DE4322350C1 - Verfahren und Unterstation zum Betrieb eines Rundsteuersenders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Rundsteuersenders gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Unterstation zum Betrieb eines Rund­ steuersenders.

Zum Steuern von Verbrauchern in elektrischen Versorgungs­ netzen wird oft von der sogenannten Rundsteuerung Gebrauch gemacht. Dabei dient das Versorgungsnetz gleichzeitig auch als Informationsnetz zum Übertragen von Steuerbefehlen für die Rundsteuerung. Mit Hilfe von Rundsteuersendeanlagen werden die Steuerbefehle mit Tonfrequenzsignalen der Wech­ selspannung des Versorgungsnetzes überlagert und an belie­ biger Stelle im Versorgungsnetz mit Rundsteuerempfängern wieder empfangen, decodiert und in Schalthandlungen umge­ setzt. Die Einspeisepunkte im Versorgungsnetz können auf Hoch-, Mittel- oder Niederspannungsniveau liegen.

Soweit die Rundsteuersendeanlage nicht ausschließlich vor Ort mit Hilfe der zugehörigen Unterstation gesteuert und überwacht wird, erfolgt dies üblicherweise mit einem Rund­ steuerkommandogerät von einer Netzleitzentrale aus. Ein derartiges Rundsteuerkommandogerät ist mittels Informa­ tionsübertragungseinrichtungen, z. B. Wechselstromtelegra­ phiegeräte, Fernmeldeleitungen oder sonstige Nachrichten­ übertragungswege mit einer beliebigen Anzahl von Rund­ steuersendeanlagen verbunden. Gegebenenfalls kann auch noch eine Datenverbindung zur Kommunikation zwischen dem Rund­ steuerkommandogerät und einem Rechner der Netzleitzentrale vorgesehen sein. Über diese Datenverbindung können Steuer­ befehle von dem zentralen Rechner direkt an die Rund­ steuersendeanlage gesendet werden.

Da einerseits die Einspeisepunkte der jeweiligen Rundsteu­ ersenderanlagen räumlich weit auseinander liegen können und andererseits die Steuerbefehle in vermaschten Versorgungs­ netzen bei jeder möglichen und betrieblichen Netzkonfigu­ ration zum sicheren Ansprechen von im Versorgungsnetz ver­ teilten Rundsteuerempfängern führen sollen, müssen die je­ weiligen Steuerbefehle möglichst synchron an den Einspeise­ punkten eingebracht werden. Die Steuerbefehle werden dabei in der Rundsteuersendeanlage aus dem "Rundsteuerbitmuster" und der eigentlichen "Rundsteuerfrequenz" (110 bis 1600 Hz) gebildet. Sie werden daher auch als "Steuerimpulsfolge" bezeichnet und müssen insbesondere bei vermaschten Versor­ gungsnetzen frequenz-, phasen- und sendetaktsynchron der Netzfrequenz überlagert werden.

Zur Erzeugung der Rundsteuerfrequenz wurde bisher auf einem separaten Übertragungsweg die sogenannte Leitfrequenz über­ tragen (EP 420 270 A2). Diese Leitfrequenz muß sehr hohen Anforderungen bezüglich ihrer Genauigkeit genügen, damit ein phasengenaues Einspeisen des Rundsteuersignals möglich ist. Darüber hinaus müssen auch die örtlich im Versorgungs­ netz verteilten Rundsteuersender bezüglich der Phasenlage ihrer Sendesignale zueinander genau justiert werden können. Je nach Art und Länge der Datenverbindung zwischen Rund­ steuerkommandogerät und Rundsteuersendeanlage treten Ver­ zerrungen und Laufzeitverzögerungen auf, die sich nicht nur negativ auf die Frequenz- und Phasensynchronisierung, son­ dern auch auf die Sendetaktsynchronisierung auswirken.

Zur Verbesserung der Leitfrequenz ist bereits aus dem DE 92 14 314 U1 bekannt, als Zeitzeichensignal ein Naviga­ tionssignal, insbesondere das GPS-Signal von Satelliten zu verwenden. Damit steht jedoch lediglich ein genaueres Zeit­ zeichen zur Verfügung. In DE-Z: wt 4/90, S. 59 bis 61, P. Fritschi: "GPS NAVSTAR - das Navigationssystem der Zu­ kunft", sind nähere Details zum GPS-System enthalten. Aus der EP 0 326 402 A1 ist die Verwendung des GPS-Systems zur Zeitsynchronisierung auf dem Gebiet der Energieversorgung, insbesondere der Schutztechnik, bekannt.

Aus der DE 27 10 698 C3 ist eine Rundsteuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Aus der DD 2 37 405 A1 ist eine Rundsteueranordnung bekannt, bei der von einer Rundsteueranlage mittels eines Senders über ein Versorgungsnetz ein Befehlscode als Information an Rundsteuerempfänger übertragen wird. Bei Gleichheit des Be­ fehlscodes mit einem in den Empfängern hinterlegten Code erfolgt eine Abschaltung der Verbraucher. Der jeweilige Code dient zur selektiven Abschaltung ausgewählter Ver­ braucher. Die Aktivierung der Rundsteueranlage erfolgt von einer Netzleitstelle aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Unterstation zum verbesserten Betrieb einer Rundsteu­ eranlage bereitzustellen, wobei eine genaue Justierung der Phasenlage der Sendesignale der einzelnen Rundsteuersender nicht mehr nötig ist und wobei keine Verzerrungen und Lauf­ zeitverzögerungen zwischen dem Rundsteuerkommandogerät und der Rundsteueranlage auftreten.

Die Lösung der erstgenannten Aufgabe gelingt mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 bzw. 9.

Mit diesem Verfahren ist es möglich, auf die Frequenz-, Phasen- und Sendetaktsynchronisierung des Rundsteuer­ kommandogeräts in der herkömmlichen Art zu verzichten. Die Leitfrequenzübertragung von der Zentrale zu der Rund­ steuersendeanlage ist nicht mehr nötig. Bisher erforder­ liche zusätzliche Übertragungskanäle für die Leitfrequenz entfallen. Ein Steuerbefehl kann dabei zeitgenau ausgeführt werden, unabhängig von der Schnelligkeit des Übertragungs­ weges. Dies ist insbesondere wichtig, wenn in vermaschten Netzen die Rundsteuersender örtlich weit auseinander ver­ teilt sind und gleichzeitig senden sollen. Laufzeitunter­ schiede oder Verzerrungen auf den Übertragungswegen zwi­ schen den einzelnen Rundsteuersendeanlagen haben keine Aus­ wirkungen mehr. Die Synchronisierung kann allgemein genauer als bisher erfolgen, insbesondere wenn Steuerimpulsfolgen der Netzfrequenz überlagert werden.

Da bei der Datenkommunikation zwischen der Netzleitzentrale und den Rundsteuersendeanlagen in Befehls- und Melderich­ tung keinerlei Rundsteuerbelange mehr berücksichtigt werden müssen, kann also der Rechner der Netzleitzentrale - gege­ benenfalls in Verbindung mit der Stationsleittechnik - auch direkt die Aufgaben der Rundsteuerung übernehmen. Ein spe­ zielles Rundsteuerkommandogerät kann entfallen. Gegebenen­ falls sind entsprechende Schnittstellen zum Koppeln der jeweiligen Komponenten vorzusehen. Bevorzugt sind die Steuerbefehle nach dem IEC 870-5-Protokoll (DIN 19244) auf­ gebaut. Auf diese Weise ist eine genormte Zeitkennung des Steuerbefehls möglich.

Dabei ist es günstig, wenn die in der Rundsteueranlage be­ nötigte Istzeit von einem Navigationssignal, insbesondere dem GPS-Signal, eines Satellitensenders abgeleitet wird. Weitere vorteilhafte Ausbildungen, sowie eine nach dem Verfahren arbeitende Unterstation sind in den übrigen An­ sprüchen angegeben. Die Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen schematischen Aufbau einer Anordnung mit einer Rundsteuersendeanlage.

In der Figur ist ein elektrisches Versorgungsnetz 1 zu sehen, an das eine Rundsteuersendeanlage 2 angeschlossen ist. Das Versorgungsnetz 1 stellt dabei ein vermaschtes Netz dar, in dem örtlich verteilt eine beliebige Anzahl von Rundsteuerempfängern E verteilt sind. Die Rundsteuersende­ anlage 2 wird von einem Rechner 3 (Zentrale) in einer Netz­ leitstelle gesteuert. Der Rechner 3 kann als Netzleit­ rechner oder auch als Rundsteuerkommandogerät ausgebildet sein. An den Rechner 3 können, wie angedeutet, auch mehrere Rundsteuersendeanlagen angeschlossen sein, die örtlich ver­ teilt an das Versorgungsnetz 1 angekoppelt sind. Die An­ kopplung an den Rechner 3 erfolgt dabei über entsprechende Schnittstellen, z. B. sogenannte Fernwirkköpfe, welche ge­ gebenenfalls auch an unterschiedliche Telegramm- oder Da­ tenstrukturen anpaßbar sind.

Da der Rechner 3 und die Rundsteuersendeanlage 2 üblicher­ weise weit entfernt voneinander angeordnet sind, ist ein geeigneter Übertragungsweg 5 für die Datenübertragung vor­ gesehen. Dieser kann den jeweiligen Erfordernissen entspre­ chend ausgebildet sein. Hierzu können beispielsweise eine Telefonleitung, eine TFH-Verbindung, ein Digitalweg oder wie dargestellt, eine Drahtleitung 12 mit zugeordneten Übertragungsgeräten 13 (z. B. Wechselstromtelegraphiege­ räte) vorgesehen sein. Auch können andere bekannte Über­ tragungsarten, z. B. über Funk oder Lichtwellenleiter ver­ wendet werden. Gegebenenfalls sollten die Übertragungsge­ räte in Befehls- und Melderichtung (wie durch die Pfeile angedeutet) betreibbar sein.

Die Datenkommunikation zwischen dem Rechner 3 und der Rund­ steuersendeanlage 2 erfolgt in Befehls- und Melderichtung bevorzugt nach dem IEC 879-5-Protokoll (DIN 19 244). Die dort genormte Telegrammstruktur erlaubt eine präzise Zu­ ordnung einer vorgegebenen Sollzeit zu einem entsprechendem Steuerbefehl oder Telegramm. Gegebenenfalls sind jedoch auch andere Telegrammstrukturen verwendbar. Die Rundsteuer­ sendeanlage 2 umfaßt eine sogenannte Unterstation 7, den eigentlichen Rundsteuersender 9 und eine Ankopplungsein­ richtung 10. Die Ankopplungseinrichtung 10 dient lediglich zum Anpassen des Ausgangs des Senders 9 an die elektrischen Daten des Versorgungsnetzes 1. Gegebenenfalls kann zwischen dem Übertragungsweg 5 und der Rundsteuersendeanlage 2 noch eine Kommunikationseinrichtung 11 angeordnet sein, die bei­ spielsweise von einem Fernwirkgerät oder einem Stations­ leitgerät gebildet wird. Diese Anordnung kommt nur dann zur Anwendung, wenn ohnehin ein mit einer Netzleitstelle ver­ bundenes Stationsleitgerät vorhanden ist und dieses quasi nur als Übertragungsweg für die Rundsteuersendeanlage 2 verwendet wird.

Die Unterstation 7 erhält über einen mit einer Antenne 17 versehenen Zeitzeichenempfänger 15 ein Zeitsignal, das die Istzeit enthält. Bevorzugt ist der Zeitzeichensender 15 zum Empfangen eines Navigationssignales, insbesondere des GPS- Signals, eines Satellitensenders ausgebildet.

In der Unterstation 7 wird nun die Istzeit mit der in einer Information oder einem Telegramm empfangenen Sollzeit ver­ glichen. Erreicht die Istzeit die vorgegebene Sollzeit (diese kann je nach Vorgabe minuten-, sekunden- oder milli­ sekundengenau sein), so wird mit Hilfe eines Freigabe­ signals ein mit der Information empfangenes Rundsteuerbit­ muster an den Rundsteuersender 9 abgegeben, der diese in das Versorgungsnetz 1 als Steuerbefehl für die Rundsteuer­ empfänger E einspeist. Die Unterstation 7 weist gegebenen­ falls auch Speichereinrichtungen auf, um weit vor der Ist­ zeit empfangene Steuersignale abzuspeichern. Auf diese Weise können Steuerbefehle auch weit vor der Sollzeit abge­ schickt werden, so daß keine zeitkritische Übertragung zu erfolgen hat. Gegebenenfalls kann auch die Übertragung eines Steuerbefehls dann erfolgen, wenn der Übertragungsweg z. B. für Stationsleitzwecke nicht benötigt wird.

Die Unterstation kann auch eine weitere Vergleichseinrich­ tung 21 aufweisen, der z. B. ein Spannungssignal des Ver­ sorgungsnetzes 1 zugeführt wird. Auf diese Weise ist auch eine Synchronisierung des Rundsteuersignals mit einer Netz­ größe, z. B. der Frequenz oder einem Nulldurchgang der Spannung, möglich. Entsprechend ist auch mit Stromwerten denkbar.

Claims (12)

1. Verfahren zum Steuern eines an ein Versorgungsnetz (1) anschließbaren Rundsteuersenders (9), wobei eine von einer Zentrale (4) an eine Unterstation (7) des Rundsteuersenders (9) übertragene Information vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Infor­ mation empfangene Sollzeit mit einer Istzeit verglichen wird und bei Zeitgleichheit ein Signal zum Ansteuern des Rundsteuersenders (9) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Signal als Freigabe­ signal zur Ausgabe eines Bitmusters zur Ansteuerung des Rundsteuersenders (9) dient.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Freigabesignal mit einem Nulldurchgang der Netzfrequenz der Netzspannung oder einem Vielfachen davon verknüpft oder synchronisiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Bit­ muster Teil der empfangenen Informationen ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ist­ zeit und/oder eine Leitfrequenz von einem Navigationssignal eines Satellitensenders abgeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Navigationssignal zumindest ein GPS-Signal dient.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Freigabesignal mit einem Nulldurchgang der Leitfrequenz oder einem Vielfachen davon verknüpft oder synchronisiert wird.

8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Infor­ mation in einem Protokoll mit einer dreischichtigen Daten­ struktur enthalten ist.

9. Unterstation (7) für eine Rundsteuersendeanlage (2) mit einer Informationsschnittstelle und einem Istzeiteingang, wobei ein Vergleicher (19) zum Vergleich der Istzeit mit einer über die Schnittstelle empfangenen in einem Befehls­ telegramm enthaltenen Sollzeit vorgesehen ist und bei Zeit­ gleichheit ein Freigabesignal zum Ansteuern eines Rund­ steuersenders (9) erzeugt wird.

10. Unterstation nach Anspruch 9, wobei eine Vergleichsein­ richtung (21) vorgesehen ist, die zur Verknüpfung oder Synchronisierung des Freigabesignals mit einer Meßgröße des Versorgungsnetzes dient.

11. Unterstation nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein Zeit­ zeichenempfänger (15) eine Istzeit an den Istzeiteingang liefert, welche von einem empfangenen Satellitensignal abgeleitet ist.

12. Unterstation nach Anspruch 11, wobei als Satelliten­ signal zumindest ein GPS-Signal dient.