datenaufbereitungsanlage zu erfassen und in einen Prozessbus einzuspielen. Hierbei kann auf ein Höchstmaß an Standardbausteinen zurückgegriffen werden.
  • In einer weiteren Variante sind mindestens zwei Vorrichtungen vorhanden, wobei die Schnittstelle der Datenaufbereitungsanlage mit der Datenschnittstelle einer jeden der mindestens zwei Vorrichtungen verbunden ist. Die anhand der vorab genannten Varianten realisierten Datenübertragungen und Datenstrukturen lassen sich in einem System mit einer Vielzahl von Vorrichtungen bzw. Sensoren am effizientesten nutzen. Hierbei kann beispielsweise auf ein einheitliches Datenprotokoll wie z. B. das IEC 61850 zurückgegriffen werden, welches im Bereich von Hochspannungsanlagen bereits eingesetzt wird.
  • Die unterschiedlichen vorab genannten Varianten können beliebig miteinander kombiniert werden. Ihnen gemein ist, dass die Anwendung von nano- oder mikrotechnologischen Sensoren mit integrierter Messdatenaufbereitung die Möglichkeit herstellt, über ein Standardprotokoll zum Datenaustausch direkt mit der Zentraleinheit der Hochspannungsschaltanlage zu kommunizieren. Da diese Datenaufbereitung bereits in Teilen auf dem Sensor erfolgt, kann auf eine zwischengelagerte Datenaufbereitung verzichtet werden. Diese eingesparte Ebene der Datenbehandlung vereinfacht das Anfahren von Hochspannungsschaltanlagen und bietet vor allem ein hohes Maß an Datenbearbeitungsstandardisierung in einer Hochspannungsanlage. Bei einer einzigen standardisierten Datenschnittstelle der einzelnen Vorrichtungen bietet vor allem die vereinfachte Datenaufbereitung durch reduzierte Varianz von Möglichkeiten und damit einer Reduzierung der Fehlerwahrscheinlichkeit einen Vorteil. Die Verwendung einer einzigen zentralen Datenaufbereitungsanlage in einer Hochspannungsanlage reduziert auch die Datenvarianz innerhalb der Hochspannungsanlage und die damit verbundenen Fehlerquellen.
  • Die Standarddatenstrukturen auf Sensorebene und die zentrale Datenaufbereitungsanlage auf Hochspannungsfeldebene vereinfa chen die Datenbehandlung auf der Hochspannungsschaltanlagen-Ebene und tragen dazu bei, eine höhere Zuverlässigkeit der Hochspannungsanlage im Betrieb zu erreichen. Infolgedessen werden die verwendeten Geräte sowohl einfacher in der Hardware als auch in der Software, was wiederum zu einer Vereinfachung der Technik und zu einer preiswerteren Ausführung der Hochspannungsanlagen führt.
  • Die Hochspannungsanlage ist insbesondere für ein Verfahren zur Datenübertragung geeignet, bei welchem ein Messwert einer Messgröße mit dem mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung gemessen wird. Weiterhin wird der Messwert innerhalb der Schaltungslogik zu einem Datensatz aufbereitet, wodurch die Umwandlung unterschiedlichster Messgrößen in ein Protokoll oder wenige Protokolle möglich wird, was die weitere Datenverarbeitung vereinfacht. Der Datensatz wird anschließend an die digitale Datenschnittstelle übergeben und an die Schnittstelle der Datenaufbereitungsanlage transferiert, wodurch der Messwert der zentralen Datenaufbereitung zur Verfügung steht.
  • In einer Variante des Verfahrens wird dem mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung eine Aufforderung übermittelt, eine Messung durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass die Messungen nicht ständig, sondern lediglich bei Bedarf durchgeführt werden müssen, was – wie zuvor bereits erwähnt – die Größe des Datenvolumens, welches an der Datenaufbereitungsanlage anfällt, deutlich reduziert, ohne Einbußen bei der Aussagekraft der Daten hinnehmen zu müssen. Dabei kann die Aufforderung per Funk oder über Kabel vorgenommen werden.
  • In einer weiteren Variante wird die Messung unabhängig von der Messgröße bei der Signalaufbereitung in einem einheitli chen Datenprotokoll aufbereitet. Dies hat zur Folge, dass an der digitalen Schnittstelle lediglich ein Datensatzformat zu bearbeiten ist, was die Komplexität der Schaltanlage deutlich reduziert.
  • In einer weiteren Variante wird nach dem Transfer des Datensatzes an die Datenaufbereitungsanlage der Datensatz mit weiteren Daten ergänzt und anschließend beispielsweise an das Schutz- und Leitsystem weitergegeben. Die weiteren Daten, z. B. Zeit oder besondere Vorkommnisse betreffend, können dabei mittels eines Standardverfahrens an den Datensatz angehängt werden.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele genauer erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Hochspannungsschaltanlage;
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Datenübertragung in einer Hochspannungsschaltanlage;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Datensatzes.
  • Die 1 zeigt eine Hochspannungsschaltanlage 1, welche ein Schutz- und Leitsystem 2, eine Datenaufbereitungsanlage 3 sowie zwei Vorrichtungen 4, 4' zum Erfassen einer Messgröße eines Leiters 5 sowie den Leiter 5 selbst umfasst. Der Leiter 5 ist dabei vorzugsweise ein gasisolierter Leiter mit einem an dieser Stelle nicht eingezeichneten Gehäuse.
  • Das Schutz- und Leitsystem 2 entspricht einem gängigen Schutz- und Leitsystem, wie es in heutigen Hochspannungsschaltanlagen verwendet wird. Über eine Verbindung 200, welche kabelbasiert ist, ist das Schutz- und Leitsystem 2 mit der Datenaufbereitungsanlage 3 verbunden. Die Datenaufbereitungsanlage 3 umfasst eine Steuereinheit 31 zum Koordinieren der unterschiedlichen Aktivitäten der Datenaufbereitungsanlage (z. B. eine oder mehrere CPUs oder Relais), eine Datenbank 32 mit den durch die Datenaufbereitungsanlage 3 erfassten Sensoren bzw. Vorrichtungen sowie deren Kennungen und eine Vielzahl von zusätzlichen Ergänzungsinformationen 33, welche aus anderen Bereichen als der Datenbank oder den an die Datenaufbereitungsanlage 3 angeschlossenen Vorrichtungen 4, 4' herrühren. Die Datenaufbereitungsanlage 3 weist zudem eine Schnittstelle 37 auf, welche mit den Vorrichtungen 4, 4' über eine Prozessbusstruktur in Verbindung steht und von den Vorrichtungen 4, 4' Informationen bzw. Daten empfängt bzw. an diese sendet.
  • Die Vorrichtungen 4, 4' sind zum Erfassen von Messgrößen des Leiters 5 ausgebildet. Dabei weist die Vorrichtung 4 drei Mikrosensoren 41, 42, 43 auf, wobei der Mikrosensor 41 eine am Leiter 5 anliegende Spannung, der Mikrosensor 42 eine am Leiter 5 anliegende Stromstärke und der Mikrosensor 43 eine Temperatur im Bereich des Leiters 5 misst. Jedem der drei Mikrosensoren ist eine eigene Schaltungslogik 44, 45, 46 zugeordnet, wobei auf die Schaltungslogik noch genauer eingegangen wird. Die Vorrichtung 4 weist zusätzlich eine digitale Datenschnittstelle 47 auf, welche zur Kommunikation und zum Informations- und/oder Datentransfer mit der Datenaufbereitungsanlage 3 bzw. deren Schnittstelle 37 ausgelegt ist. Die Mikrosensoren 41, 42, 43 sowie die Schaltungslogiken 44, 45, 46 und die Schnittstelle 47 sind auf einem gemeinsamen Halbleitersubstrat 40 angeordnet.
  • Exemplarisch für den grundsätzlichen Aufbau einer der Schaltungslogiken sei die Schaltungslogik 45 genauer erläutert. Diese weist einen Identifizierer 450, einen Signalaufbereiter 451 sowie einen Digitalisierer 452 auf. Dem Identifizierer liegt die Aufgabe zugrunde, den ihm zugeordneten Sensor 42 eindeutig zu identifizieren. Das heißt, bei einer Aufforderung der Datenaufbereitungsanlage 3 an den Mikrosensor 42, eine Messung durchzuführen, wird der Sensor eindeutig über den Identifizierer 450 identifiziert. Derart angesprochen, führt der Mikrosensor 42 eine Messung durch und misst die am Leiter 5 anliegende Stromstärke. Dieses für sich genommen analoge Signal wird im Signalaufbereiter 451 in eine einheitliche Form aufbereitet. Das heißt, der analoge Messwert wird anhand in der Schaltungslogik eingebetteter Komponenten und mit Hilfe des Digitalisierers 452 in ein n-Bit-Wort gewandelt, wobei die Protokollstrukturen des n-Bit-Wortes einheitlich sind. Dies bedeutet, dass der Datensatz in Form des n-Bit-Wortes unabhängig von der gemessenen Messgröße dieselbe Struktur aufweist, so dass die durch den Mikrosensor 42 aufgenommene Messgröße und der daraus gewonnene Messwert in derselben Form an der digitalen Datenschnittstelle 47 vorliegt wie beispielsweise ein durch den Mikrosensor 41 aufgenommener Spannungswert.
  • Der mit Hilfe des Mikrosensors 42 gewonnene Datensatz wird über die digitale Datenschnittstelle über eine kabelbasierte Verbindung 100 an die Schnittstelle 37 der Datenaufbereitungsanlage 3 übergeben. Hier wird der Datensatz in der Steuereinheit 31 kontrolliert und mit der Datenbank 32 abgeglichen und gegebenenfalls mit zusätzlichen Informationen 33 zu einem (n + m)-Bit-Wort ergänzt, welches anschließend an das Schutz- und Leitsystem 2 übergeben wird. Des Weiteren können in dem m-Bit-Bereich des Wortes zusätzliche Informationen wie Zeit oder Zeit seit der letzten Messung beinhaltet sein.
  • Die Vorrichtung 4' weist ebenfalls ein Halbleitersubstrat 40' auf, wobei ihre Sensoren die Nanosensoren 41', 42', 43' sind.
  • Den einzelnen Nanosensoren ist dabei eine eigene Schaltungslogik 44', 45', 46' zugeordnet, welche die von den Nanosensoren empfangenen Messwerte identifiziert, aufbereitet und digitalisiert. Die aufbereiteten Messdaten werden in jeweils einem Datensatz zusammengefasst und an die digitale Datenschnittstelle 47' übergeben.
  • Die Verbindung 100' zwischen der digitalen Datenschnittstelle 47' und der Schnittstelle 37 ist hierbei funkbasiert. Dies sei exemplarisch am Nanosensor 41' und der ihm zugeordneten Schaltungslogik 44' erläutert. Auf Aufforderung der Datenaufbereitungsanlage 3 hin wird ein Richtfunksignal im niedrigen Terahertzbereich an die Vorrichtung 4' gesendet. Dabei empfängt die digitale Datenschnittstelle 47' das Signal und leitet es an die Schaltungslogiken 44', 45' und 46' weiter. In dem gesendeten Signal der Verbindung 100' sind Strukturen vorhanden, welche die Identifizierer empfangen und mittels Oberflächenfilterung bestimmen, ob der dem Identifizierer zugewiesene Sensor angesprochen werden soll, d. h. in diesem Falle wird der Nanosensor 41' identifiziert. Der aufgrund des Funksignals angeforderte Messwert wird durch den Nanosensor 41' gemessen und anschließend in der Schaltungslogik 44' in einem einheitlichen Datenprotokoll aufbereitet. Dies wird anschließend an die digitale Datenschnittstelle 47' weitergeleitet und über die funkbasierte Verbindung 100' an die Schnittstelle 37 der Datenaufbereitungsanlage 3 weitergegeben. Von den Protokollen her unterscheidet sich der Datensatz, welcher durch den Nanosensor 41' und die ihm zugeordnete Schaltungslogik 44' an die digitale Schnittstelle 47' übermittelt wird, nicht von dem zuvor beschriebenen Datensatz, welcher durch den Mikrosensor 42 und die ihm zugeordnete Schaltungslogik 45 an die digitale Schnittstelle 47 übermittelt wird. Die Datensätze unterscheiden sich lediglich in ihren reinen Zahlenwerten und werden erst durch die zentrale Datenaufbereitungsanlage 3 mit Hilfe der Datenbank 32 zugeordnet und weiterverarbeitet. Als Beispiel für eine Datensatzstruktur sei auf 3 verwiesen. Für genauere Ausführungen der Vorrichtungen 4 bzw. 4' sei auf die Patentanmeldung mit dem Titel „Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen und Hochspannungsanlage” der Siemens AG, internes Anmelderaktenzeichen 2007 P 26189 DE, eingereicht beim Deutschen Patent- und Markenamt am selben Tag, verwiesen.
  • In der 2 ist der Ablauf einer Datenübertragung zwischen einer Vorrichtung bzw. einem Sensor und der zentralen Datenaufbereitungsanlage ausgeführt. Die zentrale Datenaufbereitungsanlage übersendet eine Anforderung 60 entweder an eine Vorrichtung oder einen Sensor bzw. ausgewählte Vorrichtungen oder Sensoren verschiedener Vorrichtungen, wenn diese einen Messwert ermitteln und an die zentrale Datenaufbereitungsanlage übertragen sollen. Anschließend wird der Messwert im Rahmen der Messung 61 gemessen. Der analoge Messwert wird in einer Signalaufbereitung 62 in ein standardisiertes einheitliches digitales Datenprotokoll übersetzt, welches für alle Sensoren und alle Vorrichtungen identisch ist. Letzteres kann auch im zusätzlichen, jedoch nicht zwingend notwendigen Schritt der Vereinheitlichung 63 geschehen. Anschließend wird der Datensatz in einem Transfer 64 an die zentrale Datenaufbereitungsanlage übermittelt. Danach können innerhalb der zentralen Datenaufbereitungsanlage noch im Rahmen einer Ergänzung 65 weitere Informationen zum Datensatz hinzugefügt werden.
  • In der 3 ist ein beispielhafter Datensatz 70 in Form eines (n + m)-Bit-Wortes gezeigt. Dabei weist der Datensatz 70 einen n-Bit-Teilbereich 7173 mit einer Identifikation 71 auf, anhand welcher dem Datensatz entnehmbar ist, welchem Sensor dieser Messwert zugeordnet werden kann bzw. welche Messgröße dem Messwert 72 zugrunde liegt. Der Messwert 72 weist hier ebenfalls eine vorgegebene Anzahl von Bits auf und kann anhand geeigneter Tabellen problemlos in die zugehörige Messgröße umgerechnet werden. Der Datensatz 70 weist weiterhin einen Kontrollwert 73 auf, welcher Auskunft darüber erteilt, ob der Sensor bzw. die Vorrichtung zum Erfassen einer Messgröße eines Leiters fehlerfrei funktioniert, d. h. es kann beispielsweise eine Prüfsumme beinhaltet sein. Der Datensatz 70 weist des Weiteren einen Abschnitt mit ergänzender Information 74 auf, wobei die ergänzende Information 74 erst in der zentralen Datenaufbereitungsanlage hinzugefügt wird. Die ergänzende Information 74 ist standardisiert m Bits lang, so dass der gesamte Datensatz 70 eine Länge von (m + n) Bits umfasst. Geeignete Werte sind die gängigen Werte, d. h. Datensatzlängen von 8, 16, 32, 64 Bits.
  • 1
    Hochspannungsanlage
    2
    Schutz- und Leitsystem
    3
    Datenaufbereitungsanlage
    4, 4'
    Vorrichtung
    5
    Leiter
    31
    Steuereinheit
    32
    Datenbank
    33
    Ergänzungsinformation
    37
    Schnittstelle
    40, 40'
    Halbleitersubstrat
    41, 42, 43
    Mikrosensor
    41', 42', 43'
    Nanosensor
    44, 45, 46, 44', 45', 46'
    Schaltungslogik
    47, 47'
    digitale Datenschnittstelle
    60
    Anforderung
    61
    Messung
    62
    Signalaufbereitung
    63
    Vereinheitlichung
    64
    Transfer
    65
    Ergänzung
    70
    Datensatz
    71
    Identifikation
    72
    Messwert
    73
    Kontrollwert
    74
    ergänzende Information
    100, 100'
    Verbindung
    200
    Verbindung
    450
    Identifizierer
    451
    Signalaufbereiter
    452
    Digitalisierer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - IEC 61850 [0014]

Claims (10)

  1. Hochspannungsanlage (1) mit mindestens einem Leiter (5), mindestens einer Vorrichtung (4; 4') mit mindestens einem Sensor zum Erfassen einer Messgröße des Leiters (5) und einer Datenaufbereitungsanlage (3), dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (4; 4') ein Halbleitersubstrat (40; 40') umfasst, wobei der mindestens eine Sensor ein auf dem Halbleitersubstrat angeordneter Nano- oder Mikrosensor (41, 42, 43; 41', 42', 43') ist, dem Sensor eine auf dem Halbleitersubstrat (40; 40') angeordnete Schaltungslogik (44, 45, 46; 44', 45', 46') zugeordnet ist und die mindestens eine Vorrichtung eine Datenschnittstelle (47; 47') aufweist und dass die Datenaufbereitungsanlage (3) eine Schnittstelle (37) aufweist, wobei die Schnittstelle (37) mit der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') über die Datenschnittstelle (47; 47') zum Informations- und/oder Datentransfer verbindbar ist.
  2. Hochspannungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Datenaufbereitungsanlage (3) mit dem mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') verbunden ist.
  3. Hochspannungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaufbereitungsanlage (3) mit dem mindestens einen Sensor über die Datenschnittstelle (47; 47') der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') per Funk, vorzugsweise per Richtfunk, verbunden ist.
  4. Hochspannungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (37) und die Datenschnittstelle (47; 47') der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') über eine Prozessbusstruktur verbunden sind.
  5. Hochspannungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungslogik (44, 45, 46; 44', 45', 46') einen Identifizierer (450) und/oder ein Signalaufbereiter (451) und/oder einen Digitalisierer (452) umfasst.
  6. Hochspannungsanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Vorrichtungen (4; 4') vorhanden sind und die Schnittstelle (37) der Datenaufbereitungsanlage (3) mit der Datenschnittstelle (47; 47') einer jeden der mindestens zwei Vorrichtungen (4; 4') verbunden ist.
  7. Verfahren zur Datenübertragung in einer Hochspannungsanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches folgende Schritte umfasst: a) Messung (61) eines Messwerts einer Messgröße mit dem mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung (4; 4'); b) Signalaufbereitung (62) des Messwerts in der Schaltungslogik (44, 45, 46; 44', 45', 46') zu einem Datensatz (70); c) Übergabe des Datensatzes (70) an die Datenschnittstelle (47; 47') und Transfer (64) an die Schnittstelle (37) der Datenaufbereitungsanlage (3).
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenaufbereitungsanlage (3) den mindestens einen Sensor der mindestens einen Vorrichtung (4; 4') eine Aufforderung (60), eine Messung (61) durchzuführen, übermittelt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung unabhängig von der Messgröße bei der Signalaufbereitung (62) in einem einheitlichen Datenprotokoll aufbereitet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz (70) in der Datenaufbereitungsanlage (3) mit weiteren Daten (74) ergänzt wird.
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