DE102016009045A1

DE102016009045A1 - Zwischenschaltgerät und Betriebsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102016009045A1
Application number: DE102016009045.6A
Authority: DE
Inventors: Detlef Fischer; Florian Mattner; Helmut Wiebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2016-07-25
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zwischenschaltgerät (1) zum Zwischenschalten zwischen einen intelligenten Stromzähler (11) und einen Stromverbraucher (2) in einer Kundenanlage, wobei der Stromverbraucher (2) einen schwankenden Stromverbrauch hat, der von dem Typ des Stromverbrauchers (2) und von dem Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2) abhängt und somit eine informationshaltige Stromsignatur bildet, so dass eine Messung des Stromverbrauchs einen Rückschluss zulässt auf den Typ und/oder das Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2). Die Erfindung sieht vor, dass das Zwischenschaltgerät (1) den Zusammenhang zwischen dem von dem Stromzähler (11) gemessenen Stromverbrauch des Stromverbrauchers (2) einerseits und dem Typ und/oder dem Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2) andererseits verschleiert, um die informationshaltige Stromsignatur des Stromverbrauchers (2) zu verschleiern und dadurch eine Ausspähung durch eine Stromauswertung zu erschweren. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Betriebsverfahren für ein solches Zwischenschaltgerät (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Zwischenschaltgerät zum Zwischenschalten zwischen einen intelligenten Stromzähler („Smart meter”) und einen Stromverbraucher (z. B. Fernsehgerät) in einer Kundenanlage. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Zwischenschaltgerät.
In der Vergangenheit wurden zur Messung des Stromverbrauchs in Privathaushalten meist Stromzähler verwendet, die nach dem Induktionsprinzip arbeiten und auch als Ferraris-Zähler bezeichnet werden. Diese früher üblichen Stromzähler waren zeitlich relativ träge und ermöglichten auch keine Fernabfrage des aktuellen Stromverbrauchs, so dass diese Stromzähler keine Möglichkeit für eine Ausspähung des jeweiligen Nutzerverhaltens des Stromkunden boten.
Seit einiger Zeit werden jedoch sogenannte intelligente Stromzähler („smart meter”) eingesetzt, die eine wesentlich höhere Messwertauflösung bieten und den Stromverbrauch auch mit wesentlich größerer zeitlicher Dynamik messen. Darüber hinaus ermöglichen derartige intelligente Stromzähler auch eine Fernabfrage des aktuellen Stromverbrauchs, beispielsweise über das Internet oder ein sonstiges Datennetz. Es bestehen deshalb Bedenken, dass das sehr genaue Stromverbrauchssignal derartiger intelligenter Stromzähler nicht nur zur Verbrauchsabrechnung genutzt wird, sondern auch zur Ausspähung des Nutzerverhaltens.
Ferner sind aus dem Stand der Technik Zwischenschaltgeräte bekannt, die zwischen einen Stromverbraucher und eine Netzsteckdose geschaltet werden können, um beispielsweise Zeitschaltfunktionen auszuführen oder hochfrequente Signale auszufiltern. Diese bekannten Zwischenschaltgeräte haben also eine völlig andere technische Funktion.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine derartige Ausspähung des Nutzerverhaltens im Zusammenhang mit intelligenten Stromzählern zu verhindern.
Diese Aufgabe wird durch ein Zwischenschaltgerät bzw. ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Erfindung beruht zunächst auf der technischen Erkenntnis, dass der Stromverbrauch von Stromverbrauchern (z. B. Fernsehgeräten) im Betrieb schwankt, wobei die Schwankungen des Stromverbrauchs vom Typ des jeweiligen Stromverbrauchers und von dem aktuellen Nutzungsverhalten abhängen. Dies hat zur Folge, dass der Stromverbrauch eine informationshaltige Stromsignatur bildet, die einen Rückschluss zulässt auf den Typ und/oder das Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers.
So ist der Stromverbrauch bei Fernsehgeräten beispielsweise von der aktuellen Helligkeit des Bildschirms abhängig. Das zeitliche Muster der Helligkeitsschwankungen bei einem bestimmten Fernsehprogramm resultiert dann in einem entsprechenden zeitlichen Muster des Stromverbrauchs des Fernsehgerätes. Eine Messung dieses zeitlichen Musters des Stromverbrauchs eines Fernsehgerätes ermöglicht dann durch einen Abgleich mit vorgegebenen programmabhängigen Referenzmustern die Bestimmung des aktuellen Fernsehprogramms, das auf dem jeweiligen Fernsehgerät läuft. Durch eine Überwachung des aktuellen Stromverbrauchs ist es also möglich, das Fernsehverhalten des jeweiligen Kunden auszuspähen.
Dieses Prinzip gilt auch für andere Stromverbraucher, die in Abhängigkeit von ihrem Nutzungsverhalten und in Abhängigkeit von ihrem Typ jeweils eine bestimmte informationshaltige Stromsignatur aufweisen, die durch eine Überwachung des von dem intelligenten Stromzähler gemessen Stromverbrauchs ausgespäht werden kann.
Die Erfindung sieht deshalb ein Zwischenschaltgerät vor, das zwischen einen Stromverbraucher und den intelligenten Stromzähler zwischengeschaltet werden kann, um die informationshaltige Stromsignatur zu verschleiern und dadurch eine Ausspähung des Typs bzw. des Nutzungsverhaltens des Kunden zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Zwischenschaltgerät weist einen verbraucherseitigen Anschluss zur elektrischen Verbindung mit dem Stromverbraucher auf. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Zwischenschaltgerät einen netzseitigen Anschluss zur elektrischen Verbindung mit dem Stromzähler auf, wobei der netzseitige Anschluss des Zwischenschaltgerätes vorzugsweise mit einer Netzsteckdose verbunden werden kann. Das erfindungsgemäße Zwischenschaltgerät prägt dem Stromverbrauch des Stromverbrauchers (z. B. Fernsehgerät) nun Stromänderungen auf, welche die informationshaltige Stromsignatur des Stromverbrauchers verschleiern und dadurch eine Ausspähung durch eine Stromauswertung erschweren oder sogar unmöglich machen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der verbraucherseitige Anschluss des Zwischenschaltgeräts eine Steckdose auf, um den Netzstecker des Stromverbrauchers anschließen zu können. Der netzseitige Anschluss des Zwischenschaltgeräts weist dagegen vorzugsweise einen Netzstecker auf, um das Zwischenschaltgerät an eine Haushaltssteckdose anschließen zu können. Auf diese Weise ist es sehr einfach möglich, das Zwischenschaltgerät zwischen einen Stromverbraucher und eine Haushaltssteckdose zu schalten.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Zwischenschaltgerät eine elektronische Baugruppe auf, die dem informationshaltigen Stromverbrauch des Stromverbrauchers Stromänderungen aufprägt, um die informationshaltige Stromsignatur des Stromverbrauchers zu verschleiern.
Vorzugsweise werden diese Stromänderungen stochastisch aufgeprägt, d. h. zufällig, um den Informationsgehalt der Stromsignatur zu verschleiern.
Beispielsweise kann die elektronische Baugruppe die signaturverschleiernden Stromänderungen mit einer Taktrate getaktet aufbringen, wobei die Taktrate vorzugsweise größer ist als 0,2 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz oder sogar 10 Hz.
Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der elektronischen Baugruppe zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.
Beispielsweise kann diese elektronische Baugruppe einen Schwingkreis aufweisen, der periodisch Energie einspeichert und wieder zurückspeist.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die elektronische Baugruppe zum Aufbringen der signaturverschleiernden Stromänderungen einen elektrischen Energiespeicher aufweist, wie beispielsweise einen Superkondensator. Die Stromänderungen können dann aufgeprägt werden, indem elektrische Energie eingespeichert bzw. abgerufen wird. Dies kann mittels eines Schaltgerätes erfolgen, welches den elektrischen Energiespeicher wahlweise als Energiequelle oder als Energiesenke schaltet.
Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die elektronische Baugruppe zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen einen ohmschen Widerstand aufweist, der aufgeschaltet wird, um die Stromänderungen aufzuprägen.
Die vorstehend genannten Möglichkeiten können im Rahmen der Erfindung auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. Darüber hinaus ist die Erfindung hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der elektronischen Baugruppe zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen nicht auf die vorstehend genannten Beispiele beschränkt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Zwischenschaltgerät konzipiert zur Verschleierung des Nutzungsverhaltens eines Fernsehgerätes, das in seinem Stromverbrauch Stromschwankungen zeigt, die einen Rückschluss zulassen auf das aktuelle Fernsehprogramm. Die aufgeprägten Stromänderungen sollten dann in ihrer Dynamik und/oder in ihrer Amplitude mindestens so groß sein wie die programmbedingten Stromschwankungen.
Weiterhin ist zu bemerken, dass die Erfindung auch Schutz beansprucht für ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein derartiges Zwischenschaltgerät, wobei sich die Einzelheiten des Betriebsverfahrens bereits aus der vorstehenden Beschreibung des Zwischenschaltgeräts ergeben, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.
Andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zwischenschaltgeräts zwischen einem Fernsehgerät und einer Haushaltssteckdose,
2A eine schematische Darstellung einer informationshaltigen Stromsignatur des Fernsehgeräts,
2B eine schematische Darstellung einer aufgeprägten Stromänderung zur Verschleierung der Stromsignatur,
2C eine schematische Darstellung des informationsfreien Stromverbrauchs am intelligenten Stromzähler,
3A eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zwischenschaltgeräts mit einem Schwingkreis zum Aufprägen der informationsverschleiernden Stromänderungen,
3B eine Abwandlung von 3A mit einem Widerstand zum Aufbringen der Stromänderungen, sowie
3C eine Abwandlung von 3B mit einem Speicher zum Aufprägen der informationsverschleiernden Stromänderung.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zwischenschaltgerät 1, das zwischen ein Fernsehgerät 2 und eine Haushaltssteckdose 3 geschaltet werden kann, um eine Ausspähung des Nutzerverhaltens in Bezug auf das Fernsehgerät 2 zu verhindern, wie noch detailliert beschrieben wird.
Hierzu weist das Zwischenschaltgerät 1 verbraucherseitig ein Stromkabel 4 mit einer Steckdose 5 auf, wobei die Steckdose 5 mit einem Netzstecker 6 des Fernsehgeräts 2 verbunden werden kann.
Netzseitig weist das Zwischenschaltgerät 1 ein weiteres Stromkabel 7 mit einem Netzstecker 8 auf, wobei der Netzstecker 8 mit der Haushaltssteckdose 3 verbunden werden kann, die in einer Wand 9 angeordnet ist.
Darüber hinaus können in der Wand 9 noch weitere Haushaltssteckdosen 10 angeordnet sein, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht weiter beschrieben werden muss.
Wichtig ist hierbei, dass der Stromverbrauch über die Haushaltssteckdosen 3, 10 von einem intelligenten Stromzähler 11 gemessen wird, der ein Stromverbrauchssignal ausgibt, das durch Fernabfrage abgefragt werden kann. Das von dem intelligenten Stromzähler 11 gemessene hochgenaue Stromverbrauchssignal bietet deshalb einen Ansatzpunkt für eine Ausspähung des Nutzerverhaltens insbesondere in Bezug auf das Fernsehgerät 2.
Zur Vermeidung einer solchen Ausspähung durch eine Stromverbrauchsauswertung prägt das Zwischenschaltgerät 1 dem informationshaltigen Stromverbrauch des Fernsehgeräts Stromänderungen auf, die eine Ausspähung verhindern.
So zeigt 2A eine schematische Darstellung der informationshaltigen Stromsignatur des Fernsehgeräts 2. 2B zeigt dagegen die aufgeprägte signaturverschleiernde Stromänderung, die von dem Zwischenschaltgerät 1 aufgeprägt wird. Hierbei ist zu erwähnen, dass die 2A und 2B nicht denselben Maßstab haben. Es reicht nämlich in der Praxis aus, wenn die aufgeprägten signaturverschleiernden Stromänderungen in ihrer Amplitude lediglich den Schwankungen der informationshaltigen Stromsignatur des Fernsehgeräts 2 entsprechen. Im Ergebnis misst der intelligente Stromzähler 11 deshalb einen informationsfreien Stromverbrauch, wie er in 2C schematisch dargestellt ist und keine Ausspähung mehr ermöglicht.
3A zeigt eine vereinfachte, schematische Darstellung des konstruktiven Aufbaus des Zwischenschaltgeräts 1 mit einem Schwingkreis 12, der mit einem Außenleiter 13 und einem Nullleiter 14 der Stromkabel 4 bzw. 7 verbunden ist. Darüber hinaus weisen die Stromkabel 4 bzw. 7 jeweils noch einen Schutzleiter 15 auf, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht näher beschrieben werden muss.
Der Schwingkreis 12 prägt der Stromsignatur des Fernsehgeräts 2 periodische Stromänderungen auf, so dass der resultierende Stromverbrauch keinen Rückschluss mehr auf das Nutzerverhalten ermöglicht.
3B zeigt eine Abwandlung des Zwischenschaltgeräts 1 mit einem Widerstand 16 und einem Schaltgerät 17, wobei das Schaltgerät 17 den Widerstand 16 stochastisch mit dem Außenleiter 13 und dem Nullleiter 14 verbinden kann, um Stromänderungen aufzuprägen und dadurch die Stromsignatur des Fernsehgeräts 2 zu verschleiern.
Schließlich zeigt 3C eine weitere Abwandlung des Zwischenschaltgeräts 1 mit einem Speicher 18 anstelle des Widerstands 16, wobei das Schaltgerät 17 den Speicher 18 wahlweise als Energiequelle oder als Energiesenke schalten kann, was ebenfalls eine Verschleierung der Stromsignatur des Fernsehgeräts 2 ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Zwischenschaltgerät
2: Fernsehgerät
3: Haushaltssteckdose
4: Stromkabel
5: Steckdose des Zwischenschaltgeräts
6: Netzstecker des Fernsehgeräts
7: Stromkabel
8: Netzstecker des Zwischenschaltgeräts
9: Wand
10: Haushaltssteckdose
11: Intelligenter Stromzähler
12: Schwingkreis
13: Außenleiter
14: Nullleiter
15: Schutzleiter
16: Widerstand
17: Schaltgerät
18: Speicher

Claims

Zwischenschaltgerät (1) zum Zwischenschalten zwischen einen intelligenten Stromzähler (11) und einen Stromverbraucher (2) in einer Kundenanlage, wobei der Stromverbraucher (2) einen schwankenden Stromverbrauch hat, der von dem Typ des Stromverbrauchers (2) und von dem Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2) abhängt und somit eine informationshaltige Stromsignatur bildet, so dass eine Messung des Stromverbrauchs einen Rückschluss zulässt auf den Typ und/oder das Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2), wobei das Zwischenschaltgerät (1) folgendes aufweist: a) einen verbraucherseitigen Anschluss (5) zur elektrischen Verbindung mit dem Stromverbraucher (2), b) einen netzseitigen Anschluss (8) zur elektrischen Verbindung mit dem Stromzähler (11), und c) einen elektrischen Leitungsweg (4, 7) zwischen dem verbraucherseitigen Anschluss (5) und dem netzseitigen Anschluss (8), dadurch gekennzeichnet, d) dass das Zwischenschaltgerät (1) den Zusammenhang zwischen dem von dem Stromzähler (11) gemessenen Stromverbrauch des Stromverbrauchers (2) einerseits und dem Typ und/oder dem Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2) andererseits verschleiert, um die informationshaltige Stromsignatur des Stromverbrauchers (2) zu verschleiern und dadurch eine Ausspähung durch eine Stromauswertung zu erschweren.
Zwischenschaltgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der verbraucherseitige Anschluss (5) des Zwischenschaltgeräts (1) eine Netzsteckdose (5) aufweist, um einen Netzstecker (6) des Stromverbrauchers (2) anschließen zu können, und b) dass der netzseitige Anschluss (8) des Zwischenschaltgeräts (1) einen Netzstecker (8) aufweist, um das Zwischenschaltgerät (1) an eine Haushaltssteckdose (3, 10) anschließen zu können.
Zwischenschaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektronische Baugruppe (12; 16, 17; 18), die dem informationshaltigen Stromverbrauch des Stromverbrauchers (2) Stromänderungen aufprägt, um die Stromsignatur des Stromverbrauchers (2) zu verschleiern.
Zwischenschaltgerät (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Baugruppe (12; 16, 17; 18) die signaturverschleiernden Stromänderungen stochastisch aufprägt.
Zwischenschaltgerät (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, a) dass die elektronische Baugruppe (12; 16, 17; 18) die signaturverschleiernden Stromänderungen mit einer Taktrate getaktet aufprägt, und/oder b) dass die Taktrate größer ist als 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz oder 10 Hz.
Zwischenschaltgerät (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, a) dass die elektronische Baugruppe (12) zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen einen Schwingkreis (12) aufweist, und/oder b) dass die elektronische Baugruppe (17, 18) zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen einen elektrischen Energiespeicher (18) aufweist, insbesondere einen Superkondensator, um elektrische Energie dynamisch einzuspeichern und abzurufen und dadurch die signaturverschleiernden Stromänderungen zu erzeugen, und/oder c) dass die elektronische Baugruppe (16, 17) zum Aufprägen der signaturverschleiernden Stromänderungen einen ohmschen Widerstand (16) aufweist, der aufgeschaltet wird, um die Stromänderungen aufzuprägen.
Zwischenschaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, a) dass das Zwischenschaltgerät (1) konzipiert ist zur Verschleierung des Nutzungsverhaltens eines Fernsehgeräts (2), b) dass das Fernsehgerät (2) in seinem Stromverbrauch Stromschwankungen zeigt, die einen Rückschluss zulassen auf das aktuelle Fernsehprogramm, und c) dass das Zwischenschaltgerät (1) Stromänderungen aufprägt, die in ihrer Dynamik und/oder in ihrer Amplitude mindestens so groß sind wie die programmbedingten Stromschwankungen.
Betriebsverfahren für ein Zwischenschaltgerät (1) zwischen einem intelligenten Stromzähler (11) und einem Stromverbraucher (2) in einer Kundenanlage, insbesondere für ein Zwischenschaltgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromverbraucher (2) einen schwankenden Stromverbrauch hat, der von dem Typ des Stromverbrauchers (2) und von dem Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2) abhängt und somit eine informationshaltige Stromsignatur bildet, so dass eine Messung des Stromverbrauchs einen Rückschluss zulässt auf den Typ und/oder das Nutzungsverhalten des Stromverbrauchers (2), gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Aufprägen einer Stromänderung auf den schwankenden Stromverbrauch des Stromverbrauchers (2), um die informationshaltige Stromsignatur des Stromverbrauchers (2) zu verschleiern.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, a) dass die signaturverschleiernde Stromänderung aufgeprägt wird durch einen Schwingkreis (12), und/oder b) dass die signaturverschleiernde Stromänderung aufgeprägt wird durch Einspeichern von elektrischer Energie in einen Energiespeicher (18) und durch Abrufen von elektrischer Energie aus dem elektrischen Energiespeicher, und/oder c) dass die Stromänderung durch Erzeugung eines zusätzlichen Energieverbrauchs aufgeprägt wird, insbesondere mittels eines Widerstands (16).
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgeprägte signaturverschleiernde Stromänderung wesentlich kleiner ist als der Stromverbrauch des Stromverbrauchers (2).
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, a) dass die aufgeprägte signaturverschleiernde Stromänderung mit einer Taktrate getaktet ist, und b) dass die Taktrate größer ist als 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz oder 10 Hz.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, a) dass der Stromverbraucher (2) ein Fernsehgerät (2) ist, b) dass das Fernsehgerät (2) Stromschwankungen in seinem Stromverbrauch zeigt, die einen Rückschluss auf das aktuelle Fernsehprogramm zulassen, und c) dass die aufgeprägte signaturverschleiernden in ihrer Dynamik und/oder in ihrer Amplitude mindestens so groß sind wie die programmbedingten Stromschwankungen.