EP2853015A1 - Verfahren und vorrichtung zur zuordnung einzelner phasenleiter in einem mehrphasigen energieverteilnetz - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur zuordnung einzelner phasenleiter in einem mehrphasigen energieverteilnetz

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Publication number
EP2853015A1
EP2853015A1 EP12729897.4A EP12729897A EP2853015A1 EP 2853015 A1 EP2853015 A1 EP 2853015A1 EP 12729897 A EP12729897 A EP 12729897A EP 2853015 A1 EP2853015 A1 EP 2853015A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase
time
unit
voltage
location
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Withdrawn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
EP12729897.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jaroslaw Kussyk
Johann Lichtnekert
Richard PITZ
Wolfgang Salmutter
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 EP2853015A1 publication Critical patent/EP2853015A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/18—Indicating phase sequence; Indicating synchronism
    • 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
    • H02J13/00012—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 using an auxiliary transmission line
    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • 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
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Definitions

  • the invention relates to a method for assigning individual phase conductors at one point to those at at least one further point in a multi-phase energy distribution network, in particular in a three-phase network, in network operation, as well as a corresponding device.
  • a point can be located anywhere in the energy distribution network, but at least the interest of the network connection points of consumers and the distribution stations, such as
  • Energy distribution networks is often respected only on a uniform rotating field direction at the three-phase terminals of the households, for example, a cyclically successively rising or falling by 120 ° order of
  • grid expansion plans or installation plans is often not sufficient because they may be incomplete or may not correspond to the actual energy distribution grid.
  • Reference time and the time of zero crossing of the phase voltage is determined or in the case of
  • Reference time and the time of zero crossing of the phase voltage is determined or in the case of
  • a point according to the invention is a defined location in a multi-phase energy distribution network, where the phase voltages of at least one phase conductor are determined, ie measured. For example, to determine to which of the phase lines a particular consumer, such as a household, is connected, a location in or at a substation and another location may be provided to the consumer. If at any point a voltage measuring device is present, for example in a transformer station, in an electricity meter with
  • Remote reading, distribution network monitoring or voltage quality measuring equipment it makes sense to use that voltage meter as the location.
  • common reference time means that the determination, such as the measurement, of the phase voltage at the at least two locations simultaneously or synchronously
  • the measurement takes place. If more than two digits are used for a measurement, then it must be ensured here too that the measurement takes place simultaneously at all points. Therefore, when the measurement is triggered by a signal, it is in determining the common reference time if necessary, take into account the duration of the signal to the individual points. If the propagation time of the signal to the phase duration of the alternating current of the energy distribution network is negligible, then no time correction of the signal must be made, and the reception time of the signal is used as a common reference time.
  • phase conductor will differ slightly (usually up to 5%).
  • Phase difference here thus means that those time and / or phase differences are assigned to each other, which have the least deviation or scattering to each other.
  • phase information ie the phase difference (which is also referred to as phase shift) depends on the type of connection (phase voltage or chained voltage in a 4- and / or 3-conductor system).
  • time difference and “Phase difference” the same physical state and are therefore equally usable within the scope of the invention.
  • Phase conductors are clearly assigned to each other at the different locations - due to a single measurement process. It is therefore not necessary to carry out a plurality of successive measurements on the different phase conductors, as provided, for example, by DE 196 21 543 A1. However, the method can also be applied to only one or two phase conductors
  • Phase voltages at one point determines at least the phase voltage of a phase conductor and at a further location at least the phase voltage of a phase conductor.
  • Phase voltage is always measured between the phase conductor and neutral.
  • the chained voltages are measured, at least one chained one at a location
  • Voltage measured (between two phase conductors) and at a further point at least one concatenated voltage.
  • An embodiment of the invention provides that the common reference time is chosen such that this with the time of the zero crossing of a phase voltage or a chained voltage at the first location
  • the propagation time of the signal may also be used when determining the common
  • Transmission sections can be at
  • Phase voltages are evaluated synchronously. As a result, any frequency fluctuations in the network frequency during the transmission due to the multiple hops or the multiple repetitions can not affect the measurement accuracy.
  • the signal contains information that determines the reference time for a time after the signal is received.
  • the signal may include information that the measurement should be made at a certain time in the future, and that time is read on a local clock.
  • the signal may also contain information about
  • Measuring points based on the respective local clocks takes place at the same time. It would also be possible to determine the common reference time by several signals transmitted in succession.
  • the signal is transmitted via one or more conductors (phase conductors, neutral conductors). It can therefore be used advantageously for the transmission of the signal the power distribution network.
  • the signal can be generated in particular for this purpose at about one point and transmitted by the latter and then transmitted to the other point. This has the advantage that the signal generator can be integrated into the devices necessary for carrying out the method at one of the points. This also allows data from this point, such as phase angles of
  • the signal can also be transmitted via another wired or wireless transmission medium, such as via radio.
  • the signal generator is located at a different location than at one point.
  • the signal can also, especially if it is sent from a point in the multiphase power distribution network
  • the inventive device for carrying out the
  • a phase measuring unit is provided at at least two points, with which the time of the zero crossing of the
  • Phase measuring unit connected comparison unit is provided, which can be determined with the phase measuring unit, the time difference or the phase difference between the reference time and time zero crossing, and
  • An alternative device provides that
  • a signal generator for determining the common reference time at the time of
  • a phase measuring unit is provided at the first location and at at least one further location with which the
  • At least two phase conductors can be measured
  • a comparison unit connected to the phase measuring unit is provided, wherein with the phase measuring unit the time difference or the phase difference between reference time and time of the zero crossing can be determined, and with the comparison unit that
  • Phase conductor of the first position can be assigned to a phase conductor of the second position
  • Reference time point may include a transmitting and receiving unit at each point and a signal generator, in particular at one point.
  • a transmitting and receiving unit at each point and a signal generator, in particular at one point.
  • a signal generator for the transmission of signals, in particular of data packets, at least one transmission and
  • Phase measuring unit and optionally connected to the signal generator, the comparison unit and the allocation unit.
  • the transmitting and receiving unit For the transmission of signals, in particular of data packets, over the energy distribution network can be provided that at each point the transmitting and receiving unit with the
  • Phase conductors and the neutral conductor is connected.
  • the transmitting and receiving unit for the transmission of signals by means of conductors that do not belong to the energy distribution network is formed by radio or by optical transmission.
  • FIG. 1 shows a schematically represented invention
  • FIG. 1 shows the time course of the phase voltages of
  • Phase conductor of Figure 1, Figure 3 is a schematically illustrated invention
  • FIG. 4 shows the time course of the phase voltages of
  • Figure 1 shows a section of a three-phase network consisting of three phase conductors LI, L2, L3 and a
  • Unit E provided, at the second location M2, a second unit Ex is provided. Between the first and second location, a third unit, a so-called reference unit Er, is provided at a third location M3.
  • Phase conductor - first phase conductor LI, second phase conductor L2, third phase conductor L3 - are in the first position Ml in the illustration in Figure 1 in ascending order of each other, between the first Ml and third place M3, the phase conductors LI and L2
  • first phase conductor Llr at the third position M3 corresponds to the second phase conductor L2 at the first position Ml
  • the second phase conductor L2r at the third position M3 corresponds to the first phase conductor LI at the first position Ml.
  • a point is drawn, at which possibly again a permutation of the phase conductors takes place, so that it is not known which phase conductor L1x, L2x, L3x at the second point M2 (about the connection location of a
  • a signal generator 1 which generates a signal which is sent via a transmitting and receiving unit 5 to the other locations M2, M3.
  • the signal generator 1 also has a connection to the allocation unit 3, which is not shown here in FIG.
  • the Transmitter and receiver unit 5 a modem, namely a
  • DLC modem distributed line carrier modern
  • This DLC modem usually uses a frequency range of 3 to 95 kHz (it would also be possible up to 500 kHz) with a data transmission rate of less than 100 bit / s up to several 10 kbit / s.
  • M2, M3, a second unit Ex or a third unit (reference unit) Er are arranged, which also each have a designed as a DLC modem transmitting and receiving unit 5.
  • Transmitting and receiving units 5 are connected at each point Ml, M2, M3 respectively with the three phase conductors LI, L2, L3 and with the neutral conductor N.
  • the first position Ml takes over the assignment of the phase conductors, here is the transmission and
  • Receiving units 5 also with the allocation unit. 3
  • the second and third place M2, M3 have in their units Ex, Er each have a phase measuring unit 4, which with the three phase conductors LI, L2, L3 and with the
  • Neutral conductor N is connected at the respective point, with the phase measuring unit 4, the time of zero crossing of the phase voltages in the three phase conductors LI, L2, L3 can be measured.
  • the second and third points M2, M3 additionally each have a comparison unit 2 connected to the phase measuring unit 4, with which reference numeral 2 for the
  • Phase conductor the time difference or the phase difference between the reference time and time of the zero crossing of the phase voltage can be determined.
  • Comparison unit 2 is in each case with the transmission
  • Receiving unit 5 connected so that the determined time or phase difference can be transmitted to the allocation unit 3, with which by comparing the time or Phase differences, the phase conductors of different locations can be assigned to each other.
  • FIG. 2 shows the time profile of the phase voltages at the points M 1, M 2, M 3 from FIG. 1 and the transmitted data packet TxD.
  • the signal generator 1 of the first unit E transmits in
  • Receiving unit 5 from a data packet TxD in the three-phase network, which is thus used as a communication medium between the units E, Er and Ex.
  • the data packet is received as RxDx via the modem (transmitting and receiving unit 5), in the third unit Er via the modem (transmitting and receiving unit 5) as RxDr.
  • Data packets are the data packet RxDx or RxDr to the
  • Phase measuring units 4 of the units Er, Ex the measurement of the phase information of the phase voltages of the individual phase conductors is triggered due to the reception of the data packet, the zero crossings of the phase voltages ULlr, UL2r, UL3r or ULlx, UL2x, UL3x are detected and as
  • the reception time corrected if necessary by the transit time of the data packet RxDx or RxDr, represents the reference time.
  • AtLlr, AtL2r, AtL3r formed between the reception times of the data packets RxDx or RxDr on the one hand and the times of the zero crossings of the corresponding phase voltages ULlx, UL2x, UL3x or ULlr, UL2r, UL3r on the other. These time differences are shown in FIG. The time differences AtLlx, AtL2x, AtL3x, AtLlr, AtL2r, AtL3r, together with the associated terminal designations or terminal numbering of the phase conductors Llx, L2x, L3x, Llr, L2r, L3r from the comparison units 2 via the modems
  • LI corresponds to L2r or L3x
  • L2 corresponds to Llr or Llx
  • L3 corresponds to L3r or L2x. If required, this information can also be transmitted to the units Ex and Er, in particular their comparison units 2, approximately also via the phase conductors by means of the modems (transmitting and receiving units 5). The information may also be communicated to other devices and systems.
  • the information about the time differences and / or the current phases of the phase voltages of the individual phase conductors together with their unique numbers in the energy distribution network and possibly with other measured values via the same transmission system as that for the data packet TxD or RxDx and RxDr (ie by means of DLC modems via the energy distribution network) or via a
  • Allocation units 3 are provided which require information about the phase conductor assignment at the points (connection points) of the energy distribution network.
  • the signal generator 1 may be integrated in the allocation unit 3. As a result, the signal generator 1 can simply be given all the data that it transmits to the signal in the form of the
  • the time differences or the current phases are subdivided into groups with the smallest possible scattering of the values.
  • conductor terminals at different locations (locations) of the power distribution network are assigned to a common phase conductor. This corresponds to a relative allocation.
  • it requires at least one reference terminal per group of
  • Fig. 1 Time differences or phases whose name is known.
  • Fig. 1 are the reference terminals in the
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment in which the device according to the invention without
  • the device consists in
  • Three-phase network again consists of three phase conductors LI, L2, L3 and a neutral conductor N.
  • a first unit E is provided, at the second location M2, a second unit Ex is provided.
  • Phase conductor L3 - are in the first position Ml in the illustration in Figure 3 in ascending order on top of each other, between the first Ml and second point M3 a point is located at the possible way a permutation of the phase conductors takes place, so it is not known which Phase conductor Llx, L2x, L3x at the second point M2 (about the point of connection of a consumer) which phase conductor corresponds to the first location Ml.
  • a signal generator 1 is provided which generates a signal which is sent via a transmitting and receiving unit 5 to the other point M2.
  • the signal generator 1 is controlled by the phase measuring unit 4 arranged in the unit E.
  • the transmitting and receiving unit 5 is a DLC modem.
  • a second unit Ex is arranged, which likewise has a transmitting and receiving unit 5 designed as a DLC modem.
  • the transmitting and receiving units 5 are at each point Ml, M2 each with the three phase conductors LI, L2, L3 and with the
  • Comparative unit 2 in the or in each of the units Ex in several such units.
  • Assignment unit 3 is connected, which is also arranged in the first unit E.
  • the first and second positions M1, M2 each have one in their units E, Ex
  • Phase measuring unit 4 which is connected to the three phase conductors LI, L2, L3 and to the neutral conductor N at the respective location.
  • the second point M2 additionally has a comparison unit 2 connected to the phase measuring unit 4, with which the phase conductors Llx, L2x, L3x have the Time difference or the phase difference between
  • Phase voltage can be determined.
  • the comparison unit 2 is connected to the transmitting and receiving unit 5, so that the determined time or phase difference and the resulting
  • the three-phase network is used as a communication medium between the units E, Ex.
  • the phase measuring unit 4 of the first unit E detects the zero crossings of the phase voltages ULI, UL2, UL3 and controls by this information the signal generator 1, which in
  • the falling edge of the phase voltage ULI sends a data packet TxD into the three-phase network.
  • the data packet TxD contains information that the data packet TxD has been transmitted in synchronism with the zero crossing of the falling edge of the phase voltage ULI and via the phase relationship or the phase order of the phase voltages ULI, UL2, UL3 at the first position Ml, ie those values measured with the first unit E.
  • the data packet TxD could be the signal generator 1 and the
  • Comparison units 2 are also made known via another transmission path or with another data packet.
  • Figure 4 shows schematically the time course of
  • the first unit E transmits at the zero crossing of the falling edge of the phase voltage ULI a data packet TxD to the second unit Ex.
  • the data packet as RxDx via the modem (transmitting and receiving unit 5) is received ,
  • the data packet RxDx is transferred to the comparison unit 2.
  • the zero crossings of the phase voltages ULlx, UL2x, UL3x are detected and passed as phase information of the comparison unit 2 for comparison with the reception times of the data packets RxDx.
  • corrected reception time represents the reference time.
  • Time difference can be determined, because the phase conductor with the smallest time difference, which is zero in the ideal case, corresponds to the first phase conductor LI at the first point Ml, whose time difference is also zero, because
  • phase conductor L2x according to FIG. 4 has a vanishingly small time difference AtL2x at the second location M2, so that the first phase conductor LI at the first location Ml corresponds to the second phase conductor L2x at the second location M2. Due to the phase information of the
  • L2 corresponds to L3x
  • L3 corresponds to Llx
  • this information is transmitted to the allocation unit 3 of the first unit E via the DLC connection, that is to say the modems (transmitting and receiving units 5) and the phase conductors. Also in this embodiment, the information may be provided to other devices.
  • the common reference time for example by specifying a specific reference time, such as that the measurement should be performed every hour, or by a corresponding local time setting in the
  • an automatic detection of the phase conductor assignment is made possible in an electrical energy distribution network, without knowledge of its topology or by changing the topology by
  • devices can be used which are already in one
  • Distribution network exist and can be used, for example

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung einzelner Phasenleiter (L1, L2, L3) an einer ersten Stelle (M1) zu jenen an zumindest einer weiteren Stelle (M2, M3) in einem mehrphasigen Energieverteilnetz, insbesondere in einem Drehstromnetz, bei Netzbetrieb, wobei für diese Stellen (M1, M2, M3) ein gemeinsamer Referenzzeitpunkt bestimmt wird, für diese Stellen die Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der Phasenspannung bzw. der verketteten Spannung zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung bestimmt wird, und durch Vergleich der Zeit- und/oder Phasendifferenzen an zwei unterschiedlichen Stellen jener Phasenleiter der einen Stelle einem Phasenleiter der weiteren Stelle zugeordnet wird, der die gleiche Zeit- und/oder Phasendifferenz bezüglich des gemeinsamen Referenzzeitpunkts aufweist. Mit diesem Verfahren wird eine zusätzliche Belastung des Energieversorgungsnetzes oder eine Unterbrechung des Netzbetriebs vermieden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Zuordnung einzelner
Phasenleiter in einem mehrphasigen Energieverteilnetz
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung einzelner Phasenleiter an einer Stelle zu jenen an zumindest einer weiteren Stelle in einem mehrphasigen Energieverteilnetz, insbesondere in einem Drehstromnetz, bei Netzbetrieb, sowie eine entsprechende Vorrichtung. Eine solche Stelle kann sich an einer beliebigen Stelle im Energieverteilnetz befinden, von Interesse sind jedoch jedenfalls die Netzanschlussstellen von Verbrauchern sowie die Verteilstationen, etwa
Transformatorstationen (Trafostationen) , Netzverteilkästen und Ähnliches.
Stand der Technik
Für die Dreiphasen-Wechselstromübertragung in elektrischen Energieverteilnetzen, insbesondere in Mittel- oder
Niederspannungsnetzen, werden oft Systeme mit drei oder vier Leitern verwendet. Bei Inbetriebnahme oder beim Ausbau der
Energieverteilnetze wird oft lediglich auf eine einheitliche Drehfeldrichtung an den Dreiphasen-Anschlüssen der Haushalte geachtet, beispielsweise auf eine zyklisch nacheinander um 120° aufsteigende oder abnehmende Reihenfolge der
Phasendifferenzen zwischen den Phasenspannungen in einem System mit vier Leitern oder zwischen den verketteten
Spannungen in einem System mit drei Leitern.
Diese Praxis hat zur Folge, dass keine Zuordnung zwischen den einzelnen Phasenleitern einer Verteilstation, etwa einer Trafostation, und den Phasenleitern bei den Verbrauchern, bekannt ist. Mit anderen Worten, man weiß nicht, welcher Phasenleiter beim Verbraucher welchem Phasenleiter in der Verteilstation entspricht.
Mit der zunehmenden Dezentralisierung der Energieerzeugung, etwa durch private Photovoltaikanlagen oder kleine Kraft- Wärme-Kopplungsanlagen in Privathaushalten, verändert sich auch die Nutzung der elektrischen Energieverteilnetze: von einer zentralen Stromverteilung - von einer oder mehreren Trafostationen zum Verbraucher - zu einer zumindest zeitweise dezentralen Stromverteilung - etwa von einem Haushalt zu anderen Haushalten oder von mehreren privaten
Energieerzeugern zur Trafostation bzw. ins
Mittelspannungsnetz . Um die Überwachung und Steuerung der Spannungsqualität sowie die Überwachung der Stromverteilung in solchen dezentralen Energieverteilnetzen gewährleisten zu können, braucht man eine eindeutige Zuordnung einer oder mehrerer Phasenleiter an einem Verbraucheranschluss zu einem bestimmen Phasenleiter eines Stranges des Energieverteilnetzes, auch im Falle einer Änderung im Aufbau des Energieverteilnetzes.
Das Heranziehen von Netzausbauplänen oder Installationsplänen ist oft nicht ausreichend, weil diese unvollständig sein oder nicht dem tatsächlichen Energieverteilnetz entsprechen können .
Es ist gemäß der DE 196 21 543 AI bekannt, eine Last für eine definierte Zeitdauer mit einer bestimmten Größe auf eine Netzphase des Energieversorgungsnetzes zu schalten und anhand dieser Be- oder Entlastungsänderung die angeschlossene Phase im Netz zu identifizieren. Dies hat den Nachteil, dass zu diesem Zweck nicht nur ein zusätzliches Gerät vorgesehen werden muss, sondern dass dieses das Energieversorgungsnetz belastet. Mit diesem Verfahren kann immer nur eine Netzphase überprüft und zugeordnet werden. Die EP 0 961 125 A2 schlägt vor, die Phasenidentifizierung von Mittelspannungskabeln im gegen Erde kurzgeschlossenen Zustand durchzuführen, und zwar durch Einspeisung einer
Tonfrequenz in die zu identifizierende Leitung. Dies hat den Nachteil, dass dazu der Netzbetrieb unterbrochen werden muss. Auch mit diesem Verfahren kann immer nur eine Netzphase nach der anderen überprüft und zugeordnet werden.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche
zumindest die Nachteile der zusätzlichen Belastung des
Energieversorgungsnetzes und der Unterbrechung des
Netzbetriebs überwindet.
Diese Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und für eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 oder 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen
abhängigen Ansprüchen definiert.
Erfindungsgemäß ist daher beim Verfahren zur Zuordnung einzelner Phasenleiter an einer Stelle zu jenen an zumindest einer weiteren Stelle in einem mehrphasigen
Energieverteilnetz, insbesondere in einem Drehstromnetz, bei Netzbetrieb vorgesehen, dass
- für diese Stellen ein gemeinsamer Referenzzeitpunkt
bestimmt wird,
- für die erste Stelle im Falle eines Vierleiternetzes für zumindest einen Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder
Phasendifferenz der Phasenspannung zwischen dem
Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung bestimmt wird bzw. im Falle eines
Dreileiternetzes für zumindest zwei Phasenleiter die
Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der verketteten
Spannung zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der verketteten Spannung bestimmt wird,
- für die weitere Stelle im Falle eines Vierleiternetzes für zumindest einen Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder
Phasendifferenz der Phasenspannung zwischen dem
Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung bestimmt wird bzw. im Falle eines
Dreileiternetzes für zumindest zwei Phasenleiter die
Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der verketteten
Spannungen zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der verketteten Spannungen bestimmt wird,
- und durch Vergleich der Zeit- und/oder Phasendifferenzen an der ersten Stelle mit jenen an der weiteren Stelle jener Phasenleiter der ersten Stelle einem Phasenleiter der
weiteren Stelle zugeordnet wird, der die gleiche Zeit- und/oder Phasendifferenz bezüglich des gemeinsamen
Referenz Zeitpunkts aufweist.
Eine erfindungsgemäße Stelle ist ein definierter Ort in einem mehrphasigen Energieverteilnetz, wo die Phasenspannungen von zumindest einem Phasenleiter bestimmt, also gemessen, werden. Um etwa festzustellen, an welcher der Phasenleitungen ein bestimmter Verbraucher, wie ein Haushalt, angeschlossen ist, kann eine Stelle in oder bei einer Trafostation und eine weitere Stelle beim Verbraucher vorgesehen sein. Falls an einer Stelle ohnehin ein Spannungsmessgerät vorhanden ist, etwa in einer Trafostation, bei einem Stromzähler mit
Fernauslesung, einer Verteilungsnetzüberwachung oder einer Anlage zur Messung der Spannungsqualität, macht es Sinn, als Stelle jene dieses Spannungsmessgeräts heranzuziehen.
Der Begriff „gemeinsamer Referenzzeitpunkt" bedeutet, dass die Bestimmung, etwa die Messung, der Phasenspannung an den zumindest zwei Stellen gleichzeitig oder synchron
stattfindet. Falls für eine Messung mehr als zwei Stellen herangezogen werden, so muss auch hier sichergestellt werden, dass die Messung an allen Stellen gleichzeitig erfolgt. Wenn die Messung mittels eines Signals ausgelöst wird, ist daher bei der Bestimmung des gemeinsamen Referenzzeitpunkts gegebenenfalls die Laufzeit des Signals zu den einzelnen Stellen zu berücksichtigen. Ist die Laufzeit des Signals zur Phasendauer des Wechselstroms des Energieverteilnetzes vernachlässigbar, so muss keine Laufzeitkorrektur des Signals vorgenommen werden, und der Empfangszeitpunkt des Signals wird als gemeinsamer Referenzzeitpunkt herangezogen.
Da jede volle Phase (360°) der Phasenspannung bzw. der verketteten Spannung zwei Nulldurchgänge aufweist, ist mit dem „Nulldurchgang der Phasenspannung" entweder immer nur jener bei fallender Flanke oder immer nur jener bei
steigender Flanke gemeint. Bei der Messung der Phasenspannung bzw. der verketteten Spannung muss diese gegebenenfalls gefiltert werden, sodass Oberschwingungen eliminiert werden und der Nulldurchgang der Grundschwindung festgestellt werden kann .
Beim Vergleich der Zeit- und/oder Phasendifferenzen an zwei unterschiedlichen Stellen, wo jener Phasenleiter der einen Stelle einem Phasenleiter der weiteren Stelle zugeordnet wird, der die gleiche Zeit- und/oder Phasendifferenz
bezüglich des gemeinsamen Referenzzeitpunkts aufweist, ist zu berücksichtigen, dass die „gleiche Zeit- und/oder
Phasendifferenz" nur im Idealfall erfüllt sein kann. In der Regel werden durch Messungenauigkeiten oder voneinander geringfügig abweichende tatsächliche Referenzzeitpunkte an verschiedenen Stellen die Zeit- und/oder Phasendifferenzen eines Phasenleiters geringfügig (in der Regel bis zu 5% ) voneinander abweichen. „Gleiche Zeit- und/oder
Phasendifferenz" bedeuten hier somit, dass jene Zeit- und/oder Phasendifferenzen einander zugeordnet werden, welche die geringste Abweichung oder Streuung zueinander aufweisen.
Die Phaseninformation, also die Phasendifferenz (die auch als Phasenverschiebung bezeichnet wird) ist abhängig von der Anschlussart (Phasenspannung oder verkettete Spannung in einem 4- und/oder 3-Leitersystem) . Selbstverständlich
beschreiben die Begriffe „Zeitdifferenz" und „Phasendifferenz" den selben physikalischen Zustand und sind daher im Rahmen der Erfindung gleichwertig verwendbar.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird einerseits keine zusätzliche Last verwendet und andererseits muss der
Netzbetrieb nicht unterbrochen werden, sondern für das erfindungsgemäße Verfahren wird ja gerade die jeweils aktuelle Phasenspannung benötigt. In der Regel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass für jede Stelle die Phasenspannungen bzw.
verketteten Spannungen von allen (drei) Phasenleitern zum Referenzzeitpunkt bestimmt werden. Dadurch können alle
Phasenleiter einander an den verschiedenen Stellen eindeutig zugeordnet werden - aufgrund eines einzigen Messvorgangs. Es müssen somit nicht mehrere aufeinanderfolgende Messungen an den unterschiedlichen Phasenleitern durchgeführt werden, wie dies etwa aufgrund der DE 196 21 543 AI vorgesehen ist. Das Verfahren kann aber auch nur auf einen oder zwei Phasenleiter angewendet werden: Dazu werden bei Messung der
Phasenspannungen an einer Stelle zumindest die Phasenspannung von einem Phasenleiter und an einer weiteren Stelle zumindest die Phasenspannung von einem Phasenleiter bestimmt. Die
Phasenspannung wird immer zwischen dem Phasenleiter und dem Nullleiter gemessen. Wenn die verketteten Spannungen gemessen werden, wird an einer Stelle zumindest eine verkettete
Spannung gemessen (zwischen zwei Phasenleitern) und an einer weiteren Stelle zumindest eine verkettete Spannung. Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der gemeinsame Referenzzeitpunkt so gewählt wird, dass dieser mit dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs einer Phasenspannung bzw. einer verketteten Spannung an der ersten Stelle
zusammenfällt. Dies entspricht dem Verfahren in Figur 3: Da der Referenzzeitpunkt mit einem Nulldurchgang zusammenfällt, kann eine Messung der Phasenspannung bzw. der verketteten Spannung entfallen. Unabhängig von den genannten Ausführungsvarianten kann der gemeinsame Referenzzeitpunkt auf einfache Weise durch
Aussenden eines Signals an die Stellen festgelegt werden. Falls die Stellen unterschiedlich weit vom Aussendepunkt des Signals entfernt sind, ist gegebenenfalls auch die Laufzeit des Signals bei der Bestimmung des gemeinsamen
Referenzzeitpunkts zu berücksichtigen. Wenn die Laufzeit des Signals in Vergleich zur Phasendauer der Phasenspannungen zu vernachlässigen ist, wird dies nicht notwendig sein.
Bei Datenübertragungssystemen mit mehreren
Übertragungsabschnitten (Hops, Wiederholungen) kann bei
Empfang des Signals in Form eines Datenpakets der sichere Empfang auf allen Hop-Ebenen bzw. aller Wiederholungen abgewartet werden, und erst dann die Phasenlage der
Phasenspannungen synchron bewertet werden. Dadurch können eventuelle Frequenzschwankungen der Netzfrequenz während der Übertragung aufgrund der mehreren Hops bzw. der mehreren Wiederholungen die Messgenauigkeit nicht beeinträchtigen.
Insbesondere in diesem Fall kann dann vorgesehen sein, dass der Zeitpunkt des Empfangs des Signals - am jeweiligen
Messpunkt - der gemeinsame Referenzzeitpunkt ist. Es ist aber auch möglich, dass das Signal eine Information enthält, die den Referenzzeitpunkt für einen Zeitpunkt nach dem Empfang des Signals festlegt. So kann das Signal eine Information darüber enthalten, dass die Messung zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft durchgeführt werden soll, und dieser Zeitpunkt auf einer lokalen Uhr abgelesen wird. Zusätzlich kann das Signal auch eine Information zur
Synchronisierung einer lokalen Uhr an einer Stelle mit jenen an anderen Stellen enthalten, damit die Messung der
Phasenspannungen dann tatsächlich an allen beteiligten
Messpunkten anhand der jeweiligen lokalen Uhren zur gleichen Zeit stattfindet. Es wäre auch möglich, den gemeinsamen Referenzzeitpunkt durch mehrere hintereinander ausgesendete Signale festzulegen.
Grundsätzlich gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wie das Signal zu den einzelnen Stellen übertragen wird.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass das Signal über einen oder mehrere Leiter (Phasenleiter, Nullleiter) übertragen wird. Es kann also das Energieverteilnetz vorteilhaft zur Übertragung des Signals genutzt werden. Das Signal kann insbesondere hierfür etwa an einer Stelle erzeugt und von dieser ausgesendet und dann zur anderen Stelle übertragen werden. Dies hat den Vorteil, dass der Signalgenerator in die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Geräte an einer der Stellen integriert werden kann. Dadurch können zusätzlich auch Daten von dieser Stelle, wie Phasenlagen der
Phasenspannungen absolut und relativ zueinander, Angaben über einen (wiederkehrenden) Sendezeitpunkt, einen zeitlichen Bezug des Sendezeitpunkts zur momentanen Phase mindestens eines Phasenleiters, etc., mit diesem Signal an andere
Stellen mitübertragen werden.
Das Signal kann aber auch über ein anderes drahtgebundenes oder drahtloses Übertragungsmedium übertragen werden, etwa über Funk.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Signalgenerator sich an einem anderen Ort als an einer Stelle befindet. Das Signal kann, insbesondere wenn es von einer Stelle im mehrphasigen Energieverteilnetz ausgesendet wird, auch
Informationen über die Zeit- oder Phasendifferenzen der
Phasenspannungen bzw. verketteten Spannungen an einer Stelle enthalten, insbesondere an jener gemäß Anspruch 3.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass - ein Signalgenerator zum Festlegen des gemeinsamen
Referenzzeitpunkts vorgesehen ist,
- an zumindest zwei Stellen eine Phasenmesseinheit vorgesehen ist, mit welcher der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der
Phasenspannung an zumindest einem Phasenleiter bzw. der verketteten Spannung von zumindest zwei Phasenleitern
gemessen werden kann,
- an diesen Stellen eine mit zumindest einer
Phasenmesseinheit verbundene Vergleichseinheit vorgesehen ist, wobei mit der Phasenmesseinheit die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs bestimmt werden kann, und
- zumindest eine mit der oder den Vergleichseinheiten
verbundene Zuordnungseinheit vorgesehen ist, mit welcher durch Vergleich der Zeit- oder Phasendifferenzen an zwei unterschiedlichen Stellen jener Phasenleiter der ersten
Stelle einem Phasenleiter der zweiten Stelle zugeordnet werden kann, der die gleiche Zeit- oder Phasendifferenz aufweist .
Eine alternative Vorrichtung sieht vor, dass
- an einer ersten Stelle ein Signalgenerator zum Festlegen des gemeinsamen Referenzzeitpunkts beim Zeitpunkt des
Nulldurchgangs einer Phasenspannung bzw. einer verketteten Spannung vorgesehen ist,
- an der ersten Stelle und an zumindest einer weiteren Stelle eine Phasenmesseinheit vorgesehen ist, mit welcher der
Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung an zumindest einem Phasenleiter bzw. der verketteten Spannung von
zumindest zwei Phasenleitern gemessen werden kann,
- an der zweiten Stelle eine mit der Phasenmesseinheit verbundene Vergleichseinheit vorgesehen ist, wobei mit der Phasenmesseinheit die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs bestimmt werden kann, und mit der Vergleichseinheit jener
Phasenleiter der ersten Stelle einem Phasenleiter der zweiten Stelle zugeordnet werden kann,
- an einer Stelle, insbesondere der ersten Stelle, eine Zuordnungseinheit vorgesehen ist, mit welcher die Informationen über die Zuordnung gesammelt und weiter
verteilt werden kann. Die Einrichtung zum Festlegen des gemeinsamen
Referenzzeitpunkts kann eine Sende- und Empfangseinheit an jeder Stelle und einen Signalgenerator, insbesondere an einer Stelle, umfassen. Zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Datenpaketen kann an jeder Stelle zumindest eine Sende- und
Empfangseinheit angeordnet sein, die zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Datenpaketen, mit der
Phasenmesseinheit und gegebenenfalls mit dem Signalgenerator, der Vergleichseinheit und der Zuordnungseinheit verbunden ist .
Zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Datenpaketen, über das Energieverteilnetz kann vorgesehen sein, dass an jeder Stelle die Sende- und Empfangseinheit mit den
Phasenleitern und dem Neutralleiter verbunden ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass an jeder Stelle die Sende- und Empfangseinheit zur Übertragung von Signalen mittels Leitern, die nicht dem Energieverteilnetz angehören, mittels Funk oder mittels optischer Übertragung ausgebildet ist.
Kurzbeschreibung der Figuren Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und
Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Es zeigen: Figur 1 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße
Vorrichtung mit einer Referenzeinheit,
Figur 2 den zeitlichen Verlauf der Phasenspannungen der
Phasenleiter aus Figur 1, Figur 3 eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße
Vorrichtung ohne Referenzeinheit
Figur 4 den zeitlichen Verlauf der Phasenspannungen der
Phasenleiter aus Figur 3.
Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Drehstromnetz bestehend aus drei Phasenleitern LI, L2, L3 und einem
Neutraleiter N. An der ersten Stelle Ml ist eine erste
Einheit E vorgesehen, an der zweiten Stelle M2 ist eine zweite Einheit Ex vorgesehen. Zwischen erster und zweiter Stelle ist an einer dritten Stelle M3 eine dritte Einheit, eine sogenannte Referenzeinheit Er, vorgesehen. Die drei
Phasenleiter - erster Phasenleiter LI, zweiter Phasenleiter L2, dritter Phasenleiter L3 - befinden sich an der ersten Stelle Ml in der Darstellung in Figur 1 in aufsteigender Reihenfolge übereinander, zwischen erster Stelle Ml und dritter Stelle M3 werden die Phasenleiter LI und L2
vertauscht, sodass der erste Phasenleiter Llr an der dritten Stelle M3 dem zweiten Phasenleiter L2 an der ersten Stelle Ml entspricht, und der zweite Phasenleiter L2r an der dritten Stelle M3 dem erster Phasenleiter LI an der ersten Stelle Ml entspricht. Zwischen der dritten Stelle M3 und der zweiten Stelle M2 ist eine Stelle eingezeichnet, an der möglicher Weise erneut eine Vertauschung der Phasenleiter stattfindet, sodass nicht bekannt ist, welchem Phasenleiter Llx, L2x, L3x an der zweiten Stelle M2 (etwa dem Anschlussort eines
Verbrauchers) welcher Phasenleiter an der ersten oder dritten Stelle Ml, M3 entspricht.
In der ersten Einheit E an der der ersten Stelle Ml ist ein Signalgenerator 1 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das über eine Sende- und Empfangseinheit 5 zu den anderen Stellen M2, M3 gesendet wird. Der Signalgenerator 1 hat auch eine Verbindung zur Zuordnungseinheit 3, die hier in Fig. 1 nicht eingezeichnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sende- und Empfangseinheit 5 ein Modem, nämlich ein
sogenanntes DLC-Modem (distribution line carrier modern) , welches Daten über einen oder mehrere Phasenleiter des
Drehstromnetzes übertragen und empfangen kann. Dieses DLC- Modem benützt dabei üblicher Weise einen Frequenzbereich von 3 bis 95 kHz (es wäre auch bis 500 kHz möglich) mit einer Datenübertragungsrate von weniger als 100 bit/s bis zu mehreren 10 kbit/s. An der zweiten und dritten Stelle M2, M3 sind eine zweite Einheit Ex bzw. eine dritte Einheit (Referenzeinheit) Er angeordnet, die ebenfalls jeweils über eine als DLC-Modem ausgebildete Sende- und Empfangseinheit 5 verfügen. Die
Sende- und Empfangseinheiten 5 sind an jeder Stelle Ml, M2, M3 jeweils mit den drei Phasenleitern LI, L2, L3 sowie mit dem Neutralleiter N verbunden.
Da im vorliegenden Beispiel die erste Stelle Ml die Zuordnung der Phasenleiter übernimmt, ist hier die Sende- und
Empfangseinheiten 5 auch mit der Zuordnungseinheit 3
verbunden, die ebenfalls in der ersten Einheit E angeordnet ist. Die zweite und dritte Stelle M2, M3 weisen in ihren Einheiten Ex, Er jeweils eine Phasenmesseinheit 4 auf, die mit den drei Phasenleitern LI, L2, L3 sowie mit dem
Neutralleiter N an der jeweiligen Stelle verbunden ist, wobei mit der Phasenmesseinheit 4 der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannungen in den drei Phasenleitern LI, L2, L3 gemessen werden kann. Die zweite und dritte Stelle M2, M3 weisen zusätzlich jeweils eine mit der Phasenmesseinheit 4 verbundene Vergleichseinheit 2 auf, mit welcher für die
Phasenleiter die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung ermittelt werden kann. Die
Vergleichseinheit 2 ist jeweils mit der Sende- und
Empfangseinheit 5 verbunden, damit die ermittelte Zeit- oder Phasendifferenz an die Zuordnungseinheit 3 übermittelt werden kann, mit welcher durch Vergleich der Zeit- oder Phasendifferenzen die Phasenleiter der unterschiedlichen Stellen einander zugeordnet werden können.
In Figur 2 ist der zeitliche Verlauf der Phasenspannungen an den Stellen Ml, M2, M3 aus Figur 1 sowie das übertragene Datenpaket TxD dargestellt.
Der Signalgenerator 1 der ersten Einheit E sendet in
periodischen Zeitabständen über das Modem (Sende- und
Empfangseinheit 5) ein Datenpaket TxD in das Drehstromnetz aus, welches somit als Kommunikationsmedium zwischen den Einheiten E, Er und Ex genutzt wird. In der zweiten Einheit Ex wird das Datenpaket als RxDx über das Modem (Sende- und Empfangseinheit 5) empfangen, in der dritten Einheit Er über das Modem (Sende- und Empfangseinheit 5) als RxDr. Gemeinsam mit Zusatzinformationen über die jeweilige Laufzeit des
Datenpakets wird das Datenpaket RxDx bzw. RxDr an die
jeweilige Vergleichseinheit 2 übergeben. In den
Phasenmesseinheiten 4 der Einheiten Er, Ex wird aufgrund des Empfangs des Datenpakets die Messung der Phaseninformation der Phasenspannungen der einzelnen Phasenleiter angestoßen, es werden die Nulldurchgänge der Phasenspannungen ULlr, UL2r, UL3r bzw. ULlx, UL2x, UL3x detektiert und als
Phaseninformation der jeweiligen Vergleichseinheit 2 zum Vergleich mit den Empfangszeitpunkten der Datenpakete RxDx bzw. RxDr übergeben. Der gegebenenfalls um die Laufzeit des Datenpaktes RxDx bzw. RxDr korrigierte Empfangszeitpunkt stellt den Referenzzeitpunkt dar. Beim Vergleichen in den Vergleichseinheiten 2 der Einheiten Er, Ex werden Zeitdifferenzen AtLlx, AtL2x, AtL3x bzw.
AtLlr, AtL2r, AtL3r zwischen den Empfangszeitpunkten der Datenpakete RxDx bzw. RxDr einerseits und den Zeitpunkten der Nulldurchgänge der entsprechenden Phasenspannungen ULlx, UL2x, UL3x bzw. ULlr, UL2r, UL3r andererseits gebildet. Diese Zeitdifferenzen sind in Figur 2 eingezeichnet. Die Zeitdifferenzen AtLlx, AtL2x, AtL3x, AtLlr, AtL2r, AtL3r werden samt den dazugehörigen Anschlussbezeichnungen oder Anschlussnummerierungen der Phasenleiter Llx, L2x, L3x, Llr, L2r, L3r von den Vergleichseinheiten 2 über die Modems
(Sende- und Empfangseinheiten 5) der Einheiten Ex, Er an die Zuordnungseinheit 3 in der Einheit E übermittelt. Dort werden die einzelnen Zeitdifferenzen anhand von deren Werten in drei Gruppen geordnet, jede Gruppe enthält die annähernd gleichen Zeitdifferenzen:
Gruppe 1: AtL2r, AtL3x
Gruppe 2: AtLlr, AtLlx
Gruppe 3: AtL3r, AtL2x Da der Zuordnungseinheit 3 vorher die Zuordnung der
Phasenleiter Llr, L2r, L3r an der dritten Stelle M3
(entspricht der dritten Einheit oder Referenzeinheit Er) zu jenen an der ersten Stelle Ml (entspricht der ersten Einheit E) bekannt gegeben worden ist, kann in der Zuordnungseinheit 3 auch die Zuordnung der Phasenleiter Llx, L2x, L3x an der zweiten Stelle M2 (entspricht der zweiten Einheit Ex) festgestellt werden und somit die gegenseitige Zuordnung aller Phasenleiter an allen Stellen Ml, M2, M3 vorgenommen werden :
LI entspricht L2r bzw. L3x,
L2 entspricht Llr bzw. Llx,
L3 entspricht L3r bzw. L2x. Bei Bedarf kann diese Information auch den Einheiten Ex und Er, insbesondere deren Vergleichseinheiten 2, übermittelt werden, etwa ebenfalls über die Phasenleiter mittels der Modems (Sende- und Empfangseinheiten 5) . Die Information kann auch an andere Vorrichtungen und Systeme übermittelt werden.
Generell können bei dieser Ausführungsform die Informationen über die Zeitdifferenzen und/oder die momentanen Phasen der Phasenspannungen der einzelnen Phasenleiter samt deren eindeutigen Nummern im Energieverteilnetz und eventuell mit weiteren Messwerten über dasselbe Übertragungssystem wie jenes für das Datenpaket TxD bzw. RxDx und RxDr (also mittels DLC-Modems über das Energieverteilnetz) oder über ein
zusätzliches Datenübertragungssystem allen
Zuordnungseinheiten 3 zur Verfügung gestellt werden, die eine Information über die Phasenleiterzuordnung an den Stellen (Anschlusspunkten) des Energieverteilnetzes benötigen. Der Signalgenerator 1 kann in die Zuordnungseinheit 3 integriert sein. Dadurch können dem Signalgenerator 1 einfach alle Daten übergeben werden, die er in das Signal in Form des
Datenpakets TxD aufnehmen soll.
In der Zuordnungseinheit 3 werden die Zeitdifferenzen oder die momentanen Phasen in Gruppen mit einer möglichst geringen Streuung der Werte unterteilt. Somit werden Leiteranschlüsse an verschiedenen Orten (Stellen) des Energieverteilnetzes einem gemeinsamen Phasenleiter zugeordnet. Dies entspricht einer relativen Zuordnung. Um anschließend eine absolute Zuordnung der gruppierten Anschlüsse vorzunehmen, bedarf es mindestens eines Referenzanschlusses pro Gruppe der
Zeitdifferenzen oder Phasen, dessen Bezeichnung bekannt ist. In Fig. 1 befinden sich die Referenzanschlüsse bei der
Referenzeinheit Er.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, in welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne
Referenzeinheit Er auskommt. Die Vorrichtung besteht im
Wesentlichen aus einer zentralen ersten Einheit E und einer zweiten Einheit Ex. Es könnten auch mehrere Einheiten Ex vorhanden sein.
Der in Figur 3 dargestellte Ausschnitt aus einem
Drehstromnetz besteht wieder aus drei Phasenleitern LI, L2, L3 und einem Neutraleiter N. An der ersten Stelle Ml ist eine erste Einheit E vorgesehen, an der zweiten Stelle M2 ist eine zweite Einheit Ex vorgesehen. Die drei Phasenleiter - erster Phasenleiter LI, zweiter Phasenleiter L2, dritter 1 b
Phasenleiter L3 - befinden sich an der ersten Stelle Ml in der Darstellung in Figur 3 in aufsteigender Reihenfolge übereinander, zwischen erster Stelle Ml und zweiter Stelle M3 ist eine Stelle eingezeichnet, an der möglicher Weise eine Vertauschung der Phasenleiter stattfindet, sodass nicht bekannt ist, welchem Phasenleiter Llx, L2x, L3x an der zweiten Stelle M2 (etwa dem Anschlussort eines Verbrauchers) welcher Phasenleiter an der ersten Stelle Ml entspricht.
In der ersten Einheit E an der der ersten Stelle Ml ist ein Signalgenerator 1 vorgesehen, der ein Signal erzeugt, das über eine Sende- und Empfangseinheit 5 zur anderen Stelle M2 gesendet wird. Der Signalgenerator 1 wird durch die in der Einheit E angeordnete Phasenmesseinheit 4 gesteuert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Sende- und Empfangseinheit 5 ein DLC-Modem. An der zweiten Stelle M2 ist eine zweite Einheit Ex angeordnet, die ebenfalls über eine als DLC-Modem ausgebildete Sende- und Empfangseinheit 5 verfügt. Die Sende- und Empfangseinheiten 5 sind an jeder Stelle Ml, M2 jeweils mit den drei Phasenleitern LI, L2, L3 sowie mit dem
Neutralleiter N verbunden.
Die Zuordnung der Phasenleiter übernimmt in Fig. 3 die
Vergleichseinheit 2 in der bzw. in jeder der Einheiten Ex bei mehreren solchen Einheiten. Die an der ersten Stelle Ml vorgesehene Zuordnungseinheit 3 (und/oder weitere
Zuordnungseinheiten an anderen Stellen) erhält die
Information über die Zuordnung der Phasenleiteranschlüsse von der bzw. den Vergleichseinheiten 2 der Einheiten Ex, deshalb ist hier die Sende- und Empfangseinheiten 5 auch mit der
Zuordnungseinheit 3 verbunden, die ebenfalls in der ersten Einheit E angeordnet ist. Die erste und zweite Stelle Ml, M2 weisen in ihren Einheiten E, Ex jeweils eine
Phasenmesseinheit 4 auf, die mit den drei Phasenleitern LI, L2, L3 sowie mit dem Neutralleiter N an der jeweiligen Stelle verbunden ist. Die zweite Stelle M2 weist zusätzlich eine mit der Phasenmesseinheit 4 verbundene Vergleichseinheit 2 auf, mit welcher für die Phasenleiter Llx, L2x, L3x die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen
Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs der
Phasenspannung ermittelt werden kann. Die Vergleichseinheit 2 ist mit der Sende- und Empfangseinheit 5 verbunden, damit die ermittelte Zeit- oder Phasendifferenz und die daraus
bestimmte Zuordnung der Phasenleiter an die Zuordnungseinheit 3 übermittelt werden kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird also das Drehstromnetz als Kommunikationsmedium zwischen den Einheiten E, Ex genutzt.
Die Phasenmesseinheit 4 der ersten Einheit E detektiert die Nulldurchgänge der Phasenspannungen ULI, UL2, UL3 und steuert durch diese Information den Signalgenerator 1, der in
periodischen Zeitabständen über das Modem (Sende- und
Empfangseinheit 5) zwischen dem Neutralleiter N und dem ersten Phasenleiter LI synchron zum Nulldurchgang der
fallenden Flanke der Phasenspannung ULI ein Datenpaket TxD in das Drehstromnetz aussendet. Das Datenpaket TxD enthält eine Information darüber, dass das Datenpaket TxD synchron mit dem Nulldurchgang der fallenden Flanke der Phasenspannung ULI ausgesendet worden ist und über die Phasenbeziehung oder die Phasenreihenfolge der Phasenspannungen ULI, UL2, UL3 an der ersten Stelle Ml, also jene Werte, die mit der ersten Einheit E gemessen wurden.
Das Datenpaket TxD könnte dem Signalgenerator 1 und den
Vergleichseinheiten 2 auch über einen anderen Übertragungsweg oder mit einem weiteren Datenpaket bekannt gemacht werden. Figur 4 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf der
Phasenspannungen der Phasenleiter aus Figur 3. Die erste Einheit E sendet beim Nulldurchgang der fallenden Flanke der Phasenspannung ULI ein Datenpaket TxD an die zweite Einheit Ex. In der zweiten Einheit Ex wird das Datenpaket als RxDx über das Modem (Sende- und Empfangseinheit 5) empfangen.
Gemeinsam mit Zusatzinformationen über die jeweilige Laufzeit des Datenpakets zur Laufzeitkorrektur wird das Datenpaket RxDx an die Vergleichseinheit 2 übergeben. In der Phasenmesseinheit 4 der Einheit Ex werden die Nulldurchgänge der Phasenspannungen ULlx, UL2x, UL3x detektiert und als Phaseninformation der Vergleichseinheit 2 zum Vergleich mit den Empfangszeitpunkten der Datenpakete RxDx übergeben. Der gegebenenfalls um die Laufzeit des Datenpaktes RxDx
korrigierte Empfangszeitpunkt stellt den Referenzzeitpunkt dar .
Beim Vergleichen in der Vergleichseinheit 2 der Einheit Ex werden Zeitdifferenzen AtLlx, AtL2x, AtL3x zwischen dem
Empfangszeitpunkt des Datenpakets RxDx einerseits und den Zeitpunkten der Nulldurchgänge der Phasenspannungen ULlx, UL2x, UL3x andererseits gebildet. Diese Zeitdifferenzen sind in Figur 4 eingezeichnet.
Aufgrund der im Datenpaket RxDx übertragenen Information muss in der Vergleichseinheit 2 nur mehr die kleinste
Zeitdifferenz ermittelt werden, denn der Phasenleiter mit der kleinsten Zeitdifferenz, welche im Idealfall Null ist, entspricht dem ersten Phasenleiter LI an der ersten Stelle Ml, dessen Zeitdifferenz ebenfalls Null ist, denn das
Datenpaket TxD wurde ja beim Nulldurchgang der fallenden Flanke von ULI ausgesendet. In vorliegenden Beispiel weist der Phasenleiter L2x gemäß Figur 4 an der zweiten Stelle M2 eine verschwindend kleine Zeitdifferenz AtL2x auf, sodass sich ergibt, dass der erste Phasenleiter LI an der ersten Stelle Ml dem zweiten Phasenleiter L2x an der zweiten Stelle M2 entspricht. Aufgrund der Phaseninformationen der
Phasenspannungen UL2 und UL3 an der ersten Stelle Ml, die im Datenpakte TxD bzw. RxDx enthalten war, können auch die übrigen Phasenleiter Llx, L3x an der zweiten Stelle M2 den Phasenleitern der ersten Stelle M2 absolut zugeordnet werden: im Idealfall gleiche oder fast gleiche Phasendifferenz (oder Zeitdifferenz) beim Nulldurchgang der fallenden Flanke der Phasenspannung bedeutet gleicher Phasenleiter:
LI entspricht L2x,
L2 entspricht L3x, L3 entspricht Llx.
Danach wird diese Information der Zuordnungseinheit 3 der ersten Einheit E über die DLC-Verbindung, also die Modems (Sende- und Empfangseinheiten 5) und die Phasenleiter, übermittelt. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Information anderen Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden . Natürlich stehen generell auch andere Möglichkeiten offen, den gemeinsamen Referenzzeitpunkt zu bestimmen, etwa durch Vorgaben eines bestimmten Referenzzeitpunkts, etwa, dass die Messung zu jeder vollen Stunde durchgeführt werden soll, oder durch eine entsprechende lokale Zeiteinstellung in den
Vergleichseinheiten 2, welche dann die entsprechenden
Messungen durch die Phasenmesseinheiten 4 anstoßen.
Mit der gegenständlichen Erfindung wird eine automatische Erkennung der Phasenleiterzuordnung in einem elektrischen Energieverteilnetz ermöglicht, und zwar ohne Kenntnis von dessen Topologie oder bei Änderung der Topologie durch
Umschaltungen im Energieverteilnetz oder zwischen mehreren Verteilnetzen oder Energie-Einspeisepunkten. Das Verfahren ist sowohl für Drei- als auch für
Vierleitersysteme geeignet sowie für deren Kombinationen.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Einrichtungen genutzt werden, die ohnehin in einem
Verteilnetz vorhanden sind und verwendet werden, etwa
Einrichtungen zur Zählerfernauslesung oder für die Messung der Spannungsqualität.
Bezugs zeichenliste
1 Signalgenerator
2 Vergleichseinheit 3 Zuordnungseinheit
4 Phasenmesseinheit
5 Sende- und Empfangseinheit
E erste Einheit
Er dritte Einheit (Referenzeinheit)
Ex zweite Einheit
LI, L2, L3 erster, zweiter, dritter Phasenleiter
Ml, M2, M3 erste, zweite, dritte Stelle
N Neutralleiter
RxDr Datenpaket in der dritten Einheit Er
RxDx Datenpaket in der zweiten Einheit Ex
TxD Datenpaket in der ersten Einheit E
ULI, UL2, UL3 Phasenspannungen bei erster Einheit E
ULlr, UL2r, UL3r Phasenspannungen bei dritter Einheit Er ULlx, UL2x, UL3x Phasenspannungen bei zweiter Einheit Ex AtLlx, AtL2x, AtL3x Zeitdifferenzen bei zweiter Einheit Ex AtLlr, AtL2r, AtL3r Zeitdifferenzen bei dritter Einheit Er

Claims

Verfahren zur Zuordnung einzelner Phasenleiter (LI, L2, L3) an einer ersten Stelle (Ml) zu jenen an zumindest einer weiteren Stelle (M2, M3) in einem mehrphasigen Energieverteilnetz, insbesondere in einem Drehstromnetz, bei Netzbetrieb, wobei
- für diese Stellen (Ml, M2, M3) ein gemeinsamer
Referenzzeitpunkt bestimmt wird,
- für die erste Stelle im Falle eines Vierleiternetzes für zumindest einen Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der Phasenspannung zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung bestimmt wird bzw. im Falle eines Dreileiternetzes für zumindest zwei Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der verketteten Spannung zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem
Zeitpunkt des Nulldurchgangs der verketteten Spannung bestimmt wird,
- für die weitere Stelle im Falle eines Vierleiternetzes für zumindest einen Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der Phasenspannung zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Phasenspannung bestimmt wird bzw. im Falle eines Dreileiternetzes für zumindest zwei Phasenleiter die Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz der verketteten Spannungen zwischen dem Referenzzeitpunkt und dem
Zeitpunkt des Nulldurchgangs der verketteten Spannungen bestimmt wird,
- und durch Vergleich der Zeit- und/oder
Phasendifferenzen an der ersten Stelle mit jenen an der weiteren Stelle jener Phasenleiter der ersten Stelle einem Phasenleiter der weiteren Stelle zugeordnet wird, der die gleiche Zeit- und/oder Phasendifferenz bezüglich des gemeinsamen Referenzzeitpunkts aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Zeitdifferenz und/oder Phasendifferenz an beiden Stellen die Phasenspannungen bzw. die verketteten Spannungen von allen drei
Phasenleitern zum Referenzzeitpunkt bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der gemeinsame Referenzzeitpunkt so gewählt wird, dass dieser mit dem Zeitpunkt des
Nulldurchgangs einer Phasenspannung bzw. einer
verketteten Spannung an der ersten Stelle zusammenfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Referenzzeitpunkt durch Aussenden eines Signals an die Stellen (Ml, M2, M3) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eine Information enthält, die den
Referenzzeitpunkt für einen Zeitpunkt nach dem Empfang des Signals festlegt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Signal über einen oder mehrere Leiter (LI, L2, L3, N) des mehrphasigen
Energieverteilnetzes übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von einer Stelle (Ml, M2, M3) im mehrphasigen Energieverteilnetz ausgesendet wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auch Informationen über die Zeit- oder Phasendifferenzen der Phasenspannungen bzw. verketteten Spannungen an einer Stelle enthält, insbesondere an der ersten Stelle gemäß Anspruch 3.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Signalgenerator (1) zum Festlegen des gemeinsamen Referenzzeitpunkts vorgesehen ist,
- an zumindest zwei Stellen eine Phasenmesseinheit (4) vorgesehen ist, mit welcher der Zeitpunkt des
Nulldurchgangs der Phasenspannung an zumindest einem Phasenleiter bzw. der verketteten Spannung von zumindest zwei Phasenleitern gemessen werden kann,
- an diesen Stellen eine mit zumindest einer
Phasenmesseinheit (4) verbundene Vergleichseinheit (2) vorgesehen ist, wobei mit der Phasenmesseinheit (4) die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen
Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs bestimmt werden kann, und
- zumindest eine mit der oder den Vergleichseinheiten (2) verbundene Zuordnungseinheit (3) vorgesehen ist, mit welcher durch Vergleich der Zeit- oder Phasendifferenzen an zwei unterschiedlichen Stellen jener Phasenleiter der ersten Stelle einem Phasenleiter der zweiten Stelle zugeordnet werden kann, der die gleiche Zeit- oder
Phasendifferenz aufweist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- an einer ersten Stelle ein Signalgenerator (1) zum Festlegen des gemeinsamen Referenzzeitpunkts beim
Zeitpunkt des Nulldurchgangs einer Phasenspannung bzw. einer verketteten Spannung vorgesehen ist,
- an der ersten Stelle und an zumindest einer weiteren Stelle eine Phasenmesseinheit (4) vorgesehen ist, mit welcher der Zeitpunkt des Nulldurchgangs der
Phasenspannung an zumindest einem Phasenleiter bzw. der verketteten Spannung von zumindest zwei Phasenleitern gemessen werden kann,
- an der zweiten Stelle eine mit der Phasenmesseinheit (4) verbundene Vergleichseinheit (2) vorgesehen ist, wobei mit der Phasenmesseinheit (4) die Zeitdifferenz oder die Phasendifferenz zwischen Referenzzeitpunkt und Zeitpunkt des Nulldurchgangs bestimmt werden kann, und mit der Vergleichseinheit (2) jener Phasenleiter der ersten Stelle einem Phasenleiter der zweiten Stelle zugeordnet werden kann,
- an einer Stelle, insbesondere der ersten Stelle, eine Zuordnungseinheit (3) vorgesehen ist, mit welcher die Informationen über die Zuordnung gesammelt und weiter verteilt werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass an jeder Stelle zumindest eine Sende- und Empfangseinheit (5) angeordnet ist, die zur Übertragung von Signalen, insbesondere von Datenpaketen, mit der Phasenmesseinheit (4) und gegebenenfalls mit dem Signalgenerator (1), der Vergleichseinheit (2) und der Zuordnungseinheit (3) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Stelle die Sende- und Empfangseinheit (5) mit den Phasenleitern und dem Neutralleiter zur
Übertragung von Signalen, insbesondere von Datenpaketen, über das Energieverteilnetz verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Stelle die Sende- und Empfangseinheit (5) zur Übertragung von Signalen mittels Leitern, die nicht dem Energieverteilnetz angehören, mittels Funk oder mittels optischer Übertragung ausgebildet ist.
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