EP1856840A1 - Messgerät und verfahren zur prüfung eines netzwerks - Google Patents

Messgerät und verfahren zur prüfung eines netzwerks

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Publication number
EP1856840A1
EP1856840A1 EP06708500A EP06708500A EP1856840A1 EP 1856840 A1 EP1856840 A1 EP 1856840A1 EP 06708500 A EP06708500 A EP 06708500A EP 06708500 A EP06708500 A EP 06708500A EP 1856840 A1 EP1856840 A1 EP 1856840A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
measuring device
bus
signals
devices
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06708500A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Burger
Gerhard Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1856840A1 publication Critical patent/EP1856840A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/3181Functional testing
    • G01R31/319Tester hardware, i.e. output processing circuits
    • G01R31/31903Tester hardware, i.e. output processing circuits tester configuration
    • G01R31/31907Modular tester, e.g. controlling and coordinating instruments in a bus based architecture
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/18Protocol analysers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0823Errors, e.g. transmission errors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them

Definitions

  • the invention relates to a measuring device and method for checking a network which contains at least one bus and electronic devices communicating via this bus.
  • Such a network allows the mutual control or monitoring of electronic devices.
  • the protective device could be activated to a specific behavior based on a signal from the converter.
  • the first step will be the source of error (s) to taping Loka ⁇ .
  • the meter By having a meter for field-by-zone checking of a network which has at least one bus and over it Bus by means of a protocol communicating electronic devices is provided, the meter is portable for use in different places, and is connected by means of a connecting element with the bus directly or with one of the devices via interfaces, and a display device for displaying the in place Having the connection in the network according to the protocol used signals, a flexible and rapid review of a network, in particular a network contained in a switchgear, is possible.
  • the measuring device is connected by means of the connection element at one point to the bus located in this area or, alternatively, to an electronic device located in this area.
  • the signals passed through the bus at the location indicated by the connector are picked up by the meter.
  • These recorded signals are decrypted according to the protocol used.
  • the decrypted signals are displayed as data from the display device.
  • the data collected by the meter provides clues as to whether the network is working properly in the area where it is being measured. Errors of the network in this area would be expressed by the fact that the deviate from comparative data. Since the data that is transmitted via the bus are usually connected to certain functions of an electronic device, a deviation of these data from the comparison values directly implies a malfunction of the specific function of the electronic device.
  • the deviating data indicates a fault in the bus.
  • the inventive measuring device can also be in a construction o of an extension of a network are used: After each extension to each an electronic device, the range of the network is checked, which is newly created by the ⁇ He furtherance. As a result, errors in the network can be quickly detected and eliminated.
  • connecting elements for example, the cables used in networking technology, including light ⁇ waveguides are.
  • a suitable socket in which one end of the connecting element or the network cable would be plugged.
  • a fixed connection of measuring device and connecting element would be possible, ie, the connecting element would itself be part of the meter.
  • the other end of the connector or network cable is connected to the bus directly or to one of the electronic devices via an interface.
  • a direct Verbin ⁇ dung bus and connecting element would be, for example, by DA possible that one separates the bus and introduced at the interface connectors to which the connection element can be inserted and can be connected to the bus.
  • connection sockets can also be integrated in the network from the beginning at suitable locations in the bus.
  • connection of the connecting element to a switch is to be emphasized here.
  • the measuring device according to the invention is not limited to being connected to only one connecting element and / or having only one display device.
  • you want to measure in parallel at several locations of the network or if you want to avoid a back and forth change of the connecting element offers a Messge ⁇ advises, which can be connected to a plurality of connecting elements, and that also has a plurality of display devices.
  • the measuring device according to the invention is portable, it can be easily used in many places. Because ⁇ by that an operation of the measuring device
  • the meter is also very easy to handle: Elaborate connection work and decryption of data transmitted over the network is anticipated by the meter.
  • the network contains electronic devices such as converters and / or protective devices and / or control devices.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the network is an Ethernet network.
  • Ethernet The worldwide spread of Ethernet in the various applications, the technology for a suffi ⁇ is accordingly proven and reliable network infrastructure loading riding. Star, line and ring structures are available to suit your needs and environment, using both copper and fiber optic cables. Redundancy concepts or the modern wireless LAN are also available for use. Of the various types of Ethernet, in particular the real-time Ethernet is to emphasize that compared to the other systems with respect to the synchronization of the participants has great advantages.
  • interfaces are Ethernet interfaces.
  • Commercially available sockets for network cables such as type RJ45 can be used as sockets.
  • For light ⁇ waveguide solutions are possible.
  • a further advantageous development of the invention provides that the bus used in the network and the protocol used in the network comply with the IEC 61850 standard.
  • the display device is a display device for displaying the signals transmitted in the network of the transducers contained in the network.
  • Such a measuring device would thus be geared to a specific task: checking the transducers contained in the network and checking the bus's data lines running to the transducers. Of course, other functions can also be integrated in the measuring device as required. Whether equipping an inventive measuring device with one or more radio ⁇ tions, the meter will depend on the intended area of application.
  • the measuring device has an evaluation device, by means of which the signals transmitted at the location of the connection in the network and recorded by the measuring device, which Render information of power and / or voltage transformers of the power network, are time evaluable in order to check the quality of the power network.
  • the quality of an energy network can be assessed, for example, by the temporal behavior of the voltage of the energy network. It is desirable that the mains AC voltage of the power network has a constant frequency, a perfect sine waveform and a constant amplitude. All ⁇ recently, the properties of a network during operation due to load variations, interference by other equipment, and the occurrence of errors which are mainly caused by external events to change.
  • the evaluation device of the measuring device makes it possible to temporally evaluate the signals transmitted in the network and recorded by the measuring device with respect to the voltage of the energy network (keyword: "power quality").
  • power quality the quality of the energy ⁇ network in terms of network quality criteria according to EN assess 50,160th
  • a further advantageous development of the invention provides that the measuring device ent ⁇ holds a first selection device, with which the signals to be displayed on the display device can be selected specifically.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the measuring device includes a transmitting device, by means of which signals can be sent in accordance with the protocol used in the network via the connecting element.
  • the electronic devices are usually equipped with features that allow them to an input specific
  • a further advantageous development of the invention provides that the meter ent a second selector ⁇ holds, with which can be selected from the meter to the network signals to be transmitted.
  • the signals to be sent by the meter would be particular
  • the second selection device of the measuring device allows the operator to easily send certain signals, for example for interrogating or controlling electronic devices, to the network:
  • the signals to be sent are already implemented in the measuring device and only have to be selected.
  • a transmission signal could be available for selecting the status of a protection device.
  • a protective device could be targeted for protection triggering , for example via the simulation of an excessive current value.
  • the meter may be tattet sures-, which allows more signals to the Messge ⁇ advises to transfer, for example via a network connection, or via a storage medium with a device. This makes it possible for the meter to adapt to new situations.
  • the measuring device has a device by means of which the physical properties of the area of the network selected over the location of the connection can be checked.
  • a measuring device with such a Vorrich- processing allows the network fen two ways to überprü ⁇ : The first is the already mentioned above over ⁇ audit of the transmitted bus data, the second option is to test the physical properties of the network.
  • a further advantageous development of the invention provides that the measuring device is designed as a handheld computer.
  • Components, display device, allow interfaces for the one or more fasteners
  • the meter may include other interfaces to receive data, for example, to play software on the meter, or to retrieve data from the meter.
  • a laptop may also be a measuring device according to the invention, provided that the laptop is accordingly converted.
  • the invention will now be explained with reference to an embodiment ⁇ he explained.
  • the figure shows a measuring device 1 for the area-wise inspection of a network 2.
  • the network consists here exempla ⁇ risch of three converters 4a, 4b, 4c, a merging unit 5, egg ⁇ nem switch 6 and a protective device 7. These electronic devices are all connected to each other via a bus 3.
  • the network shown here is a real-time Ethernet network with corresponding Ethernet interfaces.
  • the measuring device 1 is designed as a handheld computer. It contains a display device 9, a first selection device 10 and a second selection device 11.
  • a display device 9 a first selection device 10
  • a second selection device 11 a second selection device 11.
  • FIG. 1 three alternatives are shown in FIG. 1, in which the measuring device 1 is connected to the network 2: the measuring device is connected to the bus via the connection element 8a the connecting element 8b, the meter is connected to the switch, and via 8c, the meter is connected to the protection device.
  • the fasteners are all commercially available network cables in this example. For the connection of the connecting elements corresponding sockets are provided.
  • the connecting elements 8 transmit the signals of the bus picked up at the individual points to the measuring device 1. By means of electronic components and software, these signals are processed within the measuring device 1.
  • the machining ⁇ processing includes, for example here, the decryption of the Sig ⁇ tional to the used network protocol.
  • Via a first selection device 10, operated via a push button the data decrypted by the meter to be displayed on the display device 9 are selected.
  • the measuring device 1 contains a transmitting device, by means of which signals can be sent to the network 2 via the connecting elements.
  • the measuring device contains a second selection device 11, with which the out by the measurement device in the network signals to be transmitted ⁇ be selected.
  • a transmission signal which polls the status of the protection device 7 can be selected via the selection device 11.
  • the Sig ⁇ could, for example, via the connecting member 8c are nal sent to the network 2, and the response function of the protective device are displayed on the display device 9 7 via the connecting member 8b.
  • other connection elements for transmitting the data can be selected.
  • measuring device 1 a not Darge here ⁇ provided, apparatus for measuring the physical properties and signal quality of the network, as well as an evaluation te worn, by means of which, due to the signals of current and / or voltage converters, the quality of the energy network according to the standard EN 50160 can be assessed.
  • a computer 14 is provided in addition to the measuring device 1.
  • Meter 1 and computer 14 can communicate with each other.
  • the connection between meter 1 and computer 14 is via an interface 12 on the meter, an interface 15 on the computer and a connection 13 forth ⁇ made.
  • connection 13 of meter 1 and computer 14 all kinds of network connections are possible.
  • connection 13 is a wireless LAN connection. This has the advantage that the handling of the instrument is not adversely impressive ⁇ .
  • the signals recorded by the measuring device 1 can be queried and stored. Furthermore, be ⁇ is the possibility of transmitting via the computer 14 data on the meter, such as signals for at ⁇ control of certain electronic devices.
  • the Ver ⁇ loss of the meter of functions has the advantage that the handling of the instrument is simplified.
  • the network can be checked in various ways.
  • the measuring device 1 Via the connecting element 8a, the measuring device 1 is connected directly to the bus. The junction is between the
  • Another possibility is not to connect the meter directly to the bus, as just described, but via an interface with one of the devices.
  • the measuring device 1 via the connecting element 8c with the protective device 7 ver ⁇ connected.
  • a direct check of the electronic device, here the protection device is possible.
  • signals that can be selected by the second selection device 11 can be sent to the network in a targeted manner.
  • the measuring device 1 allows to select a signal which is sent to the protective device via the connecting element 8c and polls the status of the protective device.
  • the response of the protective ⁇ device is returned in the form of signals via the connecting element 8c to the meter 1 and there from the display Device 9 shown.
  • the signals represented by the display device 9 can now be used to check the protective device. This procedure can be used for various electronic devices in the network. Furthermore, such transmit signals can also be used to trigger certain functions of the electronic devices. Again, this may be useful for a review of the network under some circumstances.
  • the inventive measuring device 1 can also be advantageous for
  • meter 1 can be used to check the function of the extended network area. This allows you to quickly find flaws.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät und Verfahren zur bereichsweisen Überprüfung eines Netzwerks, welches zumindest einen Bus und über diesen Bus mittels eines Protokolls kommunizierende elektronische Geräte enthält. Das Messgerät ist zwecks Einsatzes an verschiedenen Orten portabel und mittels eines Verbindungselements mit dem Bus direkt oder mit einem der Geräte über Schnittstellen verbindbar. Es enthält eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung der an der Stelle der Verbindung im Netzwerk gemäß des verwendeten Protokolls übertragenen Signale. Die Erfindung schafft ein flexibles, für verschiedene Schaltanlagen zu verwendendes und einfach zu bedienendes Messgerät.

Description

Beschreibung
Messgerät und Verfahren zur Prüfung eines Netzwerks
Die Erfindung betrifft ein Messgerät und Verfahren zur Überprüfung eines Netzwerks, welches zumindest einen Bus und über diesen Bus kommunizierende elektronische Geräte enthält.
Im Bereich der Energieversorgung, insbesondere im Hochspan- nungs- und Mittelspannungsbereich, werden heutzutage für den Aufbau von Schaltanlagen in der Regel "intelligente" elektro¬ nische Geräte eingesetzt.
Bei diesen elektronischen Geräten handelt es sich beispiels- weise um Strom- oder Spannungswandler, um Schutzgeräte oder um Steuergeräte. Innerhalb der Schaltanlage können diese Ge¬ räte miteinander über einen Bus kommunizieren, weswegen diese Geräte als "intelligent" bezeichnet werden. Bus und elektro¬ nische Geräte bilden ein Netzwerk.
Ein solches Netzwerk erlaubt die gegenseitige Steuerung oder Überwachung der elektronischen Geräte. Beispielsweise könnte bei einer Fehlfunktion des Wandlers das Schutzgerät aufgrund eines Signals vom Wandler zu einem bestimmten Verhalten akti- viert werden.
Innerhalb der Netzwerke von Schaltanlagen heutiger Bauart kommunizieren die einzelnen elektronischen Geräte mittels Protokolle. Diesbezüglich ist der Standard IEC 61850 zu er- wähnen, der neben den Bus auch für das Protokoll Vorgaben gibt. Dieser Standard wird seit einigen Jahren auch auf internationaler Ebene immer häufiger verwendet. Netzwerke beschriebener Art sind in zweierlei Hinsicht anfäl¬ lig: Einerseits können die Geräte Fehlfunktionen aufweisen, andererseits kann aber auch der Kommunikationsweg, der Bus, fehlerbehaftet sein. Ein Beispiel für den letzteren Punkt wä- re eine gekappte Datenleitung.
Ist eine Schaltanlage fehlerbehaftet, so wird in der Regel versucht werden, den Fehler zu beheben. Möchte der Techniker eine fehlerhafte Schaltanlage beschriebener Art reparieren, so wird der erste Schritt sein, die Fehlerquelle (n) zu loka¬ lisieren .
Hier sieht sich ein Techniker mit dem Problem konfrontiert, einem kompliziert aufgebauten Netzwerk gegenüberzustehen: Ei- nerseits enthält der Bus eine große Anzahl von logischen Ka¬ nälen, in denen Abtastwerte hintereinander übertragen werden. Andererseits ist auch die Fülle der Funktionen, die die ein¬ zelnen elektronischen Geräte aufweisen, sehr hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, ein flexibles, d.h., für verschiedene Schaltanlagen zu verwendendes, und einfach zu bedienendes Messgerät zu schaffen, dass es ermöglicht, Fehlerquellen in Schaltanlagen obiger Art, in welchen die in der Schaltanlage enthaltenen Geräte über Protokolle kommuni- zieren, mit geringem Zeitaufwand zu lokalisieren, sowie ein
Verfahren zu schaffen, mit dem solche Schaltanlagen effizient überprüft werden können.
Diese Aufgaben werden durch ein Messgerät und durch zwei Ver- fahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Dadurch, dass ein Messgerät zur bereichsweisen Überprüfung eines Netzwerks, welches zumindest einen Bus und über diesen Bus mittels eines Protokolls kommunizierende elektronische Geräte enthält, geschaffen wird, wobei das Messgerät zwecks Einsatz an verschiedenen Orten portabel ist, und mittels eines Verbindungselements mit dem Bus direkt oder mit einem der Geräte über Schnittstellen verbindbar ist, und eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung der an der Stelle der Verbindung im Netzwerk gemäß des verwendeten Protokolls übertragenen Signale aufweist, ist eine flexible und zügige Überprüfung eines Netzwerks, insbesondere eines in einer Schaltanlage enthaltenen Netzwerks, möglich.
Möchte man einen bestimmten Bereich des Netzwerks überprüfen, so verbindet man das Messgerät mittels des Verbindungselemen¬ tes an einer Stelle mit dem in diesem Bereich liegenden Bus oder alternativ mit einem in diesem Bereich liegenden elektronischen Gerät. Die Signale, die an der durch das Verbindungselement gekennzeichneten Stelle durch den Bus geleitet werden, werden vom Messgerät aufgenommen. Diese aufgenommenen Signale werden gemäß dem verwendeten Protokoll entschlüsselt. Die entschlüsselten Signale werden als Daten von der Anzeigevorrichtung dargestellt.
Sendet beispielsweise ein erstes elektronisches Gerät Daten an ein zweites elektronisches Gerät, so werden diese Daten von der Anzeigevorrichtung des Messgeräts dargestellt: Dies natürlich unter der Voraussetzung, dass das Verbindungselement mit der Stelle des Busses oder den elektronischen Gerä¬ ten verbunden ist, über die diese Daten übertragen werden.
Aufgrund der durch das Messgerät aufgenommenen Daten erhält man Anhaltspunkte, ob das Netzwerk in dem Bereich, in dem man misst, einwandfrei funktioniert. Fehler des Netzwerkes in diesem Bereich würden sich dadurch äußern, dass die vom Mess- gerät aufgenommenen Daten von Vergleichswerten abweichen. Da die Daten, die über den Bus übertragen werden, in der Regel mit bestimmten Funktionen eines elektronischen Gerätes verbunden sind, lässt eine Abweichung dieser Daten von den Ver- gleichswerten unmittelbar auf eine Fehlfunktion der speziellen Funktion des elektronischen Gerätes schließen.
Kann die Fehlfunktion des elektronischen Geräts nicht bestätigt werden, so weisen die abweichenden Daten auf einen Feh- ler im Bus hin.
Da üblicherweise in einem Netzwerk der Datenfluss festgelegt ist, so hätte man durch solche Feststellungen den Bereich des Busses, in dem der Fehler liegen muss, eingegrenzt. Durch Messen der Daten an einem geeigneteren Ort des Netzwerks könnte dieser Fehler weiter eingegrenzt werden.
Das erfindungsgemäße Messgerät kann auch bei einem Aufbau o- der einer Erweiterung eines Netzwerkes eingesetzt werden: Nach jeder Erweiterung um jeweils ein elektronisches Gerät wird der Bereich des Netzwerks überprüft, der durch die Er¬ weiterung neu entstanden ist. Dadurch können Fehler im Netzwerk schnell erkannt und beseitigt werden.
Als Verbindungselemente eignen sich beispielsweise die in der Netzwerktechnologie eingesetzten Kabel, einschließlich Licht¬ wellenleiter. An dem Messgerät würde eine geeignete Buchse vorgesehen sein, in der ein Ende des Verbindungselements bzw. des Netzwerkskabels gesteckt werden würde. Alternativ wäre natürlich auch eine feste Verbindung von Messgerät und Verbindungselement möglich, d.h., das Verbindungselement wäre selbst Bestandteil des Messgeräts. Das andere Ende des Verbindungselements bzw. Netzwerkkabels wird mit dem Bus direkt oder mit einem der elektronischen Geräte über eine Schnittstelle verbunden. Eine direkte Verbin¬ dung von Bus und Verbindungselement wäre beispielsweise da- durch möglich, dass man den Bus trennt und an der Trennstelle Buchsen einführt, an die das Verbindungselement eingeführt werden und so mit dem Bus verbunden werden kann. Solche Anschlussbuchsen können natürlich auch von vornherein im Netzwerk an geeigneten Orten im Bus integriert sein.
Eine Alternative hierzu wäre, das Verbindungselement mit ei¬ nem der elektronischen Geräte zu verbinden, die in der Regel schon mehrere Schnittstellen aufweisen. Hier ist insbesondere der Anschluss des Verbindungselements an einen Switch hervor- zuheben.
Das erfindungsgemäße Messgerät beschränkt sich natürlich nicht darauf, nur mit einem Verbindungselement verbunden zu werden und/oder nur eine Anzeigevorrichtung aufzuweisen. Ins- besondere wenn man an mehreren Orten des Netzwerkes parallel messen möchte oder wenn man sich ein Hin- und Herwechseln des Verbindungselementes ersparen möchte, bietet sich ein Messge¬ rät an, das mit mehreren Verbindungselementen verbindbar ist, und dass auch mehrere Anzeigevorrichtungen aufweist.
Dadurch, dass das erfindungsgemäße Messgerät portabel ist, kann es problemlos an vielen Orten eingesetzt werden. Da¬ durch, dass eine Bedienung des Messgeräts
nur ein Herstellen und Lösen von Verbindungen sowie ein Ablesen der Anzeige des Messgerätes erfordert, ist das Messgerät auch sehr einfach handhabbar: Aufwendige Anschlussarbeiten und Entschlüsselung der im Netzwerk übertragenen Daten werden durch das Messgerät vorweggenommen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den ab- hängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Netzwerk elektronische Geräte wie Wandler und/oder Schutzgeräte und/oder Steuergeräte enthält.
Diese genannten Geräte werden im Bereich der Energieversorgung in nahezu jeder Schaltanlage eingesetzt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Netzwerk ein Ethernet-Netzwerk ist.
Durch die weltweite Verbreitung des Ethernets in den verschiedenen Anwendungen steht die Technologie für eine ausrei¬ chend erprobte und zuverlässige Netzwerk-Infrastruktur be- reit. Je nach Bedarf und Umgebung stehen Stern-, Linien- und Ringstrukturen zur Auswahl, wobei sowohl Kupferleitungen als auch Lichtwellenleiter eingesetzt werden können. Auch Redundanzkonzepte oder die modernen Funk-LAN stehen für die Anwendung bereit. Von den verschiedenen Ethernet-Arten ist insbe- sondere das Real-Time-Ethernet hervorzuheben, dass gegenüber den anderen Systemen bezüglich der Synchronisation der Teilnehmer große Vorteile hat .
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schnittstellen Ethernet-Schnittstellen sind. Als Buchsen können handelsübliche Buchsen für Netzwerkkabel wie beispielsweise vom Typ RJ45 verwendet werden. Für Licht¬ wellenleiter sind entsprechende Lösungen möglich.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der im Netzwerk verwendete Bus und das im Netzwerk verwendete Protokoll dem Standard IEC 61850 entsprechen.
Bisher gibt es keinen weltweit akzeptierten internationalen Standard für die Kommunikation in Schaltanlagen, wenn auch einige Hersteller Teile von Standards aus anderen Anwendungs¬ gebieten verwenden. Dies ist der Hintergrund, warum die Norm IEC 61850 geschaffen wurde: diese Norm soll Einzellösungen ablösen und Standard auf internationaler Ebene werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anzeigevorrichtung eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung der im Netzwerk übertragenen Signale der im Netzwerk enthaltenen Wandler ist.
Solch ein Messgerät wäre somit auf eine spezielle Aufgabe ausgerichtet: die Überprüfung der im Netzwerk enthaltenen Wandler und die Überprüfung der zum Wandler verlaufenden Datenleitungen des Busses. Nach Bedarf können natürlich auch weitere Funktionen im Messgerät integriert sein. Ob man ein erfindungsgemäßes Messgerät mit einer oder mit mehreren Funk¬ tionen ausstattet, hängt vom vorgesehenen Anwendungsgebiet des Messgeräts ab.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät eine Auswerteeinrichtung aufweist, mittels derer die an der Stelle der Verbindung im Netzwerk übertragenen und vom Messgerät aufgenommenen Signale, welche Informationen von Strom- und/oder Spannungswandlern des Energienetzes wiedergeben, zeitlich auswertbar sind zwecks Überprüfung der Qualität des Energienetzes.
Die Qualität eines Energienetzes lässt sich beispielsweise über das zeitliche Verhalten der Spannung des Energienetzes beurteilen. Wünschenswert ist, dass die Netzwechselspannung des Energienetzes eine konstante Frequenz, eine perfekte Si¬ nus-Kurvenform und eine konstante Amplitude aufweist. Aller¬ dings ändern sich die Eigenschaften eines Netzes während des Betriebes durch Lastschwankungen, Störeinflüsse von anderen Anlagen und das Auftreten von Fehlern, die hauptsächlich durch äußere Ereignisse verursacht werden.
Die Auswerteeinrichtung des Messgeräts erlaubt es, die im Netzwerk übertragenen und durch das Messgerät aufgenommenen Signale bezüglich der Spannung des Energienetzes zeitlich auszuwerten (Stichwort: "Power Quality") . Insbesondere er¬ laubt es die Auswertevorrichtung, die Qualität des Energie¬ netzes hinsichtlich der Netzqualitätskriterien nach der Norm EN 50160 zu beurteilen. Neben einer Auswertung von Spannungssignalen ist es alternativ ebenso möglich, den Verlauf des Stroms im Energienetz zu betrachten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät eine erste Auswahlvorrichtung ent¬ hält, mit der die auf der Anzeigevorrichtung darzustellenden Signale gezielt ausgewählt werden können.
In der Regel werden über den Bus eines Netzwerks große Daten- mengen übertragen. Eine gleichzeitige Darstellung all dieser Daten ist aber üblicherweise nicht zweckdienlich. Derjenige, der das Netzwerk überprüft, möchte in der Regel nur bestimmte Daten betrachten, beispielsweise die Ausgangsspannung eines Wandlers. Die Auswahlvorrichtung des Messgeräts erlaubt dem Bediener, solche Daten gezielt auszuwählen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät eine Sendevorrichtung beinhaltet, mittels derer über das Verbindungselement Signale gemäß dem verwendeten Protokoll in das Netzwerk gesendet werden können.
Die elektronischen Geräte sind in der Regel mit Funktionen ausgestattet, mit denen diese auf einen Eingang bestimmter
Signale reagieren. Diese Reaktion kann je nach Aufbau des e- lektronischen Geräts in unterschiedlicher Form ausfallen: Beispielsweise kann durch ein Signal eine "mechanische" Funk¬ tion des Geräts ausgelöst werden, wie beispielsweise bei ei- nem Schutzgerät das Abschalten eines geschützten Bereichs. Eine weitere Möglichkeit ist, dass das elektronische Gerät den Empfang der Signale über die Anzeige eines Displays oder über Leuchtdioden oder ähnlichem kundtut . Eine andere Möglichkeit ist, dass das elektronische Gerät aufgrund des Sig- nals selbst Signale aussendet. Ein typisches Beispiel hierfür wären Signale zur Statusabfrage (falls vorgesehen) des elekt¬ ronischen Gerätes: Erhält ein elektronisches Gerät für ihn bestimmte Signale zur Statusabfrage, so antwortet das Gerät mit einem Senden der gewünschten Information. Enthält das Messgerät eine Sendevorrichtung, so können an die einzelnen elektronischen Geräte Signale gesendet werden. Mit diesen Signalen können bestimmte Funktionen der Geräte ausgelöst werden. Damit ist neben der Prüfung der Kommunikations¬ verbindungen auch eine Überprüfung der Funktionen der Geräte möglich.
Sind die elektronischen Geräte mit der Möglichkeit ausgestat¬ tet, selbst Signale auszusenden, so können die Antworten der einzelnen Geräte auf der Anzeigevorrichtung des Messgerätes dargestellt werden. Damit können gezielt bestimmte Komponen¬ ten bzw. bestimmte Funktionen des Netzwerkes überprüft wer¬ den. Funktionsausfälle der so angesprochenen Geräte wären un- mittelbar erkennbar, im Extremfall durch ein Ausbleiben der Antwort. Voraussetzung ist hier natürlich, dass die Komponenten, die man der Sendevorrichtung ansprechen möchten, mit geeigneten Antwortfunktionen ausgestattet sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät eine zweite Auswahlvorrichtung ent¬ hält, mit der die vom Messgerät in das Netzwerk zu sendenden Signale ausgewählt werden können.
Die vom Messgerät zu sendenden Signale wären insbesondere
Signale, auf die einzelne Komponenten des Netzwerks reagie¬ ren, wie weiter oben beschrieben. Die zweite Auswahlvorrichtung des Messgeräts erlaubt es dem Bediener, auf einfache Weise bestimmte Signale, beispielsweise zum Abfragen oder zum Steuern elektronischer Geräte, in das Netzwerk zu senden: Die zu sendenden Signale sind im Messgerät schon implementiert und müssen nur noch ausgewählt werden. Beispielsweise könnte ein Sendesignal zur Auswahl stehen, mit dem der Status eines Schutzgeräts abgefragt wird. Mit einem anderen Signal könnte man beispielsweise ein Schutzgerät gezielt zur Schutzauslö¬ sung führen, z.B. über die Simulation eines überhöhten Stromwertes .
Des Weiteren kann das Messgerät mit einer Vorrichtung ausges- tattet sein, die es erlaubt, weitere Signale auf das Messge¬ rät zu übertragen, beispielsweise über eine Netzwerkverbindung oder über ein Speichermedium. Dadurch ist es möglich, dass Messgerät neuen Situationen anzupassen. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät eine Vorrichtung aufweist, mittels derer die physikalischen Eigenschaften des über die Stelle der Verbindung gewählten Bereichs des Netzwerks überprüft werden kann.
Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung wäre ein so genannter Network-Analyzer . Ein Messgerät mit solch einer Vorrich- tung erlaubt es, das Netzwerk auf zweierlei Weise zu überprü¬ fen: Die erste Möglichkeit ist die oben schon erwähnte Über¬ prüfung der im Bus übertragenen Daten, die zweite Möglichkeit ist die Überprüfung der physikalischen Eigenschaften des Netzwerks .
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Messgerät als Handheld-Computer ausgebildet ist .
Für die Funktion des Messgerätes notwendige elektronische
Komponenten, Anzeigevorrichtung, Schnittstellen für das oder die Verbindungselemente erlauben
aufgrund der beschränkten Funktionen einen kompakten Aufbau des Messgerätes. Das Messgerät kann weitere Schnittstellen enthalten, um Daten empfangen zu können, beispielsweise um Software auf dem Messgerät aufzuspielen, oder um Daten vom Messgerät abfragen zu können.
Auch ein Laptop kann ein erfindungsgemäßes Messgerät sein, vorausgesetzt, der Laptop ist entsprechend umgerüstet. Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels er¬ läutert .
Die Figur zeigt ein Messgerät 1 zur bereichsweisen Überprü- fung eines Netzwerks 2. Das Netzwerk besteht hier exempla¬ risch aus drei Wandlern 4a, 4b, 4c, einer Merging-Unit 5, ei¬ nem Switch 6 und einem Schutzgerät 7. Diese elektronischen Geräte sind alle über einen Bus 3 miteinander verbunden. Das hier dargestellte Netzwerk ist ein Real-Time-Ethernet- Netzwerk mit entsprechenden Ethernet-Schnittstellen . Der im Netzwerk enthaltene Bus und das vom Netzwerk verwendete Pro¬ tokoll entsprechen dem Standard IEC 61850.
Das Messgerät 1 ist als Handheld-Computer ausgebildet. Es enthält eine Anzeigevorrichtung 9, eine erste Auswahlvorrichtung 10 und eine zweite Auswahlvorrichtung 11. Exemplarisch sind in Figur 1 drei Alternativen dargestellt, in denen das Messgerät 1 mit dem Netzwerk 2 verbunden ist: Über das Verbindungselement 8a ist das Messgerät mit dem Bus verbunden, über das Verbindungselement 8b ist das Messgerät mit dem Switch verbunden, und über 8c ist das Messgerät mit dem Schutzgerät verbunden. Die Verbindungselemente sind in diesem Beispiel allesamt handelsübliche Netzwerkkabel. Für den An- schluss der Verbindungselemente sind entsprechende Buchsen vorgesehen.
Die Verbindungselemente 8 übertragen die an den einzelnen Stellen aufgenommenen Signale des Busses an das Messgerät 1. Mittels elektronischer Komponenten und Software werden diese Signale innerhalb des Messgeräts 1 bearbeitet. Die Bearbei¬ tung umfasst hier beispielsweise die Entschlüsselung der Sig¬ nale nach dem im Netzwerk verwendeten Protokoll. Über eine erste Auswahlvorrichtung 10, bedienbar über einen Druckknopf, werden die vom Messgerät entschlüsselten Daten, die auf der Anzeigevorrichtung 9 dargestellt werden sollen, ausgewählt. In diesem Beispiel könnte man sich beispielsweise die Span¬ nung des Wandlers 4c anzeigen lassen, die über das Verbin- dungselement 8a gemessen wird.
Des Weiteren enthält das Messgerät 1 eine Sendevorrichtung, mittels derer über die Verbindungselemente Signale in das Netzwerk 2 gesendet werden können. Diesbezüglich enthält das Messgerät 1 auch eine zweite Auswahlvorrichtung 11, mit der die vom Messgerät in das Netzwerk zu sendenden Signale ausge¬ wählt werden. Über die Auswahlvorrichtung 11 kann beispielsweise ein Sendesignal ausgewählt werden, das den Status des Schutzgeräts 7 abfragt. Nach Auswahl dieses Sendesignals könnte beispielsweise über das Verbindungselement 8c das Sig¬ nal in das Netzwerk 2 gesendet werden, und über das Verbindungselement 8b die Antwortfunktion des Schutzgeräts 7 auf der Anzeigevorrichtung 9 dargestellt werden. Alternativ können natürlich auch andere Verbindungselemente zum Übertragen der Daten ausgewählt werden.
Des Weiteren enthält das Messgerät 1 eine, hier nicht darge¬ stellte, Vorrichtung zur Messung der physikalischen Eigenschaften und Signalqualität des Netzwerks, sowie eine Auswer- teeinrichtung, mittels derer aufgrund der Signale von Strom- und/oder Spannungswandlern die Qualität des Energienetzes nach der Norm EN 50160 beurteilt werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel ist neben dem Messgerät 1 ein Rechner 14 vorgesehen. Messgerät 1 und Rechner 14 können miteinander kommunizieren. Die Verbindung zwischen Messgerät 1 und Rechner 14 wird über eine Schnittstelle 12 am Messgerät, eine Schnittstelle 15 am Rechner und eine Verbindung 13 her¬ gestellt .
Für die Verbindung 13 von Messgerät 1 und Rechner 14 sind al- Ie Arten von Netzwerkverbindungen möglich. In diesem Beispiel ist die Verbindung 13 eine Wireless-Lan-Verbindung. Dies hat den Vorteil, dass die Handhabung des Messgeräts nicht beein¬ trächtigt ist.
Über den Rechner 14 können die vom Messgerät 1 aufgenommen Signale abgefragt und gespeichert werden. Des Weiteren be¬ steht die Möglichkeit, über den Rechner 14 Daten auf das Messgerät zu übertragen, wie beispielsweise Signale zur An¬ steuerung bestimmter elektronischer Geräte. Die Verwendung eines Rechners in Verbindung mit dem Messgerät 1 in der hier gezeigten Weise ermöglicht prinzipiell eine na¬ hezu beliebige Aufteilung der Funktionen zwischen Messgerät und Rechner. Beispielsweise können auf diese Weise sämtliche Steuerungs-, Auswerte- und Bearbeitungsaufgaben vom Rechner übernommen werden: Das Messgerät wäre in diesem Falle ein bloßes Mittel zur Aufnahme der Signale im Netzwerk. Der Ver¬ lust des Messgeräts von Funktionen hat den Vorteil, dass die Handhabung des Messgeräts vereinfacht ist .
Mit dem hier gezeigten Messgerät kann das Netzwerk auf verschiedene Art und Weise überprüft werden.
Über das Verbindungselement 8a ist das Messgerät 1 direkt mit dem Bus verbunden. Die Verbindungsstelle liegt zwischen der
Merging-Unit 5 und dem Wandler 4c. Der Ort der Verbindung erlaubt es, die Signale zu überprüfen, die vom Wandler 4c an die Merging Unit gesendet werden. Würde der Wandler 4c eine Fehlfunktion aufweisen, so würde dies an der Fehlerhaftigkeit der Daten, die zur Merging-Unit übertragen werden und durch das Verbindungselement 8a auch zum Messgerät weitergeleitet werden, sichtbar sein. Ebenso ließe sich auf diese Weise eine Fehlerhaftigkeit des Busses auf den Bereich zwischen Wandler 4c und Verbindungsstelle mit dem Verbindungselement 8a ein¬ schränken .
Eine weitere Möglichkeit ist es, das Messgerät nicht direkt mit dem Bus zu verbinden, wie eben beschrieben, sondern über eine Schnittstelle mit einem der Geräte. So ist das Messgerät 1 über das Verbindungselement 8c mit dem Schutzgerät 7 ver¬ bunden. Auf diese Weise ist eine direkte Überprüfung des e- lektronischen Geräts, hier des Schutzgeräts, möglich.
Des Weiteren können im Netzwerk schon bestimmte Punkte im Bus definiert sein, mit denen man das Messgerät über ein Verbindungselement verbinden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird solch ein Punkt durch den Switch 6 definiert. Über das Verbindungselement 8b werden die am Switch 6 abgegriffenen
Signale zum Messgerät 1 übertragen und können dort überprüft werden .
Eine weitere Möglichkeit, die Funktion des Netzwerkes zu ü- berprüfen, bietet die im Messgerät 1 enthaltene Sendevorrich¬ tung. Mittels der Sendevorrichtung können gezielt Signale, die durch die zweite Auswahlvorrichtung 11 ausgewählt werden können, in das Netzwerk gesendet werden. Beispielsweise erlaubt das Messgerät 1 ein Signal auszuwählen, das über das Verbindungselement 8c an das Schutzgerät gesendet wird und den Status des Schutzgeräts abfragt. Die Antwort des Schutz¬ geräts wird in Form von Signalen über das Verbindungselement 8c an das Messgerät 1 zurückgegeben und dort von der Anzeige- Vorrichtung 9 dargestellt. Die von der Anzeigevorrichtung 9 dargestellten Signale können nun zur Überprüfung des Schutzgeräts verwendet werden. Diese Vorgehensweise kann für ver¬ schiedene elektronische Geräte im Netzwerk angewandt werden. Des Weiteren können solche Sendesignale auch dazu verwendet werden, um bestimmte Funktionen der elektronischen Geräte auszulösen. Auch dies kann für eine Überprüfung des Netzwerks unter bestimmten Umständen sinnvoll sein.
Das erfindungsgemäße Messgerät 1 kann auch vorteilhaft zum
Aufbau oder zur Erweiterung eines Netzwerks verwendet werden. Nach jedem Hinzufügen einer weiteren elektronischen Komponente in das Netzwerk kann mit dem Messgerät 1 die Funktion des erweiterten Netzwerkbereichs geprüft werden. Dies erlaubt es, Fehlerstellen schnell zu finden.
Bezugszeichenliste
1 Messgerät
2 Netzwerk 3 Bus
4a Wandler
4b Wandler
4c Wandler
5 Merging Unit 6 Switch
7 Schutzgerät
8a Verbindungselement
8b Verbindungselement
8c Verbindungselement 9 Anzeigevorrichtung
10 erste Auswahlvorrichtung
11 zweite Auswahlvorrichtung
12 Schnittstelle
13 Verbindung 14 Rechner
15 Schnittstelle

Claims

Patentansprüche
1. Messgerät (1) zur bereichsweisen Überprüfung eines Netzwerks (2), welches zumindest einen Bus (3) und über diesen Bus mittels eines Protokolls kommunizierende elektronische Geräte (4, 5, 6, 7) enthält, wobei das Messgerät (1) zwecks Einsatz an verschiedenen Orten portabel ist, und mittels eines Verbindungselementes (8) mit dem Bus (3) direkt oder mit einem der Geräte über Schnittstellen verbindbar ist, und eine Anzeigevorrichtung (9) zur Darstellung der an der Stelle der Verbindung im Netzwerk (2) gemäß des verwendeten Protokolls übertragenen Signale aufweist.
2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (2) elektronische Geräte wie Wandler (4) und/oder Schutzgeräte (7) und/oder Steuergeräte enthält.
3. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzwerk (2) ein Ethernet-Netzwerk ist.
4. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstellen Ethernet-
Schnittstellen sind.
5. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Netzwerk (2) verwendete Bus und das im Netzwerk (2) verwendete Protokoll dem Standard IEC 61850 entsprechen.
6. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigevorrichtung (9) eine Anzeige¬ vorrichtung (9) zur Darstellung der im Netzwerk (2) übertragenen Signale der im Netzwerk (2) enthaltenen Wandler (4) ist.
7. Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) eine Auswerteeinrichtung aufweist, mittels derer die an der Stelle der Verbindung im Netzwerk (2) übertragenen und vom Messgerät (1) aufgenommenen Signale, welche Informationen von Strom- und/oder Spannungswandlern (4) des Energienetzes wiedergeben, zeitlich auswertbar sind zwecks Überprüfung der Qualität des Energienetzes.
8. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) eine erste Auswahlvor- richtung (10) enthält, mit der die auf der Anzeigevorrichtung (9) darzustellenden Signale gezielt ausgewählt werden können.
9. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) eine Sendevorrichtung beinhaltet, mittels derer über das Verbindungselement (8) Signale gemäß dem verwendeten Protokoll in das Netzwerk (2) gesendet werden können.
10. Messgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) eine zweite Auswahlvorrichtung (11) ent¬ hält, mit der die vom Messgerät (1) in das Netzwerk (2) zu sendenden Signale ausgewählt werden können.
11. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) eine Vorrichtung aufweist, mittels derer die physikalischen Eigenschaften des über die Stelle der Verbindung gewählten Bereichs des Netz- werks (2) überprüft werden können.
12. Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) als Handheld- Computer ausgebildet ist.
13. Verfahren zur bereichsweisen Überprüfung eines Netzwerks (2), welches zumindest einen Bus (3) und über diesen Bus (3) mittels eines Protokolls kommunizierende elektronische Geräte (4, 5, 6, 7) enthält, enthaltend den Schritt, dass ein Mess¬ gerät (1) nach den Ansprüchen 1-12 mittels eines Verbindungs¬ elementes (8) mit dem Bus (3) direkt oder mit einem der Gerä- te (4, 5, 6, 7) über eine Schnittstelle verbunden wird, und die an der Stelle der Verbindung im Netzwerk gemäß des verwendeten Protokolls übertragenen Signale mittels der Anzeige¬ vorrichtung (9) des Messgeräts, welches die Signale als Daten darstellt, überprüft werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erweiterung des Netzwerks (2) durch weitere elekt¬ ronische Geräte (4, 5, 6, 7) nach jeder Erweiterung um jeweils ein elektronisches Gerät der Bereich des Netzwerks (2) geprüft wird, der durch die Erweiterung neu entstanden ist.
15. Verfahren zur Überprüfung eines elektronischen Geräts (4, 5, 6, 7), welches Bestandteil eines Netzwerks (2) ist, wobei das Netzwerk (2) zumindest einen Bus (3) und über diesen Bus (3) mittels eines Protokolls kommunizierende weitere elektro¬ nische Geräte (4, 5, 6, 7) enthält, enthaltend den Schritt, dass ein Messgerät (1) nach Anspruch 9 oder 10 mittels eines Verbindungselementes (8) mit dem Bus direkt oder mit einem der Geräte (4, 5, 6, 7) über Schnittstellen verbunden wird, und über das Verbindungselement (8) an das zu überprüfende Gerät adressierte Fragesignale gemäß des verwendeten Proto- kolls in das Netzwerk (2) gesendet werden, und auf die Frage¬ signale folgende Antwortsignale des adressierten Geräts mit¬ tels der Anzeigevorrichtung (9) des Messgeräts, welches die Antwortsignale als Daten darstellt, überprüft werden.
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