DE102022116441A1

DE102022116441A1 - Kommunikationssystem für eine Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern eines Stromnetzes zur Reduzierung eines Einflusses der Stromerzeuger und/oder Stromverbraucher auf die Netzfrequenz des Stromnetzes

Info

Publication number: DE102022116441A1
Application number: DE102022116441.1A
Authority: DE
Inventors: Dennis Schulmeyer
Original assignee: Lade GmbH
Current assignee: Lade GmbH
Priority date: 2022-07-01
Filing date: 2022-07-01
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, genannt Stromeinheiten, eines Stromnetzes, wobei das Kommunikationssystem Kommunikationseinheiten und eine hierarchische Wurzelbaumstruktur mit einer Wurzel und Knoten aufweist, wobei- eine zweite Master-Kommunikationseinheit des Kommunikationssystems ausgebildet ist, von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit dem Knoten der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten eines unter ihr hängenden Subbaumes eine Information zu empfangen,- die Information in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer Wechselspannung des Stromnetzes von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters steht, wobei die Wechselspannung an einer oder mehrerer der Stromeinheiten anliegt, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des Subbaumes zugeordnet sind, und- die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, ein Verfahren zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern und ein Computerprogrammprodukt mit von Prozessoren ausführbaren Programminstruktionen zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern.
Generell können Verbraucher eines Stromnetzes eine Netzfrequenz des Stromnetzes beeinflussen, wenn die Verbraucher elektrische Leistung aus dem Netz beziehen. Je höher eine abgenommene elektrische Leistung eines oder mehrerer Verbraucher ist, desto stärker kann die Netzfrequenz beeinflusst werden. Sinkt eine im Netz insgesamt abgenommene elektrische Leistung bei gleichbleibender in das Netz eingespeister elektrischer Leistung, so kann die Netzfrequenz ansteigen. Steigt eine im Netz insgesamt abgenommene elektrische Leistung bei gleichbleibender in das Netz eingespeister elektrischer Leistung, so kann die Netzfrequenz abfallen. Um eine zu starke Schwankung der Netzfrequenz zu verhindern, können beispielsweise eine Primärregelung, eine Sekundärregelung und eine Minutenreserve vorgesehen sein.
Es wird ein Kommunikationssystem zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, genannt Stromeinheiten, eines Stromnetzes vorgeschlagen. Das Kommunikationssystem weist Kommunikationseinheiten und eine hierarchische Wurzelbaumstruktur mit einer Wurzel und Knoten auf. Den Knoten ist jeweils eine der Kommunikationseinheiten zugeordnet. Weiterhin ist den Kommunikationseinheiten jeweils eine der Stromeinheiten zugeordnet. Bei einem Teil der Kommunikationseinheiten handelt es sich um erste Master-Kommunikationseinheiten und um zumindest eine zweite Master-Kommunikationseinheit. Bei den Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur unmittelbar oberhalb von Blattknoten der Knoten handelt es sich um die ersten Master-Kommunikationseinheiten. Bei der Kommunikationseinheit oberhalb der ersten Master-Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur handelt es sich um die zweite Master-Kommunikationseinheit.
Die jeweilige Kommunikationseinheit, die zu der jeweiligen Stromeinheit zugeordnet ist, weist zumindest eine jeweilige Verbindung zwischen der jeweiligen Kommunikationseinheit und der jeweiligen ihr zugeordneten Stromeinheit zur Datenübertragung von der jeweiligen Stromeinheit zu der ihr jeweiligen zugeordneten Kommunikationseinheit auf.
Eine jeweilige Zuordnung der jeweiligen Kommunikationseinheit zu der jeweiligen Stromeinheit umfasst vorteilhafterweise, dass die jeweilige Kommunikationseinheit, die der jeweiligen Stromeinheit zugeordnet ist, ausgebildet ist, Prozessdaten zur Erfassung eines Betriebspunktes der jeweiligen Stromeinheit zu erfassen. In einer besonderen Ausgestaltung kann jeweilige Stromeinheit die ihr jeweils zugeordnete Kommunikationseinheit integriert aufweisen. Beispielsweise kann die jeweilige Kommunikationseinheit in einer Steuereinheit oder einem Steuergerät der jeweiligen Stromeinheit integriert sein. Hierbei kann die jeweilige Kommunikationseinheit durch eine jeweilige Kommunikationsschnittstelle und einen jeweiligen Prozessor gebildet sein. Die jeweilige Kommunikationsschnittstelle kann eingerichtet sein, die Prozessdaten oder in Abhängigkeit von den Prozessdaten generierte weitere Daten an zumindest eine weitere Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten zu senden. Der jeweilige Prozessor ist bevorzugt ausgebildet, die Prozessdaten zu verarbeiten. Weiterhin kann der jeweilige Prozessor eingerichtet sein, die jeweiligen weiteren Daten in Abhängigkeit der Prozessdaten zu generieren.
Im Rahmen dieser Offenbarung werden die Zuordnungen zwischen den Knoten und den Kommunikationseinheiten der Einfachheit halber auch mithilfe des Genitivs ausgedrückt. So wird ein beispielhafter Knoten, dem eine beispielhafte Kommunikationseinheit zugeordnet ist, im Folgenden auch als Knoten der beispielhaften Kommunikationseinheit bezeichnet. Genauso gut kann im Folgenden eine beispielhafte Kommunikationseinheit, die einem beispielhaften Knoten zugeordnet ist, als Kommunikationseinheit des beispielhaften Knotens bezeichnet werden. Generell ist eine Zuordnung zu einem beispielhaften Knoten zu einer beispielhaften Kommunikationseinheit gleichbedeutend zu einer Zuordnung der beispielhaften Kommunikationseinheit zu dem beispielhaften Knoten. Für die Zuordnung zwischen den Stromeinheiten und den Kommunikationseinheiten gilt Entsprechendes. Eine beispielhafte Stromeinheit, die einer beispielhaften Kommunikationseinheit eines beispielshaften Knotens zugeordnet ist, kann im Folgenden auch als beispielhafte Stromeinheit der beispielhaften Kommunikationseinheit des beispielhaften Knotens oder abgekürzt als beispielhafte Stromeinheit des beispielhaften Knotens bezeichnet werden. Umgekehrt kann dieser beispielhafte Knoten auch als Knoten der beispielhaften Stromeinheit bezeichnet werden.
Die Wurzelbaumstruktur ist graphisch darstellbar und gibt insbesondere an, wie die Knoten miteinander verbunden sind. Eine jeweilige Verbindung zwischen einem jeweiligen Paar von zwei der Knoten wird im Rahmen dieser Offenbarung als jeweilige Kante bezeichnet.
Über Kanten der Wurzelbaumstruktur kann die Wurzel gemäß einer ersten Variante der Wurzelbaumstruktur von jedem Knoten aus erreichbar sein. Bei dieser ersten Variante zeigen die Kanten in Richtung der Wurzel. Die erste Variante der Wurzelbaumstruktur wird auch als „In-Tree“ oder Anti-Arboreszenz bezeichnet.
Gemäß einer zweiten Variante der Wurzelbaumstruktur sind alle Knoten von der Wurzel aus erreichbar. Bei der zweiten Variante zeigen die Kanten von der Wurzel weg. Die zweite Variante der Wurzelbaumstruktur wird auch als „Out-Tree“ oder Arboreszenz bezeichnet.
Zwischen der Wurzel und einem ersten Teil der Knoten, die sich in einer ersten Ebene der Wurzelbaumstruktur ausgehend von der Wurzel gesehen befinden, verlaufen erste Kanten. Zwischen dem ersten Teil der Knoten und einem zweiten Teil der Knoten, die sich in einer zweiten Ebene der Wurzelbaumstruktur ausgehend von der Wurzel gesehen befinden, verlaufen zweite Kanten. Möglich ist weiterhin, dass zwischen dem zweiten Teil der Knoten und einem dritten Teil der Knoten, die sich in einer dritten Ebene der Wurzelbaumstruktur ausgehend von der Wurzel gesehen befinden, dritte Kanten verlaufen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Wurzelbaumstruktur weitere Ebenen aufweist, die weitere Teile der Knoten aufweisen, die mithilfe weiterer Kanten mit dem ersten, zweiten oder dritten Teil der Knoten verbunden sind.
Die Wurzel kann als höchste Ebene einer Hierarchie der Wurzelbaumstruktur betrachtet werden. Die erste Ebene ist in der Hierarchie die zweithöchste Ebene. Die in den untersten Ebenen der Wurzelbaumstruktur angeordneten Knoten sind die Blattknoten. Diejenigen Knoten, die innerhalb der Wurzelstruktur zwischen den Blattknoten und der Wurzel angeordnet sind, werden auch als innere Knoten bezeichnet.
Weiterhin gibt die Wurzelbaumstruktur an, wie Daten innerhalb des Kommunikationssystems, insbesondere zwischen den Kommunikationseinheiten, versendet werden können. Hierbei können Daten auf direktem Wege von einer ersten beispielhaften Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten zu einer zweiten beispielhaften Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten nur dann übertragen werden, falls die Wurzelbaumstruktur zwischen dem Knoten, der der ersten beispielhaften Kommunikationseinheit zugeordnet ist, und dem Knoten, der der zweiten beispielhaften Kommunikationseinheit zugeordnet ist, eine Kante aufweist. Auf indirektem Wege können Daten von der ersten beispielhaften Kommunikationseinheit zu einer dritten beispielhaften Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten übertragen werden, falls ein Pfad von dem Knoten, der der ersten beispielhaften Kommunikationseinheit zugeordnet ist, über zumindest zwei Kanten zu dem Knoten führt, der der dritten beispielhaften Kommunikationseinheit zugeordnet ist.
Eine jeweilige Zuordnung der jeweiligen Kommunikationseinheit zu dem jeweiligen Knoten der Wurzelbaumstruktur legt daher für die jeweilige Kommunikationseinheit fest, auf welchem Wege Daten von dieser Kommunikationseinheit zu einer weiteren Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten gelangen können. Im weiteren Sinne kann die jeweilige Zuordnung der jeweiligen Kommunikationseinheit zu dem jeweiligen Knoten auch als eine Lokalisierung der jeweiligen Kommunikationseinheit in der Wurzelbaumstruktur verstanden werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten eines unter ihr hängenden Subbaumes eine Information zu empfangen.
Der unter der zweiten Master-Kommunikationseinheit hängende Subbaum weist in den meisten Fällen zumindest einen der Knoten, dem eine der ersten Master-Kommunikationseinheiten zugeordnet ist, und zumindest zwei der Blattknoten auf.
Im Sinne der Erfindung umfasst ein Empfangen der Information von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten des Subbaumes auch ein Empfangen der Information von nur einer der Kommunikationseinheiten der Knoten des Subbaumes, beispielsweise von der Kommunikationseinheit einer der Blattknoten des Subbaumes oder von der Kommunikationseinheit einer der ersten Master-Kommunikationseinheiten.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Information in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer Wechselspannung des Stromnetzes von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters steht. Die Wechselspannung liegt an einer oder mehrerer der Stromeinheiten an, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des Subbaumes zugeordnet sind. Praktischerweise gibt die Information die Abweichung des Wertes des Parameters an. Möglich ist jedoch auch, dass die Information Daten enthält, die in Abhängigkeit der Abweichung des Wertes berechnet wurden. Dies kann beispielsweise eine Angabe darüber umfassen, ob die Abweichung größer als eine tolerierte Abweichung ist.
In den meisten Fällen steht die Information in Zusammenhang mit einem jeweiligen Wert des Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität einer jeweiligen Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit anliegt.
Die Stromeinheiten weisen jeweils bevorzugt ein Messgerät und/oder eine Auswertungseinheit zur Bestimmung des jeweiligen Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der jeweiligen an der jeweiligen Stromeinheit anliegenden Wechselspannung auf. Dieser jeweilige Wert wird im Folgenden jeweiliger Wert des Parameters genannt.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann der Parameter zur Beurteilung der Spannungsqualität der zumindest einen Wechselspannung eine Form eines Spannungsverlaufes der Wechselspannung innerhalb einer Periode der Wechselspannung beschreiben. Bei dieser Ausgestaltung kann der jeweilige Wert des Parameters eine jeweilige Form eines Spannungsverlaufes der jeweiligen Wechselspannung innerhalb einer Periode der jeweiligen Wechselspannung angeben. Möglich ist weiterhin, dass der jeweilige Wert des Parameters ein jeweiliger Maximalwert der jeweiligen Wechselspannung ist. Hierbei ist insbesondere der Wert des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der zumindest einen Wechselspannung ein Maximalwert dieser Wechselspannung.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Parameter zur Beurteilung der Spannungsqualität der zumindest einen Wechselspannung des Stromnetzes deren Wechselspannungsfrequenz, Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen, Transienten und/oder Schieflast. Der jeweilige Wert des Parameters kann in diesem Fall den jeweiligen Wert der Wechselspannungsfrequenz, Spannungshöhe usw. der jeweiligen Wechselspannung angeben, die an der jeweiligen Stromeinheit anliegt.
In Bezug auf die Wechselspannungsfrequenz kann das jeweilige Messgerät bevorzugt in Form eines jeweiligen Frequenzmessers ausgebildet sein. Der jeweilige Frequenzmesser kann beispielsweise ein jeweiliger digitaler Frequenzzähler, Zeigerfrequenzmesser oder Zungenfrequenzmesser sein. Im Folgenden wird häufig von der Wechselspannungsfrequenz ohne Beschränkung der Allgemeinheit gesprochen. Es ist verständlich, dass dies analog auch für die besagte Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen, Transienten und/oder Schieflast der Wechselspannung gelten kann.
In Bezug auf die Spannungshöhe kann das jeweilige Messgerät bevorzugt in Form eines jeweiligen Spannungsmessers ausgebildet sein. Analog kann in Bezug auf die Kurvenform, die Oberschwingungen, Transienten und Schieflast das jeweilige Messgerät bevorzugt in Form eines jeweiligen Kurvenformmessers, Oberschwingungsmessers, Transientenmessers beziehungsweise Schieflastmessers ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der jeweilige Frequenzmesser (Spannungsmesser, Kurvenformmesser usw.) ausgebildet und eingerichtet, eine jeweilige erste Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, Kurvenform usw.) an einem ersten Außenleiter der jeweiligen Stromeinheit zu messen. In einer Weiterbildung kann der jeweilige Frequenzmesser (Spannungsmesser, Kurvenformmesser usw.) ausgebildet und eingerichtet sein, eine jeweilige erste Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, Kurvenform usw.) an einem ersten Außenleiter, eine jeweilige zweite Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, Kurvenform usw.) an einem zweiten Außenleiter und eine jeweilige dritte Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, Kurvenform usw.) an einem dritten Außenleiter der jeweiligen Stromeinheit zu messen.
Die jeweilige Auswertungseinheit ist bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, den jeweiligen Wert des Parameters in Abhängigkeit zumindest der jeweiligen ersten Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, Kurvenform usw.) zu bestimmen. Gemäß einer einfachen Ausgestaltung kann der jeweilige Wert des Parameters beispielsweise gleich der jeweiligen ersten Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, usw.) sein. In einer bevorzugten Weiterbildung entspricht der jeweilige Wert des Parameters einem jeweiligen Mittelwert aus der jeweiligen ersten und zweiten Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, usw.) oder aus der jeweiligen ersten, zweiten und dritten Wechselspannungsfrequenz (Spannungshöhe, usw.).
Weiterhin ist die jeweilige Auswertungseinheit bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, eine jeweilige Abweichung des jeweiligen Wertes des Parameters von dem Normalverhalten des Parameters, im Folgenden auch als jeweilige Abweichung bezeichnet, zu detektieren. Die jeweiligen Abweichungen sind hierbei jeweils einer der Stromeinheiten zugeordnet. Die jeweiligen Abweichungen zusammengenommen werden im Folgenden auch verkürzt Abweichungen genannt.
Mit dem Normalverhalten des Parameters ist ein Normalverhalten des jeweiligen Wertes des Parameters gemeint. Das Normalverhalten des jeweiligen Wertes des Parameters kann beispielsweise dadurch ausgebildet sein, dass der jeweilige Wert des Parameters innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes mit einem unteren und einem oberen Grenzwert liegt. In diesem Fall kann die jeweilige Auswertungseinheit bevorzugt eingerichtet und ausgebildet sein, zu überprüfen, ob eine jeweilige Differenz zwischen dem jeweiligen Wert des Parameters und dem oberen Grenzwert größer Null ist oder eine jeweilige Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem jeweiligen Wert des Parameters größer Null ist. In einer möglichen Ausgestaltung kann der untere Grenzwert eine untere tolerierte Frequenz (Spannungshöhe, usw.) und der obere Grenzwert eine obere tolerierte Frequenz (Spannungshöhe, usw.) sein.
Eine Detektion der jeweiligen Abweichung des jeweiligen Wertes des Parameters von dem Normalverhalten des Parameters kann mithilfe der jeweiligen Auswertungseinheit beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die jeweilige Auswertungseinheit detektiert, ob die jeweilige Differenz zwischen dem jeweiligen Wert des Parameters und dem oberen Grenzwert größer Null ist oder die jeweilige Differenz zwischen dem unteren Grenzwert und dem jeweiligen Wert des Parameters größer Null ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kommunikationseinheiten der Stromeinheiten jeweils eingerichtet und ausgebildet, eine jeweilige Nachricht, die zumindest eine jeweilige spezifische Information darüber enthält, ob der jeweilige Wert des Parameters von dem Normalverhalten abweicht, zu generieren und an zumindest eine Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten zu senden, die einem der Knoten zugeordnet ist, der in der Hierarchie der Wurzelbaumstruktur oberhalb des Knotens der jeweiligen Kommunikationseinheit angeordnet ist, zu senden.
Hierbei können beispielweise die jeweiligen Nachrichten eine jeweilige Identifikationsnummer aufweisen, die angibt, welche der Kommunikationseinheiten die jeweilige Nachricht generiert hat. Die Kommunikationseinheiten können zum Versenden und Empfangen der Nachrichten bevorzugt ausgebildet sein, ein gemeinsames Kommunikationsprotokoll zu verwenden.
Das gemeinsame Kommunikationsprotokoll kann beispielsweise an das Open Charge Point Protocol (OCPP) angelehnt sein, das heißt Befehle, Module, Datentypen und/oder Datenstrukturen des OCPP umfassen. Das OCPP umfasst in der Regel eine Verwendung eines zentralen Managementsystems. In den meisten Anwendungsfällen der Erfindung ist jedoch eine dezentrale Kommunikation zwischen den Stromeinheiten vorgesehen. Hierin kann unter anderem eine unterschiedliche Anwendung des gemeinsamen Kommunikationsprotokolls gegenüber einer Verwendung des bekannten OCPP liegen.
Das Stromnetz kann ein Höchstspannungsnetz, ein Hochspannungsnetz, ein Mittelspannungsnetz und ein Niederspannungsnetz umfassen.
Ein Teil der Stromeinheiten können beispielsweise an dem Niederspannungsnetz angeschlossen und ein weiterer Teil der Stromeinheiten an dem Mittelspannungsnetz angeschlossen sein. Das Niederspannungsnetz umfasst Wechselspannungen bis 1000 Volt und Gleichspannungen bis zu 1500 Volt. Ein jeweiliger Anschluss der jeweiligen Stromeinheit an das Stromnetz, insbesondere an das Niederspannungsnetz, kann mithilfe eines Neutralleiters und drei Außenleitern vorgesehen sein. Hierbei kann ein jeweiliger Effektivwert einer Wechselspannung der jeweiligen Außenleiter gegenüber dem Neutralleiter, und bevorzugt gegenüber einem Schutzleiter, 230 Volt betragen. Ein jeweiliger Effektivwert einer Wechselspannung zwischen zwei der drei Außenleiter kann 400 Volt betragen.
Weiterhin ist möglich, dass eine oder mehrere der Stromeinheiten über einen einzelnen Außenleiter und einen Neutralleiter an dem Niederspannungsnetz angeschlossen sind. In diesem Fall liegt bevorzugt eine Wechselspannung von 230 Volt zwischen dem einzelnen Außenleiter und dem Neutralleiter vor.
In den meisten Fällen wird eine jeweilige Leistung von der jeweiligen Stromeinheit mithilfe der an den drei Außenleitern anliegenden Wechselspannung aufgenommen oder abgegeben. Hierbei kann die an der jeweiligen Stromeinheit anliegende Wechselspannung in Form von jeweiligen drei zueinander phasenverschobenen Wechselspannungen mithilfe der drei Außenleiter und dem Neutralleiter durch das Stromnetz bereitgestellt sein. Die jeweilige Leistung wird in diesem Fall bevorzugt mithilfe eines Dreiphasenwechselstroms von dem Stromnetz zu der jeweiligen Stromeinheit übertragen.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung zu steuern.
Bevorzugt ist die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet, als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information die von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung derart zu steuern, dass der Abweichung des Wertes des Parameters entgegengewirkt wird. Hierzu kann die zweite Master-Kommunikationseinheit eingerichtet sein, nach dem Empfangen der Information, die Information zu einem Verarbeitungsergebnis zu verarbeiten. Insbesondere kann die zweite Master-Kommunikationseinheit eingerichtet sein, einen Befehl in Abhängigkeit des Verarbeitungsergebnisses zu erzeugen und den Befehl an zumindest eine der ersten Master-Kommunikationseinheiten senden.
Der Befehl umfasst bevorzugt Anweisungen, wie zumindest eine der Stromeinheiten der Knoten des Subbaumes ihre jeweilige aufgenommene oder abgegebene Leistung verändern soll. Die zumindest eine der ersten Master-Kommunikationseinheiten kann den Befehl an zumindest eine der Kommunikationseinheiten der Blattknoten senden. Diejenige Kommunikationseinheit, die den Befehl von der zumindest einen Master-Kommunikationseinheit empfängt ist bevorzugt ausgebildet, den Befehl an die Steuereinheit der Stromeinheit, die dieser Kommunikationseinheit zugeordnet ist, zu senden. Die Steuereinheit dieser Stromeinheit ist bevorzugt ausgebildet, zumindest eine der Anweisungen des Befehls auszuführen, um die abgegebene oder aufgenommene Leistung dieser Stromeinheit entsprechend der zumindest einen Anweisung des Befehls zu verändern. Die oben beschriebene Erzeugung, Versendung und Ausführung des Befehls stellt ein Beispiel dar, wie die zweite Master-Kommunikationseinheit durch das Versenden des Befehls über die zumindest eine Kommunikationseinheit der ersten Master-Kommunikationseinheiten an zumindest eine Kommunikationseinheit der Blattknoten die von den Stromeinheiten der Knoten des Subbaums an das Stromnetz abgegebene Leistung oder von dem Stromnetz aufgenommene Leistung steuern kann.
Vorteilhafterweise kann die zweite Master-Kommunikationseinheit eingerichtet sein, eine von den Stromeinheiten der Knoten des Subbaumes gemeinsam aufgenommene Leistung zu reduzieren, wenn der Wert des Parameters unterhalb des unteren Grenzwertes liegt. In diesem Fall weist der Befehl bevorzugt eine Anweisung zur Reduzierung der aufgenommenen Leistung zumindest einer Stromeinheit der Stromeinheiten des Subbaumes oder zur Erhöhung der abgegebenen Leistung zumindest einer Stromeinheit der Stromeinheiten des Subbaumes auf.
Analog kann die zweite Master-Kommunikationseinheit eingerichtet sein, eine von den Stromeinheiten der Knoten des Subbaumes gemeinsam aufgenommene Leistung zu erhöhen, wenn der Wert des Parameters oberhalb des oberen Grenzwertes liegt. In diesem Fall weist der Befehl bevorzugt eine Anweisung zur Erhöhung der aufgenommenen Leistung zumindest einer Stromeinheit der Stromeinheiten des Subbaumes oder zur Reduzierung der abgegebenen Leistung zumindest einer Stromeinheit der Stromeinheiten des Subbaumes auf.
Dadurch, dass die Veränderung der gemeinsam aufgenommenen Leistung derart durchgeführt wird, dass der Abweichung des Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität entgegengewirkt wird, kann beispielsweise eine Netzfrequenz des Stromnetzes mit dem erfindungsgemäßen Kommunikationssystem stabilisiert werden.
Generell ermöglicht das vorgeschlagene Kommunikationssystem die Netzfrequenz des Stromnetzes gezielt zu steuern, weil die an das Stromnetz abgegebene Leistung oder von dem Stromnetz aufgenommene Leistung der Stromeinheiten des Subbaumes mithilfe der zweiten Master-Kommunikationseinheit steuerbar sind. In Bezug auf die Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen, Transienten und/oder Schieflast ermöglicht das vorgeschlagene Kommunikationssystem die Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen, Transienten und/oder Schieflast gezielt zu steuern, weil die an das Stromnetz abgegebene Leistung oder von dem Stromnetz aufgenommene Leistung der Stromeinheiten des Subbaumes mithilfe der zweiten Master-Kommunikationseinheit steuerbar sind. Hierbei hilft die Wurzelbaumstruktur insbesondere, die Information, die in Zusammenhang mit der Abweichung steht, in dem gesamten Stromnetz effizient zu erfassen. Dadurch, dass die zweite Master-Kommunikationseinheit die Information von zumindest einer der Kommunikationseinheiten der Knoten des Subbaumes empfangen kann, müssen nicht alle Kommunikationseinheiten mit einer zentralen Kommunikationseinheit verbunden sein, um die Information empfangen zu können. Weiterhin ermöglicht die Wurzelbaumstruktur, dass die Stromeinheiten des Subbaumes von der zweiten Master-Kommunikationseinheit, und damit von einer Kommunikationseinheit, die zu einem Knoten zugeordnet ist, der in der Hierarchie oberhalb der Blattknoten angeordnet ist, steuerbar sind. Dadurch ist es möglich, mehrere Stromeinheiten von einer einzelnen der Kommunikationseinheiten aus zu steuern, ohne dass jede Kommunikationseinheit mit dieser einzelnen Kommunikationseinheit verbunden sein muss. Dies erlaubt es wiederum, eine gesamte an die Stromeinheiten abgegebene Leistung in dem Maße zu verändern, dass dies einen messbaren Einfluss auf die Spannungsqualität der zumindest einen Wechselspannung, insbesondere auf die Wechselspannungsfrequenz, Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen, Transienten beziehungsweise Schieflast mehrerer in dem Stromnetz messbaren Wechselspannungen, hat.
Um die jeweilige aufgenommene Leistung reduzieren zu können, weisen die Stromeinheiten vorteilhafterweise jeweils ein Batteriesystem zum Zwischenspeichern elektrischer Energie auf. Dadurch kann eine jeweilige bereitgestellte Versorgungsspannung vonseiten der jeweiligen Stromeinheit weiterhin zur Verfügung gestellt werden, obwohl die jeweilige aufgenommene Leistung der jeweiligen Stromeinheit reduziert wird. Die jeweilige Versorgungsspannung kann in diesem Fall durch die in dem Batteriesystem gespeicherte Energie zumindest teilweise bereitgestellt werden. Um die jeweilige aufgenommene Leistung zu erhöhen, kann beispielsweise das Batteriesystem der jeweiligen Stromeinheit geladen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, die Information an die zweite Master-Kommunikationseinheit des unmittelbar über eine Kante der Wurzelbaumstruktur verbundenen Knotens zu senden. In diesem Fall ist die zweite Master-Kommunikationseinheit bevorzugt eine Hierarchieebene über den ersten Master-Kommunikationseinheiten innerhalb der Wurzelbaumstruktur angeordnet.
Gemäß einer ersten Variante dieser Ausführungsform können die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sein, die Information durch eine eigene Messung des Wertes des Parameters zu bestimmen. Die Information steht bei dieser Variante in Zusammenhang mit einer Abweichung des Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der Wechselspannung, die an der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit anliegt.
Gemäß einer zweiten Variante dieser Ausführungsform können die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sein, die Information als eine zusammenfassende Größe eines von zumindest einer der Stromeinheiten, welche den jeweiligen Kommunikationseinheiten der Blattknoten der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet sind, empfangenen Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit anliegt, zu bestimmen.
Insbesondere sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, die Information als die zusammenfassende Größe in Abhängigkeit von jeweiligen Werten des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der jeweiligen Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit anliegt, die der Kommunikationseinheit des jeweiligen Blattknotens des Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet ist, zu bestimmen.
Beispielsweise kann die zusammenfassende Größe in Form eines Mittelwertes der jeweiligen Werte des Parameters berechnet werden. Denkbar ist weiterhin, die zusammenfassende Größe in Form einer Summe jeweiliger Abweichungen der jeweiligen Werte der Parameter von einem Sollwert zu bestimmen. Die zusammenfassende Größe kann beispielsweise eine Modellierung, eine Steuerung und/oder Regelung der von den Stromeinheiten des Subbaumes aufgenommenen oder abgegebenen Leistung vereinfachen. Hierbei kann die zusammenfassende Größe als Regelgröße verwendet werden.
Sowohl die erste als auch die zweite Variante dieser Ausführungsform erlaubt es, die Information in gebündelter Form von der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit zu der zweiten Master-Kommunikationseinheit zu senden. Insbesondere kann die Information als gebündelte Information betrachtet werden, die Messungen der jeweiligen Werte der Parameter zur Beurteilung der Spannungsqualität der jeweiligen Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit des Subbaumes anliegt, zusammenfasst. Da sich die erste als auch die zweite Variante dieser Ausführungsform auf die ersten, insbesondere auf jede, der ersten Master-Kommunikationseinheiten bezieht, kann somit schnell und effizient eine Veränderung der jeweiligen Werte des Parameters betreffend die Stromeinheiten der Knoten eines jeweiligen Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit, der unter der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit hängt, innerhalb des Kommunikationssystems kommuniziert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten zum Empfang von Leistungsinformationen über eine jeweilige potentielle Höhe einer abgebbaren und/oder aufnehmbaren Leistung der Stromeinheiten ihres jeweiligen Subbaums ausgebildet. Bei dieser Weiterbildung umfasst die Information eine Angabe über diese Leistungsinformationen. Weiterhin ist bei dieser Weiterbildung die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet, die von den Stromeinheiten ihres Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung in Abhängigkeit von der Angabe über die Leistungsinformationen zu steuern.
Diese Weiterbildung ermöglicht es, eine Zuverlässigkeit bei einer Steuerung der Stromeinheiten des Subbaumes der zweiten Master-Kommunikationseinheit zur Verbesserung der Spannungsqualität in dem Stromnetz zu erhöhen. Insbesondere kann eine Steuerung und/oder Regelung der abgegebenen und/oder aufgenommenen Leistung der Stromeinheiten des jeweiligen Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit in Abhängigkeit von der jeweiligen potentiellen Höhe der abgebbaren und/oder aufnehmbaren Leistung der der Stromeinheiten des jeweiligen Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit bestimmt werden. Dies kann bevorzugt mithilfe einer Auswertungseinheit der Stromeinheit der zweiten Master-Kommunikationseinheit durchgeführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist, wie oben bereits beschrieben, die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet, nach dem Empfang der Information diese zu einem Verarbeitungsergebnis zu verarbeiten.
In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kommunikationssystem mehrere zweite Master-Kommunikationseinheiten, darunter die oben genannte zweite Master-Kommunikationseinheit, aufweist, welche über Kanten der Wurzelbaumstruktur jeweils direkt miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung ist bevorzugt eine der zweiten Master-Kommunikationseinheiten in der Hierarchie der Wurzelbaumstruktur oberhalb von zumindest zwei weiteren der zweiten Master-Kommunikationseinheiten angeordnet, wobei der Knoten dieser zweiten Master-Kommunikationseinheit die Wurzel der Wurzelbaumstruktur ausbildet.
Gemäß einer ersten Variante dieser Ausgestaltung sind die zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnis einen jeweiligen Befehl zur Steuerung der von den Stromeinheiten des Subbaumes der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit an das Stromnetz abgegebenen Leistung und/oder von dem Stromnetz aufgenommenen Leistung zu erzeugen.
Weiterhin sind bei dieser ersten Variante die zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, den jeweiligen Befehl an die jeweilige Kommunikationseinheit zu senden, deren Knoten über einen Zweig der Wurzelbaumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden ist. Der jeweilige Befehl korrespondiert hierbei mit der jeweiligen Kommunikationseinheit, deren Knoten über einen Zweig der Wurzelbaumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheiten verbunden ist, die den jeweiligen Befehl sendet.
Die jeweilige Kommunikationseinheit, an die die jeweilige zweite Master-Kommunikationseinheit den jeweiligen Befehl sendet, kann insbesondere eine der ersten Master-Kommunikationseinheiten sein.
Weiterhin kann die jeweilige Kommunikationseinheit, an die die jeweilige zweite Master-Kommunikationseinheit den jeweiligen Befehl sendet, beispielsweise eine der weiteren zweiten Master-Kommunikationseinheiten sein. Insbesondere kann die zweite Master-Kommunikationseinheit, deren Knoten die Wurzel ausbildet, den jeweiligen Befehl, der von dieser zweiten Master-Kommunikationseinheit erzeugt ist, jeweils an eine jeweilige weitere der zweiten Master-Kommunikationseinheiten senden, deren Knoten unterhalb der Wurzel angeordnet sind. In diesem Fall sind die die zweiten Master-Kommunikationseinheiten vorteilhafterweise jeweilig ausgebildet, aufgrund des Empfangs des jeweiligen Befehls den jeweiligen Befehl zu jeweiligen weiteren Befehlen zu verarbeiten und die jeweiligen weiteren Befehle an die Kommunikationseinheiten zu senden, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit dieser zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind. Dies können insbesondere jeweilige Teile der ersten Master-Kommunikationseinheiten sein, deren Knoten unmittelbar mit dem Knoten der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind.
Generell gibt die Wurzelbaumstruktur bevorzugt an, in welche Richtung innerhalb des Kommunikationssystems der Befehl und/oder die jeweiligen Befehle und/oder die jeweiligen weiteren Befehle mithilfe der Kommunikationseinheiten gesendet werden können. Vorteilhafterweise ist die Wurzelbaumstruktur zur Verbreitung des Befehls und/oder der jeweiligen Befehle und/oder der jeweiligen weiteren Befehle in Form der oben genannten ersten Variante der Wurzelbaumstruktur, d.h. als In-Tree, ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Befehl und/oder die jeweiligen Befehle und/oder die jeweiligen weiteren Befehle nur in Richtung weg von der Wurzel zu den Knoten der Kommunikationseinheiten aussendbar sind. Dies ermöglicht es, die Kommunikationseinheiten und damit die Stromeinheiten von einem einzigen Punkt aus, nämlich der Kommunikationseinheit des Knotens, der die Wurzel ausbildet, im Folgenden Wurzelknoten genannt, zu steuern. Die erste Variante der Wurzelbaumstruktur kann insbesondere durch das oben beschriebene Merkmal realisiert werden, bei welchem der jeweilige Befehl an die jeweilige Kommunikationseinheit gesendet wird, deren Knoten über einen Zweig der Wurzelbaumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden ist.
Gemäß einer zweiten Variante der oben genannten Ausgestaltung sind die zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnis, sofern es sich bei der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit nicht um die Wurzel der Wurzelbaumstruktur bildende Kommunikationseinheit handelt, das Verarbeitungsergebnis als die Information an eine nächste zweite Master-Kommunikationseinheit der zweiten Master-Kommunikationseinheiten zu senden. Die nächste zweite Master-Kommunikationseinheit ist einem über eine Kante der Wurzelbaumstruktur in Richtung Wurzel unmittelbar verbundenen Knoten zugeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung berücksichtigt eine Verarbeitung der Information zu dem Verarbeitungsergebnis mithilfe der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit weitere durch die jeweilige verarbeitende zweite Master-Kommunikationseinheit empfangene Informationen. Die weiteren Informationen wurden bevorzugt von Kommunikationseinheiten unterschiedlicher Knoten empfangen. Diese Kommunikationseinheiten der unterschiedlichen Knoten können beispielsweise die ersten Master-Kommunikationseinheiten sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass diese Kommunikationseinheiten der unterschiedlichen Knoten Kommunikationseinheiten der Blattknoten umfassen. Die weiteren Informationen können beispielsweise die oben genannten spezifischen Informationen sein.
Vorteilhafterweise gibt die Wurzelbaumstruktur an, in welche Richtung innerhalb des Kommunikationssystems die Information und/oder die spezifischen Informationen mithilfe der Kommunikationseinheiten gesendet werden können. Insbesondere ist die Wurzelbaumstruktur zur Verbreitung der Information und/oder der spezifischen Informationen in Form der oben genannten zweiten Variante der Wurzelbaumstruktur, d.h. als Out-Tree, ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Information und/oder die spezifischen Informationen nur in Richtung der Wurzel von den Knoten der Kommunikationseinheiten zu einem weiteren Knoten einer weiteren Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten aussendbar sind. Dies vereinfacht es, die spezifischen Informationen zu der oben genannten zusammenfassenden Größe effizient innerhalb des Kommunikationssystems zusammenzufassen.
In einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweilig ausgebildet, aufgrund des Empfangs des jeweiligen Befehls und/oder des jeweiligen weiteren Befehls eine Steuerung der Stromeinheiten der Knoten des jeweiligen Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit durchzuführen. Gemäß einer Ausgestaltung können die jeweiligen Befehle und/oder die jeweiligen weiteren Befehle jeweilige Anweisungen aufweisen, die angeben in welcher Art die Leistung der jeweiligen Stromeinheit des jeweiligen Subbaumes verändert werden soll. Hierbei kann die Kommunikationseinheit der jeweiligen Stromeinheit des jeweiligen Subbaumes anhand der jeweiligen Anweisung des jeweiligen Befehls und/oder des jeweiligen weiteren Befehls identifizierbar sein. In diesem Fall können die ersten Master-Kommunikationseinheiten die jeweiligen Anweisungen des jeweiligen Befehls und/oder des jeweiligen weiteren Befehls an die durch die jeweilige Anweisung identifizierbare Kommunikationseinheit senden.
Insbesondere können die jeweiligen Anweisungen des jeweiligen Befehls einen jeweiligen Sollwert der aufgenommenen Leistung oder der abgegebenen Leistung der jeweiligen Stromeinheit des Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit aufweisen. Nach einer möglichen Ausgestaltung kann eine der zweiten Master-Kommunikationseinheiten eingerichtet sein, die Sollwerte in Abhängigkeit der Information, insbesondere in Abhängigkeit weiteren Informationen, bevorzugt in Abhängigkeit der spezifischen Informationen, zu bestimmen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweilig ausgebildet sein, den jeweiligen Sollwert der aufgenommenen Leistung oder der abgegebenen Leistung der jeweiligen Stromeinheit des Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit in Abhängigkeit des jeweiligen Befehls zu bestimmen. In diesem Fall generieren die ersten Master-Kommunikationseinheiten die Anweisungen, die angeben in welcher Art die Leistung der jeweiligen Stromeinheit des jeweiligen Subbaumes verändert werden soll.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Hierarchie der Wurzelbaumstruktur an eine hierarchische Struktur des Stromnetzes angepasst. Insbesondere weist das Stromnetz mehrere hierarchische Netzebenen auf, wobei die Anordnung der Knoten der hierarchischen Wurzelbaumstruktur zumindest teilweise entsprechend den Netzebenen erfolgt.
Die hierarchische Struktur des Stromnetzes kann gemäß einer Variante durch unterschiedliche Spannungsebenen vorgegeben sein. Die Spannungsebenen umfassen bevorzugt eine Höchstspannungsebene, eine Hochspannungsebene, eine Mittelspannungsebene und eine Niederspannungsebene. Die Anordnung der Knoten der hierarchischen Wurzelbaumstruktur erfolgt bei dieser Variante zumindest teilweise entsprechend den Spannungsebenen. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung der Stromeinheiten für jede Spannungsebene leichter zu kontrollieren ist. Insbesondere kann eine Steuerung und/oder Regelung einer jeweiligen Spannungsqualität für eine jeweilige ausgewählte Spannungsebene leichter umgesetzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die hierarchische Struktur des Stromnetzes durch eine Unterteilung des Stromnetzes in lokale Stromnetze mit jeweiligen geographischen Abdeckungen vorgegeben sein. Eine derartige Unterteilung des Stromnetzes kann bevorzugt innerhalb der Spannungsebenen vorgesehen sein. Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich die Stromeinheiten an geographischen Standorten befinden. Die Unterteilung des Stromnetzes in die lokalen Stromnetze kann beispielsweise eine Unterteilung in Bundesländer, Regionen und Städte und Orte vorsehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bilden diejenigen Kommunikationseinheiten der Stromeinheiten jeweils eine Gruppe, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit einer der ersten oder zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen derart, dass sich innerhalb einer jeweiligen Gruppe diejenigen Kommunikationseinheiten befinden, deren geografischen Standorte der zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer der geografischen Abdeckungen befinden. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung der Stromeinheiten für jede geographische Abdeckung leichter zu kontrollieren ist. Insbesondere kann eine Steuerung und/oder Regelung einer jeweiligen Spannungsqualität für eine jeweilige ausgewählte geographische Abdeckung leichter umgesetzt werden. Die geografischen Abdeckungen können beispielsweise durch die Bundesländer, deren Regionen oder deren Städte oder Orte vorgegeben sein.
Eine Einteilung der Kommunikationseinheiten in Gruppen auf Basis ihrer geografischen Standorte kann prinzipiell jedoch auch unabhängig von örtlichen Merkmalen des Stromnetzes erfolgen. So können gemäß einer möglichen Ausgestaltung diejenigen Kommunikationseinheiten jeweils eine Gruppe bilden, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit einer der ersten oder zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind. Die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen erfolgt bei dieser Ausgestaltung jeweils derart, dass sich innerhalb einer jeweiligen Gruppe die Kommunikationseinheiten befinden, deren geografischen Standorte der zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer für die Gruppe vorgegebenen geografischen Region befinden. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerung der Stromeinheiten für jede geographische Region leichter zu kontrollieren ist. Insbesondere kann eine Steuerung und/oder Regelung einer jeweiligen Spannungsqualität für eine jeweilige ausgewählte geographische Region leichter umgesetzt werden. Die geografischen Regionen können beispielsweise ähnlich zu den geografischen Abdeckungen durch die Bundesländer, deren Regionen oder deren Städte oder Orte vorgegeben sein.
Nach einer möglichen Variante erfolgt die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen jeweils derart, dass innerhalb der jeweiligen Gruppe die Anzahl der Kommunikationseinheiten kleiner oder gleich einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert ist. Dadurch kann ein Kommunikationsaufwand innerhalb der Gruppen begrenzt werden. Der Maximalwert ist insbesondere von einer Leistungsfähigkeit der Kommunikationsschnittstellen der Kommunikationseinheiten abhängig.
Alternativ kann die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen jeweils derart erfolgen, dass innerhalb der jeweiligen Gruppe die Anzahl der Kommunikationseinheiten größer oder gleich einem jeweiligen vorgegebenen Minimalwert ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die zusammenfassende Größe in Form des Mittelwertes der jeweiligen Werte des Parameters berechnet wird. Je größer der Minimalwert ist, desto geringer fallen in der Regel Schwankungen der zusammenfassenden Größe aus. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Kommunikationssystems erhöht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kommunikationseinheiten ausgebildet, die ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten mithilfe eines Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens zu bestimmen. Das Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahren sieht vor, dass die Kommunikationseinheiten jeweils gleichberechtigt sind. Dies hat den Vorteil, dass keine zentrale Kommunikationseinheit bereitgestellt werden muss, um die ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten zu bestimmen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Bestimmung der ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten derart erfolgt, dass die Kommunikationseinheiten einer Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur die ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten der in Richtung der Wurzel nächsthöheren Ebene bestimmen. Dies kann insbesondere einen Datenverkehr des Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens reduzieren.
Praktischerweise erfolgt die Bestimmung der ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten auf Basis eines Kriteriums. Das Kriterium kann beispielsweise ein Kriterium sein, welches eine jeweilige Netzwerklatenz der ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten bei der Kommunikation mit anderen der Kommunikationseinheiten berücksichtigt. Beispielsweise können die ersten und/oder zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils diejenigen Kommunikationseinheiten der jeweiligen Gruppe sein, die die geringste Netzwerklatenz innerhalb der jeweiligen Gruppe aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kriterium Datenübertragungsraten der Kommunikationseinheiten bei der Kommunikation mit anderen der Kommunikationseinheiten berücksichtigen. Beispielsweise können die ersten und/oder zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils diejenigen Kommunikationseinheiten der jeweiligen Gruppe sein, die die höchste Datenübertragungsrate innerhalb der jeweiligen Gruppe aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kriterium eine jeweilige Verfügbarkeit der Kommunikationseinheiten berücksichtigen. Hierbei können beispielsweise die ersten und/oder zweiten Master-Kommunikationseinheiten nur diejenigen sein, die innerhalb der jeweiligen Gruppen die höchste Verfügbarkeit aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Kriterium eine jeweilige Leistungsfähigkeit der Kommunikationseinheiten bei einer Datenverarbeitung von mit anderen der Kommunikationseinheiten ausgetauschten Daten berücksichtigen. Beispielsweise können die ersten und/oder zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils diejenigen Kommunikationseinheiten der jeweiligen Gruppe sein, die die höchste Leistungsfähigkeit bei der Datenverarbeitung von mit anderen der Kommunikationseinheiten ausgetauschten Daten innerhalb der jeweiligen Gruppe aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Stromeinheiten zumindest teilweise in Form von Ladestationen zum Laden mittels Grid-to-Vehicle und/oder zum Entladen mittels Vehicle-to-Grid von Batterien von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen ausgebildet. Wenn die Stromeinheiten zumindest teilweise in Form der Ladestationen ausgebildet sind, bieten die Stromeinheiten in ihrer Gesamtheit ein vergleichsweise großes Potential an aufzunehmender Leistung und an abzugebener Leistung in dem Stromnetz. Das Potential der aufzunehmenden Leistung kann durch das Laden mittels Grid-to-Vehicle umgesetzt werden. Dies kann bevorzugt nachts durchgeführt werden. Das Potential der abzugebenen Leistung kann durch das Entladen mittels Vehicle-to-Grid realisiert werden. Dies kann vorteilhafterweise tagsüber erfolgen.
Sind die Stromeinheiten teilweise in Form der Ladestationen ausgebildet, so kann die Steuerung ihrer abgegebenen und/oder aufgenommenen Leistungen, insbesondere mithilfe der zweiten Master-Kommunikationseinheit, einen vergleichsweise großen Einfluss auf die Spannungsqualität des Stromnetzes haben. Des Weiteren ermöglichen die Ladestationen, erhebliche Mengen an Leistung in Nachtstunden aufzunehmen, weil in der Regel die Batterien der Fahrzeuge nachts geladen werden. Dies wird vorteilhaft durch das Steuern der Stromeinheiten mithilfe des Kommunikationssystems umgesetzt. So können die Stromeinheiten derart gesteuert werden, dass es in den Nachtstunden zu einer ausreichenden Abnahme derjenigen Leistung kommt, die durch die Kraftwerke in den Nachtstunden produziert werden, um die Netzfrequenz des Stromnetzes und/oder die Frequenz, Spannungshöhe, Kurvenform, Oberschwingungen und/oder Transienten der an den Stromeinheiten anliegenden Wechselspannungen stabil zu halten.
Die Batterien der Fahrzeuge sind jeweils eingerichtet, einen Elektromotor des jeweiligen Fahrzeugs zu betreiben. Die jeweiligen Ladestationen sind bevorzugt ausgebildet, eine jeweilige Ladespannung zum Laden der Batterie oder mehrerer Batterien des jeweiligen Fahrzeugs oder zum Laden von mehreren Batterien von zwei oder mehreren Fahrzeugen der Fahrzeuge bereitzustellen.
In den meisten Anwendungsfällen sind die Batterien der Fahrzeuge mithilfe von Gleichstrom ladbar. Gemäß einer ersten Variante weist zumindest ein Teil der Ladestationen jeweils ein elektronisch gesteuertes Ladegerät auf. Das jeweilige Ladegerät ist bevorzugt ausgebildet und eingerichtet, die jeweilige an der jeweiligen Ladestation anliegende Wechselspannung in eine jeweilige Gleichspannung der jeweiligen Ladestation zum Laden der jeweiligen Batterie des jeweiligen Fahrzeugs umzuwandeln. Die jeweilige Gleichspannung der jeweiligen Ladestation kann an der jeweiligen Batterie des jeweiligen Fahrzeugs, die mithilfe der jeweiligen Ladestation aufladbar ist, über jeweilige Ladekabel anlegbar sein. Die jeweilige Gleichspannung entspricht in diesem Fall der jeweiligen von der jeweiligen Ladestation bereitgestellten Ladespannung.
Gemäß einer zweiten Variante kann zumindest ein Teil der jeweiligen Fahrzeuge ein jeweiliges Ladegerät aufweisen. In diesem Fall ist das jeweilige Ladegerät des jeweiligen Fahrzeugs ausgebildet und eingerichtet, eine jeweilige von der jeweiligen Ladestation bereitgestellte Wechselspannung in eine jeweilige Gleichspannung zum Laden der jeweiligen Batterie des jeweiligen Fahrzeugs umzuwandeln. Bei der zweiten Variante entspricht die jeweilige bereitgestellte Wechselspannung der jeweiligen von der jeweiligen Ladestation bereitgestellten Ladespannung.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, genannt Stromeinheiten, eines Stromnetzes mithilfe eines Kommunikationssystems vorgeschlagen. Das Kommunikationssystem kann nach einer der oben beschriebenen Varianten ausgebildet sein. Zumindest weist das Kommunikationssystem Kommunikationseinheiten und eine hierarchische Wurzelbaumstruktur mit einer Wurzel und Knoten auf. Den Knoten ist jeweils eine der Kommunikationseinheiten zugeordnet. Weiterhin ist den Kommunikationseinheiten jeweils eine der Stromeinheiten zugeordnet. Bei einem Teil der Kommunikationseinheiten handelt es sich um erste Master-Kommunikationseinheiten und um zumindest eine zweite Master-Kommunikationseinheit. Bei den Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur unmittelbar oberhalb von Blattknoten der Knoten handelt es sich um die ersten Master-Kommunikationseinheiten. Bei der Kommunikationseinheit oberhalb der ersten Master-Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur handelt es sich um die zweite Master-Kommunikationseinheit.
In einem ersten Schritt des Verfahrens empfängt die zweite Master-Kommunikationseinheit von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit dem Knoten der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten eines unter ihr hängenden Subbaumes eine Information. Die Information steht in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer Wechselspannung des Stromnetzes von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters. Insbesondere kann die Information nach einer der oben beschriebenen Varianten ausgebildet sein. Die Wechselspannung liegt an einer oder mehrerer der Stromeinheiten an, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des Subbaumes zugeordnet sind.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens steuert die zweite Master-Kommunikationseinheit als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung.
Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt mit von Prozessoren ausführbaren Programminstruktionen zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Die Prozessoren sind bevorzugt Prozessoren der oben genannten Kommunikationseinheiten.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei beschreiben Komponenten mit denselben Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren dieselben Komponenten. Dabei zeigt schematisch

1 Stromeinheiten, die an einem Stromnetz angeschlossen sind, mit jeweils einer Kommunikationseinheit;
2 ein Kommunikationssystem, das die Kommunikationseinheiten der in 1 gezeigten Stromeinheiten aufweist;
3 eine Wurzelbaumstruktur zum Vorgeben von möglichen Kommunikationspfaden innerhalb des in 1 gezeigten Kommunikationssystems;
4 das Stromnetz, an dem die in 1 gezeigten Stromeinheiten angeschlossen sind;
5 einen zeitlichen Verlauf einer Netzfrequenz des in 4 gezeigten Stromnetzes;
6 Kommunikationspfade innerhalb des in 1 gezeigten Kommunikationssystems zur Verbreitung von Informationen über die in 1 gezeigten Stromeinheiten;
7 Kommunikationspfade innerhalb des in 1 gezeigten Kommunikationssystems zur Verbreitung von Befehlen zum Steuern der in 1
8 Schritte eines Verfahrens zur Steuerung der in 1 gezeigten Stromeinheiten.
9 eine weitere Vernetzungsmöglichkeit von Kommunikationseinheiten des in 2 gezeigten Kommunikationssystems;
10 eine weitere Wurzelbaumstruktur zum Vorgeben von möglichen Kommunikationspfaden innerhalb des in 9 gezeigten Variante des Kommunikationssystems;

1 zeigt Stromeinheiten 10, darunter beispielhaft eine erste Stromeinheit 10₁, eine zweite Stromeinheit 10₂, eine j-te Stromeinheit 10_j, eine (j+1)-te Stromeinheit 10_j+i, eine dritte Stromeinheit 10₃, eine sechste Stromeinheit 10₆, eine achte Stromeinheit 10₈ und eine n-te Stromeinheit 10_n. Strichpunktartige Linien zwischen der zweiten Stromeinheit 10₂ und der j-ten Stromeinheit 10_j und zwischen der (j+1)-ten Stromeinheit 10_j+1 und der n-ten Stromeinheit 10_n deuten an, dass die Stromeinheiten 10 weitere nicht in 1 gezeigte Stromeinheiten umfassen können. Eine einzelne Stromeinheit, die stellvertretend für alle Stromeinheiten 10 steht, wird im Folgenden Stromeinheit 10_i genannt. Die Stromeinheiten 10 sind an einem Stromnetz 1 angeschlossen. Die jeweilige Stromeinheit 10_i kann als ein jeweiliger Stromverbraucher oder ein jeweiliger Stromerzeuger ausgebildet sein. Der jeweilige Stromerzeuger kann beispielsweise ein Kraftwerk, wie beispielsweise ein Atomkraftwerk oder ein Kohlekraftwerk, oder ein Windpark oder eine Photovoltaikanlage sein. Der jeweilige Stromverbraucher kann ein jeweiliger Haushalt, eine jeweilige Industrieanlage oder eine jeweilige Ladestation zum Laden von Batterien von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen oder zum Entladen der Batterien sein.
Die Stromeinheiten 10 sind jeweils eingerichtet und ausgebildet, eine jeweilige Leistung mithilfe einer jeweiligen an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung von dem Stromnetz 1 aufzunehmen oder an das Stromnetz abzugeben.
Weiterhin sind in 1 Kommunikationseinheiten eines Kommunikationssystems 2 gezeigt. Das Kommunikationssystem 2 ist in 2 separat dargestellt. Die Kommunikationseinheiten sind jeweils einer Stromeinheit der Stromeinheiten 10 zugeordnet. Wie in 1 gezeigt, ist der ersten Stromeinheit 10₁ eine erste Kommunikationseinheit 14₁, der zweiten Stromeinheit 10₂ eine zweite Kommunikationseinheit 14₂, der j-ten Stromeinheit 10_j einej-te Kommunikationseinheit 14_j, derj+1-ten Stromeinheit 10_j+1 einej+1-te Kommunikationseinheit 14_j+i, der dritten Stromeinheit 10₃ eine dritte Kommunikationseinheit 14₃, der sechsten Stromeinheit 10₆ eine sechste Kommunikationseinheit 14₆, der achten Stromeinheit 10₈ eine achte Kommunikationseinheit 14₈ und der n-ten Stromeinheit 10_n eine n-te Kommunikationseinheit 14_n zugeordnet. Strichpunktartige Linien zwischen der zweiten Kommunikationseinheit 14₂ und derj-ten Kommunikationseinheit 14_j und zwischen der (j+1)-ten Kommunikationseinheit 14_j+1 und der n-ten Kommunikationseinheit 14_n deuten an, dass die Kommunikationseinheit en 14 weitere nicht in 1 gezeigte Kommunikationseinheiten umfassen können.
Die in 1 gezeigten Kommunikationseinheiten werden im Folgenden in ihrer Gesamtheit als Kommunikationseinheiten 14 bezeichnet. Eine jeweilige einzelne Kommunikationseinheit, die stellvertretend für alle Kommunikationseinheiten steht, wird mit im Folgenden mit 14_i bezeichnet. Bei der in 1 gezeigten Ausgestaltung der Stromeinheiten 10 und der Kommunikationseinheiten 14 sind die Kommunikationseinheiten 14 jeweils in den Stromeinheiten 10 integriert.
Das Kommunikationssystem 2 weist eine hierarchische Wurzelbaumstruktur 23 auf, die grafisch darstellbar ist. Die Wurzelbaumstruktur 23 gibt vor, wie Informationen zwischen den Kommunikationseinheiten 14 ausgetauscht werden können.
3 zeigt eine grafische Darstellung einer Variante der hierarchischen Wurzelbaumstruktur 23 des Kommunikationssystems 2. Die Wurzelbaumstruktur 23 weist Knoten 20 auf. Die Knoten 20 sind jeweils einer Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten 14 zugeordnet. Entsprechend ist ein erster Knoten 20₁ der ersten Kommunikationseinheit 14₁, ein zweiter Knoten 20₂ der zweiten Kommunikationseinheit 14₂, ein j-ter Knoten 20_j der j-ten Kommunikationseinheit 14_j, ein j+1-ter Knoten 20_j+1 derj+1-ten Kommunikationseinheit 14_j+i, ein dritter Knoten 20₃ der dritten Kommunikationseinheit 14₃, ein sechster Knoten 20₆ der sechsten Kommunikationseinheit 14₆, ein achter Knoten 20₈ der achten Kommunikationseinheit 14₈ und ein n-ter Knoten 20_n der n-ten Kommunikationseinheit 14_n zugeordnet. Ein einzelner Knoten der Knoten 20 der Wurzelbaumstruktur 23 wird im Folgenden als jeweiliger Knoten 20_i bezeichnet, wenn dieser stellvertretend für alle Knoten 20 steht.
Die Wurzelbaumstruktur 23 weist entsprechend dem in 3 gezeigten Beispiel eine erste Hierarchieebene 31, eine zweite Hierarchieebene 32 und eine dritte Hierarchieebene 33 auf. Die erste Hierarchieebene 31 bildet die oberste Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 aus und weist den sechsten Knoten 20₆ auf. In der zweiten Hierarchieebene 32 sind der dritte Knoten 20₃ und der achte Knoten 20₈ angeordnet. In der dritten Hierarchieebene 33 sind der erste Knoten 20₁, der zweite Knoten 20₂, der j-te Knoten 20_j, der j+1-te Knoten 20_j+1 und der n-te Knoten 20_n angeordnet. Die Knoten der dritten Hierarchieebene 33, welche die unterste Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 ausbildet, werden im Folgenden als Blattknoten bezeichnet. Zwischen der untersten Hierarchieebene 33 und der obersten Hierarchieebene 31 ist die zweite Hierarchieebene 32 angeordnet.
Verbindungen zwischen den Knoten 20 der Wurzelbaumstruktur 23 liegen im Allgemeinen nur zwischen den Knoten 20 unterschiedlicher Hierarchieebenen vor. So ist beispielsweise in 3 keine Verbindung zwischen den Knoten innerhalb der untersten Hierarchieebene 33 eingezeichnet. Gleiches gilt für die Knoten der zweiten Hierarchieebene 32. Jedoch weist die Wurzelbaumstruktur 23 Verbindungen zwischen Knoten der zweiten Hierarchieebene 32 und der ersten Hierarchieebene 31 auf. So zweigen beispielsweise Verbindungen von dem achten Knoten 20₈ zu mehreren Knoten der untersten Hierarchieebene 33 ab. Gleiches gilt für den dritten Knoten 20₃.
Die Verbindungen sind in 3 in Form von Strichen dargestellt und werden im Folgenden Kanten genannt. Eine jeweilige Kante zwischen einem jeweiligen Paar von Knoten steht stellvertretend für eine Kommunikationsverbindung zwischen den Kommunikationseinheiten, die den Knoten des entsprechenden Paars zugeordnet sind. So gibt beispielsweise eine in 3 dargestellte beispielhafte erste Kante 30₁ an, dass zwischen der ersten Kommunikationseinheit 14₁ und der achten Kommunikationseinheit 14₈ eine Kommunikationsverbindung besteht oder zumindest aufgebaut werden kann. Der Übersicht halber sind die weiteren in 3 eingezeichneten Kanten nicht nummeriert.
Bei einem Teil der Kommunikationseinheiten 14 handelt es sich um erste Master-Kommunikationseinheiten und um zumindest eine zweite Master-Kommunikationseinheit. Bei dem in 1 bis 3 dargestellten Anwendungsfall des Kommunikationssystems 2 ist die sechste Kommunikationseinheit 14₆ die zweite Master-Kommunikationseinheit. Bei der achten Kommunikationseinheit 14₈ und der dritten Kommunikationseinheit 14₃ handelt es sich jeweils um eine jeweilige erste Master-Kommunikationseinheit.
Die ersten Master-Kommunikationseinheiten sind diejenigen Kommunikationseinheiten, die denjenigen Knoten in der Wurzelbaumstruktur 23 zugeordnet sind, die sich in derjenigen Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 befinden, die oberhalb von der Hierarchieebene der Blattknoten in der Wurzelbaumstruktur 23 angeordnet ist.
Bei dem in 3 dargestellten Anwendungsfall sind die Knoten, die den ersten Master-Kommunikationseinheiten zugeordnet sind, die Knoten der zweiten Hierarchieebene 32. Die zweite Master-Kommunikationseinheit ist diejenige Kommunikationseinheit, deren Knoten in einer Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 angeordnet ist, die oberhalb derjenigen Knoten angeordnet ist, die den ersten Master-Kommunikationseinheiten zugeordnet sind. Bei dem in 2 dargestellten Anwendungsfall bildet der sechste Knoten 20₆, welcher der zweiten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet ist, eine Wurzel der Wurzelbaumstruktur 23 aus.
Die zweite Master-Kommunikationseinheit ist ausgebildet, von denjenigen Kommunikationseinheiten 14 der Knoten 20, die über eine Kante der Wurzelbaumstruktur 23 unmittelbar mit dem Knoten 20₆ der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind und zu einem jeweiligen Subbaum 21, 22 des Knotens 20₆ der zweiten Master-Kommunikationseinheit gehören, eine Information zu empfangen. Der jeweilige Subbaum 21, 22 der zweiten Master-Kommunikationseinheit weist die Knoten von den Hierarchieebenen 32, 33 der Wurzelbaumstruktur 23 auf, die unterhalb des Knotens der zweiten Master-Kommunikationseinheit angeordnet sind, und die Kanten, die diese Knoten der Hierarchieebenen 32, 33 miteinander und mit dem Knoten 20₆ der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbinden. In 3 sind die Subbäume 21, 22 in Form eines ersten Subbaumes 21 und eines zweiten Subbaumes 22 dargestellt.
Die Information steht in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer der Wechselspannungen, die an den Stromeinheiten 10 anliegen, von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters. Die zumindest eine der Wechselspannungen liegt insbesondere an einer oder mehrerer der Stromeinheiten 10 an, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des ersten Subbaumes 21 und des zweiten Subbaumes 22 zugeordnet sind.
Bei den in den 1 bis 10 dargestellten Ausgestaltungen ist der Parameter zur Beurteilung der Spannungsqualität beispielhaft eine Frequenz der jeweiligen an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung.
Praktischerweise gibt die Information die Abweichung des Wertes des Parameters an. Möglich ist jedoch auch, dass die Information Daten enthält, die in Abhängigkeit der Abweichung des Wertes berechnet wurden. Dies kann beispielsweise eine Angabe darüber umfassen, ob die Abweichung größer als eine tolerierte Abweichung ist.
Bevorzugt steht die Information in Zusammenhang mit einem jeweiligen Wert des Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität der jeweiligen Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegt.
4 zeigt eine vereinfachte Ausgestaltung des Stromnetzes 1. Das Stromnetz weist eine Höchstspannungsebene 41, eine Hochspannungsebene 42, eine Mittelspannungsebene 43 mit einem Mittelspannungsnetz und eine Niederspannungsebene 44 mit einem oder mehreren Niederspannungsnetzen auf. In vielen Fällen sind Kraftwerke, wie zum Beispiel Atomkraftwerke und Kohlekraftwerke, in der Höchstspannungsebene an das Stromnetz 1 angeschlossen. In der Hochspannungsebene können industrielle Kraftwerke und mittlere Kraftwerke und industrielle Abnehmer an dem Stromnetz 1 angeschlossen sein. In der Mittelspannungsebene sind in vielen Fällen städtische Kraftwerke, Windparks und Solarkraftwerke, städtische Stromnetze und Ortsnetze an das Stromnetz 1 angeschlossen. Innerhalb der Ortsnetze und Stadtnetze können sich einzelne Niederspannungsnetze befinden, die in der Niederspannungsebene an das Stromnetz 1 angeschlossen sind. 4 zeigt weiterhin ein erstes Umspannwerk 45 zur Transformation einer von den Kraftwerken bereitgestellten Höchstspannung in eine Hochspannung, ein zweites Umspannwerk 46 zur Transformation der Hochspannung in eine Mittelspannung und ein drittes Umspannwerk 47 zur Transformation der Mittelspannung in eine Niederspannung.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können die Stromeinheiten 10 über jeweilige Anschlüsse 11₁, 11₂, 11₃, ...11₆, ...11₈, ...11_j, 11_j+1, .... 11_n, im Folgenden auch Anschlüsse 11 oder jeweiliger Anschluss 11_i genannt, in der Höchstspannungsebene 41, der Hochspannungsebene 42, der Niederspannungsebene 44 oder der Mittelspannungsebene 43 an das Stromnetz 1 angeschlossen sein. Der jeweilige Anschluss 11_i weist bevorzugt im Falle einer unmittelbaren Verbindung zu einem der Niederspannungsnetze zumindest einen Neutralleiter und drei Außenleiter auf.
Die Stromeinheiten 10 weisen jeweils ein Messgerät 12₁, 12₂, 12₃, ...12₆, ...12₈, ... 12_j, 12_j+1, .... 12_n, im Folgenden auch als Messgeräte 12 oder jeweiliges Messgerät 12; bezeichnet, zum Messen des jeweiligen Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung auf. Im Folgenden soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass die Messgeräte 12 als Frequenzmessgeräte ausgebildet sind, um eine jeweilige Frequenz der an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung zu messen. Die jeweilige Frequenz der an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem jeweiligen Wert des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung.
Die an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegende jeweilige Wechselspannung wird von dem Stromnetz 1 über den jeweiligen Anschluss 11_i zu der jeweiligen Stromeinheit 10_i übertragen. Die Messgeräte 12 sind jeweils mit einer jeweiligen Auswertungseinheit 13₁, 13₂, 13₃, ...13₆, ...13₈, ...13_j, 13_j+1, .... 13_n, im Folgenden auch als jeweilige Auswertungseinheit 13_i bezeichnet, zur Übertragung des jeweiligen gemessenen Wertes des Parameters von dem jeweiligen Messgerät 12_i zu der jeweiligen Auswertungseinheit 13_i verbunden.
Während einer Übertragung der jeweiligen Leistung von dem Stromnetz 1, beispielsweise von dem Mittelspannungsnetz oder von einem der Niederspannungsnetze, zu der jeweiligen Stromeinheit 10_i und einer damit verbundenen Nutzung dieser jeweiligen Leistung kann es zu Schwankungen einer Netzfrequenz 50 des Stromnetzes 1, die in 5 gezeigt ist, kommen. Das Stromnetz 1 weist in der Regel eine Nennfrequenz 51 auf, die beispielsweise in Europa bei 50 Hz liegt. Generell kann die Netzfrequenz 50 in einem Bereich von etwa 0,2 Hz um die Nennfrequenz 51 schwanken. Eine derartige Schwankung der Netzfrequenz 50 kann als ein Normalverhalten der Netzfrequenz 50 angesehen werden. Mit anderen Worten verhält sich die Netzfrequenz 50 normal, falls diese innerhalb eines Toleranzbandes mit einer oberen Grenzfrequenz 52 von etwa 50,2 Hz und mit einer unteren Grenzfrequenz 53 mit etwa 49,8 Hz schwankt.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die Netzfrequenz 50 im gesamten Stromnetz 1 zu in einem Zeitpunkt etwa gleich ist. Ändert sich eine oder mehrere der aufgenommenen oder abgegebenen Leistungen der Stromeinheiten 10, so kann sich dies im gesamten Stromnetz 1 in Form einer Veränderung der Netzfrequenz 50 auswirken. Generell gilt, dass bei einer Erhöhung der von den Stromeinheiten 10 gemeinsam aufgenommenen Leistung bei gleichbleibender bereitgestellter Leistung der von den in dem Stromnetz 1 vorhandenen Stromerzeugern, die Netzfrequenz 50 erniedrigt wird. Umgekehrt gilt, dass bei einer Reduktion der gemeinsam aufgenommenen Leistung vonseiten der Stromeinheiten 10 bei gleichbleibender bereitgestellter Leistung vonseiten der Stromerzeuger sich die Netzfrequenz 50 erhöht.
Um überprüfen zu können, ob die Netzfrequenz 50 von dem Normalverhalten der Netzfrequenz 50 an der jeweiligen Stromeinheit 10_i abweicht, wird bevorzugt an den Stromeinheiten 10 mithilfe des jeweiligen Messgerätes 12_i die jeweilige Frequenz der an der jeweiligen Stromeinheit 10_i anliegenden Wechselspannung gemessen. Vorteilhafterweise sendet das jeweilige Messgerät 12_i die jeweilige gemessene Frequenz an die jeweilige Auswertungseinheit 13_i.
Die jeweilige Auswertungseinheit 13_i ist vorteilhafterweise ausgebildet und eingerichtet, zu ermitteln, ob eine jeweilige Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von dem Normalverhalten der Netzfrequenz 50 vorliegt. Beispielsweise können die jeweiligen Auswertungseinheiten 13_i ausgebildet und eingerichtet sein, einen jeweiligen ersten Differenzbetrag, der eine jeweilige Differenz zwischen der jeweiligen gemessenen Frequenz und der oberen Grenzfrequenz 52 angibt, und einen jeweiligen zweiten Differenzwert, der eine jeweilige Differenz zwischen der unteren Grenzfrequenz 53 und der jeweiligen gemessenen Frequenz angibt, zu berechnen. In diesem Zusammenhang kann die jeweilige Auswertungseinheit 13_i ausgebildet und eingerichtet sein, zu überprüfen, ob der jeweilige erste Differenzwert oder der jeweilige zweite Differenzwert größer Null oder größer gleich Null ist.
Ist diese Bedingung jeweils, im Folgenden als jeweilige Abweichungsbedingung bezeichnet, erfüllt, so liegt die jeweilige Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von dem Normalverhalten der Netzfrequenz 50 vor.
Bevorzugt sendet die jeweilige Auswertungseinheit 13_i die jeweilige ermittelte Abweichung des Wertes des Parameters von dem Normalverhalten, insbesondere die jeweilige Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51, oder aber den jeweiligen Wert selbst an die jeweilige Kommunikationseinheit 14_i, wenn jeweilige Abweichungsbedingung erfüllt ist.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Kommunikationseinheit 14_i eine jeweilige Nachricht an diejenige Kommunikationseinheit sendet, deren Knoten in der Wurzelbaumstruktur 23 unmittelbar oberhalb des Knotens der jeweiligen Kommunikationseinheit 14; angeordnet ist, wenn die jeweilige Abweichungsbedingung erfüllt ist. Bei dem in den 1 bis 8 dargestellten Anwendungsbeispiel sind diese Kommunikationseinheiten die ersten Master-Kommunikationseinheiten.
Vorteilhafterweise weist die jeweilige Nachricht eine jeweilige Information darüber auf, ob die jeweilige Abweichungsbedingung erfüllt ist. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können die ersten Master-Kommunikationseinheiten ausgebildet sein, durch ein Empfangen der jeweiligen Nachricht von der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i zu detektieren, ob die jeweilige Abweichungsbedingung erfüllt ist. Bei dieser Variante kann die Nachricht beispielsweise ein jeweiliges Absenderkennzeichnungsmerkmal aufweisen, sodass die ersten Master-Kommunikationseinheiten detektieren können, von welcher der Kommunikationseinheiten 14 der Blattknoten sie die jeweilige Nachricht empfangen haben. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Nachrichten jeweils die jeweilige Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51 auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Nachrichten jeweils eine jeweilige Leistungsinformationen über eine jeweilige potentielle Höhe einer abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der jeweiligen Stromeinheit 10_i des Knotens des jeweiligen Subbaums 21, 22 der entsprechenden ersten Master-Kommunikationseinheit 14₈ beziehungsweise 14₃ auf. Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung kann vorsehen, dass die jeweilige erste Master-Kommunikationseinheit 14₈ beziehungsweise 14₃ durch ein Empfangen der jeweiligen Leistungsinformation der jeweiligen Stromeinheit 10_i von der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i detektiert, dass die jeweilige Abweichung des Wertes des Parameters bei der jeweiligen Stromeinheit 10_i vorliegt.
In den meisten Fällen enthält die jeweilige Nachricht eine jeweilige spezifische Information über die jeweilige Stromeinheit 10_i. Die jeweilige spezifische Information weist insbesondere eine jeweilige Information darüber auf, ob die jeweilige Abweichungsbedingung erfüllt ist, die jeweilige Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51 und/oder die jeweilige Leistungsinformation der jeweiligen Stromeinheit 10_i auf.
Die Wurzelbaumstruktur 23 gibt bevorzugt vor, dass die jeweilige spezifische Information innerhalb des Kommunikationssystems 2 nur von der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i zu einer weiteren Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten 14 gesendet werden kann, wenn die weitere Kommunikationseinheit einem Knoten zugeordnet ist, der in einer Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 angeordnet ist, die über der Hierarchieebene des Knotens der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i angeordnet ist. Dies ist in 6 dadurch dargestellt, dass die Kanten Pfeile aufweisen, die von den Knoten der untersten Hierarchieebene 33 zu den Knoten der mittleren Hierarchieebene 32 und von den Knoten der mittleren Hierarchieebene 32 zu den Knoten der obersten Hierarchieebene 31 zeigen. Mit anderen Worten ist die Wurzelbaumstruktur 23 zur Verbreitung der jeweiligen spezifischen Information in Form der oben genannten zweiten Variante der Wurzelbaumstruktur, das heißt als Out-Tree, ausgebildet.
Die ersten Master-Kommunikationseinheiten, insbesondere die Kommunikationseinheit 14₈ und die Kommunikationseinheit 14₃, sind bevorzugt jeweils ausgebildet, die oben genannte Information als eine zusammenfassende Größe eines von zumindest einer der Stromeinheiten 10 empfangenen Wertes des Parameters zu bestimmen. Insbesondere sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet, die Information als die zusammenfassende Größe in Abhängigkeit von den spezifischen Informationen, insbesondere der jeweiligen spezifischen Information, zu bestimmen. Beispielsweise kann die Information in Form eines Mittelwertes der jeweiligen Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51 ausgebildet sein.
Bei den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist insbesondere die achte Kommunikationseinheit 14₈, die eine der ersten Master-Kommunikationseinheiten bildet, ausgebildet, eine erste Information als eine erste zusammenfassende Größe in Abhängigkeit von den spezifischen Informationen, die die achte Kommunikationseinheit 14₈ von den Kommunikationseinheiten derjenigen Knoten empfängt, die unterhalb des zu der achten Kommunikationseinheit 14₈ zugeordneten Knoten angeordnet sind, zu berechnen. Gemäß einer Ausgestaltung berechnet die achte Kommunikationseinheit 14₈ die erste zusammenfassende Größe bevorzugt in Form eines ersten Mittelwertes der jeweiligen Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51, die die achte Kommunikationseinheit 14₈ von den Kommunikationseinheiten des ersten Subbaumes 21 empfängt.
Analog ist die dritte Kommunikationseinheit 14₃, die eine weitere der ersten Master-Kommunikationseinheiten bildet, ausgebildet, eine zweite Information als eine zweite zusammenfassende Größe in Abhängigkeit von den spezifischen Informationen, die die dritte Kommunikationseinheit 14₃ von den Kommunikationseinheiten derjenigen Knoten empfängt, die unterhalb des zu der dritten Kommunikationseinheit 14₃ zugeordneten Knoten angeordnet sind, zu berechnen. Gemäß einer Ausgestaltung berechnet die dritte Kommunikationseinheit 14₃ die zweite zusammenfassende Größe bevorzugt in Form eines zweiten Mittelwertes der jeweiligen Abweichung der jeweiligen gemessenen Frequenz von der Nennfrequenz 51, die die dritte Kommunikationseinheit 14₃ von den Kommunikationseinheiten des zweiten Subbaumes 22 empfängt.
In einer alternativen Ausführungsform können die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sein, die Information durch eine eigene Messung des Wertes des Parameters an der jeweiligen Stromeinheit 10_i, die der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet ist, wie beispielsweise der achten Stromeinheit 10₈ oder der dritten Stromeinheit 10₃, zu bestimmen. In diesem Fall kann die erste Information eine Information sein, die darüber Auskunft gibt, ob die mit Hilfe des Messgerätes 12₈ gemessene Frequenz von der Nennfrequenz 51 im Rahmen des oben beschriebenen Toleranzbereiches abweicht. Analog kann die zweite Information eine Information sein, die darüber Auskunft gibt, ob die mit Hilfe des Messgerätes 12₃ gemessene Frequenz von der Nennfrequenz 51 im Rahmen des oben beschriebenen Toleranzbereiches abweicht.
Die ersten Master-Kommunikationseinheiten, insbesondere die achte Kommunikationseinheit 14₈ und die dritte Kommunikationseinheit 14₃, sind jeweils ausgebildet, die erste Information beziehungsweise die zweite Information zu der zweiten Master-Kommunikationseinheit 20₆ zu senden.
Die zweite Master-Kommunikationseinheit, d.h. bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen die sechste Kommunikationseinheit 14₆, ist ausgebildet, als Antwort auf den Empfang der Information, insbesondere der ersten und/oder der zweiten Information, und in Abhängigkeit von der Information, insbesondere von der ersten und/oder zweiten Information, eine von den Stromeinheiten 10 des jeweiligen Subbaumes 21, 22 an das Stromnetz 1 abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung zu steuern.
Dies kann die zweite Master-Kommunikationseinheit beispielsweise dadurch realisieren, indem die zweite Master-Kommunikationseinheit in Abhängigkeit von der ersten Information und der zweiten Information einen ersten Befehl und einen zweiten Befehl generiert. Vorteilhafterweise verarbeitet die zweite Master-Kommunikationseinheit die erste und zweite Information zu einem Verarbeitungsergebnis, insbesondere zu einer weiteren zusammenfassenden Größe. Das Verarbeitungsergebnis kann eine Bewertung einer Spannungsqualität eines Teils des Stromnetzes 1 darstellen. Der Teil des Stromnetzes 1 umfasst insbesondere diejenigen Stromeinheiten der Stromeinheiten 10, die zu den Kommunikationseinheiten derjenigen Knoten zugeordnet sind, die zu sämtlichen Subbäumen des Knotens gehören, der der zweiten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet ist.
Die weitere zusammenfassende Größe kann insbesondere als ein Mittelwert der Abweichungen der bei den Stromeinheiten der Kommunikationseinheiten der Knoten sämtlicher Subbäume der zweiten Master-Kommunikationseinheit gemessenen Frequenzen ausgebildet sein. Weicht die weitere zusammenfassende Größe von einem Normalverhalten der weiteren zusammenfassenden Größe ab, so wird vorteilhaft eine Generierung des ersten und zweiten Befehls mithilfe der zweiten Master-Kommunikationseinheit ausgelöst. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Normalverhalten der weiteren zusammenfassenden Größe analog zu dem Normalverhalten der Netzfrequenz 50 beschrieben werden. So kann bei dieser Ausgestaltung ein Verhalten der weiteren zusammenfassenden Größe als normal angesehen werden, falls ein Wert der weiteren zusammenfassenden Größe innerhalb des Toleranzbandes mit der oberen Grenzfrequenz 52 von etwa 50,2 Hz und mit der unteren Grenzfrequenz 53 mit etwa 49,8 Hz liegt.
Der erste Befehl weist vorteilhafterweise zumindest eine erste Anweisung auf, inwiefern eine gesamte abgegebene Leistung oder aufgenommene Leistung der Stromeinheiten, die den Knoten des ersten Subbaums 21 zugeordnet sind, verändert werden soll. Der zweite Befehl weist vorteilhafterweise zumindest eine zweite Anweisung auf, inwiefern eine gesamte abgegebene Leistung oder aufgenommene Leistung der Stromeinheiten, die den Knoten des zweiten Subbaums 22 zugeordnet sind, verändert werden soll.
Vorteilhafterweise generiert die zweite Master-Kommunikationseinheit den ersten Befehl, insbesondere die erste Anweisung, in Abhängigkeit von einer potentiellen Höhe einer gesamten abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der Stromeinheiten des ersten Subbaums 21. Analog kann die zweite Master-Kommunikationseinheit bevorzugt den zweiten Befehl, insbesondere die zweite Anweisung, in Abhängigkeit von einer potentiellen Höhe einer gesamten abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der Stromeinheiten des zweiten Subbaums 22 erzeugen.
Insbesondere ist die zweite Master-Kommunikationseinheit derart ausgebildet, den ersten und zweiten Befehl derart zu generieren, dass einer Abweichung der weiteren zusammenfassenden Größe von einem Normalverhalten der weiteren zusammenfassenden Größe entgegengewirkt wird.
Liegt beispielsweise der Mittelwert der gemessenen Frequenzen oberhalb der Nennfrequenz 51, so generiert die zweite Master-Kommunikationseinheit den ersten Befehl und den zweiten Befehl derart, dass die Anweisungen des ersten und zweiten Befehls vorgeben, eine gemeinsam von den Stromeinheiten des ersten Subbaums 21 und des zweiten Subbaums 22 aufgenommene Leistung zu erhöhen. Für den Fall, dass die Stromeinheiten des ersten und zweiten Subbaums 21, 22 in ihrer Gesamtheit Leistung in das Stromnetz 1 einspeisen, generiert die zweite Master-Kommunikationseinheit den ersten und zweiten Befehl derart, dass die Anweisungen des ersten und zweiten Befehls vorgeben, die gemeinsam an das Stromnetz 1 abgegebene Leistung der Stromeinheiten des ersten und zweiten Subbaums 21, 22 zu erniedrigen.
Für den umgekehrten Fall, wenn der der Mittelwert der gemessenen Frequenzen unterhalb der Nennfrequenz 51 liegt, so generiert die zweite Master-Kommunikationseinheit den ersten Befehl und den zweiten Befehl bevorzugt derart, dass die Anweisungen des ersten und zweiten Befehls vorgeben, die gemeinsam von den Stromeinheiten des ersten Subbaums 21 und des zweiten Subbaums 22 aufgenommene Leistung zu erniedrigen. Für den Fall, dass die Stromeinheiten des ersten und zweiten Subbaums 21, 22 in ihrer Gesamtheit Leistung in das Stromnetz 1 einspeisen, generiert die zweite Master-Kommunikationseinheit den ersten und zweiten Befehl derart, dass die Anweisungen des ersten und zweiten Befehls vorgeben, die gemeinsam an das Stromnetz 1 abgegebene Leistung der Stromeinheiten des ersten und zweiten Subbaums 21, 22 zu erhöhen.
Die ersten Master-Kommunikationseinheiten, d.h. bei dem in den Figuren gezeigten Anwendungsbeispiel die achte Kommunikationseinheit 14₈ und die dritte Kommunikationseinheit 14₃, sind jeweils ausgebildet, aufgrund eines Empfangens des ersten beziehungsweise zweiten Befehls eine Steuerung derjenigen Stromeinheiten der Stromeinheiten 10 durchzuführen, die den Knoten der jeweiligen Subbäume der ersten Master-Kommunikationseinheiten, d.h. des ersten Subbaumes 21 beziehungsweise zweiten Subbaumes 22, zugeordnet sind.
Hierzu sind die ersten Master-Kommunikationseinheiten bevorzugt ausgebildet, jeweilige weitere Befehle in Abhängigkeit von einem von der zweiten Master-Kommunikationseinheit empfangenen Befehl zu generieren und an die Kommunikationseinheiten der Blattknoten zu senden, die mit dem Knoten der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind. Insbesondere generiert die achte Kommunikationseinheit 14₈ in Abhängigkeit von dem ersten Befehl erste weitere Befehle. Die ersten weiteren Befehle enthalten jeweils eine Anweisung, in welcher Höhe die jeweilige Stromeinheit 10_i, die derjenigen Kommunikationseinheit 14_i zugeordnet ist, die den jeweiligen ersten weiteren Befehl empfängt, ihre abgegebene Leistung oder aufgenommene Leistung erhöhen oder erniedrigen soll. Den jeweiligen ersten weiteren Befehl generiert die achte Kommunikationseinheit 14₈ bevorzugt in Abhängigkeit von der jeweiligen potentiellen Höhe der abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der jeweiligen Stromeinheit 14₁, die derjenigen Kommunikationseinheit 14_i zugeordnet ist, die den jeweiligen ersten weiteren Befehl empfängt.
Analog kann die dritte Kommunikationseinheit 14₃ in Abhängigkeit von dem zweiten Befehl zweite weitere Befehle generieren. Die zweiten weiteren Befehle enthalten jeweils eine Anweisung, in welcher Höhe die jeweilige Stromeinheit 10_i, die derjenigen Kommunikationseinheit 14_i zugeordnet ist, die den jeweiligen zweiten weiteren Befehl empfängt, ihre abgegebene Leistung oder aufgenommene Leistung erhöhen oder erniedrigen soll. Den jeweiligen zweiten weiteren Befehl generiert die dritte Kommunikationseinheit 14₃ bevorzugt in Abhängigkeit von der jeweiligen potentiellen Höhe der abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der jeweiligen Stromeinheit 14i, die derjenigen Kommunikationseinheit 14_i zugeordnet ist, die den jeweiligen zweiten weiteren Befehl empfängt.
Die Wurzelbaumstruktur 23 gibt bevorzugt vor, dass der erste und zweite Befehl und die ersten und zweiten weiteren Befehle innerhalb des Kommunikationssystems 2 nur von der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i zu einer weiteren Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten 14 gesendet werden kann, wenn die weitere Kommunikationseinheit einem Knoten zugeordnet ist, der in einer Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur 23 angeordnet ist, die unter der Hierarchieebene des Knotens der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i angeordnet ist. Dies ist in 7 dadurch dargestellt, dass die Kanten Pfeile aufweisen, die von den Knoten der obersten Hierarchieebene 31 zu den Knoten der mittleren Hierarchieebene 32 und von den Knoten der mittleren Hierarchieebene 32 zu den Knoten der untersten Hierarchieebene 33 zeigen. Mit anderen Worten ist die Wurzelbaumstruktur 23 zur Verbreitung der oben genannten Befehle in Form der oben genannten ersten Variante der Wurzelbaumstruktur, das heißt als In-Tree, ausgebildet.
8 zeigt Schritte eines Verfahrens zur Steuerung der Stromeinheiten 10 mithilfe des Kommunikationssystems 2. In einem ersten Schritt 801 des Verfahrens empfängt die zweite Master-Kommunikationseinheit von den Kommunikationseinheiten 14 der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit dem Knoten der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten des unter ihr hängenden Subbaumes eine Information. Der Subbaum kann beispielsweise der erste Subbaum 21 oder der zweite Subbaum 22 sein. Die sechste Kommunikationseinheit 14₆ kann die Information beispielsweise in Form der ersten Information von der achten Kommunikationseinheit 14₈ empfangen. Möglich ist auch, dass die achte Kommunikationseinheit 14₈ oder die dritte Kommunikationseinheit 14₃ eine der jeweiligen spezifischen Informationen der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i in Form der Information an die sechste Kommunikationseinheit 14₆ weiterleitet. Die Information, die die sechste Kommunikationseinheit 14₆ empfängt, kann auch als zusammenfassende Information aller spezifischen Informationen und/oder der ersten Information und/oder der zweiten Information ausgebildet sein.
In einem zweiten Schritt 802 des Verfahrens steuert die zweite Master-Kommunikationseinheit als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten 10 des Subbaumes an das Stromnetz 1 abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung. Dies kann die zweite Master-Kommunikationseinheit durch ein Aussenden des ersten Befehls an die achte Kommunikationseinheit 14₈ und/oder ein Aussenden des zweiten Befehls an die dritte Kommunikationseinheit 14₃ durchführen. Das Aussenden des ersten Befehls bewirkt bevorzugt, dass die achte Kommunikationseinheit 14₈ den ersten Befehl verarbeitet, insbesondere die ersten weiteren Befehle generiert, und die jeweilige aufgenommene oder abgegebene Leistung der jeweiligen Stromeinheit der Blattknoten des ersten Subbaumes 21 steuert. Analog kann das Aussenden des zweiten Befehls bewirken, dass die dritte Kommunikationseinheit 14₃ den zweiten Befehl verarbeitet, insbesondere die zweiten weiteren Befehle generiert, und die jeweilige aufgenommene oder abgegebene Leistung der jeweiligen Stromeinheit der Blattknoten des zweiten Subbaumes 22 steuert.
9 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Kommunikationssystems 2, bei welcher das Kommunikationssystem 2 mehrere zweite Masterkommunikationseinheiten, darunter die zweite Masterkommunikationseinheit 14₆ und eine erste weitere zweite Masterkommunikationseinheit 14₇ und eine zweite weitere zweite Masterkommunikationseinheit 14₅, aufweist. Die zweiten Masterkommunikationseinheiten 14₅, 14₆, 14₇ sind gemäß dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel derart miteinander vernetzt, dass Informationen zwischen der zweiten weiteren zweiten Masterkommunikationseinheit 14₅ und der zweiten Masterkommunikationseinheit 14₆ austauschbar sind und Informationen zwischen der zweiten weiteren zweiten Masterkommunikationseinheit 14₅ und der ersten weiteren zweiten Masterkommunikationseinheit 14₇ austauschbar sind. Dies wird insbesondere anhand einer in 10 gezeigten neuen hierarchischen Wurzelbaumstruktur 24 des Kommunikationssystems 2 erkennbar.
Die neue Wurzelbaumstruktur 24 weist einen fünften Knoten 20₅ als Wurzel der neuen Wurzelbaumstruktur 24 auf. Der fünfte Knoten 20₅ bildet die oberste Hierarchieebene 101 der Wurzelbaumstruktur 24 aus und ist der Kommunikationseinheit 14₅ zugeordnet. In einer zweithöchsten Hierarchieebene 102 der Wurzelbaumstruktur 24 sind der sechste Knoten 20₆ und ein siebter Knoten 20₇ angeordnet. Der sechste Knoten 20₆ ist wie bei den in 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispielen des Kommunikationssystems 2 der Kommunikationseinheit 14₆ zugeordnet. Von dem sechsten Knoten 20₆ zweigen jeweils der in 6 und in 7 dargestellte erste Subbaum 21 und der zweite Subbaum 22 ab. Von den Subbäumen 21, 22 sind der Übersicht halber lediglich der achte Knoten 20₈ und der dritte Knoten 20₃ in 10 eingezeichnet.
Der siebte Knoten 20₇ ist einer siebten Kommunikationseinheit 14₇ des Kommunikationssystems 2 zugeordnet. Von dem siebten Knoten 20₇ zweigen weitere Subbäume, beispielsweise ein dritter Subbaum 25, ein vierter Subbaum 26, ein fünfter Subbaum 27 und ein sechster Subbaum 28 ab. Die Subbäume 25, 26, 27, 28 sind in 10 nur gestrichelt angedeutet. Die Subbäume 25, 26, 27, 28 können beispielsweise ähnlich wie die Subbäume 21, 22 ausgebildet sein. Möglich ist jedoch auch, dass die weiteren Subbäume 25, 26, 27, 28 mehr Hierarchieebenen als die Subbäume 21, 22 aufweisen. Im Folgenden soll der Einfachheit halber jedoch davon ausgegangen werden, dass die weiteren Subbäume 25, 26, 27, 28 in gleicher Weise wie der erste Subbaum 21 und der zweite Subbaum 22 ausgebildet sind. Jedem Knoten der weiteren Subbäume 25, 26, 27, 28 ist jeweils eine Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten 14 zugeordnet. Diese Kommunikationseinheiten sind der Einfachheit halber in 9 nicht einzeln, sondern in Form eines ersten weiteren Teils 91 von Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14 und eines zweiten weiteren Teils 92 von Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14 dargestellt. Die Kommunikationseinheiten des ersten und zweiten weiteren Teils 91, 92 sind mit der siebten Kommunikationseinheit 14₇ jeweils zur Datenübertragung von Informationen verbunden. Der erste weitere Teil 91 und der zweite weitere Teil 92 von Kommunikationseinheiten ist bei der in 9 dargestellten Ausführungsform jeweils analog zu einem ersten Teil 90 von Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14 ausgebildet. Die Kommunikationseinheiten des ersten weiteren Teils 91 und des zweiten weiteren Teils 92 sind bevorzugt in jeweilige weitere Stromeinheiten, die ebenfalls der Einfachheit halber nicht in 9 dargestellt sind, integriert. Die weiteren Stromeinheiten weisen jeweils einen Anschluss, mit dem die jeweiligen weiteren Stromeinheiten an das Stromnetz 1 angeschlossen sind, ein Messgerät und eine Auswertungseinheit analog zu den in 1 gezeigten Stromeinheiten 10₁, 10₂, 10_j, 10_j+1, 10_n, 10₃, 10₈ auf.
Die zweiten Masterkommunikationseinheiten 14₅, 14₆, 14₇ sind jeweils eingerichtet, einen Befehl zur Steuerung einer Leistung der Stromeinheiten 10 zu erzeugen und den jeweiligen Befehl an die jeweilige Kommunikationseinheit zu senden, deren Knoten über einen Zweig der Wurzelbaumstruktur 24 in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit der jeweiligen zweiten Masterkommunikationseinheit verbunden ist. Der jeweilige Befehl kann im Fall der sechsten Kommunikationseinheit 14₆ der oben genannte erste und/oder zweite Befehl sein.
Sofern es sich bei einer der zweiten Masterkommunikationseinheiten 14₅, 14₆, 14₇ nicht um die Wurzel der Baumstruktur bildenden Kommunikationseinheit, hier die zweite weitere zweite Masterkommunikationseinheit 14₅, handelt, ist diese zweite Masterkommunikationseinheit bevorzugt ausgebildet, ein jeweiliges Verarbeitungsergebnis als eine jeweilige Information an eine nächste zweite Masterkommunikationseinheit der zweiten Masterkommunikationseinheiten zu senden. Die nächste zweite Masterkommunikationseinheit ist in diesem Fall einem über eine Kante der Wurzelbaumstruktur in Richtung Wurzel unmittelbar verbundenen Knoten zugeordnet. Bei dem in 9 gezeigten Anwendungsbeispiel ist die nächste zweite Masterkommunikationseinheit die Kommunikationseinheit 14₅. Das jeweilige Verarbeitungsergebnis kann die jeweilige zweite Masterkommunikationseinheit, die nicht die Wurzel der Wurzelbaumstruktur bildenden Kommunikationseinheit ist, bevorzugt in Abhängigkeit der spezifischen Informationen über die jeweiligen Stromeinheiten 10_i der jeweiligen Kommunikationseinheiten 14, die denjenigen Knoten zugeordnet sind, die Teil eines jeweiligen Subbaums der betreffenden zweiten Masterkommunikationseinheit sind, erzeugen. Der jeweilige Subbaum kann beispielsweise einer der in 10 gezeigten weiteren Subbäume 25, 26, 27, 28 sein.
Im Fall der sechsten Kommunikationseinheit 14₆ der kann das Verarbeitungsergebnis, wie oben beschrieben, beispielsweise in Abhängigkeit der ersten und zweiten Information ermittelt werden.
Die nächste zweite Masterkommunikationseinheit ist vorteilhafterweise ausgebildet, in Abhängigkeit von den jeweiligen Verarbeitungsergebnissen, die die nächste zweite Kommunikationseinheit von den zweiten Masterkommunikationseinheiten der Knoten, die unterhalb des die Wurzel bildenden Knotens der Wurzelbaumstruktur 24 angeordnet sind, empfängt, einen Masterbefehlssatz zu generieren. Der Masterbefehlssatz enthält insbesondere Masteranweisungen, die angeben, inwiefern eine jeweilige aufgenommene oder abgegebene Leistung derjenigen Stromeinheiten, die denjenigen Knoten zugeordnet sind, die sich in der Wurzelbaumstruktur 24 in der Hierarchieebene unterhalb des Wurzelknotens befinden, verändert werden soll. Die Masteranweisungen sind vorteilhafterweise an eine jeweilige potentielle Höhe einer abgebbaren oder aufnehmbaren Leistung der Stromeinheiten des jeweiligen Subbaums, welcher der jeweiligen zweiten Masterkommunikationseinheit zugeordnet ist, angepasst.
Vorteilhafterweise sind die Masteranweisungen gegenüber den Befehlen, die die zweiten Masterkommunikationseinheiten, die nicht die nächste zweite Masterkommunikationseinheit ausbilden, generieren, priorisiert. Dies kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, indem die zweite Masterkommunikationseinheit 14₆ die oben beschriebenen Anweisungen des ersten und zweiten Befehls überschreibt, wenn die Kommunikationseinheit 14₆ den Masterbefehlssatz empfängt. Ein Überschreiben dieser Anweisungen erfolgt bevorzugt durch ein Ersetzen dieser Anweisungen durch die Masteranweisungen.
Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, falls ein Mittelwert aller gemessenen Frequenzen der Stromeinheiten der Subbäume 21, 22 des Knotens der Kommunikationseinheit 14₆ um 2 % unterhalb der Nennfrequenz 51 liegt und ein weiterer Mittelwert der gemessenen Frequenzen der Stromeinheiten, die den Knoten der Subbäume 25, 26, 27, 28 des Knotens der Kommunikationseinheit 14₇ zugeordnet sind, um 2 % oberhalb der Nennfrequenz 51 liegt. In diesem Fall sollten die aufgenommenen oder abgegebenen Leistungen der Stromeinheiten der Subbäume der Kommunikationseinheit 14₆ und der Kommunikationseinheit 14₇ nicht verändert werden, da sich jeweilige Abweichungen der gemessenen Frequenzen von der Nennfrequenz 51 gegenseitig kompensieren. Eine derartige Information über eine solche Kompensation kann jedoch nur mit Hilfe der nächsten zweiten Masterkommunikationseinheit 14₅ erfasst werden.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung können die Kommunikationseinheiten 14₆, 14₇ ausgebildet sein, die jeweiligen spezifischen Informationen oder daraus generierte weitere Informationen nur dann an die nächste zweite Masterkommunikationseinheit 14₅ zu senden, wenn eine Bedingung von einem Satz von vorgegebenen Bedingungen erfüllt ist. Der Satz der vorgegebenen Bedingungen kann insbesondere Extremsituationen innerhalb des Stromnetzes 1 beschreiben. Eine der vorgegebenen Bedingungen kann beispielsweise dann erfüllt sein, wenn eine zeitliche Veränderung der Mittelwerte der gemessenen Frequenzen einen maximal tolerierten Mittelwert überschreitet. Eine weitere der vorgegebenen Bedingungen kann dann erfüllt sein, falls eine Mindestwahrscheinlichkeit für eine erfolgreiche Senkung oder Erhöhung der Netzfrequenz 50 aufgrund einer Veränderung einer gesamten aufgenommenen oder abgegebenen Leistung von Stromeinheiten der Knoten, die einem der Subbäume 21, 22, 25, 26, 27, 28 zugeordnet sind, vorliegt. Beispielsweise kann dadurch vermieden werden, dass tagsüber, wenn im Vergleich zu den Nachtstunden verhältnismäßig wenige Fahrzeuge an den Ladestationen angeschlossen sind, die nächste zweite Masterkommunikationseinheit 14₅ Kompensationsmaßnahmen zur Stabilisierung der Netzfrequenz 50 einleitet.
Die Stromeinheiten 10 befinden sich jeweils an einem jeweiligen geografischen Standort. Der jeweilige geografische Standort kann beispielsweise durch GPS-Koordinaten beschreibbar sein. Bevorzugt sind die Kommunikationseinheiten 14 in jeweilige Gruppen eingeteilt. Dabei bilden vorteilhafterweise diejenigen Kommunikationseinheiten eine jeweilige Gruppe, deren Knoten zu einem jeweiligen Subbaum einer der ersten Masterkommunikationseinheiten gehören. So können beispielsweise diejenigen Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14, deren Knoten zu dem ersten Subbaum 21 gehören, eine erste Gruppe bilden. Diejenigen Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14, deren Knoten zu dem zweiten Subbaum 22 gehören, können eine zweite Gruppe bilden. Diejenigen Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14, deren Knoten zu dem dritten Subbaum 25, vierten Subbaum 26, fünften Subbaum 27 beziehungsweise sechsten Subbaum 28 gehören, können entsprechend eine dritte, vierte, fünfte beziehungsweise sechste Gruppe bilden.
Eine jeweilige Zuordnung der Kommunikationseinheiten 14 zu der jeweiligen Gruppe erfolgt bevorzugt jeweils derart, dass sich innerhalb der jeweiligen Gruppe diejenigen Kommunikationseinheiten befinden, deren geografische Standorte der ihnen zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer für die jeweilige Gruppe vorgegebenen geografischen Region befinden. Die geografische Region kann beispielsweise einen Landkreis oder eine Stadt umfassen. So können beispielsweise die Kommunikationseinheiten der ersten Gruppe zu denjenigen Stromeinheiten zugeordnet sein, die sich in einem Einzugsbereich von München befinden. In ähnlicher Weise können die Kommunikationseinheiten der zweiten Gruppe zu denjenigen Stromeinheiten zugeordnet sein, die sich in einem Einzugsbereich von Augsburg befinden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu der jeweiligen Gruppe derart erfolgen, dass sich innerhalb der jeweiligen Gruppe diejenigen Kommunikationseinheiten befinden, deren geografische Standorte der jeweiligen zu den Kommunikationseinheiten zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer jeweiligen geografischen Abdeckung des Stromnetzes 1 befinden. Das in 4 schematisch gezeigte Stromnetz 1 kann innerhalb der Netzebenen eine weitere Unterteilung des Stromnetzes 1 in lokale Stromnetze mit der jeweiligen geografischen Abdeckung aufweisen.
Die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den jeweiligen Gruppen kann insbesondere die in 3 gezeigte Wurzelbaumstruktur 23 sowie die in 10 gezeigte neue Wurzelbaumstruktur 24 beeinflussen. Mit anderen Worten sind die Wurzelbaumstrukturen 23, 24 von dieser Zuordnung abhängig.
Die Kommunikationseinheiten 14 sind vorteilhafterweise ausgebildet, die ersten Masterkommunikationseinheiten innerhalb der jeweiligen Gruppe mit Hilfe eines Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens zu bestimmen. Bei dem Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahren sind die Kommunikationseinheiten 14 innerhalb der jeweiligen Gruppe gleichberechtigt, um die jeweilige erste Masterkommunikationseinheit der jeweiligen Gruppe auszuwählen. Eine Auswahl der jeweiligen ersten Masterkommunikationseinheit wird vorteilhaft auf Basis eines der oben genannten Kriterien durchgeführt. Diese Kriterien können, wie oben beschrieben, eine jeweilige Netzwerklatenz, eine jeweilige Datenübertragungsrate, eine jeweilige Verfügbarkeit und/oder Leistungsfähigkeit bei einer Datenübertragung mit von anderen der Kommunikationseinheiten 14 ausgetauschten Daten der jeweiligen Kommunikationseinheit 14_i.
Die in 3 gezeigte zweite Masterkommunikationseinheit 14₆ wird vorteilhafterweise ebenfalls mittels des Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens bestimmt. Hierbei wird das Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahren bevorzugt unter den ersten Masterkommunikationseinheiten 14₈ und 14₃ durchgeführt, das heißt das nur diese beiden Kommunikationseinheiten in dem Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahren stimmberechtigt sind. Analog kann die zweite Masterkommunikationseinheit 14₇ mit Hilfe des Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens, das unter den ersten Masterkommunikationseinheiten der Subbäume 25, 26, 27, 28 durchgeführt wird, bestimmt werden.
Die zweiten Masterkommunikationseinheiten 14₆ und 14₇ können als jeweilige Masterkommunikationseinheit einer jeweiligen Region aufgefasst werden. So kann beispielsweise die zweite Masterkommunikationseinheit 14₆ als Masterkommunikationseinheit der Region Südbayern und die zweite Masterkommunikationseinheit 14₇ als Masterkommunikationseinheit der Region Nordbayern betrachtet werden.
Um das Kommunikationssystem 2 möglichst ausfallsicher zu gestalten, werden die ersten und/oder zweiten Masterkommunikationseinheiten vorteilhafterweise von den übrigen Kommunikationseinheiten der Kommunikationseinheiten 14 überwacht. Eine derartige Überwachung kann beispielsweise ein Überprüfen der jeweiligen Netzwerklatenz, Datenübertragungsrate, Verfügbarkeit oder Leistungsfähigkeit der jeweiligen Masterkommunikationseinheit umfassen. Für den Fall, dass eine der jeweiligen Masterkommunikationseinheiten eine geforderte Netzwerklatenz, eine geforderte Datenübertragungsrate, eine geforderte Verfügbarkeit oder eine geforderte Leistungsfähigkeit bei der Datenverarbeitung nicht aufweist, wird diese Masterkommunikationseinheit vorteilhafterweise mittels des Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens durch eine andere Kommunikationseinheit der Kommunikationseinheiten 14 ersetzt. Um die Überwachung der jeweiligen Masterkommunikationseinheit durchzuführen, können die übrigen Kommunikationseinheiten in regelmäßigen Abständen Testnachrichten zu den Masterkommunikationseinheiten senden.
Die nächste zweite Masterkommunikationseinheit 14₅ wird bevorzugt ebenfalls mithilfe des Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens bestimmt. Hierbei wird das Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahren bevorzugt nur unter den zweiten Masterkommunikationseinheiten 14₆ und 14₇ durchgeführt. Die zweite Masterkommunikationseinheit 14₅ kann, angelehnt an das obige Beispiel, als Masterkommunikationseinheit des Bundeslandes Bayern aufgefasst werden.

Claims

Kommunikationssystem zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, genannt Stromeinheiten, eines Stromnetzes, wobei das Kommunikationssystem Kommunikationseinheiten und eine hierarchische Wurzelbaumstruktur mit einer Wurzel und Knoten aufweist, wobei - den Knoten jeweils eine der Kommunikationseinheiten zugeordnet ist, - den Kommunikationseinheiten jeweils eine der Stromeinheiten zugeordnet ist, wobei es sich bei einem Teil der Kommunikationseinheiten um erste Master-Kommunikationseinheiten und um zumindest eine zweite Master-Kommunikationseinheit handelt, wobei es sich bei den Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur unmittelbar oberhalb von Blattknoten der Knoten um die ersten Master-Kommunikationseinheiten handelt und es sich bei der Kommunikationseinheit oberhalb der ersten Master-Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur um die zweite Master-Kommunikationseinheit handelt, - die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit dem Knoten der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten eines unter ihr hängenden Subbaumes eine Information zu empfangen, - die Information in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer Wechselspannung des Stromnetzes von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters steht, wobei die Wechselspannung an einer oder mehrerer der Stromeinheiten anliegt, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des Subbaumes zugeordnet sind, und - die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung zu steuern.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1, wobei die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sind, die Information an die zweite Master-Kommunikationseinheit des unmittelbar über eine Kante der Wurzelbaumstruktur verbundenen Knotens zu senden, wobei - die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sind, die Information durch eine eigene Messung des Wertes des Parameters zu bestimmen oder - die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sind, die Information als eine zusammenfassende Größe eines von zumindest einer der Stromeinheiten, welche den jeweiligen Kommunikationseinheiten der Blattknoten der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit zugeordnet sind, empfangenen Wertes des Parameters zur Beurteilung der Spannungsqualität der Wechselspannung, die an der jeweiligen Stromeinheit anliegt, zu bestimmen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Master-Kommunikationseinheiten zum Empfang von Leistungsinformationen über eine jeweilige potentielle Höhe einer abgebbaren und/oder aufnehmbaren Leistung der Stromeinheiten ihres jeweiligen Subbaums ausgebildet sind, wobei die Information eine Angabe über diese Leistungsinformationen umfasst, wobei die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, die von den Stromeinheiten ihres Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung in Abhängigkeit von der Angabe über die Leistungsinformationen zu steuern.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die zweite Master-Kommunikationseinheit ausgebildet ist, nach Empfang der Information diese zu einem Verarbeitungsergebnis zu verarbeiten.
Kommunikationssystem nach Anspruch 4, wobei das Kommunikationssystem mehrere zweite Master-Kommunikationseinheiten, darunter die oben genannte zweite Master-Kommunikationseinheit, aufweist, welche über Kanten der Wurzelbaumstruktur jeweils direkt miteinander verbunden sind, wobei die zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweils ausgebildet sind, in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnis entweder - einen jeweiligen Befehl zur Steuerung der Leistung zu erzeugen und den jeweiligen Befehl an die jeweilige Kommunikationseinheit zu senden, deren Knoten über einen Zweig der Wurzelbaumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden ist, - sofern es sich bei der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit nicht um die Wurzel der Wurzelbaumstruktur bildende Kommunikationseinheit handelt, das Verarbeitungsergebnis als die Information an eine nächste zweite Master-Kommunikationseinheit der zweiten Master-Kommunikationseinheiten zu senden, wobei die nächste zweite Master-Kommunikationseinheit einem über eine Kante der Wurzelbaumstruktur in Richtung Wurzel unmittelbar verbundenen Knoten zugeordnet ist.
Kommunikationssystem nach Anspruch 5 wobei eine Verarbeitung der Information zu dem Verarbeitungsergebnis mithilfe der jeweiligen zweiten Master-Kommunikationseinheit weitere durch die jeweilige verarbeitende zweite Master-Kommunikationseinheit empfangene Informationen berücksichtigt, welche von Kommunikationseinheiten unterschiedlicher Knoten empfangen wurde.
Kommunikationssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die ersten Master-Kommunikationseinheiten jeweilig ausgebildet sind, aufgrund des Empfangs des jeweiligen Befehls eine Steuerung der Stromeinheiten der Knoten eines Subbaumes der jeweiligen ersten Master-Kommunikationseinheit durchzuführen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweiten Master-Kommunikationseinheiten jeweilig ausgebildet sind, aufgrund des Empfangs des jeweiligen Befehls den jeweiligen Befehl zu jeweiligen weiteren Befehlen zu verarbeiten und die jeweiligen weiteren Befehle an die Kommunikationseinheiten zu senden, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit dieser zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Stromeinheiten die Kommunikationseinheiten integriert aufweisen.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Hierarchie der Wurzelbaumstruktur an eine hierarchische Struktur des Stromnetzes angepasst ist.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Stromnetz mehrere hierarchische Netzebenen aufweist, wobei die Anordnung der Knoten der hierarchischen Wurzelbaumstruktur zumindest teilweise entsprechend den Netzebenen erfolgt.
Kommunikationssystem nach Anspruch 11, wobei - sich die Stromeinheiten an geografischen Standorten befinden, - innerhalb der Netzebenen eine Unterteilung des Stromnetzes in lokale Stromnetze mit jeweiligen geografischen Abdeckungen gegeben ist, - diejenigen Kommunikationseinheiten jeweils eine Gruppe bilden, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit einer der ersten oder zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind, - die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen so erfolgt, dass sich innerhalb einer jeweiligen Gruppe die Kommunikationseinheiten befinden, deren geografischen Standorte der zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer der geografischen Abdeckungen befinden.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche 1-12, wobei - sich die Stromeinheiten an geografischen Standorten befinden, - diejenigen Kommunikationseinheiten jeweils eine Gruppe bilden, deren Knoten über eine Kante der Baumstruktur in Richtung weg von der Wurzel unmittelbar mit einer der ersten oder zweiten Master-Kommunikationseinheit verbunden sind, - die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen jeweils so erfolgt, dass sich innerhalb einer jeweiligen Gruppe die Kommunikationseinheiten befinden, deren geografischen Standorte der zugeordneten Stromeinheiten sich gemeinsam in einer für die Gruppe vorgegebenen geografischen Region befinden.
Kommunikationssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Zuordnung der Kommunikationseinheiten zu den Gruppen jeweils so erfolgt, dass innerhalb der jeweiligen Gruppe die Anzahl der Kommunikationseinheiten - kleiner oder gleich einem jeweiligen vorgegebenen Maximalwert ist oder - größer oder gleich einem jeweiligen vorgegebenen Minimalwert ist.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Kommunikationseinheiten ausgebildet sind, die ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten mithilfe eines Peer-to-Peer-Kommunikationsverfahrens zu bestimmen.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Bestimmung der ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten so erfolgt, dass die Kommunikationseinheiten einer Hierarchieebene der Wurzelbaumstruktur die ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten der in Richtung der Wurzel nächsthöheren Ebene bestimmen.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche 15 oder 16, wobei die Bestimmung der ersten und zweiten Master-Kommunikationseinheiten auf Basis eines Kriteriums erfolgt, wobei das Kriterium zumindest eines umfasst von: - Netzwerklatenz bei der Kommunikation mit anderen der Kommunikationseinheiten, - Datenübertragungsraten bei der Kommunikation mit anderen der Kommunikationseinheiten, - Verfügbarkeit, - Leistungsfähigkeit bei einer Datenverarbeitung von mit anderen der Kommunikationseinheiten ausgetauschten Daten.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Stromeinheiten zumindest teilweise in Form von Ladestationen zum Laden mittels Grid-to-Vehicle und/oder zum Entladen mittels Vehicle-to-Grid von Batterien von elektrisch antreibbaren Fahrzeugen ausgebildet sind.
Kommunikationssystem nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Parameter zur Beurteilung der Spannungsqualität der Wechselspannung umfasst: Wechselspannungsfrequenz der Wechselspannung und/oder eine Form eines Spannungsverlaufes der Wechselspannung z.B. innerhalb einer Periode der Wechselspannung und/oder ein Maximalwert der Wechselspannung und/oder Oberschwingungen und/oder Transienten und/oder eine Schieflast der Wechselspannung.
Verfahren zur Steuerung von Stromerzeugern und/oder Stromverbrauchern, genannt Stromeinheiten, eines Stromnetzes mithilfe eines Kommunikationssystems, wobei das Kommunikationssystem Kommunikationseinheiten und eine hierarchische Wurzelbaumstruktur mit einer Wurzel und Knoten aufweist, wobei - den Knoten jeweils eine der Kommunikationseinheiten zugeordnet ist, - den Kommunikationseinheiten jeweils eine der Stromeinheiten zugeordnet ist, wobei es sich bei einem Teil der Kommunikationseinheiten um erste Master-Kommunikationseinheiten und um zumindest eine zweite Master-Kommunikationseinheit handelt, wobei es sich bei den Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur unmittelbar oberhalb von Blattknoten der Knoten um die ersten Master-Kommunikationseinheiten handelt und es sich bei der Kommunikationseinheit oberhalb der ersten Master-Kommunikationseinheiten in der Wurzelbaumstruktur um die zweite Master-Kommunikationseinheit handelt, - die zweite Master-Kommunikationseinheit von den Kommunikationseinheiten der über eine Kante der Wurzelbaumstruktur unmittelbar mit dem Knoten der zweiten Master-Kommunikationseinheit verbundenen Knoten eines unter ihr hängenden Subbaumes eine Information empfängt, - die Information in Zusammenhang mit einer Abweichung eines Wertes eines Parameters zur Beurteilung einer Spannungsqualität zumindest einer Wechselspannung des Stromnetzes von einem Normalverhalten des Wertes des Parameters steht, wobei die Wechselspannung an einer oder mehrerer der Stromeinheiten anliegt, welche den Kommunikationseinheiten der Blattknoten oder den ersten Master-Kommunikationseinheiten des Subbaumes zugeordnet sind, - die zweite Master-Kommunikationseinheit als Antwort auf den Empfang der Information und in Abhängigkeit von der Information eine von den Stromeinheiten des Subbaumes an das Stromnetz abgegebene Leistung und/oder aufgenommene Leistung steuert.
Computerprogrammprodukt mit von Prozessoren ausführbaren Programminstruktionen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 20.