EP2067236A1 - Verfahren und system zum einbinden eines elektrischen gerätes in ein energieversorgungsnetz - Google Patents

Verfahren und system zum einbinden eines elektrischen gerätes in ein energieversorgungsnetz

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Publication number
EP2067236A1
EP2067236A1 EP06805351A EP06805351A EP2067236A1 EP 2067236 A1 EP2067236 A1 EP 2067236A1 EP 06805351 A EP06805351 A EP 06805351A EP 06805351 A EP06805351 A EP 06805351A EP 2067236 A1 EP2067236 A1 EP 2067236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
network
electrical device
electrical
configuration
management unit
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Withdrawn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
EP06805351A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Haffner
Robert Kirkman
Florian Meier
Birgit Schiemann
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 EP2067236A1 publication Critical patent/EP2067236A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS 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
    • Y04S40/00—Systems 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
    • Y04S40/12—Systems 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 characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for integrating an electrical device in a power supply network, wherein the electrical device for controlling at least one network parameter used and the electrical device with at least one network controller is connectable, and the e- lectric device has a unique identification and the electrical device transmits the identification after prior notification to the network controller.
  • control and regulation of energy supply networks requires a highly complex coordination of all components located in the energy supply network.
  • the control of the network parameters of the power supply network by means of a hierarchically arranged network structure is usually carried out by control centers with appropriately trained operating personnel.
  • control devices are used, which allow control of certain network parameters by a control via the control room.
  • protective devices such as protective devices
  • These corresponding electrical devices are often combined in so-called switching groups of a power supply network. If the network configuration is changed, it may be possible to have effects on the mode of operation of one of the electrical devices integrated in the energy supply network and thus also on the respectively assigned network components, for example a switching device.
  • the registration or deregistration of an electrical device within the power supply network can in part have a major impact on the network configuration and / or the network structure of the power supply network.
  • control rooms therefore have global decision-making power and receive the network information from the switchgear via the control and monitoring controllers (station unit (SU) / remote terminal unit (RTU)). If necessary, these switchgear collect and select the measured values and messages from I / O modules of the field devices, such as the monitoring of power quality and safety mechanisms in the event of overload, but the switchgear does not have any decision-making power beyond the switchgear.
  • SU station unit
  • RTU remote terminal unit
  • the electrical device is adapted with respect to the requirement for the specific network configuration or network structure.
  • a service technician takes a corresponding individual configuration of the electrical device or see a switching device with regard to the integration of the electrical device in the e- nergiepps.
  • parameter sets depending on the network structure or other infrastructure components, such as the existing communication networks, for the electrical device are created in a relatively complex manner and entered as part of the configuration manually by hand into the electrical device.
  • the disadvantage here is that no clear reproducibility of the device configurations generated by the service technician is possible, since each service technician for the creation of the device configuration has a certain discretion.
  • there are many potential sources of error as every manual creation and implementation of a configuration involves corresponding error risks.
  • Switching devices each having the latest device configuration, so that possibly different current device configurations can lead to further errors within the power grid.
  • DE 103 57 276 A1 describes a system and method for the directed provision and installation of device-specific functionalities and / or information for the field devices of a distributed system.
  • the provisioning and installation of device-specific functionalities for field devices arranged in a distributed system for a device-specific component with two functional units connected to it provides a corresponding functionality for the field device provided.
  • the prerequisite for this, however, is that the corresponding field devices are already authenticated and integrated in the corresponding network.
  • a corresponding authentication and integration method of a device in a network are known in particular from the state of the art of communication networks; by way of example, reference is made to WO 03/094127 A2, DE 101 28 729 A1 or DE 101 52 874 B1.
  • These corresponding authentication methods according to the prior art serve to integrate a corresponding device in a communication network.
  • the registration of a telecommunication device in a telecommunication network is known in the art.
  • the network device makes an application in the communications network and can then com- mand the network device within the communications network.
  • the object of the present invention is to provide a method for integrating an electrical device in a power supply network, which allows a simple and secure integration of an electrical device in the power supply network.
  • an electrical device is any separate or integrated in a network component, such as a circuit breaker or a power transformer in a high-voltage network, control unit, which is used to control or regulate at least one local and / or network-wide network parameter of the power grid.
  • a network component such as a circuit breaker or a power transformer in a high-voltage network, control unit, which is used to control or regulate at least one local and / or network-wide network parameter of the power grid.
  • any pipe and / or pipe system and / or terrestrial network can be transported and / or transformed via the energy, such as the transmission of electrical power through a high-voltage network.
  • the definition also includes fluid power supply systems, such as the pressure-controlled passage of natural gas through a gas pipeline system.
  • the integration of the electrical device into the energy supply network is carried out by a first application and authentication by means of an identification at the administration unit, so that a first network connection with the
  • Administrative unit is initiated. With the authentication at the management unit, the management unit determines a specific device configuration based on the network state of the power supply network and transmits it to the electrical device. The transmitted device configuration is then implemented in the electrical device and a corresponding automatic device configuration is performed. The thus configured electrical device now meets the safety requirements for logging on the power grid, so that a further application of the electrical device is now used for logging on the power grid.
  • This fully automatic start-up procedure has the advantage that a previously unconfigured or an electrical device with an outdated device configuration first performs a safety-friendly login to the management unit and thus first determines and implements a device configuration or the device configuration of the registering electrical device is updated.
  • the update of the device configuration can be done by means of the expiration of a fixed period, for example, if the device configuration of the registering electrical device has not been changed for some months. The presence of a service technician at the location of the electrical device is no longer necessary. Furthermore, the method according to the invention has the advantage that the network control of the power supply network is only contacted by the electrical device when a device configuration transmitted by the management unit is implemented in the electrical device.
  • the registration of the electrical appliance at the "second xv network in the form of the power supply network after implementation of the claimed compound in the" first "network
  • the generated by the management unit in the management unit device configuration ensures that the data traffic between the electric device and the network controller and The network load and load of the network control is kept to a minimum A multiple automatic logon of a non-configured electrical device with repeated rejection and thus resource consumption of network control is avoided.
  • All electric devices in the field - ie in particular switchgear and the field devices assigned to them - are identified with a unique identification and thus with a provide a unique identity, such as a GUID (Globally Unigue Identifier).
  • the electrical devices thus have the ability to configure themselves to be automatically integrated into the surrounding infrastructure at the site and occupy a suitable for each site standard or initial operating condition. Any necessary fine tuning will be done in coordination with other electrical equipment.
  • the administrative unit can either have a superordinate function for several devices, or each electrical device has a dedicated administration unit. This significantly reduces the number of parameters and avoids redundant data entry.
  • the method offers the advantage that for the first time in the field of power network automation, the special requirements, for example in the areas of reliability, availability and real-time behavior, in the automatic configuration of the electrical devices are taken into account.
  • this automatic self-configuration is used in particular for:
  • Switchgear controllers or field devices to identify clearly they need a suitable unique identification. This should already be deposited in the production on the respective device and follow a clear scheme.
  • a unique serial number which may also include a device classification, can be easily accommodated in inexpensive non-volatile memory (e.g., EEPROM).
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • Assignment of tasks Coordination takes over, for example, to avoid overlaps in offered services in the decision area.
  • the automatic integration of devices into an existing infrastructure can be achieved by borrowing existing methods, such as universal plug-and-play (UPnP), so that at least the network interface for communication is optimally configured and also optimally adapted Driver or communication software is used.
  • UPF universal plug-and-play
  • this can either be brought preconfigured by the respective device (storage in non-volatile stores in the device) or it can be loaded, for example, remotely from a control system or from a database using the unique ID of the device , If parameter sets for the electrical device are to be preconfigured during initial commissioning, these can also be provided via the management unit.
  • existing communication standards such as UPnP or discovery protocols (eg from CORBA and .NET), are suitable for communication with the administrative unit.
  • the electrical device has a factory defined GUID or receives after switching on AutoIP method (eg DHCP) a unique identification, which is in a physical network - for example by means of TCPLP - addressable.
  • AutoIP method eg DHCP
  • a search is carried out and determines the responsible for the local network area administrative unit.
  • the new electrical device uses an onnounce multicast so that an administrative unit located within reachable area can respond and initiate further steps.
  • the administrative units can send out multicast to which the reachable electrical devices first and / or permanently respond by unicast.
  • an administrative unit can determine which of the administrative units registered electrical devices are still reachable.
  • the administrative unit and the electrical appliance must exchange the compilation of all services that can be carried out by the electrical appliance and possible measurement and control data so that they can be registered with the administrative unit , In principle any method such as HTTP or XML can be used for this purpose. Such a service description may be URL-based and should provide information about controls or events.
  • other electrical devices can request the management unit to request the corresponding references to the services available, in order to be able to address them directly and without having to "detour" via the administrative unit after logging on to the network controller.
  • the electrical devices are advantageously hot-pluggable with appropriate hardware support, that is, they can be hot-added or removed.
  • they should immediately multicast a deregistration ("byebye") to the administrative unit responsible for them, so that the offered services can be deregistered.
  • byebye a deregistration
  • the device configuration for the electrical device after registration with the administrative unit is based on at least one further device configuration.
  • least one second electrical appliance registered with the administrative unit The administrative unit determines the device configuration on the basis of the device configurations of the electrical devices already present in the energy supply network and, on this basis, generates the device configuration for the new electrical device registered at the administrative unit. This ensures that the device configuration based on the current network state for the registering electrical device is determined by the management unit and the electrical device for
  • the device configuration advantageously comprise parameter sets and / or network-relevant data for mapping the network configuration of the network state and / or the network structure of the network state of the energy supply network.
  • Power supply network is carried out, wherein the previously used for authentication to the management unit unique identification for further identification at the network control in the power grid is used.
  • unique identification for authentication at the administrative unit and at the network control multiple identifications for the different authentifications need not be kept in the electrical device.
  • different identifications of an electrical device do not have to be cumbersome and the assignments must be maintained when changes are made.
  • the device configurations of remaining in the power grid electrical devices recalculated and the modified device configuration is transmitted to the respective relevant electrical equipment at a detected deviation.
  • the registration and / or deregistration of the electrical device to the administrative unit is advantageously carried out via a parallel to the power grid communication network.
  • the authentication of the electrical device to the management unit and the subsequent transmission of the device configuration do not burden the communication resources for the power supply network.
  • the administrative unit is housed in a control room as a network control or in an electrical device or in a cell formed from at least two electrical devices.
  • the administrative unit has the required connection for determining the network status in the energy supply network and, on the other hand, can be implemented at different levels in accordance with the hierarchical concept of the energy supply network.
  • An open network system is provided which, on the basis of the resources available in the energy supply network, for example in the case of a partial network
  • the administrative unit arranges accordingly dynamically.
  • the implementation in a cell as a cluster of several smart interconnected in-use electrical equipment ensures the permanent readiness of an administrative unit to register new or reconfigurable electrical devices in operation.
  • the determination of the administrative unit within the energy supply network and / or the determination of the device configuration is determined on the basis of the given network configuration for an electrical device. Based on the network configuration and / or the network structure and / or the network status of the power grid based on the
  • the rule-based system determines the scope of decision-making functions of the administrative unit.
  • the definition of a local, for example, within a cell as a cluster of summarized electrical equipment, or a network-wide authorization for authentication of self-registering electrical equipment using a network-wide, unique identification is made by the rule-based system, as well as the generation of a corresponding device configuration for the Implementation in the registering electrical device.
  • the network control is advantageously implemented in a control room, in the electrical device or in a cell of at least two combined electrical devices.
  • a rule-based system in particular an expert system or a neural network, determines the implementation of network control within the power grid based on the network configuration and / or network structure and / or network state of the power grid.
  • the network control is dynamically determinable within the power supply network.
  • the associated changes to the network connection fertilize in the communication network to the located in the power grid and the future registering electrical devices are transmitted to each electrical device, so that the electrical equipment make an internal correction.
  • only dynamic linking and thus a dynamic network connection of registering at the administrative unit electrical equipment is possible.
  • the network controller is advantageously relocated to at least two cells, each cell independently controlling the electrical devices connected in the cells.
  • the communication between the electrical devices via the communication network is advantageously carried out by means of a peer-to-peer connection (P2P).
  • P2P peer-to-peer connection
  • a switchgear system can be designed without a central unit, which ensures a better use of computer resources in the network and increases the reliability, since now a failure of the center does not lead to a total failure of the communication network, as other functional units then the network coordination take over dynamically.
  • the architecture of the software application is to be adapted to this communication connection, for example according to the OSI reference model (Open Systems Interconnection Reference Model).
  • the electrical devices or corresponding cell as a cluster of electrical equipment and / or the administrative unit are combined as a system group under consideration of the existing system resource, such as storage capacity, and distributed the program flow or data processing on different computers in the functional units in the system network.
  • the data can be distributed in a computer network.
  • Necessary functional units within the communication network such as a control center, such as logic programs for collective message formation and command derivation or data processing can be distributed in the system network of the electrical devices / cells / administrative unit.
  • Each functional unit can be available for a central task via a P2P service, with the program running in stand-by mode on the respective puncturing unit in parallel for redundancy reasons. This allows interruption-free partial failures to be mastered.
  • Prerequisites for these software architectures are powerful and redundant communication links and a high computing capacity, which should, in addition to the IEC standard 61850, have a standardized data protocol.
  • the object is likewise achieved by a system according to the invention for integrating an electrical device into a power supply network, wherein the electrical device can be used to control at least one network parameter and the electrical device can be connected to at least one network controller, and the electrical device has a unique identification and the electrical device transmits the identification to the network controller after prior registration and the electrical device performs an application to a management unit before logging on to the network controller and a management unit determines a device configuration for the electrical device on the basis of the current network state of the power supply network Then, the management unit communicates the device configuration to the electrical device and then the electrical device implements the device configuration so that the electrical device configured in this way following the registration at the network control.
  • the present invention may be implemented in the form of hardware, software or a combination of hardware and software.
  • a typical combination of hardware and software could be a general-purpose computer system with a computer program loaded and executed in the general-purpose computer system and controlling the computer system to execute an application created according to the described method.
  • a rule-based system implemented in the administration unit can be applicable in a computing unit, and the computing unit thus determines a device configuration for the registering electrical device.
  • the present invention may also be incorporated into a computer program product incorporating all features that enable it to implement the computer-aided methods described herein, and which, after being loaded into a computer system, is capable of performing these methods.
  • the terms computer program, computer program, and computer application means any term in any computer language, code, or notation of a set of instructions that enables a computer system to process data and thus perform a particular function.
  • the computer program agent, the computer program or the computer application is either directly or after a conversion to another
  • Figure 2 is a schematic representation of a network configuration with respect to the registration of the electrical equipment in the communication and supply network
  • FIG. 3 shows a flow chart of the essential method steps of the method according to the invention
  • Figure 4 is a schematic representation of a network configuration with respect to migration of network control from a control room to a cell;
  • Figure 5 is a schematic representation of the layer structure of the software according to the inventive method for a peer-to-peer communication connection.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a network configuration with three electrical devices 2 a, 2 b, 2 c, in which the registering electrical devices 2 a, 2 b, 2 c are connected to a management unit 4 via a communications network 6.
  • the electrical devices 2a, 2b, 2c have a data processing unit 5a, 5b, 5c in which the respective device configuration can be stored and loaded into the main processor of the respective data processing unit 5a, 5b, 5c controlling the respective electrical device 2a, 2b, 2c.
  • the management unit 4 is connected via the communication network 6, for example an intranet, the World Wide Web or a telephone communication network, from the electrical devices 2a, 2b, 2c addressed during the first commissioning and assigned by means of a unique identification in the communication network 6 a corresponding unique authentication within the communication network 6 by the management unit 4. With the authentication of the respectively registering electrical device 2a, 2b, 2c, the management unit 4 determines the optimal device configuration. For this purpose, the management unit 4 accesses a data pool with regard to the network status of the energy supply network. In FIG. 1, this access to the network status data is symbolized by a database 8.
  • the analysis of the network state and the extraction of an optimum for the new electrical device 2a, 2b, 2c device function is determined in the management unit 4 by means of rule-based systems 10 (not shown). Subsequently, the management unit 4 transmits the authentication and device configuration to the registering electrical device 2a. This is shown in FIGS. 1, 2 and 4 by dashed arrows.
  • the electrical device 2a, 2b, 2c the device configuration in the respective associated data processing unit 5a, 5b, 5c is then read in and the electrical device 2a, 2b, 2c is reconfigured. The thus configured electrical device 2a, 2b, 2c is then prepared for logging on to the network controller 3 of the power supply network 1.
  • the management unit 4 also integrates the registering electrical device 2a, 2b, 2c in the power supply network 1 as a second network by an exchange of information with the network controller 3, again the identification of the electrical device 2a, 2b, 2c for unique authentication in the power grid 1 in As part of the registration of the electrical device 2a, 2b, 2c is used for energy supply network.
  • a device configuration is determined. This can be done either by appropriate tabular compilations or by rule-based systems 10 (not shown), such as by neural networks or expert systems.
  • the corresponding device configuration is transmitted and implemented to the electrical device 2a, 2b, 2c now integrated in the communication network 6.
  • the electrical device 2a, 2b, 2c After carrying out the implementation in the electrical device 2a, 2b, 2c - after a corresponding feedback to the management unit 4 - the electrical device 2a, 2b, 2c, for example a remote control device or a communication and integrated in a power transformer as a network component 9a communication Control unit, to the network controller 3 of the power grid 1 at.
  • the registration of the electrical device 2a, 2b, 2c may alternatively be carried out by the management unit 4 after a response from the electrical device 2a, 2b, 2c regarding the successful implementation of the device configuration in the electrical device 2a, 2b, 2c at the network controller 3.
  • the network controller 3 directly to the corresponding electrical device 2a, 2b, 2c access and thus the Control network states.
  • the electrical devices 2a, 2b, 2c in turn have control and regulation functions for associated network components 9a, 9b, 9c.
  • FIG. 2 schematically shows the two different networks 1. 6 that are used in connection with a registration of the electrical device 2 a at the network controller 3.
  • the further electrical devices 2b, 2c shown in FIG. 2 already have a relevant device configuration and are already authenticated at the management unit 4 and at the network controller 3 and can be controlled by the network controller 3.
  • the electrical components associated with network components, such as power switch 9 c, are thus also controlled by the network controller 3.
  • the registration of a new electrical device 2a to the network controller 3 of the power supply network 1 is carried out by means of the management unit 4.
  • the electrical device 2a is integrated into the communication network 6.
  • the communication network 6 can be a separate communication network, for example an intranet or a telephone network, which is separate from the energy supply network 1.
  • the communication between the individual components 2a, 3, 4 can be made directly via the power supply network 1, for example by powerline communication data, in which case likewise the electrical device 2a has a dual authentication - at the management unit 4 and subsequently at the network control 3 - must perform.
  • the management unit 4 determines the optimum male network configuration for the electrical appliance 2a to be integrated.
  • the device configuration thus determined is transmitted to the electrical device 2a and implemented there. This is symbolized by the dashed arrow on the electrical device 2a in FIG.
  • the network controller 3 and the administrative unit 4 are spatially separated from one another and a data and information exchange between these units 3, 4 does not take place.
  • the reverse order of the deauthentication is to be applied when a corresponding electrical device 2a is taken from the network controller 3 and thus from the power supply network 1.
  • the network access for this electrical device 2a is closed, this deregistration of the electrical device 2a is transmitted to the administrative unit 4, which then subsequently interrupts the communication connection between the electrical device 2a and the administrative unit 4.
  • All units required for the maintenance, in particular the network controller 3 and the administration unit 4 are actively separated by the network controller 3 and / or the administration unit 4, so that these units 3, 4 can carry out their own logging of the logon and logoff operations.
  • the management unit 4 additionally checks whether, due to the changed network configuration and / or network structure, an adaptation of the electrical devices still in the energy supply network 1
  • rule-based systems 10 (not shown), in particular with the aid of expert systems, is used to avoid critical network conditions or to prevent attitude of optimal network configurations a corresponding electrical device 2a may be classified as relevant and sent a correspondingly newly determined device configuration and imple- mented in the relevant electrical device 2a.
  • the administration unit 4 can be implemented in a strongly hierarchically structured energy supply network 1 within the control center as network controller 3 or in a decentralized, in particular cell 7, cluster of electrical devices 2b, 2c or even in individual electrical devices 2a.
  • control and management functions of the network controller 3 from the hierarchical levels above, such as the control center, on small-scale network sections, which may be geographically or functionally conditional be submitted.
  • the reaction times are reduced in particular to critical network conditions and relieved the human operator in the control center of appropriate monitoring tasks.
  • FIG. 3 shows a flow chart of the essential method steps of the method according to the invention.
  • the management unit 4 In the case of the need for a new or updated device configuration for the registering electrical device 2a determined after the registration of the electrical device 2a in the communication network 6, the management unit 4, the optimal device configuration for the calling electrical device 2a.
  • the device configuration thus determined in particular by means of rule-based systems 10 (not shown), is then transmitted by the management unit 4 to the electrical device 2a and implemented there 120.
  • the device configuration is used for parameterization and initialization of the authentication of the electrical device With the registration 130 of the electrical device 2a to the network controller 3 of the power supply network 1 due to the unambiguous identification unambiguous assignment and thus monitoring and control of the electrical device 2a in the power grid 1 is secured in the power grid.
  • the network components 9 authenticated in the energy supply network 1 are a reflection of the electrical devices 2a, 2b, 2c registered on the communication network 6 ,
  • a device configuration is determined.
  • rule-based systems 10 can determine corresponding device configurations. These device configurations are implemented prior to the registration of the electrical device 2a to the network controller 3 of the power supply network 1 in the electrical device 2a.
  • relevant electrical devices 2b, 2c to be adapted to the network configuration and / or the network structure can be detected by means of corresponding additions.
  • Ordering functions 150 such as determined by rule-based systems 10, and then coordinated by the management unit 4 to the relevant electrical devices 2b, 2c transmitted and implemented there.
  • the deauthentication 160 of the electrical device causes the management unit to check possible network changes 170 and the possibly necessary adaptation 180 of the device configurations of electrical devices 2b, 2c still in operation (not shown).
  • FIG. 4 shows the displacement of the network controller 3 onto a cell 7 as a cluster of electrical devices 2b, 2c.
  • the electrical devices 2a, 2b, 2c are each used to control a network component 9a, 9b, 9c, in the embodiment shown a cogeneration unit 9a, a 3-phase power transformer 9b and a power switch 9c.
  • the network-wide network controller 3global migrates to the network controller 3cell within a cell 7 as a cluster of electrical appliances 2b, 2c.
  • a network controller 3cell set up in the cell 7 and a management unit 4cell established in the cell independently assume all the authentication, control and security functions of the electrical devices 2b, 2c or the associated network components 9b, 9c relating to the cell.
  • This - even partial migration - of the network controller 3 to separate subunits of the power supply network 1 can be either already provided in the design of the power grid 1 or a reaction to a network state, for example, a sudden failure of a connection line to the network controller 3 can expect.
  • the network states and the device configurations derived therefrom for a registering electrical device 2a can be determined either by means of rule-based systems 10 (not shown). provides) are determined in a network-wide database system 8 or in each of the cells 7 associated database systems 8cell.
  • the decision-making power over the type of network control of the power supply networks 1 is thus shifted from the central control stations 3gobal to the network controllers 3cell in the distributed cells 7 and can - if necessary - even migrate completely there.
  • an energy supply network 1 can be divided into different, largely independent cells 7.
  • a network component 9a and thus of the associated electrical device 2a fail, a line-based network controller 3cell can continue to ensure a controlled network operation, which substantially improves the availability of energy distribution networks.
  • the robustness of the power supply networks 1 and the communication networks 6 in the event of a partial failure of one or both networks 1.6 increases and thus guarantees a higher supply security.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the software architecture with the corresponding software layer structure for a computer-implemented implementation of the method according to the invention.
  • FIG. 5 shows the TCP / IP layering, wherein other layer models, such as the OSI reference model, can also be used.
  • the respective functional units in the form of electrical devices 2a to 2c, in a cell 7 and / or in the administrative unit 4 are directly controllable.
  • the communication layers Net Access and Internet that can be used for a communication connection can be used for a wide variety of communication services.
  • a server coupled to an electrical device 2c in a client-server network.
  • the standard IEC 61850 is taken into account for all communication connections.
  • P2P peer-to-peer
  • the computing units are connected to each other via a P2P connection and dynamically make available the available computer capacities for program execution and data management.
  • communication over the Internet is assigned to a separate layer above the Net Access.
  • the corresponding data protocols for communication over this Internet layer can be TCP, UDP or SPX.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Einbinden eines elektrischen Gerätes (2a) in ein Energieversorgungsnetz (1), wobei das elektrische Gerät (2a) zur Steuerung mindestens eines Netzparameters mit einer Netzsteuerung (3) verbindbar ist, sowie das elektrische Gerät (2a) eine eindeutige Identifikation aufweist und das elektrische Gerät (2a) die Identifikation nach vorheriger Anmeldung an die Netzsteuerung (3) übermittelt. Durch die Nutzung einer zusätzlichen Verwaltungseinheit (4) mit einem Zugriff auf die Netzzustände des Energieversorgungsnetzes (1), kann eine optimale Gerätekonfiguration mittels regelbasierter Systeme (10) ermittelt und von der Verwaltungseinheit (4) an das sich anmeldende elektrische Gerät (2a) übertragen werden. Mit der Implementierung der Gerätekonfiguration im elektrischen Gerät (2a) erfolgt eine zweite Anmeldung und nachfolgende Authentifizierung im Energieversorgungsnetz (1). Hierdurch ist gewährleistet, dass die elektrischen Geräten (2a, 2b, 2c) der zugeordneten Netzkomponenten (9a, 9b, 9c) nicht vor Ort konfiguriert werden muss und dass deren Steuerung in kleinräumigen, sich selbstverwaltenden Zellen als Cluster von zusammengeschlossenen elektrischen Geräten (2b, 2c) gewährleistet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren und System zum Einbinden eines elektrischen Gerätes in ein Energieversorgungsnetz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Einbinden eines elektrischen Gerätes in ein Energieversorgungsnetz, wobei das elektrische Gerät zur Steuerung mindestens eines Netzparameters verwendbar und das elektrische Gerät mit zumindest einer Netzsteuerung verbindbar ist, sowie das e- lektrische Gerät eine eindeutige Identifikation aufweist und das elektrische Gerät die Identifikation nach vorheriger Anmeldung an die Netzsteuerung übermittelt.
Die Steuerung und Regelung von Energieversorgungsnetzen, insbesondere Hochspannungsnetzen, erfordert eine hochkomplexe Koordinierung aller im Energieversorgungsnetz befindlichen Komponenten. Die Steuerung der Netzparameter des Energieversorgungsnetzes mittels einer hierarchisch angeordneten Netz- Struktur wird zumeist durch Leitstellen mit entsprechend geschultem Bedienpersonal vorgenommen. Zur Regelung von bestimmten Netzparametern des Energieversorgungsnetzes werden so genannte Leiteinrichtungen verwendet, die durch eine Steuerung über die Leitwarte eine Steuerung von bestimmten Netz- parametern erlauben.
Des Weiteren sind Schutzeinrichtungen, wie beispielsweise Schutzgeräte, in das Energieversorgungsnetz eingebettet, um bestimmte kritische Netzzustände durch entsprechende Schutz- mechanismen zu vermeiden beziehungsweise ohne zeitliche Verzögerung zu beenden. Diese entsprechenden elektrischen Geräte werden häufig in so genannten Schaltgruppen eines Energieversorgungsnetzes zusammengefasst . Bei einer Änderung der Netzkonfiguration können gegebenenfalls Auswirkungen auf die Betriebsweise eines der im Energieversorgungsnetz integrierten elektrischen Geräte und damit auch bei den jeweils zugeordneten Netzkomponenten, beispiels- weise einer Schalteinrichtung, entstehen. Ebenfalls kann insbesondere die Anmeldung oder der Abmeldung eines elektrischen Gerätes innerhalb des Energieversorgungsnetzes zum Teil große Auswirkungen auf die Netzkonfiguration und/oder die Netzstruktur des Energieversorgungsnetzes haben.
Alle diese Maßnahmen werden daher herkömmlicherweise durch die hierarchisch übergeordnete Leitwarte durch einen menschlichen Bediener autorisiert, kontrolliert und protokolliert. Die Leitwarten besitzen daher die globale Entscheidungsgewalt und erhalten die Netzinformationen aus den Schaltanlagen über die Bedien- und Beobachtungs-Controller (Station Unit (SU) / Remote Terminal Unit (RTU) ) . Diese Schaltanlagen sammeln und selektieren gegebenenfalls die Messwerte und Meldungen aus I/0-Modulen der Feldgeräte, wie beispielsweise die Überwa- chung von Stromqualität und Sicherheitsmechanismen bei Überlast, wobei aber die Schaltanlagen keine über die Schaltanlage hinaus reichende Entscheidungsgewalt besitzen.
Wesentlich ist hierbei, dass insbesondere bei einer Einbin- düng eines zusätzlichen elektrischen Gerätes in das Energieversorgungsnetz das elektrische Gerät in Bezug auf die Anforderung für die spezifische Netzkonfiguration beziehungsweise Netzstruktur angepasst ist. Bisher nimmt ein Servicetechniker eine entsprechende individuelle Konfiguration des elektri- sehen Gerätes beziehungsweise einer Schalteinrichtung im Hinblick auf die Einbindung des elektrischen Gerätes in das E- nergieversorgungsnetz vor. In relativ aufwändiger Art und Weise werden hierzu Parameter- sätze in Abhängigkeit von der Netzstruktur beziehungsweise weiteren Infrastrukturkomponenten, wie beispielsweise den vorhandenen Kommunikationsnetzen, für das elektrische Gerät erstellt und als Konfiguration zum Teil per Hand in das e- lektrische Gerät eingegeben. Nachteilig ist hierbei, dass keine eindeutige Reproduzierbarkeit der von dem Servicetechniker erzeugten Gerätekonfigurationen möglich ist, da jeder Servicetechniker für die Erstellung der Gerätekonfiguration einen gewissen Entscheidungsspielraum besitzt. Des Weiteren gibt es hierdurch viele potenzielle Fehlerquellen, da jede manuelle Erstellung und Implementierung einer Konfiguration entsprechende Fehlerrisiken birgt.
Des Weiteren ist derzeit eine entsprechende Implementierung der Konfiguration nur vor Ort möglich, so dass hier auch entsprechend hohe Kosten für eine Konfiguration des elektrischen Gerätes beziehungsweise der Schalteinrichtung derzeit entstehen. Dies führt ebenfalls dazu, dass nicht sämtliche Netzkom- ponenten, wie beispielsweise das elektrische Geräte oder
Schalteinrichtungen, die jeweils neueste Gerätekonfiguration besitzen, so dass gegebenenfalls unterschiedlich aktuelle Gerätekonfigurationen zu weiteren Fehlern innerhalb des Energieversorgungsnetzes führen können.
So beschreibt die DE 103 57 276 Al ein System und Verfahren zur gerichteten Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten und/oder Informationen für die Feldgeräte eines verteilten Systems. Gemäß der dortigen Er- findung wird durch die gerichtete Bereitstellung und Installation von gerätespezifischen Funktionalitäten für in einem verteilten System angeordnete Feldgeräte für eine gerätespezifische Komponente mit zwei damit verknüpften funktionalen Einheiten eine entsprechende Funktionalität für das Feldgerät bereitgestellt. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die entsprechenden Feldgeräte schon im entsprechenden Netz authentifiziert und eingebunden sind.
Ein entsprechendes Authentifizierungs- und Einbindungsverfahren eines Gerätes in einem Netzwerk sind insbesondere aus dem Stand der Technik der Kommunikationsnetzwerke bekannt, exemplarisch sei auf die WO 03/094127 A2 , die DE 101 28 729 Al oder die DE 101 52 874 Bl verwiesen. Diese entsprechenden Au- thentifizierungsverfahren gemäß dem Stand der Technik dienen dazu, ein entsprechendes Gerät in ein Kommunikationsnetz einzubinden. Insbesondere die Anmeldung eines Telekommunikationsgerätes in ein Telekommunikationsnetz ist im Stand der Technik bekannt. Gemäß den bisher bekannten Verfahren zur Au- thentifizierung ein Netzgerät in einem Kommunikationsnetz ist jedoch derzeit lediglich vorgesehen, dass das Netzgerät eine Anmeldung im Kommunikationsnetz tätigt und daraufhin das Netzgerät innerhalb des Kommunikationsnetzes komrαunizieren kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Einbindung eines elektrischen Gerätes in ein Energieversorgungsnetz bereitzustellen, das eine einfache und sichere Einbindung eines elektrischen Gerätes in das Energieversorgungs- netz ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Grundlage der aktuellen Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes eine Ge- rätekonfiguration für das elektrische Gerät in einer Verwaltungseinheit ermittelt wird, anschließend die Gerätekonfiguration an das elektrische Gerät übermittelt und im elektrischen Gerät die Gerätekonfiguration dann implementiert wird. Im Sinne der Erfindung ist ein elektrisches Gerät jede separate oder in einer Netzkomponente, wie einem Leistungsschalter oder einem Leistungstransformator in einem Hochspannungsnetz, integriert Steuereinheit, die zur Steuerung oder Rege- lung zumindest eines lokalen und/oder netzweiten Netzparameters des Energieversorgungsnetzes dient.
Energieversorgungsnetz im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jedes Rohr- und/oder Leitungssystem und/oder terrestri- sches Netz über das Energie transportiert und/oder transformiert werden kann, wie beispielsweise die Weiterleitung von elektrischer Leistung über ein Hochspannungsnetz. Von der Definition sind ebenfalls Energieversorgungssysteme für fluide Medien umfasst, wie zum Beispiel die druckgesteuerte Durch- leitung von Erdgas durch ein Gaspipeline-System.
Die Einbindung des elektrischen Gerätes in das Energieversorgungsnetz erfolgt durch eine erste Anmeldung und Authentifizierung mittels einer Identifikation an der Verwaltungsein- heit durchführt, so dass eine erste Netzverbindung mit der
Verwaltungseinheit initiiert wird. Mit der Authentifizierung an der Verwaltungseinheit wird von der Verwaltungseinheit eine spezifische Gerätekonfiguration auf der Grundlage des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes ermittelt und an das elektrische Gerät übermittelt. Die übermittelte Gerätekonfiguration wird dann im elektrischen Gerät implementiert und eine entsprechende automatische Gerätekonfiguration vorgenommen. Das so konfigurierte elektrische Gerät erfüllt nunmehr die sicherheitstechnischen Anforderungen zur Anmeldung am Energieversorgungsnetz, so dass eine weitere Anmeldung des elektrischen Gerätes nun zur Anmeldung am Energieversorgungs- netz dient. Dieser vollautomatische AnmeIdeablauf bietet den Vorteil, dass ein bisher unkonfiguriertes bzw. ein elektrisches Gerät mit einer veralteten Gerätekonfiguration zuerst eine sicherheitstechnische unbedenkliche Anmeldung an der Verwaltungs- einheit durchführt und damit erstmalig eine Gerätekonfiguration ermittelt und implementiert bzw. die Gerätekonfiguration des anmeldenden elektrischen Gerätes aktualisiert wird. Die Aktualisierung der Gerätekonfiguration kann mittels des Ablaufes einer festgesetzten Frist erfolgen, beispielsweise falls die Gerätekonfiguration des sich anmeldenden elektrischen Gerätes seit einigen Monaten nicht geändert wurde. Die Anwesenheit eines Servicetechnikers am Ort des elektrischen Gerätes ist nicht mehr notwendig. Des Weiteren bietet das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass die Netzsteuerung des Energieversorgungsnetzes erst dann durch das elektrische Gerät kontaktiert wird, wenn eine durch die Verwaltungseinheit übermittelte Gerätekonfiguration im elektrischen Gerät implementiert ist.
Die Anmeldung des elektrischen Gerätes am „zweitenxv Netz in Form des Energieversorgungsnetzes nach der Implementierung der nach Verbindung im „ersten" Netwerk mit der Verwaltungseinheit in der Verwaltungseinheit generierten Gerätekonfiguration stellt sicher, dass der Datenverkehr zwischen dem e- lektrischen Gerät und der Netzsteuerung und damit die Netzbelastung und Auslastung der Netzsteuerung auf ein Minimum beschränkt bleibt. Ein mehrmaliges automatisches Anmelden eines nichtkonfigurierten elektrischen Gerätes mit mehrmaliger Abweisung und damit Ressourcenverbrauch der Netzsteuerung wird vermieden.
Alle im Feld befindlichen elektrischen Geräte - also insbesondere Schaltanlagen und die ihnen zugeordnete Feldgeräte - werden mit einer eindeutigen Identifikation und damit einer eindeutigen Identität versehen, beispielsweise einer GUID (Globally Unigue Identifier) . Die elektrischen Geräte erhalten damit die Fähigkeit, sich selbst zu konfigurieren, um am Einsatzort automatisch in die sie umgebende Infrastruktur eingebunden zu werden und einen für den jeweiligen Einsatzort passenden Standard- bzw. Ausgangsbetriebszustand einzunehmen. Ein eventuell erforderliches Feintuning wird in Abstimmung mit anderen elektrischen Geräten vorgenommen. Die Verwaltungseinheit kann dabei entweder eine für mehrere Geräte ü- bergeordneten Funktion besitzen oder jedes elektrische Gerät besitzt eine ihm speziell zugeordnete Verwaltungseinheit . Dadurch reduziert sich deutlich die Anzahl von Parametern, und redundante Dateneingabe wird vermieden.
Das Verfahren bietet den Vorteil, dass erstmalig im Bereich der Energienetz-Automatisierung die hier speziellen Anforderungen, etwa in den Bereichen Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Echtzeitverhalten, bei der automatischen Konfigurierung der elektrischen Geräte berücksichtigt werden.
Bei Energieversorgungsnetzen wird diese automatische Selbstkonfiguration insbesondere eingesetzt für:
- die Registrierung neuer Schaltanlagen und damit ihre Dienste automatisch und selbständig bei Leitstellen als Netzsteuerung;
- die Registrierung neuer Schaltanlagen und damit ihre Dienste automatisch und selbständig im Betrieb befindli- chen Schaltanlagen, um Zukunft eine verteilte Netzsteuerung des Energieversorgungsnetzes zu ermöglichen;
- die Registrierung von Feldgeräten mittels Selbstkonfiguration bei ihren zugeordneten Netzkomponenten, wie bei- spielsweise einer Schaltanlage, und führen zudem eine Basiskonfiguration ihrer Steuerungsparameter durch.
I Die Anwendung von Verfahren zur Selbstkonfiguration für e- lektrische Geräte im Bereich des automatisierten Betriebs von Energieversorgungsnetzen ist bisher nicht bekannt. Bisher wird ein großer Wert auf die send.-manuelle Konfiguration von Feldgeräten gelegt, bei der ein spezialisierter Servicetechniker Feldgeräte mit Unterstützung eines Expertensystems kon- figuriert. Diese Feldgeräte müssen aufwändig mit Parametersätzen und in Abhängigkeit von der sie umgebenden Infrastruktur - wie beispielsweise weitere IT-Komponenten, Messgeräte - konfiguriert werden, bevor sie mit einer individuellen Konfiguration den Betrieb aufnehmen können.
Um elektrische Geräte, wie z.B. Schaltanlagen-Controller oder Feldgeräte, eindeutig identifizieren zu können, benötigen diese eine geeignete eindeutige Identifikation. Diese sollte bereits bei der Fertigung auf dem jeweiligen Gerät hinterlegt werden und einem eindeutigen Schema folgen. So lässt sich beispielsweise eine eindeutige Seriennummer, die auch eine Geräteklassifikation enthalten kann, leicht in kostengünstigen nichtflüchtigen Speichern unterbringen (z.B. EEPROM). Darüber hinaus ist es üblich, Netzwerk-Interfaces mit einer eindeutigen Mac-Adresse auszustatten, die ebenfalls zu Identifizierungszwecken herangezogen werden kann. Sollen gleichberechtigte Geräte mit Hilfe einer Selbstkonfiguration in ein System eingebracht werden, so kann es notwendig sein, dass die jeweils übergeordnete Stelle dann z.B. an- hand einer Priorisierung oder dedizierten
Aufgabenzuteilung die Koordination übernimmt, um etwa Überlappungen bei angebotenen Services im Entscheidungsbereich zu vermeiden. Die automatische Einbindung von Geräten in eine bestehende Infrastruktur lässt sich durch Anleihen bei bestehenden Verfahren, beispielsweise Universal-Plug-and-Play (UPnP) , realisieren, so dass zumindest das Netzwerk-Interface für die Kommunikation optimal konfiguriert ist und auch die jeweils optimal angepasste Treiber- bzw. Kommunikationssoftware verwendet wird. Um die jeweils aktuelle Gerätekonfiguration zu erhalten, kann diese entweder vom jeweiligen Gerät vorkonfiguriert mitgebracht werden (Ablage in nichtflüchtigen Spei- ehern im Gerät) oder sie kann anhand der eindeutigen ID des Geräts beispielsweise per Remote-Zugriff aus einem Steuerungssystem oder von einer Datenbank geladen werden. Sind bei der Erst-Inbetriebnahme Parametersätze für das elektrische Gerät vorzukonfigurieren, so können diese ebenfalls über -die Verwaltungseinheit bereitgestellt werden. Insbesondere existierende Kommunikationsstandards, wie UPnP oder aber Discovery-Protokolle (z.B. aus CORBA und.NET), bieten sich für die Kommunikation mit der Verwaltungseinheit an.
Vorteilhafterweise besitzt das elektrische Gerät einen werk- seitig definierten GUID oder erhält nach dem Einschalten über AutoIP-Verfahren (z.B. DHCP) eine eindeutige Identifikation, die in einem physikalischen Netzwerk - beispielsweise mittels TCPLP - adressierbar ist. Unmittelbar nach dem Einschalten des elektrischen Gerätes wird eine Suche durchgeführt und dabei die für den lokalen Netzbereich zuständige Verwaltungseinheit ermittelt. Das neue elektrische Gerät nutzt einen An- nounce-Multicast, damit eine im erreichbaren Bereich liegende Verwaltungseinheit antworten und die weiteren Schritte veran- lassen kann. Alternativ können die Verwaltungseinheiten MuI- ticasts aussenden, auf die die erreichbaren elektrischen Geräte per Unicast erstmalig und/oder permanent antworten. Somit kann eine Verwaltungsein- heit feststellen, welche der bei der Verwaltungseinheit re- gistrierten elektrischen Geräte noch erreichbar sind. Wenn eine Unicast-Verbindung zwischen der Verwaltungseinheit und dem neu erkannten elektrischen Gerät hergestellt ist, müssen die Verwaltungseinheit und das elektrische Gerät die Zusam- menstellung aller vom elektrischen Gerät ausführbaren Dienste und möglichen Mess- und Steuerdaten austauschen, damit diese bei der Verwaltungseinheit registriert werden können. Dazu können prinzipiell beliebige Verfahren wie etwa HTTP oder XML verwendet werden. Eine solche Dienste-Beschreibung kann URL- basiert sein und sollte Auskunft über Steuerungsmöglichkeiten oder Vorkommnisse geben. Ist die Registrierung der Dienste erfolgt, können andere elektrische Geräte per Anfrage bei der Verwaltungseinheit die entsprechenden Verweise der verfügbaren Services abrufen, um sie im folgenden direkt und ohne "Umweg" über die Verwaltungseinheit - nach der Anmeldung an der Netzsteuerung - adressieren zu können.
Die elektrischen Geräte werden vorteilhafterweise bei passender Hardware-Unterstützung hot plug-fähig, das heißt, sie können im laufenden Betrieb hinzugefügt oder wieder entfernt werden. Um Geräte zu entfernen, sollten diese unmittelbar vorher eine Abmeldung ("byebye") im Multicast an die für sie zuständige Verwaltungseinheit schicken, damit die angebotenen Services deregistriert werden können. Ebenso ist es möglich, Registrierungen nur für eine bestimmte Zeit zu akzeptieren (so genanntes Lease-Verfahren) . Geräte werden nach Ablauf dieser Zeit automatisch de-registriert , sofern weder die Verwaltungseinheit noch das elektrische Gerät eine Verlängerung der Registrierung ausgelöst haben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Gerätekonfiguration für das elektrische Gerät nach der Anmeldung an die Verwaltungseinheit auf der Grundlage zumindest einer weiteren Gerätekonfiguration zumin- dest eines zweiten an der Verwaltungseinheit angemeldeten e- lektrischen Gerätes ermittelt wird. Die Verwaltungseinheit ermittelt die Gerätekonfiguration auf der Basis der Gerätekonfigurationen der im Energieversorgungsnetz bereits befind- liehen elektrischen Geräte und generiert auf dieser Basis die Gerätekonfiguration für das neue an der Verwaltungseinheit angemeldete elektrische Gerät. So ist gewährleistet, dass die für das anmeldende elektrische Gerät die auf dem aktuellen Netzzustand basierende Gerätekonfiguration durch die Verwal- tungseinheit ermittelt wird und dem elektrischen Gerät zur
Implementierung anschließend zur Verfügung steht. Die Gerätekonfiguration umfassen vorteilhafterweise Parametersätze und/oder netzrelevante Daten zur Abbildung der Netzkonfiguration des Netzzustandes und/oder der Netzstruktur des Netzzu- Standes des Energieversorgungsnetzes.
Es wird als Vorteil angesehen, dass nach der Anmeldung des elektrischen Gerätes an die Verwaltungseinheit und der Implementierung der Gerätekonfiguration im elektrischen Gerät eine Anmeldung des elektrischen Gerätes an der Netzsteuerung des
Energieversorgungsnetzes erfolgt, wobei die zuvor für die Authentifizierung an der Verwaltungseinheit verwendete eindeutige Identifikation zur weiteren Identifikation an der der Netzsteuerung im Energieversorgungsnetz dient. Durch die Nut- zung der eindeutigen Identifikation zur Authentifizierung an der Verwaltungseinheit und an der Netzsteuerung, müssen in dem elektrischen Gerät nicht mehrere Identifikationen für die unterschiedlichen Authentifizierungen vorgehalten werden. E- benfalls müssen nicht unterschiedliche Identifikationen eines elektrischen Gerätes umständlich zugeordnet und bei Änderungen die Zuordnungen gepflegt werden.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass nach der Anmeldung und/oder Abmeldung eines weiteren elektrischen Gerätes an die Verwaltungseinheit die Gerätekonfigurationen der im Energieversorgungsnetz verbleibenden elektrischen Geräte neu berechnet und bei einer detektierten Abweichung die modifizierten Gerätekonfiguration an die jeweils relevanten elektrischen Geräte übermittelt wird. Die Anmeldung und/oder die Abmeldung des elektrischen Gerätes an der Verwaltungseinheit erfolgt vorteilhafterweise über ein zum Energieversorgungsnetz paralleles Kommunikationsnetz. Die Authentifizierung des elektrischen Gerätes an der Verwaltungseinheit und die anschließende Übermittlung der Gerätekonfiguration belasten nicht die Kommunikationsressourcen für das Energieversorgungsnetz.
Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Energieversorgungsnetzes wird die Verwaltungseinheit in einer Leitwarte als Netz- Steuerung oder in einem elektrischen Gerät oder in eine aus zumindest zwei elektrischen Geräten gebildeten Zelle untergebracht. Die Verwaltungseinheit besitzt hierdurch die erforderliche Verbindung zur Ermittlung des Netzzustandes im Energieversorgungsnetz und kann andererseits entsprechend dem hierarchischen Konzept des Energieversorgungsnetzes auf unterschiedlichen Ebenen implementiert sein.
Es wird als Vorteil angesehen, dass die Zuordnung der Verwaltungseinheit innerhalb der Netzsteuerung oder innerhalb der Zellen oder innerhalb eines elektrischen Gerätes auf der
Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes vorgenommen wird. Es ist ein offenes Netzsystem vorgesehen, dass auf der Grundlage der im Energieversorgungsnetz zur Verfügung stehenden Ressourcen, beispielsweise bei einem partiellen
Netzausfall, die Verwaltungseinheit entsprechend dynamisch anordnet. Insbesondere die Implementierung in einer Zelle als Cluster von mehreren intelligent zusammengeschalteten im Betrieb befindlichen elektrischen Geräten, gewährleistet die permanente Bereitschaft einer Verwaltungseinheit zur Anmeldung von neuen bzw. von zu rekonfigurierenden, im Betrieb befindlichen elektrischen Geräten. Mittels eines regelbasierten Systems, insbesondere ein Expertensystem oder ein neuro- nales Netz, wird die Festlegung der Verwaltungseinheit innerhalb des Energieversorgungsnetzes und/oder der Ermittlung der Gerätekonfiguration auf der Basis der gegebenen Netzkonfiguration für ein elektrisches Gerät ermittelt. Auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes Basis des
Netzzustandes ermittelt das regelbasierte System den Umfang der Entscheidungsfunktionen der Verwaltungseinheit. Insbesondere die Festlegung eines lokalen, beispielsweise innerhalb einer Zelle als Cluster von zusammengefassten elektrischen Geräten, oder einer netzweiten Befugnis zur Authentifizierung von sich anmeldenden elektrischen Geräten mittels einer netzweiten, eindeutigen Identifikation wird durch das regelbasierte System vorgenommen, genauso wie die Generierung einer entsprechenden Gerätekonfiguration für die Implementierung im sich anmeldenden elektrischen Gerät.
Die Netzsteuerung wird vorteilhafterweise in einer Leitwarte, in dem elektrischen Gerät oder in einer Zelle aus zumindest zwei zusammengeschlossenen elektrischen Geräten implemen- tiert. Zur Erhöhung des automatisierten und damit reproduzierbaren Festlegungsprozesses der Entscheidungsfunktionen legt ein regelbasiertes System, insbesondere ein Expertensystem oder ein neuronales Netz, die Implementierung der Netzsteuerung innerhalb des Energieversorgungsnetzes auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes fest. Nicht nur die Verwaltungseinheit, sondern auch die Netzsteuerung ist innerhalb des Energieversorgungsnetzes dynamisch festlegbar. Die damit verbundenen Änderungen der Netzverbin- düngen im Kommunikationsnetz zu den im Energieversorgungsnetz befindlichen und den sich zukünftig anmeldenden elektrischen Geräten werden jedem elektrischen Gerät übermittelt, so dass die elektrischen Geräten eine interne Korrektur vornehmen. Ebenfalls ist ein lediglich dynamisches Verlinken und damit eine dynamische Netzverbindung der an der Verwaltungseinheit sich anmeldenden elektrischen Geräte möglich. Die Netzsteuerung wird auf zumindest zwei Zellen vorteilhafterweise verlagert, wobei jede Zelle eigenständig die in den Zellen zusam- mengeschlossenen elektrischen Geräte steuert.
Die Kommunikation zwischen den elektrischen Geräten über das Kommunikationsnetz erfolgt vorteilhafterweise mittels einer peer-to-peer-Verbindung (P2P) . Bei der Verwendung eines P2P- Kommunikationskanals kann ein Schaltanlagensystem ohne Zentraleinheit konzipiert werden, was eine bessere Nutzung der Rechnerressourcen in den Netzwerk gewährleistet und die Ausfallsicherheit erhöht, da nunmehr ein Ausfall der Zentrale nicht zu einem Totalausfall des Kommunikationsnetzes führt, da andere Funktionseinheiten dann die Netzkoordination dynamisch übernehmen. Hierzu ist die Architektur der Softwareapplikation auf diese Koiranunikationsverbindung, beispielsweise nach dem OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection Re- ference Model) , abzustimmen. Die elektrischen Geräte bzw. entsprechende Zelle als Cluster der elektrischen Geräte und/oder die Verwaltungseinheit werden als Systemverbund unter Beachtung der vorhandenen Systemressource, wie Speicherkapazität, zusammengeschlossen und der Programmablauf bzw. die Datenverarbeitung auf unterschiedliche Rechner in den Funktionseinheiten im Systemverbund verteilt. Mit Hilfe von
P2P—Kommunikationsdiensten können die Daten in einem Rechnernetzwerk verteilt werden. Notwendige Funktionseinheiten innerhalb des Kommunikationsnetzwerkes, wie eine Zentrale, wie Logikprogramme zur Sammelmeldungsbildung und Befehlsableitung oder Datenaufbereitung können dabei verteilt im Systemverbund der elektrischen Geräte/Zellen/Verwaltungseinheit ablaufen. Jede Funktionseinheit kann für zentrale Aufgabe über einen P2P-Dienst zur Verfügung stehen, wobei das Programm aus Re- dundanzgründen parallel im Stand-by-Modus auf der jeweiligen Punktionseinheit abläuft. Damit werden unterbrecherfreie Teilausfälle beherrscht. Voraussetzung für diese Softwarearchitekturen sind leistungsfähige und redundante Kommunikationsverbindungen und einer hohen Rechnerkapazität, die insbe- sondere in Ergänzung zum IEC-Standard 61850, ein standardisiertes Datenprotokoll aufweisen sollten.
Die Aufgabe wird ebenfalls durch ein erfindungsgemäßes System zur Einbindung eines elektrischen Gerätes in ein Energiever- sorgungsnetz gelöst, wobei das elektrische Gerät zur Steuerung mindestens eines Netzparameters verwendbar und das e- lektrische Gerät mit zumindest einer Netzsteuerung verbindbar ist, sowie das elektrische Gerät eine eindeutige Identifikation aufweist und das elektrische Gerät die Identifikation nach vorheriger Anmeldung an die Netzsteuerung übermittelt und das elektrische Gerät vor der Anmeldung an die Netzsteuerung eine Anmeldung an eine Verwaltungseinheit durchführt und eine Verwaltungseinheit auf der Grundlage der aktuellen Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes eine Gerätekonfigura- tion für das elektrische Gerät ermittelt, dann die Verwaltungseinheit die Gerätekonfiguration an das elektrische Gerät übermittelt und anschließend das elektrische Gerät die Gerätekonfiguration implementiert, so dass das so konfigurierte elektrische Gerät nachfolgend die Anmeldung an der Netzsteue- rung durchführt .
Die vorliegende Erfindung kann in Form von Hardware, Software oder einer Kombination von Hardware und Software realisiert werden. Hierfür ist jede Art von System bzw. jede andere zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Vorrichtung geeignet. Eine typische Kombination von Hardware und Software könnte ein Universalcomputersystem mit einem Computerprogramm sein, welches in das Universalcomputersystem ge- laden und ausgeführt wird und das ComputerSystem so steuert, dass eine nach dem beschriebenen Verfahren erstellte Applikation ausführt. In einer weiteren Kombination von Hardware und Software kann beispielsweise ein in der Verwaltungseinheit implementiertes regelbasiertes System in einer Recheneinheit anwendbar sein und die Recheneinheit ermittelt so eine Gerätekonfiguration für das sich anmeldende elektrische Gerät. Die vorliegende Erfindung kann auch in ein Computerprogrammprodukt integriert werden, welches alle Merkmale umfasst, die es zur Realisierung der hier beschriebenen computergestützten Verfahren befähigen, und welches nach dem Laden in ein Computersystem in der Lage ist, diese Verfahren auszuführen.
Unter den Begriffen Computerprogrammmittel, Computerprogramm und Computeranwendung ist im vorliegenden Zusammenhang jeder Ausdruck in einer beliebigen Computersprache, Code oder Notation eines Satzes von Anweisungen zu verstehen, welche ein ComputerSystem zur Datenverarbeitung und so zur Ausführung einer bestimmten Funktion befähigen. Das Computerprogrammmittel, das Computerprogramm bzw. die Computeranwendung ist entweder direkt oder nach einer Umwandlung in eine andere
Sprache, Code, Notation oder durch die Darstellung in einer anderen materiellen Form auf dem Computersystem lauffähig.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Un- teransprüchen . Die vorliegende Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele in den Figuren näher erläutert. Es zeigt Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren mit drei e- lektrischen Geräten;
Figur 2 eine schematische Darstellung einer Netzkonfiguration bezüglich der Anmeldung der elektrischen Geräte im Kommunikations- und Versorgungsnetz ;
Figur 3 ein Ablaufdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Netzkonfiguration bezüglich Migration der Netzsteuerung von einer Leitwarte zu einer Zelle;
Figur 5 eine schematische Darstellung des Schichtaufbaus der Software gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahrens für eine peer-to-peer- Kommunikationsverbindung.
Die Figur Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Netzkonfiguration mit drei elektrischen Geräten 2a, 2b, 2c, wo- bei die sich anmeldenden elektrischen Geräte 2a, 2b, 2c über ein Kommunikationsnetz 6 mit einer Verwaltungseinheit 4 verbunden sind. Die elektrischen Geräte 2a, 2b, 2c weisen eine Datenverarbeitungseinheit 5a, 5b, 5c auf, in der die jeweilige Gerätekonfiguration abspeicherbar und in den das jeweilige elektrische Gerät 2a, 2b, 2c steuernden Hauptprozessor der jeweiligen Datenverarbeitungseinheit 5a, 5b, 5c ladbar ist. Die Verwaltungseinheit 4 wird über das Kommunikationsnetz 6, beispielsweise ein Intranet, das World Wide Web oder ein Telefonkommunikationsnetz, von den elektrischen Geräten 2a, 2b, 2c bei der ersten Inbetriebnahme angesprochen und mittels einer eindeutigen Identifikation im Kommunikationsnetzwerk 6 eine entsprechende eindeutige Authentifizierung innerhalb des Kommunikationsnetzes 6 durch die Verwaltungseinheit 4 vergeben. Mit der Authentifizierung des jeweils sich anmeldenden elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c ermittelt die Verwaltungseinheit 4 die optimale Gerätekonfiguration. Hierzu greift die Verwaltungseinheit 4 auf einen Datenpool bezüglich des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes zu. In der Figur FIG.l wird dieser Zugriff auf die Netzzustandsdaten durch eine Datenbank 8 symbolisiert. Die Analyse des Netzzustandes und die Extraktion einer für das neue elektrische Gerät 2a, 2b, 2c optimalen Gerätefunktion wird in der Verwaltungseinheit 4 mittels regelbasierter Systeme 10 (nicht dargestellt) ermittelt. An- schließend übermittelt die Verwaltungseinheit 4 die Authentifizierung und Gerätekonfiguration an das sich anmeldende e- lektrische Gerät 2a. Dies ist in den Figuren 1,2 und 4 durch gestrichelte Pfeile dargestellt. Im elektrischen Gerät 2a, 2b, 2c wird dann die Gerätekonfiguration in der jeweils zu- geordneten Datenverarbeitungseinheit 5a, 5b, 5c eingelesen und das elektrische Gerät 2a, 2b, 2c neu konfiguriert. Das so konfigurierte elektrische Gerät 2a, 2b, 2c ist dann für eine Anmeldung an der Netzsteuerung 3 des Energieversorgungsnetzes 1 vorbereitet .
Die Verwaltungseinheit 4 bindet ebenfalls das sich anmeldende elektrische Gerät 2a, 2b, 2c in das Energieversorgungsnetz 1 als zweites Netzwerk durch einen Informationsaustausch mit der Netzsteuerung 3 ein, wobei wiederum die Identifikation des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c zur eindeutigen Authentifizierung im Energieversorgungsnetz 1 im Rahmen der Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c zum Energieversorgungsnetz verwendet wird. Auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur sowie des Anforderungsprofils für das sich anmeldende elektrische Gerät 2a, 2b, 2c wird eine Gerätekonfiguration ermittelt. Dies kann entweder durch entsprechende tabellarische Zusammenstellungen oder auch durch regelbasierte Systeme 10 (nicht dargestellt) , wie beispiels- weise durch neuronale Netze oder Expertensysteme, vorgenommen werden. Über das Kommunikationsnetz 6 wird die entsprechende Gerätekonfiguration dem nunmehr im Kommunikationsnetz 6 integrierten elektrischen Gerät 2a, 2b, 2c übermittelt und implementiert. Nach Vornahme der Implementierung im elektrischen Gerät 2a, 2b, 2c - nach einer entsprechenden Rückmeldung an die Verwaltungseinheit 4 - meldet sich das elektrische Gerät 2a, 2b, 2c , beispielsweise eine Fernleittechnikeinrichtung o- der ein in einem Leistungstransformator als Netzkomponente 9a integrierte Kommunikations- und Steuereinheit, an der Netz- Steuerung 3 des Energieversorgungsnetzes 1 an. Die Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c kann alternativ durch die Verwaltungseinheit 4 nach einer Rückmeldung des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c bezüglich der erfolgreichen Implementierung der Gerätekonfiguration im elektrischen Gerät 2a, 2b, 2c an der Netzsteuerung 3 erfolgen.
Anschließend kann im Falle einer räumlich und organisatorisch getrennten Verwaltungseinheit 4 von der Netzsteuerung 3 mit der Anmeldung und Authentifizierung des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c an der Netzsteuerung 3 die Netzsteuerung 3 direkt auf das entsprechende elektrische Gerät 2a, 2b, 2c zugreifen und damit die Netzzustände steuern. Die elektrischen Geräte 2a, 2b, 2c besitzen ihrerseits Steuer- und Regelungsfunktionen für zugeordnete Netzkomponenten 9a, 9b, 9c.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass schon Informationen über die Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a, 2b, 2c im Kommunikationsnetz 6 an die Verwaltungseinheit 4 der Netzsteuerung 3 übermittelt werden und somit die Netzsteuerung 3 von der bevorstehenden Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a;2b,2c nach Erhalt der jeweils relevanten Gerätekonfigurationen im Energieversorgungsnetz 1 unterrichtet ist.
Die Figur Fig. 2 zeigt schematisch die zwei unterschiedlichen Netze 1,6, die im Rahmen einer Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a an der Netzsteuerung 3 genutzt werden. Die weiteren in der Figur FIG.2 gezeigten elektrischen Geräte 2b, 2c besitzen bereits eine relevante Gerätekonfiguration und sind be- reits an der Verwaltungseinheit 4 und an der Netzsteuerung 3 authentifiziert und durch die Netzsteuerung 3 steuerbar. Die den elektrischen Geräten zugeordneten Netzkomponenten, wie Leistungsschalter 9c, sind damit ebenfalls durch die Netzsteuerung 3 steuerbar .
Die Anmeldung eines neuen elektrischen Gerätes 2a an der Netzsteuerung 3 des Energieversorgungsnetzes 1 wird mittels der Verwaltungseinheit 4 vorgenommen. Nach einer Anmeldung und Authentifizierung im Kommunikationsnetz 6 auf der Grund- läge einer eindeutigen Identifikation des elektrischen Gerätes 2a wird das elektrische Gerät 2a in das Kommunikations- netz 6 eingebunden. Das Kommunikationsnetz 6 kann dabei ein separates von dem Energieversorgungsnetz 1 getrenntes Kommunikationsnetz, beispielsweise ein Intranet oder ein Telefon- netz, sein. Alternativ kann die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten 2a, 3, 4 direkt über das Energieversorgungsnetz 1, beispielsweise durch Powerline-Communication- Datenübertragen, vorgenommen werden, wobei hierbei ebenfalls das elektrische Gerät 2a eine zweifache Authentifizierung - an der Verwaltungseinheit 4 und nachfolgend an der Netzsteuerung 3 - durchführen muss.
Nach der Einbindung des elektrischen Gerätes 2a in das Kommunikationsnetz 6 ermittelt die Verwaltungseinheit 4 die opti- male Netzkonfiguration für das zu integrierende elektrische Gerät 2a. Die so ermittelte Gerätekonfiguration wird an das elektrische Gerät 2a übermittelt und dort implementiert. Dies wird durch den gestrichelten Pfeil auf das elektrische Gerät 2a in der Figur FIG.2 symbolisiert. Nachfolgend erfolgt eine Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a an der Netzsteuerung 3 in dem Energieversorgungsnetz 1. Im in dem in der Figur FIG.2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Netzsteuerung 3 und die Verwaltungseinheit 4 voneinander räumlich getrennt und ein Daten- und Informationsaustausch zwischen diesen Einheiten 3,4 findet nicht statt.
Die umgekehrte Reihenfolge der Deauthentifizierung ist anzuwenden, wenn ein entsprechendes elektrisches Gerät 2a von der Netzsteuerung 3 und damit vom Energieversorgungsnetz 1 genommen wird. Nach der Abmeldung des elektrischen Gerätes 2a von der Netzsteuerung wird der Netzzugang für dieses elektrische Gerät 2a geschlossen es erfolgt eine Übermittlung dieser Abmeldung des elektrischen Gerätes 2a an die Verwaltungseinheit 4, die dann anschließend die Kommunikationsverbindung zwischen dem elektrischen Gerät 2a und der Verwaltungseinheit 4 unterbricht. Alle für die Aufrechterhaltung notwendigen Einheiten, insbesondere die Netzsteuerung 3 und die Verwaltungseinheit 4, werden durch die Netzsteuerung 3 und/oder Verwal- tungseinheit 4 aktiv getrennt, so dass diese Einheiten 3,4 eine eigenbestimmte Protokollierung der An- und Abmeldevorgänge durchführen können. Hierbei überprüft die Verwaltungseinheit 4 zusätzlich, ob aufgrund der veränderten Netzkonfiguration und/oder Netzstruktur eine Anpassung der noch im E- nergieversorgungsnetz 1 befindlichen elektrischen Geräte
2b, 2c bzw. der zugeordneten Netzkomponenten 9b, 9c notwendig ist. Mittels regelbasierter Systeme 10 (nicht dargestellt), insbesondere mit Hilfe von Expertensystemen, wird zur Vermeidung von kritischen Netzzuständen beziehungsweise zur Beibe- haltung von optimalen Netzkonfigurationen ein entsprechendes elektrisches Gerät 2a gegebenenfalls als relevant klassifiziert und eine entsprechend neu ermittelte Gerätekonfiguration übersandt und im relevanten elektrischen Gerät 2a imple- mentiert.
Die Verwaltungseinheit 4 kann im Sinne der Erfindung in einem stark hierarchisch strukturierten Energieversorgungsnetz 1 innerhalb der Leitstelle als Netzsteuerung 3 oder in einem dezentralen, insbesondere in Zellen 7 als Cluster von elektrischen Geräten 2b, 2c oder sogar in einzelnen elektrischen Geräten 2a implementiert sein. Hierdurch können Steuerungsund Leitfunktionen der Netzsteuerung 3 von den hierarchisch oben stehenden Ebenen, wie der Leitstelle, auf kleinräumige Netzabschnitte, die geografisch oder funktional bedingt sein können, abgegeben werden. Hierdurch werden die Reaktionszeiten insbesondere auf kritische Netzzustände verringert und die menschlichen Bediener in der Leitstelle von entsprechenden Überwachungsaufgaben entlastet.
Die Figur Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm der wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach der Anmeldung 100 des elektrischen Gerätes 2a (nicht dargestellt) an der Verwaltungseinheit 4 (nicht dargestellt) wird die ent- sprechende eindeutige Identifikation des elektrischen Gerätes 2a übermittelt. Die Verwaltungseinheit 4 überprüft die Identifikation, insbesondere in Hinblick auf ihre Eindeutigkeit, und beginnt mit einer Authentifizierung 100 des elektrischen Gerätes 2a in dem Kommunikationsnetz 6 (nicht dargestellt) . Nachfolgend erfolgt eine Abfrage 110, ob eine neue bzw. aktualisierte Konfiguration erforderlich ist.
Im Falle der Notwendigkeit einer neuen bzw. aktualisierten Gerätekonfiguration für das anmeldende elektrische Gerät 2a ermittelt nach der Anmeldung des elektrischen Gerätes 2a im Kommunikationsnetz 6 die Verwaltungseinheit 4 die optimale Gerätekonfiguration für das aufrufende elektrische Gerät 2a. Die so ermittelte Gerätekonfiguration, insbesondere mittels regelbasierter Systeme 10 (nicht dargestellt) , wird dann von der Verwaltungseinheit 4 an das elektrische Gerät 2a übermittelt und dort implementiert 120. In dem elektrischen Gerät 2a dient die Gerätekonfiguration zur Parametrisierung und zur Initialisierung der Authentifizierung des elektrischen Gerä- tes innerhalb des Energieversorgungsnetzes 1. Mit der Anmeldung 130 des elektrischen Gerätes 2a an der Netzsteuerung 3 des Energieversorgungsnetzes 1 aufgrund der eindeutigen Identifikation ist auch im Energieversorgungsnetz leine eindeutige Zuordnung und damit Überwachung sowie Steuerung des elekt- rischen Gerätes 2a im Energieversorgungsnetz 1 gesichert. Für den Fall, dass sämtliche elektrische Geräte 2a, 2b, 2c im Kommunikationsnetz 6 angemeldet sind und die Basis für die Netzstruktur darstellen, sind die im Energieversorgungsnetz 1 authentifizierten Netzkomponenten 9 eine Spiegelung der am Kom- munikationsnetz 6 angemeldeten elektrischen Geräte 2a, 2b, 2c.
Mit der Ermittlung der Gerätekonfiguration 110 aus beispielsweise einer Datenbank 8 (nicht dargestellt) mit zugeordneten Netzzuständen beziehungsweise auf der Grundlage von Messungen der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur wird eine Gerätekonfiguration ermittelt. Neben einer funktionalen Zuordnung, zum Beispiel mittels Tabellen, können regelbasierte Systeme 10 entsprechende Gerätekonfigurationen ermitteln. Diese Gerätekonfigurationen werden vor der Anmeldung des e- lektrischen Gerätes 2a an die Netzsteuerung 3 des Energieversorgungsnetzes 1 im elektrischen Gerät 2a implementiert. Des Weiteren können bei detektierten signifikanten Änderungen 140 der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur anzupassende relevante elektrische Geräte 2b, 2c mittels entsprechender Zu- Ordnungsfunktionen 150, wie beispielsweise mittels regelbasierter Systeme 10, ermittelt, und anschließend koordiniert über die Verwaltungseinheit 4 an die relevanten elektrischen Geräte 2b, 2c übermittelt und dort implementiert werden. Die Deauthentifizierung 160 des elektrischen Gerätes veranlasst die Verwaltungseinheit zu einer Überprüfung möglicher Netzveränderungen 170 und der hieraus gegebenenfalls notwendigen Anpassung 180 der Gerätekonfigurationen von noch im Betrieb befindlichen elektrischen Geräten 2b, 2c (nicht dargestellt).
In der Figur FIG.4 ist die Verlagerung der Netzsteuerung 3 auf eine Zelle 7 als Cluster von elektrischen Geräten 2b, 2c dargestellt. Die elektrischen Geräte 2a, 2b, 2c dienen jeweils zur Steuerung einer Netzkomponente 9a, 9b, 9c, in gezeigten Ausführungsbeispiel ein Blockheizkraftwerk 9a, ein 3-Phasen- Leistungstransformator 9b und einen Leistungsschalter 9c. Die netzweite Netzsteuerung 3global migriert auf die Netzsteuerung 3cell innerhalb einer Zelle 7 als Cluster von elektrischen Geräten 2b, 2c. Im gezeigten Beispiel übernehmen eine in der Zelle 7 eingerichtete Netzsteuerung 3cell und eine in der Zelle eingerichtete Verwaltungseinheit 4cell alle die Zelle betreffenden Authentifizierungs-, Steuerungs- und Sicherheitsfunktionen der elektrischen Geräte 2b, 2c bzw. der zugeordneten Netzkomponenten 9b, 9c eigenständig. Diese -auch teilweise Migration - der Netzsteuerung 3 auf eigenständige Untereinheiten des Energieversorgungsnetzes 1 kann entweder schon bei der Konzeption des Energieversorgungsnetzes 1 vorgesehen oder eine Reaktion auf einen Netzzustand sein, der beispielsweise einen baldigen Ausfall einer Verbindungslei- tung zur Netzsteuerung 3 erwarten lässt.
Hierbei können die Netzzustände und die hieraus abgeleiteten Gerätekonfigurationen für ein anmeldendes elektrisches Gerät 2a entweder mittels regelbasierter Systeme 10 (nicht darge- stellt) in einem netzweiten Datenbanksystem 8 oder in jeweils den Zellen 7 zugeordneten Datenbanksystemen 8cell ermittelt werden .
Die Entscheidungsgewalt über die Art der Netzsteuerung der Energieversorgungsnetze 1 wird damit von den zentralen Leitstellen 3gobal auf die Netzsteuerungen 3cell in den verteilten Zellen 7 verlagert und kann - bei Bedarf - sogar vollständig dorthin migrieren. Dadurch kann ein Energieversor- gungsnetz 1 in verschiedene, weitestgehend selbständige Zellen 7 aufgeteilt werden. Durch diese Aufteilung kann bei Ausfall einer Netzkomponente 9a und damit des zugeordneten e- lektrischen Gerätes 2a eine zeilbasierte Netzsteuerung 3cell weiterhin ein gesteuerter Netzbetrieb sichergestellt werden, was die Verfügbarkeit von Energieverteilnetzen wesentlich verbessert. Die Robustheit der Energieversorgungsnetze 1 und der Kommunikationsnetze 6 im Falle eines partiellen Ausfalles eines oder beider Netze 1,6 nimmt damit zu und garantiert damit eine höhere VersorgungsSicherheit.
Die Figur FIG.5 zeigt eine schematische Darstellung der Softwarearchitektur mit den entsprechenden Softwareschichtenaufbau für eine computerimplementierte Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Figur FIG.5 ist die TCP/IP- Schichtung dargestellt, wobei andere Schichtmodelle wie das OSI-Referenzmodell, ebenfalls genutzt werden können. Auf der Applikationsebene sind die jeweiligen Funktionseinheiten in Form elektrischen Geräten 2a bis 2c, in einer Zelle 7 und/oder in der Verwaltungseinheit 4 direkt steuerbar.
Die für eine Kommunikationsverbindung nutzbaren Kommunikationsschichten Net Access und Internet können für die unterschiedlichsten Kommunikationsdienste genutzt werden. Über den Net Access als unterste Sicht kann mittels eines entsprechen- den Datenprotokolls, wie Ethernet oder Token Ring, eine direkte sehr hardwarenahe Verbindung aufgebaut werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einem mit einem elektrischen Gerät 2c gekoppelten Server in einem Client-Server- Netz. Idealerweise wird bei allen Kommunikationsverbindungen der Standard IEC 61850 berücksichtigt. Gleiches gilt für eine peer-to-peer (P2P) Kommunikationsverbindung zwischen zwei mit jeweils einem elektrischen Gerät 2a, 2b verbundenen Recheneinheiten. Die Recheneinheiten sind über eine P2P-Verbindung miteinander verbunden und stellen dynamisch die vorhandenen Rechnerkapazitäten zur Programmdurchführungen und für das Datenmanagement zur Verfügung. Die Kommunikation über das Internet ist im gezeigten Schichtmodell einer eigenen dem Net Access übergeordneten Schicht zugeordnet. Die entsprechenden Datenprotokolle für die Kommunikation über diese Internet- Schicht können TCP, UDP oder SPX sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Einbinden eines elektrischen Gerätes (2a) in ein Energieversorgungsnetz 1, wobei das elektrische Gerät (2a) zur Steuerung mindestens eines Netzparameters verwendbar und das elektrische Gerät (2a) mit zumindest einer Netzsteuerung (3) verbindbar ist, sowie das elektrische Gerät (2a) eine eindeutige Identifikation aufweist und das elektrische Gerät (2a) die Identifikation nach vorheriger Anmeldung an die Netzsteuerung (3) übermittelt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das elektrische Gerät (2a) vor der Anmeldung an die Netzsteuerung (3) eine Anmeldung mittels einer Identifikation an eine Verwaltungseinheit (4) durchführt und auf der Grundlage der aktuellen Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes (1) eine Gerätekonfiguration für das elektrische Gerät (2a) in der Verwaltungseinheit (4) ermittelt wird, die Gerätekonfiguration dann durch die Verwaltungseinheit (4) an das elektrische Gerät (2a) übermittelt und anschließend im elektrischen Gerät (2a) die Gerätekonfiguration implementiert wird, so dass durch das so konfigurierte elektrische (2a) Gerät nachfolgend die Anmeldung an der Netzsteuerung (3) durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gerätekonfiguration für das elektrische Gerät (2a) nach der Anmeldung an die Verwaltungseinheit (4) auf der Grundlage zumindest einer weiteren Gerätekonfiguration zumindest eines zweiten an der Verwaltungseinheit (4) angemeldeten elektri- sehen Gerätes (2b) ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gerätekonfiguration Parametersätze und/oder netzrelevante Daten zur Abbildung der Netzkonfiguration des Netzzustandes und/oder der Netzstruktur des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes (1) umfasst.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach der Anmeldung des elektrischen Gerätes (2a) an die Verwaltungseinheit (4) und der Implementierung der Gerätekonfi- guration im elektrischen (2a) Gerät eine Anmeldung des elektrischen Gerätes (2a) an der Netzsteuerung (3) des Energieversorgungsnetzes (1) erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die eindeutige Identifikation zur weiteren Identifikation an die Verwaltungseinheit (4) und zur Identifikation an der der NetzSteuerung (3) im Energieversorgungsnetz (1) dient.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach der Anmeldung und/oder Abmeldung eines weiteren elektrischen Gerätes (2a) an die Verwaltungseinheit (4) die Gerätekonfigurationen der im Energieversorgungsnetz (1) verbleiben- den elektrischen Geräte (2b, 2c) neu berechnet und bei einer detektierten Abweichung die modifizierten Gerätekonfiguration an die jeweils relevanten elektrischen Geräte (2b, 2c) übermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Anmeldung des elektrischen Gerätes (2a) an der Verwaltungseinheit (4) über ein zum Energieversorgungsnetz (1) paralleles Kommunikationsnetz (6) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verwaltungseinheit (4) in einer Leitwarte als Netzsteuerung (3) oder in einem elektrischen Gerät (2a) oder in einer aus zumindest zwei elektrischen Geräten (2b, 2c) gebildeten Zelle (7) als Zusammenschluss von elektrischen Geräten gebildet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Zuordnung der Verwaltungseinheit (4) innerhalb einer hierarchischen Netzsteuerung (3) oder innerhalb von eigenständigen Zellen (7) oder innerhalb eines elektrischen Gerätes (2a) auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netz- Struktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungs- netzes (1) vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein regelbasiertes System (10) , insbesondere ein Expertensystem oder ein Neuronales Netz, die Festlegung der Verwaltungseinheit (4) innerhalb des Energieversorgungsnetzes (1) und/oder der Ermittlung der Gerätekonfiguration auf der Basis der gegebenen Netzkonfiguration für ein elektrisches Gerät (2a) er- mittelt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein regelbasiertes System (10) den Umfang der Entscheidungsfunktionen der Verwaltungseinheit (4) auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes (1) ermittelt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Netzsteuerung (3) in der Leitwarte oder in dem elektrischen Gerät (2a) oder in aus zumindest zwei zusammengeschlossenen elektrischen Geräten (2b, 2c) als Zelle (7) implemen- tiert wird.
13. Verfahren nach Ansprüche 12 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein regelbasiertes System (10) , insbesondere ein Expertensystem oder ein Neuronales Netz, die Implementierung der Netzsteuerung (3) innerhalb des Energieversorgungsnetzes (1) auf der Grundlage der Netzkonfiguration und/oder der Netzstruktur und/oder des Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes (1) festlegt .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Netzsteuerung (3) auf zumindest eine Zelle (7) verlagert wird, wobei jede Zelle (3) eigenständige die in der Zelle (7) zusammengeschlossenen elektrischen Geräte (2b, 2c) steuert und überwacht .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kom- munikation zwischen den elektrischen Geräten (2a, 2b, 2c) und/oder der Verwaltungseinheit (4) und/oder den Zellen (7) mittels einer peer-to-peer-Kommunikationsverbindung erfolgt und Ressourcen zur Programmverarbeitung durch die elektrischen Geräte (2a, 2b, 2c) und/oder die Verwaltungseinheit (4) und/oder die Zelle (7) dynamisch und aufeinander abgestimmt zur Verfügung gestellt werden.
16. System zur Einbindung eines elektrischen Gerätes (2a) in ein Energieversorgungsnetz (1) , wobei das elektrische Gerät (2a) zur Steuerung mindestens eines Netzparameters verwendbar und das elektrische Gerät (2a) mit zumindest einer Netzsteuerung (3) verbindbar ist, sowie das elektrische Gerät (2a) eine eindeutige Identifikation aufweist und das elektrische Ge- rät die Identifikation nach vorheriger Anmeldung an die Netzsteuerung (3) übermittelt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das elektrische Gerät (2a) vor der Anmeldung an die Netzsteuerung (3) eine Anmeldung an eine Verwaltungseinheit (4) durchführt und die Verwaltungseinheit (4) auf der Grundlage der aktuellen Netzzustandes des Energieversorgungsnetzes (1) eine Gerätekonfiguration für das elektrische Gerät (2a) ermittelt, dann die Verwaltungseinheit (4) die Gerätekonfiguration an das elektrische Gerät (2a) übermittelt und anschlie- ßend das elektrische Gerät (2a) die Gerätekonfiguration implementiert, so dass das so konfigurierte elektrische Gerät (2a) nachfolgend die Anmeldung an der Netzsteuerung (3) durchführt .
17. System nach Anspruch 16 mit Mitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
18. Datenverarbeitungsprogramm zum Ausführen in einem Datenverarbeitungssystem, wobei das Datenverarbeitungsprogramm Teile eines Quellcodes zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 15 umfasst, wenn das Programm in einem Computer läuft .
19. Computerprogrammprodukt, das in einem Computerlesbaren Medium gespeichert ist und computerlesbare Programmmittel umfasst, mittels derer ein Computer veranlasst wird, ein Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche 1 bis 15 durchzuführen, wenn das Programm in dem Computer läuft.
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