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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verarbeiten von Messwerten mindestens einer Messvorrichtung, insbesondere einer Smart-Meter-Vorrichtung, durch eine Datenkommunikationsvorrichtung, insbesondere eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung, nach Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine zum Ausführen des vorgestellten Verfahrens ausgebildete Datenkommunikationsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 11. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenkommunikationssystem für ein datenkommunikationsfähiges Stromnetz gemäß Anspruch 13.
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Stand der Technik
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In einem modernen Stromnetz zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie sind Datenkommunikationsvorrichtungen, auch als Smart Meter Gateway (SMGW) bezeichnet, vorgesehen, die Messwerte von Messvorrichtungen erfassen bzw. empfangen, die erfassten Messwerte verarbeiten, und die verarbeiteten Messwerte an mindestens eine externe Verwertungsvorrichtung beispielsweise zur Abrechnung einer bezogenen und/oder erzeugten elektrischen Energie übertragen.
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Eine derartige Datenkommunikationsvorrichtung speichert die erfassten Messwerte als sogenannte zeitgestempelte Messwerte, indem sie einem zu einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt erfassten Messwert eine dem jeweiligen Erfassungszeitpunkt entsprechende aktuelle Zeitinformation zuordnet. Die aktuelle Zeitinformation repräsentiert beispielsweise eine aktuelle Uhrzeit und wird der Datenkommunikationsvorrichtung durch eine integrierte Uhr bereitgestellt. Aufgrund der begrenzten Ganggenauigkeit der integrierten Uhr muss die integrierte Uhr regelmäßig mit einer von einem Zeit-Server extern bereitgestellten offiziellen Zeit synchronisiert werden, damit die erfassten Messwerte mit der aktuellen Zeitinformation als einer hinreichend genauen Zeit zeitgestempelt werden können. Eine zu große Abweichung der durch die integrierten Uhr bereitgestellten aktuellen Zeitinformation von der offiziellen Zeit kann zu einer Ungültigkeit der Messwert-Zeitinformation-Zuordnung führen, beispielsweise aus eichrechtlichen Gründen. Daher prüft die Datenkommunikationsvorrichtung zum Durchführen einer Zeitstempelung eines erfassten Messwertes, ob der aktuelle Erfassungszeitpunkt in einem bestimmten Genauigkeitsintervall seit einer letzten bzw. jüngsten Synchronisation der integrierten Uhr mit der extern bereitgestellten Zeit liegt. Nur wenn der aktuelle Erfassungszeitpunkt in dem bestimmten Genauigkeitsintervall liegt, wenn also beispielsweise die letzte Synchronisation höchstens eine vorbestimmte maximale Zeitdauer zurückliegt, erzeugt die Datenkommunikationsvorrichtung aus dem jeweiligen Messwert zusammen mit der bei seinem Erfassungszeitpunkt von der integrierten Uhr bereitgestellten aktuellen Zeitinformation einen mit einer hinreichend genauen Zeit zeitgestempelten Messwert. Ein derartiger, mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelter Messwert wird in der Datenkommunikationsvorrichtung weiterverarbeitet, gespeichert und/oder von der Datenkommunikationsvorrichtung an eine externe Verwertungsvorrichtung übertragen.
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Das oben dargestellte Verfahren wird durchgeführt, während die Datenkommunikationsvorrichtung und die integrierte Uhr unterbrechungslos durch das Stromnetz mit elektrischer Energie gespeist werden. Wird hingegen bei einem temporären Stromausfall die Stromversorgung der Datenkommunikationsvorrichtung und der integrierten Uhr unterbrochen, so dass die Datenkommunikationsvorrichtung und die integrierte Uhr während des Stromausfalls nicht in Betrieb sind, so muss bei der Wiederkehr der ausgefallenen Speisung durch das Stromnetz ohne weitere technische Maßnahmen zunächst eine Synchronisation der während des Stromausfalls nicht betriebenen integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit erfolgen. Diese Synchronisation kann nach einem Stromausfall über eine längere Zeitdauer nicht möglich sein, weil möglicherweise eine Vielzahl von Geräten gleichzeitig eine Synchronisation durchführen wollen, weil die Datenverbindung zum externen Zeit-Server während des Stromausfalls ebenfalls ausgefallen ist, und/oder weil der oder die Zeit-Server ausgefallen ist/sind. Somit ist es möglich, dass die Datenkommunikationsvorrichtung nach der Wiederkehr der ausgefallenen Stromversorgung über längere Zeit von ihr erfassten Messwerten keine hinreichend genaue Zeit zuordnen kann, und somit die nach dem Stromausfall erfassten Messwerte für längere Zeit nicht verwertbar sind.
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Zur Vermeidung der oben erwähnten Problematik im Fall eines temporären Ausfalls der Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und der integrierten Uhr ist konventionell vorgesehen, dass zumindest die integrierte Uhr während des Stromausfalls durch einen zusätzlichen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie, ein Akkumulator oder ein Kondensator, als Hilfsenergieversorgung mit elektrischer Energie versorgt und weiter betrieben wird, also während des Stromausfalls kontinuierlich eine aktuelle Zeitinformation bereitstellt bzw. generiert. Durch den zusätzlichen Energiespeicher wird die integrierte Uhr mit einer sogenannten Gangreserve ausgestattet. Ferner muss der Zeitpunkt der zuletzt erfolgten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit nicht-flüchtig in der Datenkommunikationsvorrichtung gespeichert werden.
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Bei diesem Verfahren mit der Hilfsenergieversorgung für die integrierte Uhr und der Speicherung des Zeitpunkts der letzten Synchronisation vor dem Stromausfall ist die maximal überbrückbare Dauer eines Stromausfalls, also die maximal erreichbare Gangreserve, begrenzt durch und abhängig von der Genauigkeit der durch den zusätzlichen Energiespeicher versorgten integrierten Uhr, der Energiekapazität des zusätzlichen Energiespeichers und dem Zeitpunkt der zuletzt erfolgten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit. Um eine Datenkommunikationsvorrichtung mit einer Gangreserve einer vorgegebenen Mindestdauer zu realisieren, muss die integrierte Uhr während des Stromausfalls mit hoher Ganggenaugigkeit betrieben werden und muss die Energiekapazität des zusätzlichen Energiespeichers ausreichend groß gewählt werden, um die vorgegebene Mindestdauer der Gangreserve auch für einen lang zurückliegenden Zeitpunkt der letzten Synchronisation einzuhalten. Die Bereitstellung eines als Hilfsenergieversorgung vorgesehenen Energiespeichers mit großer Energiekapazität verursacht hohe Kosten und bringt zudem die Probleme der ungewissen Alterungsbeständigkeit des Energiespeichers und des Platzbedarfs für den Energiespeichers mit sich. Der Betrieb einer integrierten Uhr mit hoher Ganggenauigkeit während des Stromausfalls geht mit einem hohen Strombedarf einher, der nur mit einem zusätzlichen Energiespeicher großer Kapazität gedeckt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Datenkommunikationsvorrichtung und ein Datenkommunikationssystem bereitzustellen, die ein Erfassen von Messwerten und gültiges Zuordnen einer jeweiligen aktuellen Zeitinformation zu den erfassten Messwerten schon nach sehr kurzer Zeit nach Wiederkehr der ausgefallenen Speisung durch das Stromnetz ermöglichen, die bereitzustellende Energiekapazität eines als Hilfsenergieversorgung vorgesehenen zusätzlichen Energiespeichers möglichst gering halten und/oder eine aufwandsarme und kostengünstige Implementierung ermöglichen.
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Die oben dargestellte Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung wird durch ein unten detaillierter vorgestelltes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche 2 bis 10. Außerdem wird die oben dargestellte Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung durch eine Datenkommunikationsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ferner durch ein Datenkommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
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Das vorgestellte Verfahren ist ein Verfahren zum Verarbeiten von Messwerten mindestens einer Messvorrichtung durch eine Datenkommunikationsvorrichtung. Das Verfahren wird bevorzugt in oder mit Bezug zu einem Stromnetz zur Versorgung, Bereitstellung und Verteilung elektrischer Energie ausgeführt. Besonders bevorzugt wird das Verfahren für die Realisierung eines kommunizierenden Stromnetzes oder eines intelligenten Stromnetzes, auch Smart Grid genannt, eingesetzt. In diesem Fall ist die mindestens eine Messvorrichtung eine sogenannte Smart-Meter-Vorrichtung und ist die Datenkommunikationsvorrichtung eine sogenannte Smart-Meter-Gateway- (SMGW) Vorrichtung. Eine derartige Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung ist bevorzugt ausgebildet zum verschlüsselten Kommunizieren von Daten, insbesondere der Messwerte und der mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelten Messwerte, mit Kommunikationspartnern, wobei die Datenkommunikation für den jeweiligen Kommunikationspartner individuell verschlüsselt erfolgt. Das vorgestellte Verfahren kann mit einer oder mehreren Messvorrichtungen und mit einer oder mehreren Datenkommunikationsvorrichtungen durchgeführt werden. Bei dem vorgestellten Verfahren kann eine Datenkommunikationsvorrichtung Messwerte von einer Messvorrichtung oder von mehreren Messvorrichtungen empfangen. Die mindestens eine Messvorrichtung ist ausgebildet zum Messen einer Größe einer Verbrauchsvorrichtung, Erzeugungsvorrichtung und/oder Speichervorrichtung. Die mindestens eine Messvorrichtung ist beispielsweise ein separater oder kombinierter Stromzähler, Gaszähler, Wasserzähler und/oder Wärmeenergiezähler und ist zudem mit einer Funktion zur Datenkommunikation mit der Datenkommunikationsvorrichtung ausgerüstet. Die mit der mindestens einen Messvorrichtung gemessenen Größen haben bevorzugt einen Bezug zu einer Energiegröße, so dass der Messwert eine Energiemenge repräsentiert. Die mindestens eine Messvorrichtung ist bevorzugt einem im Smart-Grid-Kontext sogenannten Letztverbraucher zugeordnet. Bei dem vorgestellten Verfahren kann eine Datenkommunikationsvorrichtung Messwerte von Messvorrichtungen empfangen, die genau einem Letztverbraucher oder mehreren Letztverbrauchern zugeordnet sind.
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Die vorliegende Erfindung geht von einem Verfahren aus, bei dem die Datenkommunikationsvorrichtung und eine der Datenkommunikationsvorrichtung zugeordnete integrierte Uhr zum Betrieb dauerhaft durch ein Stromnetz mit elektrischer Energie gespeist werden. Während der Speisung durch das Stromnetz erfasst die Datenkommunikationsvorrichtung zu einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt einen oder mehrere Messwerte von der mindestens einen Messvorrichtung und ordnet dem oder den erfassten Messwert(en) eine aktuelle Zeitinformation zu, die zu dem jeweiligen Erfassungszeitpunkt durch die integrierte Uhr bereitgestellt wird.
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Die aktuelle Zeitinformation repräsentiert eine aktuelle Uhrzeit in einem vorgegebenen Raster, beispielsweise in Stunden, Minuten und Sekunden oder in Viertelstundenabschnitten. Unter der aktuellen Uhrzeit wird auch verstanden, dass die aktuelle Zeitinformation das Datum des Erfassungszeitpunkts repräsentieren kann. Die integrierte Uhr erzeugt fortlaufend eine gemäß dem Fortlaufen der realen Zeit aktualisierte bzw. veränderte Zeitinformation und stellt sie der Datenkommunikationsvorrichtung als die jeweils aktuelle Zeitinformation bereit.
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Die integrierte Uhr ist der Datenkommunikationsvorrichtung zugeordnet und ist bevorzugt in die Datenkommunikationsvorrichtung integriert.
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Die Ganggenauigkeit der integrierten Uhr ist aus physikalischen Gründen prinzipiell begrenzt. Deshalb wird die integrierte Uhr regelmäßig automatisch mit einer extern bereitgestellten offiziellen Zeit synchronisiert, um zu verhindern, dass die aktuelle Zeitinformation, die von der außerhalb der Synchronisationszeitpunkte autonom laufenden integrierten Uhr bereitgestellt wird, eine vorgegebene maximale zulässige Zeitabweichung überschreitet, also zu stark von der aktuellen offiziellen Zeit abweicht. Mit Ausnahme der Synchronisationszeitpunkte wird die integrierte Uhr freilaufend betrieben.
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Ob die vorgegebene maximale zulässige Zeitabweichung nicht überschritten wird, entspricht der Prüfung, ob der jeweilige Erfassungszeitpunkt in einem bestimmten Genauigkeitszeitintervall seit einer letzten bzw. jüngsten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit liegt. Nur falls die vorgegebene maximale zulässige Zeitabweichung nicht überschritten wird bzw. der Erfassungszeitpunkt in dem bestimmten Genauigkeitszeitintervall liegt, wird gemäß dem Verfahren die von der integrierten Uhr bei dem Erfassungszeitpunkt des Messwertes bereitgestellte aktuelle Zeitinformation dem Messwert als hinreichend genaue Zeit zugeordnet, so dass ein mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelter Messwert erzeugt wird. Das Genauigkeitszeitintervall kann beispielsweise als eine maximale zulässige Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Synchronisationen basierend auf der bekannten Ganggenauigkeit der integrierten Uhr bestimmt sein. Alternativ oder optional kann die Datenkommunikationsvorrichtung bestimmen, dass die Erfassungszeitpunkte der bis zu einer aktuell durchgeführten Synchronisation der integrierten Uhr bereits erfassten Messwerte in dem bestimmten Genauigkeitsintervall liegen, falls eine Differenz zwischen der zum Zeitpunkt der aktuellen Synchronisation durch die integrierte Uhr bereitgestellten aktuellen Zeitinformation und der offiziellen Zeit eine vorgegebene maximale zulässige Zeitabweichung nicht überschreitet.
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Das vorgestellte Verfahren schließt nicht aus, dass die Datenkommunikationsvorrichtung trotz Überschreitung der maximal zulässigen Zeitabweichung eine Zuordnung zwischen dem erfassten Messwert und der von der integrierten Uhr zu diesem Erfassungszeitpunkt bereitgestellten aktuellen Zeitinformation vornimmt. Ein derartiger Messwert gilt gemäß dem Verfahren dann aber nicht als ein mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelter Messwert und wird somit durch die Datenkommunikationsvorrichtung anders klassifiziert.
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Die offizielle Zeit wird der integrierten Uhr zur Durchführung der Synchronisation durch eine externe Referenzquelle, beispielsweise ein Zeit-Server so wie ein NTP- (Network Time Protocol) Server oder ein NTP-Netzwerk, über eine drahtgebundene oder drahtlose Datenkommunikation bereitgestellt.
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Gemäß dem vorgestellten Verfahren erfasst die Datenkommunikationsvorrichtung Messwerte und nimmt eine Zeitstempelung der erfassten Messwerte mit der hinreichend genauen Zeit vor, während die Datenkommunikationsvorrichtung und die integrierte Uhr kontinuierlich mit elektrischer Energie durch das Stromnetz gespeist werden, also kein Stromausfall vorliegt. Damit nach einem temporären Ausfall dieser elektrischen Speisung, wie beispielsweise bei einem Ausfall von Teilbereichen des Stromnetzes für die Elektrizitätsversorgung, die Datenkommunikationsvorrichtung die oben dargestellte Erfassung von Messwerten und deren Zeitstempelung mit der hinreichend genauen Zeit möglichst zügig im Anschluss an die Beendigung des Stromausfalls vornehmen kann, sieht das vorgestellte Verfahren die nachstehend erläuterten Schritte vor. Anders als bei dem eingangs dargestellten konventionellen Verfahren erfordert das vorgestellte Verfahren nicht, dass die integrierte Uhr während eines Ausfalls ihrer Speisung durch das Stromnetz weiterhin betrieben wird.
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Konkret sieht das vorgestellte Verfahren vor, dass anlässlich des Ausfalls oder der Wiederkehr der Speisung durch das Stromnetz, also anlässlich des Stromausfalls, zuerst automatisch ein Zeitzähler mit einem vorgegebenen oder bekannten Wert initialisiert wird. Im Anschluss an die Wiederkehr der ausgefallen Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr durch das Stromnetz, also im Anschluss an das Ende des Stromausfalls, einhergehend mit einer wiederhergestellten Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr durch das Stromnetz, zählt der Zeitzähler eine seit seiner Initialisierung aktuell verstrichene Zeitdauer als einen Zählwert und stellt der Datenkommunikationsvorrichtung seinen aktuellen Zählwert als eine aktuelle interne Zeitinformation bereit. Der Zeitzähler führt diesen Zählbetrieb bis zu einem Zeitpunkt aus, bei dem die integrierte Uhr erstmals nach dem jüngsten Stromausfall mit der offiziellen Zeit synchronisiert wird. Diese Synchronisation wird auch als (nachfolgende) erste Synchronisation bezeichnet, wobei die verwendete Ordungszahl „erste“ nicht ausschließen soll, dass bereits vor dem jüngsten Stromausfall eine Synchronisation erfolgt ist. Die hier verwendete Ordnungszahl „erste“ bezeichnet also die erste Synchronisation der integrierten Uhr, die nach Beendigung des jüngsten Stromausfalls erfolgt. Der Begriff „nachfolgende“ bezieht sich darauf, dass die Synchronisation der integrierten Uhr zeitlich der Wiederkehr der Speisung durch das Stromnetz, also dem Ende des Stromausfalls, nachfolgt. Der Begriff der „Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit“ bedeutet, dass die durch die integrierte Uhr bereitgestellte aktuelle Zeitinformation direkt oder indirekt auf die zum Zeitpunkt der Synchronisation geltende offizielle Zeit gesetzt wird.
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Der Zeitzähler kann durch eine in der Datenkommunikationsvorrichtung vorgesehene Zählfunktionalität realisiert werden, beispielsweise indem ein Registerwert der Datenkommunikationsvorrichtung mit fortschreitender Zeit ab der Initialisierung hoch- oder runtergezählt wird. Der Zeitzähler kann durch die integrierte Uhr realisiert sein oder kann alternativ durch eine von der integrierten Uhr unterschiedliche Vorrichtung realisiert sein. Die Taktung des Zeitzählers kann identisch oder unterschiedlich sein zu der Taktung, mit der die integrierte Uhr während des normalen Betriebs betrieben wird.
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Gemäß dem vorgestellten Verfahren erfasst zudem die Datenkommunikationsvorrichtung während des Zählbetriebs des Zeitzählers einen oder mehrere Messwerte von der mindestens einen Messvorrichtung zu einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt und speichert die erfassten Messwerte zusammen mit der aktuellen internen Zeitinformation, die der Datenkommunikationsvorrichtung durch den Zeitzähler zu dem jeweiligen Erfassungszeitpunkt bereitgestellt wird, als zeitmarkierte Messwerte. Der Begriff der zeitmarkierten Messwerte bedeutet in der vorliegenden Anmeldung, dass den erfassten Messwerten lediglich eine für die Datenkommunikationsvorrichtung interne Zeitinformation, keinesfalls aber eine mit der offiziellen Zeit regelmäßig synchronisierte Zeitinformation zugeordnet ist. Die zeitmarkierten Messwerte sind somit keine mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte.
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Gemäß dem vorgestellten Verfahren speichert ferner die Datenkommunikationsvorrichtung die zu dem Zeitpunkt der ersten Synchronisation der integrierten Uhr bereitgestellte offizielle Zeit und die durch den Zeitzähler zu diesem Zeitpunkt bereitgestellte aktuelle interne Zeitinformation für eine Weiterverarbeitung durch die Datenkommunikationsvorrichtung. Die Datenkommunikationsvorrichtung ermittelt dann, während und/oder nach der ersten Synchronisation, auf Grundlage dieser zum Zeitpunkt der ersten Synchronisation gespeicherten Informationen eine Zeitbeziehung zwischen der aktuellen internen Zeitinformation und der offiziellen Zeit. Die Datenkommunikationsvorrichtung transformiert anschließend auf Grundlage der ermittelten Zeitbeziehung die jeweiligen Werte der aktuellen internen Zeitinformationen, die die Datenkommunikationsvorrichtung den seit der Wiederkehr der ausgefallen Stromnetz-Speisung erfassten Messwerten zwecks Speicherung als zeitmarkierte Messwerte zugeordnet hat, in der offiziellen Zeit entsprechende Werte. Durch diese Transformation werden die zeitmarkierten Messwerte, die von der Datenkommunikationsvorrichtung bis zu der ersten Synchronisation erfasst und gespeichert worden sind, in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert. Bei dieser Transformation verändert die Datenkommunikationsvorrichtung nur die den zeitmarkierten Messwerten zugeordneten Zeitinformationen, belässt die eigentlichen Werte der erfassten und gespeicherten Messwerte aber unverändert.
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Da der Zeitraum der oben vorgestellten, durch die Datenkommunikationsvorrichtung durchgeführten Erfassung, Speicherung und Zeitmarkierung von Messwerten im Anschluss an eine Wiederkehr der ausgefallenen Speisung durch das Stromnetz bis zu der ersten Synchronisation prinzipiell unbegrenzt lang sein kann, werden bei dem vorgestellten Verfahren nur die zeitmarkierten Messwerte, die in einem bestimmten Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall bis zu der ersten Synchronisation von der Datenkommunikationsvorrichtung erfasst und gespeichert worden sind, in die mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Zeitinformationen, die den erfassten Messwerten mittels der obigen Transformation zugeordnet worden sind, einem Kriterium genügen, das für die zulässige Zeitstempelung mit der hinreichend genauen Zeit erfüllt sein muss. Der Begriff „Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall“ meint, dass die bezüglich der zugeordneten Zeitinformation zu transformierenden Messwerte in einem Zeitintervall liegen, das frühestens unmittelbar mit dem Ende des Stromausfalls beginnt und spätestens mit der ersten Synchronisation endet.
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Das vorgestellte Verfahren basiert darauf, dass nach der Wiederkehr einer ausgefallenen Speisung durch das Stromnetz und vor der ersten Synchronisation die Datenkommunikationsvorrichtung zunächst Messwerte erfasst und diese als mit einer internen Zeitinformation zeitmarkierte Messwerte speichert, und erst nach der ersten Synchronisation diejenigen zeitmarkierten Messwerte in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert, die in einem bestimmten Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall liegen. Bei dem vorgestellten Verfahren erfasst die Datenkommunikationsvorrichtung die Messwerte in einem Zeitintervall nach dem Stromausfall und vor der ersten Synchronisation und stempelt mittels einer Transformation erst nach der erfolgten ersten Synchronisation die innerhalb des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls liegenden Messwerte als mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte.
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Das vorgestellte Verfahren erfordert anders als das konventionelle Verfahren nicht, dass die integrierte Uhr während des Stromausfalls betrieben wird. Bei dem vorgestellten Verfahren braucht während des Stromausfalls überhaupt keine Zeitinformation bereitgestellt oder aktualisiert zu werden. Demgemäß ist es für die Ausführung des vorgestellten Verfahrens nicht erforderlich, dass die integrierte Uhr während des Stromausfalls durch eine Hilfsenergieversorgung mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Das vorgestellte Verfahren kann mit einer Datenkommunikationsvorrichtung und einer integrierten Uhr ausgeführt werden, für die kein zusätzlicher Energiespeicher als Hilfsenergieversorgung während eines Ausfalls der Stromnetz-Speisung bereitgestellt oder vorgesehen ist. Somit ist bei dem vorgestellten Verfahren die überbrückbare Dauer eines Stromausfalls, also die maximal erreichbare Gangreserve, prinzipiell unabhängig von der Existenz und Energiekapazität eines als Hilfsenergieversorgung für die integrierte Uhr vorgesehenen zusätzlichen Energiespeichers.
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Zudem setzt das vorgestellte Verfahren keine Kenntnis darüber voraus, wann zuletzt vor dem jüngsten Stromausfall eine Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit erfolgt ist. Der Zeitpunkt der zuletzt vor dem Stromausfall erfolgten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit kann somit grundsätzlich beliebig lang vor dem jüngsten Stromausfall zurückliegen und braucht nicht dauerhaft während des Stromausfalls gespeichert zu werden.
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Wie oben dargestellt, erstreckt sich das Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall höchstens von dem Zeitpunkt der jüngsten Wiederkehr der Stromversorgung, als am meisten in der Vergangenheit liegenden Zeitpunkt des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls, bis zu dem Zeitpunkt der ersten Synchronisation. Die zeitmarkierten Messwerte, die zuerst nach der jüngsten Wiederkehr der Stromversorgung von der Datenkommunikationsvorrichtung erfasst und zusammen mit der jeweiligen aktuellen internen Zeitinformation des Zeitzählers gespeichert worden sind, können bezüglich der zugeordneten internen Zeitinformation eine größere Abweichung zu der offiziellen Zeit als die unmittelbar vor der ersten Synchronisation erfassten und gespeicherten Messwerte aufweisen.
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Das vorgestellte Verfahren sieht vor, dass die vorgegebenen Genauigkeitsanforderungen für mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte eingehalten werden. Die Datenkommunikationsvorrichtung muss also verhindern, dass ein Messwert mit einer zu ungenauen Zeitinformation bezüglich seines Erfassungszeitpunkts durch die Datenkommunikationsvorrichtung zeitgestempelt wird. Daher kann es bei relativ großen Zeitabständen zwischen dem ältesten und dem jüngsten Erfassungszeitpunkt, nach der Wiederkehr der Stromversorgung, erforderlich sein, dass die Datenkommunikationsvorrichtung eine maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls derart vorgibt bzw. bestimmt, dass Messwerte mit einer zu ungenauen zugeordneten Zeitinformation, die nicht in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert werden sollen, zeitlich vor dem Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall und somit außerhalb des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls liegen. Die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls entspricht dann der Gangreserve, die das vorgestellte Verfahren für den Fall eines Stromausfalls bereitstellt.
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Zu diesem Zweck ist in einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls durch eine bekannte Ganggenauigkeit des Zeitzählers bestimmt. Die Ganggenauigkeit des Zeitzählers kann durch Experimente gemessen, geschätzt und/oder berechnet, beispielsweise anhand von Datenblättern, werden und dauerhaft in der Datenkommunikationsvorrichtung gespeichert sein. Alternativ kann die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls auf Grundlage der bekannten Ganggenauigkeit des Zeitzählers bestimmt werden und dauerhaft in der Datenkommunikationsvorrichtung festgelegt sein. Falls der Zeitzähler durch die integrierte Uhr gebildet ist, die zudem mit derselben Ganggenauigkeit und Taktung wie während der dauerhaften Speisung durch das Stromnetz betrieben wird, kann die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls als die Länge des bestimmten Genauigkeitsintervalls bestimmt bzw. festgelegt sein.
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Wenn die Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr mehrfach unterbrochen wird, also mehrere Stromausfälle mit zwischenzeitlich wiederkehrender Stromversorgung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr aufeinander folgen, bevor die erste Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit vorgenommen werden kann, kann für die Messwerte, die durch die Datenkommunikationsvorrichtung zwischen zwei Stromausfällen ohne eine zwischen diesen zwei Stromausfällen erfolgte Synchronisation der integrierten Uhr erfasst werden, kein eindeutiger Bezug zu der offiziellen Zeit ermittelt werden. Die maximale Länge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall muss daher so bestimmt bzw. festgelegt werden, dass es keine Messwerte umfasst, die die Datenkommunikationsvorrichtung nach einem älteren Stromausfall vor dem relativ zu der nachfolgenden ersten Synchronisation jüngsten Stromausfall umfasst.
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Deshalb ist in einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls durch einen Beendigungszeitpunkt des relativ zu der nachfolgenden ersten Synchronisation jüngsten Ausfalls der Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr durch das Stromnetz bestimmt.
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In einer Fortbildung der oben angeführten Weiterbildungen ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls als das Minimum der durch die Ganggenauigkeit des Zeitzählers bestimmten maximalen Zeitlänge und der durch den Beendigungszeitpunkt des jüngsten Stromausfalls bestimmten maximalen Zeitlänge bestimmt bzw. festgelegt.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls unabhängig von einer Existenz und/oder einer Ausgestaltung eines als Hilfsenergieversorgung für die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr vorgesehenen Energiespeichers bestimmt bzw. festgelegt.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls unabhängig von einer Zeitdauer des Ausfalls der Speisung der Datenkommunikationsvorrichtung und/oder der integrierten Uhr durch das Stromnetz.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls unabhängig von einem Zeitpunkt einer vor einem jüngsten Ausfall der Speisung durch das Stromnetz zuletzt erfolgten Synchronisation.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Zeitbeziehung und/oder das Transformieren der zeitmarkierten Messwerte unabhängig von einem Zeitpunkt einer vor einem jüngsten Ausfall der Speisung durch das Stromnetz zuletzt erfolgten Synchronisation.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens stellt die integrierte Uhr während des Ausfalls der Speisung durch das Stromnetz zumindest in einem Zeitabschnitt des Ausfalls nicht die aktuelle Zeitinformation bereit. Die integrierte Uhr stellt also in dem mindestens einen Zeitabschnitt des Stromausfalls keine aktuelle Zeitinformation bereit.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens sind die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr während des Ausfalls der Speisung durch das Stromnetz zumindest in einem Zeitabschnitt des Ausfalls nicht in Betrieb. In einer Fortbildung dieser Weiterbildung werden die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr nur während eines kurzen Stromausfalls oder nur zu Beginn eines langen Stromausfalls durch einen zusätzlichen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt. Bei dieser Fortbildung wird zumindest die integrierte Uhr zu Beginn eines Stromausfalls mit Strom aus dem zusätzlichen Energiespeicher versorgt, so dass die integrierte Uhr während dieses Zeitraums weiterhin eine aktuelle Zeitinformation bereitstellt. Wenn die Energiereserve des zusätzlichen Energiespeichers erschöpft ist, wird der Betrieb der integrierten Uhr bis zur Wiederkehr der Stromversorgung durch das Stromnetz eingestellt. Diese Fortbildung ermöglicht eine vorteilhafte Kombination der Durchführung des konventionellen Verfahrens nach einem kurzen Stromausfall und der Durchführung des vorgestellten transformationsbasierten Verfahrens nach einem langen Stromausfall.
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In einer Weiterbildung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass nach der ersten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit die Datenkommunikationsvorrichtung während der kontinuierlichen Speisung durch das Stromnetz einen oder mehrere Messwerte von der mindestens einen Messvorrichtung zu einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt erfasst, und den erfassten Messwerten eine zu dem jeweiligen Erfassungszeitpunkt durch die integrierte Uhr bereitgestellte aktuelle Zeitinformation zuordnet, um mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte für eine Weiterverarbeitung und/oder für eine Übertragung an mindestens eine externe Verwertungsvorrichtung zu erzeugen, falls der jeweilige Erfassungszeitpunkt in dem bestimmten Genauigkeitsintervall seit der ersten Synchronisation der integrierten Uhr mit der extern bereitgestellten offiziellen Zeit liegt. Demgemäß setzt die Datenkommunikation im Anschluss an die Transformation der zeitmarkierten Messwerte in die mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelten Messwerte den durch den Stromausfall unterbrochenen, normalen Betrieb der Messwerterfassung und Zeitstempelung während der Speisung durch das Stromnetz fort. Bei dem normalen Betrieb wird die Gültigkeit der aktuellen Zeitinformation der integrierten Uhr mit Bezug zu einer zeitlich vorangegangenen Synchronisation der integrierten Uhr geprüft. Die Gültigkeit der aktuellen Zeitinformation liegt vor, wenn der jeweilige Erfassungszeitpunkt in dem bestimmten Genauigkeitsintervall liegt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Datenkommunikationsvorrichtung gelöst, die zum Ausführen des vorgestellten Verfahrens und/oder einer seiner oben vorgestellten Weiterbildungen und/oder Fortbildungen ausgebildet ist. Die Datenkommunikationsvorrichtung ist bevorzugt als eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung ausgebildet. Die Datenkommunikationsvorrichtung ist ausgebildet zum Verarbeiten von Messwerten mindestens einer Messvorrichtung, die insbesondere eine Smart-Meter-Vorrichtung ist. Die Datenkommunikationsvorrichtung ist zur Datenkommunikation mit der mindestens einen Messvorrichtung gekoppelt oder koppelbar. Die Datenkommunikationsvorrichtung ist ferner mit einer integrierten Uhr und einem Zeitzähler gekoppelt oder koppelbar, damit der Datenkommunikationsvorrichtung durch die integrierte Uhr eine aktuelle Zeitinformation und durch den Zeitzähler eine aktuelle interne Zeitinformation bereitgestellt werden kann. Mit der Datenkommunikationsvorrichtung werden dieselben oder zumindest ähnliche Vorteile erzielt, wie sie oben bezüglich des vorgestellten Verfahrens dargestellt worden sind.
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In einer Weiterbildung umfasst die vorgestellte Datenkommunikationsvorrichtung die integrierte Uhr. In einer Weiterbildung sind die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr nur für einen Betrieb während einer Speisung durch das Stromnetz vorgesehen. Dies bedeutet, dass die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr keinen zusätzlichen Energiespeicher aufweisen, der als Hilfsenergieversorgung für die Datenkommunikationsvorrichtung und/oder die integrierte Uhr während eines Stromausfalls vorgesehen ist. Dadurch wird eine kostengünstige, einfach dimensionierbare und alterungsbeständige Datenkommunikationsvorrichtung realisiert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein Datenkommunikationssystem für ein datenkommunikationsfähiges Stromnetz gelöst, wobei das Datenkommunikationssystem mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung, mindestens eine Messvorrichtung zum Messen einer Größe einer Verbrauchsvorrichtung, Erzeugungsvorrichtung und/oder Speichervorrichtung und ferner mindestens eine externe Verwertungsvorrichtung umfasst. Die mindestens eine Messvorrichtung ist bevorzugt als eine Smart-Meter-Vorrichtung ausgebildet und ist einem sogenannten Letztverbraucher zugeordnet. Die mindestens eine Verwertungsvorrichtung ist bevorzugt ein sogenannter externer Markteilnehmer des Stromnetzes. Die mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung ist eine der oben vorgestellten Datenkommunikationsvorrichtungen und ist mit mindestens einer der Messvorrichtungen über ein erstes Netzwerk, insbesondere ein Logical Metrological Network, zur Datenübertragung von Messwerten von der mindestens einen Messvorrichtung an die mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung gekoppelt oder koppelbar ist. Ferner ist die mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung mit mindestens einer der Verwertungsvorrichtungen über ein zweites Netzwerk, insbesondere ein Weitbereichsnetzwerk, zur Datenübertragung von durch die mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung auf Grundlage der Messwerte erzeugten Informationen gekoppelt oder koppelbar. Zudem ist die mindestens eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung mit einem externen Zeit-Server gekoppelt oder koppelbar zwecks Synchronisation einer der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung zugeordneten integrierten Uhr mit einer offiziellen Zeit.
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Die Merkmale der oben vorgestellten Verfahren, Datenkommunikationsvorrichtungen und Datenkommunikationssysteme und ihrer Weiterbildungen und Fortbildungen können im Sinne der Erfindung beliebig miteinander kombiniert werden, sofern eine derartige Kombination nicht offensichtlich widersprüchlich ist.
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Verfahrensbasiert vorgestellte Merkmale der Erfindung sollen auch für die in der Erfindung erwähnten Vorrichtungen, insbesondere die Datenkommunikationsvorrichtung und die integrierte Uhr, gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt.
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Figurenliste
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Zur Verdeutlichung des vorgestellten Verfahrens, der vorgestellten Datenkommunikationsvorrichtung und des vorgestellten Datenkommunikationssystems werden nun Ausführungsbeispiele mit Verweis auf die folgenden Figuren vorgestellt.
- 1 veranschaulicht ein Datenkommunikationssystem für ein datenkommunikationsfähiges Stromnetz und eine Datenkommunikationsvorrichtung als Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
- 3A bis 3C veranschaulichen die Bestimmung der maximalen Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls anhand unterschiedlicher Stromausfallszenarien.
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In den angeführten Figuren sind identische oder ähnliche Elemente, Komponenten, Werte und Intervalle figurenübergreifend mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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In 1 sind ein Datenkommunikationssystem 100 für ein datenkommunikationsfähiges Stromnetz und eine Datenkommunikationsvorrichtung 1 als Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Aus Gründen einer einfachen grafischen Darstellung sind als datenaustauschende Komponenten des Datenkommunikationssystems 100 nur eine Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung (SMGW) 1 (als Ausführungsbeispiel der Datenkommunikationsvorrichtung), zwei Smart-Meter-Vorrichtungen 2 (SM1 und SM2), die einer jeweiligen Verbrauchsvorrichtung 3 (V1 bzw. V2) eines jeweiligen Letztverbrauchers zugeordnet sind, und eine externe Verwertungsvorrichtung 5 (VW) eines externen Markteilnehmers veranschaulicht.
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Die Smart-Meter-Vorrichtungen 2 sind mit der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 durch ein erstes Netzwerk 4 verbunden, das als ein sogenanntes Logical Metrological Network ausgebildet ist. Die Smart-Meter-Vorrichtungen 2 sind Messvorrichtungen zum Messen der durch die zugeordnete Verbrauchsvorrichtung 3 verbrauchten Menge an elektrischer Energie (ohne Beschränkung darauf). Die Smart-Meter-Vorrichtungen 2 sind ausgebildet zum Übertragen der jeweiligen Messwertdaten {M1} bzw. {M2} an die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1, die die Messwertdaten {M1} bzw. {M2} erfasst.
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In der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 ist eine integrierte Uhr U aufgenommen, die während des normalen Betriebs eine aktuelle Zeitinformation T bereitstellt, die eine aktuelle Uhrzeit repräsentiert. Die integrierte Uhr stellt die aktuelle Zeitinformation T beispielsweise im RTC- (Real-Time Clock) Format bereit.
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Während des normalen Betriebs, der von der sich an einen beendeten Stromausfall anschließenden Energieversorgungsphase unterschiedlich ist, werden die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 und die integrierte Uhr U durch das Stromnetz mit elektrischer Energie gespeist werden. Die integrierte Uhr U wird zyklisch mit einer offiziellen Zeit TS synchronisiert, die durch einen externen NTP- (Network Time Protocol) Server 7 (NTPS) bereitgestellt wird, mit dem die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 zumindest während der Synchronisation gekoppelt ist.
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Wenn ein jeweiliger Erfassungszeitpunkt eines Messwertes M1 bzw. M2 in einem bestimmten Genauigkeitsintervall mit Bezug zu einer vorherigen Synchronisation ist, ordnet die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 dem erfassten Messwert M1 bzw. M2 eine von der integrierten Uhr U zu dem Erfassungszeitpunkt bereitgestellte aktuelle Zeitinformation zu und erzeugt dadurch mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte M1(T) bzw. M2(T). Die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 ist ausgebildet zum Speichern der zeitgestempelten Messwertdatensätze {M1 (T)} und {M2(T)} für eine Weiterverarbeitung und zum Übertragen der zeitgestempelten Messwertdatensätze {M1 (T)} und {M2(T)} an die externe Verwertungsvorrichtung 5, die mit der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 durch ein zweites Netzwerk 6, ein Weitbereichsnetzwerk, verbunden ist. Die Verwertungsvorrichtung 5 ist beispielsweise ausgebildet, auf Grundlage der übertragenen zeitgestempelten Messwerte eine Abrechnung für die von den Verbrauchsvorrichtungen V1 und V2 bezogenen Energiemengen zu erstellen.
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Der oben geschilderte normale Betrieb mit kontinuierlicher Speisung der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 und der integrierten Uhr U durch das Stromnetz wird aufgrund eines Stromausfalls beendet. Da kein zusätzlicher Energiespeicher als Hilfsenergieversorgung während des Stromausfalls bereitgestellt wird, sind die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 und die integrierte Uhr U während des Stromausfalls nicht im Betrieb.
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2 veranschaulicht durch ein Flussdiagramm die Schritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die im Anschluss an eine Wiederkehr der Stromversorgung, also im Anschluss an die Beendigung des Stromausfalls, hauptsächlich durch die Datenkommunikationsvorrichtung bzw. die in 1 veranschaulichte Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 durchgeführt werden. Im Anschluss an die Wiederkehr der Stromversorgung nach dem Stromausfall initialisiert die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 einen durch sie bereitgestellten Zeitzähler Z, indem sie den Zählwert Tz des Zeitzählers Z auf 0 setzt, siehe Schritt S0 in 2. Anschließend erfasst die Datenkommunikationsvorrichtung bzw. die in 1 veranschaulichte Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 einen oder mehrere Messwerte M(Tz) von mindestens einer Messvorrichtung 2 bzw. Smart-Meter-Vorrichtung 2, siehe Schritt S1 in 2. Dies ist in 1 derart symbolisch für den Zeitzähler Z veranschaulicht, dass die Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1 in dem Zeitraum nach dem jüngsten Stromausfall und vor der dem jüngsten Stromausfall nachfolgenden ersten Synchronisation Messwerte Mx (x bezeichnet hier beispielhaft eine beliebige Ordnungszahl, die einer Smart-Meter-Vorrichtung zugeordnet ist) von der Smart-Meter-Vorrichtung SMx erfasst.
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In dem Zeitraum nach dem jüngsten Stromausfall und vor der dem jüngsten Stromausfall nachfolgenden ersten Synchronisation wird zudem der aktuelle Zählwert Tz des Zeitzählers Z mit fortschreitender Zeit hochgezählt, siehe Schritt S3 in 2, so dass sein aktueller Zählwert die seit seiner Initialisierung verstrichene Zeitdauer repräsentiert. Der Zeitzähler Z stellt seinen aktuellen Zählwert Tz als eine aktuelle interne Zeitinformation Tz bereit.
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Dieser Betrieb der Smart-Meter-Gateway-Vorrichtung 1, der sich von dem normalen Betrieb unterscheidet, wird bis zu der dem jüngsten Stromausfall nachfolgenden ersten Synchronisation der integrierten Uhr durchgeführt. Diese erste Synchronisation bzw. die offizielle Zeit während der ersten Synchronisation ist in 2 durch TS1 repräsentiert.
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Wenn die Datenkommunikationsvorrichtung 1 feststellt, dass die integrierte Uhr mit der offiziellen Zeit synchronisiert wird/ist, (siehe 2: „ja“ im Schritt S2) ermittelt die Datenkommunikationsvorrichtung 1 während und/oder im Anschluss an die erste Synchronisation eine Zeitbeziehung ZB zwischen dem zum Zeitpunkt der ersten Synchronisation aktuellen Zählwert Tz(n) des Zeitzählers Z und der offiziellen Zeit, siehe Schritt S4 in 2.
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Anschließend transformiert die Datenkommunikationsvorrichtung 1 die in dem Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall VSE liegenden Messwerte, in 1 als {Mx(VSE)} dargestellt, auf Grundlage der im Schritt S4 ermittelten Zeitbeziehung ZB in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte, in 1 als {Mx(T)} dargestellt, siehe Schritt S5 von 2. Wie in 2 bezüglich Schritt S5 detailliert dargestellt, erstreckt sich das Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall VSE von dem ältesten Zählwert Tz = VSEstart bis zu dem jüngsten Messwert Tz = VSEende. Der Wert für VSEstart ist gemäß der bekannten Ganggenauigkeit des Zeitzählers Z und/oder gemäß dem Zeitpunkt der jüngsten Wiederkehr der Stromversorgung bestimmt bzw. vorgegeben, was untenstehend genauer mit Bezug auf 3A bis 3C erläutert wird. Der Wert für VSEende entspricht dem Zählwert des Zählers unmittelbar vor der Durchführung der ersten Synchronisation TS1. Nach der Durchführung der Transformation der mit der internen Zeitinformation Tz zeitmarkierten Messwerte innerhalb des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls VSE auf Grundlage der im Schritt S4 ermittelten Zeitbeziehung ZB im Schritt S5 geht die Datenkommunikationsvorrichtung 1 zu dem oben erläuterten normalen Betrieb über, bei dem den erfassten Messwerten die durch die integrierte Uhr bereitgestellte aktuelle Zeitinformation T zugeordnet wird.
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In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die integrierte Uhr U auch als der Zeitzähler Z verwendet wird. In einer üblichen Implementierung stellt die integrierte Uhr die aktuelle Zeitinformation im RTC-Format bereit. Wird die integrierte Uhr dann anlässlich der Wiederkehr der Stromversorgung mit dem bekannten Startwert 0 initialisiert, so repräsentiert der Initialisierungswert die Zeit 00:00:00 Uhr mit dem Datum 01.01.1970. Diese Implementierung ermöglicht eine einfache Ermittlung der Zeitbeziehung zwischen der internen Zeitinformation und der offiziellen Zeit.
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3A bis 3C veranschaulichen die Bestimmung der maximalen Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls VSE anhand unterschiedlicher Stromausfallszenarien. Der Zeitpunkt der zuletzt vor einem Stromausfall während des normalen Betriebs der Datenkommunikationsvorrichtung und der integrierten Uhr erfolgten Synchronisation der integrierten Uhr mit der offiziellen Zeit ist in 3A bis 3C mit dem Pfeil TS markiert. Der Zeitpunkt der ersten Synchronisaton nach dem jüngsten Stromausfall ist jeweils mit dem Pfeil TS1 angegeben. In 3A bis 3C stellen nach oben gerichtete vertikale Pfeile die von der Datenkommunikationsvorrichtung zu Erfassungszeitpunkten erfassten Messwerte M entlang der horizontal verlaufenden Zeitachse dar. Der jeweilige horizontale Pfeil GGZ gibt die maximale Länge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls an, die durch die bekannte Ganggenauigkeit des Zeitzählers Z bestimmt ist.
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Bei dem in 3A skizzierten Szenario ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls nicht durch die Ganggenauigkeit GGZ beschränkt, sondern durch den Zeitpunkt des Endes des jüngsten Stromausfalls, weil der Stromausfall relativ kurz vor der ersten, dem Stromausfall nachfolgenden Synchronisation TS1 endet. Daher können bei diesem Szenario mit dem vorgestellten Verfahren alle nach dem Stromausfall und vor der Synchronisation erfassten Messwerte in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert werden.
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Bei dem in 3B skizzierten Szenario ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls hingegen durch die Ganggenauigkeit GGZ beschränkt. Bei diesem Szenario können nicht alle nach der Wiederkehr der Stromversorgung zeitmarkierten Messwerte in mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelte Messwerte transformiert werden. Bei dem Szenario von 3B wird der älteste Messwert (siehe Pfeil NT), den die Datenkommunikationsvorrichtung nach dem Stromausfall zuerst erfasste, nicht in einen mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelten Messwert transformiert.
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3C veranschaulicht ein Szenario mehrerer aufeinander folgender Stromausfälle ohne zwischenzeitliche Synchronisation der integrierten Uhr. Bei diesem Szenario wird die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls durch den Zeitpunkt der Beendigung des relativ zu der nachfolgenden ersten Synchronisation jüngsten Stromausfalls bestimmt. Der Messwert NT, der nach dem ersten Stromausfall aber vor dem jüngsten Stromausfall erfasst worden ist, wird gemäß dem vorgestellten Verfahren nicht in einen mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelten Messwert transformiert.
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Wie in 3A bis 3C veranschaulicht, ist die maximale Zeitlänge des Vor-Synchronisation-Erfassungsintervalls unabhängig von einer vor dem jüngsten Stromausfall erfolgten Synchronisation TS der integrierten Uhr.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Datenkommunikationsvorrichtung
- 2
- Messvorrichtung
- 3
- Verbrauchsvorrichtung
- 4
- erstes Netzwerk
- 5
- externe Verwertungsvorrichtung
- 6
- zweites Netzwerk
- 7
- Zeitserver
- 100
- Datenkommunikationssystem
- GGZ
- durch Ganggenauigkeit des Zeitzählers vorgegebenes Intervall
- M
- Messwert
- M(T)
- mit der hinreichend genauen Zeit zeitgestempelter Messwert
- M(Tz)
- zeitmarkierter Messwert
- NT
- nicht-transformierter Messwert
- T
- aktuelle Zeitinformation
- TS
- (offizielle Zeit zum) Zeitpunkt der Synchronisation
- TS1
- (offizielle Zeit zum) Zeitpunkt der ersten Synchronisation
- Tz
- Zählwert des Zeitzählers bzw. aktuelle interne Zeitinformation
- Tz(n)
- Zählwert des Zeitzählers bei erster Synchronisation
- U
- integrierte Uhr
- VSE
- Vor-Synchronisation-Erfassungsintervall
- Z
- Zeitzähler
- ZB
- Zeitbeziehung
