EP4285459A1 - Stromversorgungssystem - Google Patents

Stromversorgungssystem

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Publication number
EP4285459A1
EP4285459A1 EP22702173.0A EP22702173A EP4285459A1 EP 4285459 A1 EP4285459 A1 EP 4285459A1 EP 22702173 A EP22702173 A EP 22702173A EP 4285459 A1 EP4285459 A1 EP 4285459A1
Authority
EP
European Patent Office
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power supply
individual component
individual
component
supply system
Prior art date
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Pending
Application number
EP22702173.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicola HERBST
Hartmut Henkel
Jochen Zeuch
Matthias Stiewe
Patrick Schweer
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.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system which is set up to electrically isolate an input voltage present on the input side that is dangerous to touch from a touchable output voltage to be provided on the output side and to provide a constant output voltage on the output side.
  • the power supply system comprises at least two individual components, at least one of the individual components being designed to provide electrical energy and a predetermined plurality of operating parameters for each individual component being able to be monitored by means of a sensor unit or by means of a plurality of sensor units.
  • the power supply system also includes a monitoring unit.
  • An energy supply system is known from EP 0 854410 B1, which has a plurality of energy supply devices, with several of these energy supply devices being configured redundantly and with abnormality detection means being provided and with a first signal being able to be generated if an abnormality is detected, which indicates which of the redundant energy supply devices is in an abnormal state and a second signal can be generated, which indicates that the energy supply device is attached to a corresponding installation site.
  • EP 1 248 357 B1 describes a method for monitoring a power output system, in which parameters of the power output system are detected via a sensor and fed to a controller as an input signal, with the parameter data being collected in order to determine upcoming maintenance based on the historical data collected or predict an imminent outage.
  • the object of the invention is to provide a power supply system which is further optimized with regard to the availability of the system in which the power supply system is used.
  • a power supply system is set up to electrically isolate an input voltage present on the input side that is dangerous to touch from an output voltage that is to be provided on the output side that can be touched and to provide a constant output voltage on the output side.
  • the power supply system includes at least two individual components, wherein at least one of the individual components is designed to provide electrical energy and wherein a predetermined plurality of operating parameters for each individual component can be monitored using a sensor unit or using a plurality of sensor units, and also includes a monitoring unit.
  • the monitoring unit is set up in such a way that at least one operating parameter of the plurality of operating parameters of each of the at least two individual components can be compared with a stored corresponding reference operating parameter, reference values of the stored reference operating parameter being stored for different operating states in each case.
  • the monitoring unit is set up in such a way that at least one of the operating parameters of one individual component can be compared with a corresponding operating parameter of the other individual component.
  • the monitoring unit is set up in the event of a detected deviation between the value of the operating parameter and the value of the reference operating parameter exceeding a predetermined level or in the event of a detected deviation between the value of the operating parameter and the value of the corresponding operating parameter of the other individual component beyond a predetermined level, at least one of the at least two individual components can be controlled in such a way that the availability of each individual component is optimized and/or that the detected deviation is displayed or can be output in the form of a signal.
  • This creates a power supply system which is further improved with regard to the availability of the power supply system and with regard to the availability of the installation in which the power supply system is used. System availability can be optimized and downtimes minimized.
  • the monitoring unit is set up in such a way that the data of the plurality of predetermined operating parameters for each of the at least two individual components is recorded over a predetermined period of time and stored in a time-synchronized manner.
  • This operating data can be, for example, external data such as the input or output voltage, the input or output current or the ambient temperature of the individual components.
  • each of the individual components is selected from a selection of the following individual components:
  • the monitoring unit is set up in such a way that the evaluation can detect incorrect use of the at least one individual component, so that damage to the system or a failure that may occur as a result of the same can be recognized and prevented.
  • the operating parameters to be monitored are selected from a selection of the following parameter variables: input voltage of the individual component(s), output voltage of the individual component(s), Input current of the individual component(s), output current of the individual component(s), ambient temperature of the individual component(s), component temperature of an internal component of the individual component(s), supply voltage of an internal component of the individual component(s), supply current of an internal component of the individual component(s) , clock frequency of an internal component of the individual component(s), duty cycle of an internal component of the individual component(s), lifetime of an internal component of the individual component(s) or lifetime of the individual component(s) itself, and/or operating time of the individual component(s).
  • the operating parameters mentioned can be monitored with regard to falling below and/or exceeding specified reference values.
  • both the peak value and the effective value or whether a limit value has been exceeded or fallen below can be determined.
  • the effect can be achieved in particular that the load on the individual components or the components of an individual component is determined.
  • errors in the power supply system or on or in the respective individual components can be detected at an early stage.
  • an estimate of the service life to be expected of the system or of the individual component or of a component in the individual component can also be calculated.
  • the changed operating data can then either be traced back to additional consumers and thus to a greater power loss in the control cabinet or to a failure of the control cabinet air conditioning. More will be advantageous physical quantities, such as air pressure or humidity, are measured and thus the installation altitude of the power supply is determined. The user can then be notified of the maximum output power to be expected at the installation altitude due to the derating, and notification thresholds can also be adjusted automatically.
  • the data such as input voltage, input current and mains frequency are recorded, broken down into fundamental and harmonics and used to analyze the mains.
  • the power supply can use the detected disturbances, such as harmonics and reactive power, either to stabilize the grid itself or to actively control line filters. In both cases, reactive power can be compensated and harmonic currents reduced.
  • the invention can also be further developed in such a way that the power supply system is redundant and has at least a first individual component for the power supply and a second individual component for the power supply, each individual component being designed in such a way that the power supply can be maintained on its own, and the first individual component and the second individual components are coupled to one another in such a way that the power supply is provided proportionally by both individual components, the proportion of the respective individual component in the power supply being dependent on the respective predetermined operating parameters.
  • the advantage of this configuration is that all components are loaded in a balancing manner, and as a result an overall optimized running time of the system can be achieved.
  • the service life of the power supply system or the individual components can be increased by dividing the current load between parallel components by dividing the current between the individual components and by the predominantly quadratic dependency of the losses on the current flowing through and the quadratic increase in heating with the linear increase in the current .
  • the monitoring unit is set up in such a way that the operating parameters to be monitored are recorded cyclically. In this way it can be achieved that with cyclic detection of the operating parameters, changes can be determined with the same load and thus an early warning of a failure of the power supply system is possible.
  • the monitoring unit is set up in such a way that the operating parameters to be monitored are recorded at a predetermined operating time, in particular that the operating parameters are recorded when semiconductor switches are switched on and/or when they are switched off within an individual component and/or when they are switched on and/or or switching off a consumer connected to the power supply system.
  • the object on which the invention is based is achieved by a method for detecting anomalies in a power supply system according to the invention, with a monitoring unit comparing the majority of the operating parameters of the at least two individual components with operating parameter reference values that are assigned to the various operating states and the majority of the operating parameters of the at least two individual components can be compared with one another by means of the monitoring unit.
  • at least one of the at least two individual components can be controlled beyond a predetermined level in such a way that the availability of each individual component is optimized and/or that the detected deviation is displayed or in the form of a signal is issued.
  • the method can be further developed such that all operating data of the predetermined operating parameters of the individual components of the power supply system are collected and stored, with at least one individual component accessing the centrally stored data at least for the purpose of an analysis as to whether the individual component is operating properly.
  • the individual component can then be controlled in such a way that the availability of the power supply system is optimized and/or that detected deviations are displayed in operating parameter values of the individual component or in the form of a signal be issued.
  • the object on which the invention is based is achieved by a method for detecting anomalies in a network of a plurality of power supply systems, the power supply systems being connected in terms of data technology in a common network.
  • all operating data of the predetermined operating parameters of the individual components of the power supply systems are collected anonymously and stored centrally, with all power supply systems accessing the centrally stored data at least for the purpose of an analysis as to whether each individual component is operating properly.
  • the individual components of the power supply systems can then be controlled in such a way that the availability of each power supply system is optimized and/or that detected deviations from individual components of the power supply systems are displayed or output in the form of a signal.
  • the power supply systems are designed according to the invention.
  • the data on the respective consumers is recorded in the same way as on the individual power supply.
  • internal data such as component temperatures, auxiliary voltages and currents are also measured on a power supply system designed as a redundancy module.
  • the condition or the capacity of the storage device is also measured on an energy storage device and the current flowing through is recorded on a protection module.
  • the output voltage and current between the components be compared - even if the parameters such as the ambient temperature or the input voltage or the total output current change - and in this way the output voltage is gradually adjusted until both power supplies share the load equally Food. If, on the other hand, it is recognized that a power pack in the system has a lower remaining service life expectancy, this information can also be included in the algorithm so that the power pack with the lower service life is less stressed. This is also possible if the redundantly operated power supplies are in different control cabinets and at different ambient temperatures. In this case, the power pack, which works at a higher ambient temperature, can also be protected by reducing the power.
  • redundancy modules are typically installed in the immediate vicinity of the load, so that there is often an increased voltage drop between the power supply and the redundancy module due to long cable lengths. In this case, too, the output voltage in the system can be gradually increased to ensure that the consumer still gets the required 24 V. If, on the other hand, no input voltage is detected at all at a consumer, a cable break can be directly concluded and an error message generated. Battery management plays a key role in an uninterruptible power supply system. Through communication between the power supply, uninterruptible power supply (UPS) and energy storage, the discharged battery can be charged with the maximum possible charging current if the power is not required at the consumer at the same time.
  • UPS uninterruptible power supply
  • the system By learning the standard operating sequence, the system recognizes the times of the day at which parts of the system are switched off and less power is required, so that battery recharging can be planned optimally.
  • the advantage that results from this is, in particular, that the load on the power supply system can be reduced and the individual components and/or the power supply system have a longer service life.
  • known error scenarios can be detected, reported and rectified and the operating status of the individual device can be adjusted in order to meet the overriding goal of maximum plant availability of the overall system.
  • Another goal is to detect anomalies in the system, to identify error scenarios that are not immediately to be expected and to intervene in the system using self-learning algorithms.
  • the stored operating data is examined for regularly recurring events in order to determine the standard operating sequence of the power supply system.
  • an automatic assignment is made as to whether it is a permitted operating state (e.g. replacement of a device from the power supply system) or the deviation is due to an incorrect operating state.
  • the power supply system can generate a message and also intervene in the system using self-learning algorithms.
  • the power supply system is modified in such a way that all operating data (such as output voltage, output current, temperature data, service life, etc.) for the power supply system connected to the network are collected anonymously in the backend.
  • the data recorded on a central data memory from a large number of power supplies are used for further analysis. Reference models that describe the normal state of a power supply system are learned from this actually collected swarm data. By creating data profiles, power supply systems with similar operational sequences can be assigned to one another. The goal is then to compare the individual power supply system over the entire product life cycle with the standard profile generated from the data set.
  • the deviation from the reference model is detected by self-learning algorithms and then assigned to groups, so that, for example, anomalies that occur after a similar operating time are put into context.
  • the anomaly is evaluated by checking to what extent and in how many signals the system behaves differently from the reference model. If a detected anomaly is classified in such a way that an error in the power supply system can be assumed, this is reported back from the backend to the frontend. The user is warned in good time if the anomaly could lead to an early failure of the system, for example.
  • the implementation of the anomaly detection could be based on different methods of machine learning that are already known from other areas (such as neural networks).
  • FIG. 1 in a first exemplary embodiment, an individual component designed as a switched-mode power supply or DC/DC converter,
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of an individual component designed as a redundancy module as a diode module or as a so-called Oring module,
  • FIG. 3 in a third exemplary embodiment, an individual component designed as a safety or switching module,
  • FIG 4 in a fourth embodiment, an individual component designed as an uninterruptible power supply (UPS),
  • UPS uninterruptible power supply
  • FIG. 5 in a fifth embodiment, in a schematic representation, an individual component designed as a power supply component with analysis and signal outputs
  • FIG. 6 shows a power supply system with a plurality of individual components
  • FIG. 7 shows a networked power supply system with long-distance communication.
  • UPS Uninterruptible power supply
  • the exact structure can deviate from the structure shown as an example - e.g. at which points an input or output voltage is measured.
  • FIG. 1 shows a power supply 100 in the form of an individual component 2 designed as a switched-mode power supply in a schematic representation.
  • the power supply 100 shown consists essentially of the input voltage connections 101 and 102 and the output voltage connections 103 and 104.
  • the power supply is supplied, for example, from an upstream AC voltage source, not shown, whose output voltage is rectified and smoothed accordingly.
  • the input voltage is then clocked with an electronic switch S1 and sent to a transformer TR1.
  • the transformer TR1 galvanically separates the input and output voltage across the isolating distance 105.
  • the output voltage of the transformer TR1 is then rectified, for example, with a diode D10 and smoothed with a capacitor C10.
  • FIG. 2 shows an individual component 2 with the structure of a redundancy module as a diode module or as a so-called Oring module.
  • the individual component 2 designed as a diode module 200 supplies a load L at the output voltage connections 205 and 206 with two input voltages via the connection terminals 201 and 202 or 203 and 204.
  • the two input voltages are connected via the two diodes 20 and 21. If the output current is less than the maximum current of the sources, the load L can be supplied redundantly. If one source fails, the load is supplied by the other source.
  • the diodes D20, D21 also block in the event of a short circuit on the output side within the feeding source or wiring.
  • diodes D20, D21 can be replaced by (not shown) switched field effect transistors (FET) as a so-called Oring module in order to significantly reduce the losses within the module.
  • FET switched field effect transistors
  • An additional voltage drop can also be set via the FETs in order to balance the input currents.
  • the diode module can also be implemented by connecting several individual diodes or semiconductor switches in parallel on the output side.
  • various sensors Sx can be used to detect measured variables, such as input voltages 210 or 212 or input currents 211 or 213 and output voltage 214 or output current 215
  • Ambient temperature can be measured via a sensor Sx designed as an ambient temperature sensor 250 and communicated via an interface 260 to the outside.
  • the diodes D20, D21 are replaced by two semiconductors connected in reverse series, e.g. FETs, these FETs can also be used as the switching module or fuse module presented below.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of an individual component 2, an individual component 2 designed as a safety or switching module
  • Individual component 2 comprises a first current path between an input terminal 301 and an output terminal 303, in which a fuse F301 and two series-connected, actively switchable semiconductor switches S301, S302 are connected.
  • a second current path is provided, which forms a simple line connection between a second input terminal 302 and a second output terminal 304 .
  • the fuse F301 triggers at a certain current and interrupts the input source, not shown, which is connected to terminals 301 and 302, from the output-side load at terminals 303 and 304.
  • the fuse module can also be used as a two-pole and only be connected to a power supply path, such as is implemented with miniature circuit breakers or simple fuses.
  • the safety module can be installed from two circuit breakers that may be coupled anti-serially.
  • the protection module can also be constructed as a distributor with a number of input-side fuses in order to connect a number of sources and/or a number of output-side fuses in order to protect a number of loads individually.
  • the fuse module can also be realized with semiconductors, with which the loads are separated from the sources at a certain current. Both the current level and the duration of the current for switching off can be specified.
  • the security module or switching module can be implemented from any semiconductor switches such as MOSFETs or electromechanical switches such as relays.
  • MOSFET S301 and S302 When using two semiconductor switches connected in reverse series, here MOSFET S301 and S302, feedback from the output to the input can also be prevented if, for example, inductive loads are switched off.
  • the semiconductor switches S301 and S302 can be used, for example, to switch off the output paths to save energy. Not shown are other triggering mechanisms, such as a residual current circuit breaker or an insulation or ground fault monitor. Measured variables such as the input voltage 311 or the input current 310 as well as the output voltage 312 or the output current 313 can be detected via various sensors Sx in the safety or switching module.
  • temperatures 351 at the switches or fuses or the ambient temperature 350 can be measured and communicated to the outside via an interface 360 .
  • the triggering characteristics for a safety module can also be set via the interface 360, and the switches can also be switched on and off when used as a switching module.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of an individual component 2 designed as an uninterruptible power supply (UPS).
  • UPS uninterruptible power supply
  • a power supply system is used. This monitors the input voltage and supplies the required energy from an energy store in the event of a failure.
  • the UPS shown is designed as a so-called direct voltage UPS (DC UPS) which, if the input voltage fails at terminals 401 and 402, disconnects the input source with switch S401, e.g Switches on capacitors and/or batteries and supplies the load at the output terminals 403 and 404 (with an output voltage Vout).
  • DC UPS direct voltage UPS
  • the energy store 406 is charged via a charger 405 .
  • the version shown represents only one possible implementation of a UPS.
  • a capacitor or a battery which are simply connected in parallel to the source and load.
  • Other examples are an alternating voltage UPS (AC-USV), which can completely supply the control cabinet with an alternating voltage, or motorized generators, which can also supply larger loads if necessary.
  • AC-USV alternating voltage UPS
  • various sensors Sx can be used to record measured variables, such as the input voltage 411 (Vin) or the input current 410 and the output voltage 412 or the output current 413.
  • the voltage 415 or the temperature 452 on the energy storage device can also be measured using additional sensors Sx .
  • Other measured variables such as charging or discharging current, capacity or state of charge or aging of the energy store are not shown.
  • temperatures 451 on the switches can be measured via sensors Sx or the ambient temperature 450 can be measured with the sensor Sx and all measurement data can be communicated to the outside via an interface 460 .
  • a failure of the energy supply can also be signaled to consumers such as a controller, for example to switch off loads or save data.
  • the UPS can also be controlled via the interface 460 and, for example, the UPS can be prevented from being switched on when the system is switched off.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an individual component 2 designed as a power supply component with analysis and signal outputs.
  • the measurement data 510 of an energy supply component are recorded, processed and evaluated by a circuit 511, for example a microcontroller, and compared with limit values, for example.
  • the processing of the measurement data can be parameterized via an interface 560, eg limit values can be set. It is also possible to select which data is to be output. For example, it can be specified which data is output in which cycles on an interface 560 or which processed data is output on an output, for example a relay 520 or a semiconductor output 521 or an optical output such as an LED 522.
  • Data can be input as well as output as a digital switching signal, as an analog value or via an interface 560.
  • FIG. 6 shows a power supply system 1 with a plurality of individual components 2.
  • a redundant power supply system 1 is illustrated in the exemplary embodiment shown.
  • the power supply system 1 shown is set up to separate an input voltage Vin present on the input side, which is dangerous to touch, from a touchable output voltage Vout to be provided on the output side, and to provide a constant output voltage Vout on the output side.
  • two individual components 2 embodied as power supplies are connected to one another on the output side via a third individual component 2 embodied as a redundancy module. Both power supplies can communicate directly via a data bus B in order to enable the load currents to be evenly divided between the two power supplies.
  • the output voltages are regulated in such a way that both power supplies deliver the same output current.
  • the downstream redundancy module can detect the currents and regulate the output voltages of the power supplies so that both power supplies deliver the same output current and the optimum supply voltage for consumer R600 is provided at the output 205 and 206 of the redundancy module.
  • the individual components 2 of the power supply system 1 can communicate directly with one another or communicate externally via an interface 660 .
  • a monitoring unit 3, not shown here, is connected to the three individual components via the data bus 660, a predetermined plurality of operating parameters Px for each individual component 2 being recorded and monitored via the monitoring unit 3 by means of a sensor unit Sx or by means of a plurality of sensor units Sx.
  • a higher-level controller 3 (not shown) can also set the connected power supply system 1 via this communication interface 660 of the redundant power supply system 1 .
  • FIG. 7 shows a networked power supply system 1 with long-distance communication.
  • the individual components 2 of a power supply system 1 designed as power supply components are each connected to a higher-level first controller ST1 and a higher-level second controller ST2.
  • the first higher-level controller ST1 and the second controller can each, for example, via a programmable logic controller SPS1 and SPS2 or via a PC 711, 741 with communicate with the power supply components and analyze the data of the components and, for example, output warning messages accordingly or generate an optical signal with the display 714, 744 or the system via the switching outputs 712, 713;
  • controller ST1 ; ST2 analyze the data and e.g. compare it with already saved data in order to recognize changes e.g. in the temperature or power consumption and, if necessary, to issue recommendations for maintenance.
  • the data comparison can be carried out via a communication bus 760 with other controls in order to analyze different behavior from it.
  • the data can also be stored in a cloud 770 in order to make further comparisons with other systems or, for example, to analyze the different behavior of different systems.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem (1), umfassend zumindest zwei Einzelkomponenten (2), wobei zumindest eine der Einzelkomponenten (2) zur Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet ist und wobei eine vorbestimmte Mehrzahl von Betriebsparametern (Px) für jede Einzelkomponente (2) mittels einer Sensoreinheit (Sx) oder mittels mehrerer Sensoreinheiten (Sx) überwachbar ist, und umfassend ferner eine Überwachungseinheit (3). Die Überwachungseinheit (3) ist derart eingerichtet, dass zumindest ein Betriebsparameter (Px) jeder der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) mit einem hinterlegten korrespondierenden Referenz-Betriebsparameter (Px_ref) vergleichbar ist, und dass zumindest einer der Betriebsparameter (Px) der einen Einzelkomponente (2) mit einem korrespondierenden Betriebsparameter (Px) der anderen Einzelkomponente (2) vergleichbar ist, und dass im Falle einer erkannten Abweichung über ein vorbestimmtes Maß hinaus, zumindest eine der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) derart ansteuerbar ist, dass die Verfügbarkeit jeder Einzelkomponente (2) optimiert ist und/oder dass die erkannte Abweichung angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgebbar ist.

Description

Stromversorgungssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem, welches eingerichtet ist, eine eingangsseitig vorhandene berührungsgefährliche Eingangsspannung von einer ausgangsseitig bereitzustellenden berührbaren Ausgangsspannung galvanisch zu trennen und ausgangsseitig eine konstante Ausgangsspannung bereitzustellen. Das Stromversorgungssystem umfasst zumindest zwei Einzelkomponenten, wobei zumindest eine der Einzelkomponenten zur Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet ist und wobei eine vorbestimmte Mehrzahl von Betriebsparametern für jede Einzelkomponente mittels einer Sensoreinheit oder mittels mehrerer Sensoreinheiten überwachbar ist. Ferner umfasst das Stromversorgungssystem eine Überwachungseinheit.
Aus der EP 0 854410 B1 ist ein Energieversorgungssystem bekannt, welches eine Mehrzahl von Energieversorgungseinrichtungen aufweist, wobei mehrere dieser Energieversorgungseinrichtungen redundant ausgebildet sind und wobei Abnormalität- Erfassungsmittel vorgesehen sind und wobei für den Fall einer erkannten Abnormalität ein erstes Signal erzeugbar ist, welches anzeigt welche der redundanten Energieversorgungseinrichtungen sich in einem abnormalen Zustand befindet und ein zweites Signal erzeugbar ist, welches anzeigt, dass die Energieversorgungseinrichtung an einer entsprechenden Einbaustelle angebracht ist.
In der EP 1 248 357 B1 wird ein Verfahren zur Überwachung eines Leistungsabgabesystems beschrieben, bei dem über einen Sensor Parameter des Leistungsabgabesystems erfasst und einem Regler als Eingangssignal zugeführt werden, wobei die Parameterdaten gesammelt werden, um in Abhängigkeit von den gesammelten historischen Daten eine anstehende Wartung oder einen bevorstehenden Betriebsausfall vorherzusagen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Stromversorgungssystem bereitzustellen, welches mit Blick auf die Verfügbarkeit der Anlage, in welcher das Stromversorgungssystem Verwendung findet, weiter optimiert ist.
Darüber hinaus soll die Erkennung kritischer Betriebszustände innerhalb des Stromversorgungssystems selbst verbessert werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stromversorgungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäßes Stromversorgungssystem ist eingerichtet, eine eingangsseitig vorhandene berührungsgefährliche Eingangsspannung von einer ausgangsseitig bereitzustellenden berührbaren Ausgangsspannung galvanisch zu trennen und ausgangsseitig eine konstante Ausgangsspannung bereitzustellen. Das Stromversorgungssystem umfasst zumindest zwei Einzelkomponenten, wobei zumindest eine der Einzelkomponenten zur Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet ist und wobei eine vorbestimmte Mehrzahl von Betriebsparametern für jede Einzelkomponente mittels einer Sensoreinheit oder mittels mehrerer Sensoreinheiten überwachbar ist, und umfasst ferner eine Überwachungseinheit. Die Überwachungseinheit ist dabei erfindungsgemäß derart eingerichtet, dass zumindest ein Betriebsparameter der Mehrzahl von Betriebsparametern jeder der zumindest zwei Einzelkomponenten mit einem hinterlegten korrespondierenden Referenz-Betriebsparameter vergleichbar ist, wobei Referenzwerte des hinterlegten Referenz-Betriebsparameters für jeweils unterschiedliche Betriebszustände hinterlegt sind. Darüber hinaus ist die Überwachungseinheit derart eingerichtet, dass zumindest einer der Betriebsparameter der einen Einzelkomponente mit einem korrespondierenden Betriebsparameter der anderen Einzelkomponente vergleichbar ist. Ferner ist die Überwachungseinheit eingerichtet im Falle einer erkannten Abweichung zwischen dem Wert des Betriebsparameters und dem Wert des Referenz- Betriebsparameters über ein vorbestimmtes Maß hinaus oder im Falle einer erkannten Abweichung zwischen dem Wert des Betriebsparameters und dem Wert des korrespondierenden Betriebs para meters der anderen Einzelkomponente über ein vorbestimmtes Maß hinaus, zumindest eine der zumindest zwei Einzelkomponenten derart ansteuerbar ist, dass die Verfügbarkeit jeder Einzelkomponente optimiert ist und/oder dass die erkannte Abweichung angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgebbar ist. Hierdurch wird ein Stromversorgungssystem geschaffen, welches mit Blick auf die Verfügbarkeit des Stromversorgungssystems als auch mit Blick auf die Verfügbarkeit der Anlage, in der das Stromversorgungssystem Verwendung findet weiter verbessert ist. Anlagenverfügbarkeiten können optimiert und Ausfallzeiten minimiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit derart eingerichtet ist, dass die Daten der Mehrzahl vorbestimmter Betriebsparameter für jede der zumindest zwei Einzelkomponenten über einen vorbestimmten Zeitraum erfasst und zeitlich synchronisiert abgespeichert werden. Diese Betriebsdaten können z.B. äußere Daten wie die Ein- oder Ausgangsspannung, der Einoder Ausgangsstrom oder die Umgebungstemperatur der Einzelkomponente sein. Ebenso werden interne Daten wie Bauteiletemperaturen, Versorgungsspannungen, Versorgungsströme, Taktfrequenzen oder das Tastverhältnis ermittelt. Insbesondere bei Spannungen oder Strömen kann sowohl der Spitzenwert wie auch der Effektivwert oder eine Unter- oder Überschreitung eines Grenzwertes ermittelt werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch eine derart aufgebaute Datenhistorie bereits frühzeitig Probleme in der Stromversorgung und/oder in der über die Stromversorgung versorgten Anlage erkannt und dem gezielt entgegengewirkt werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass jede der Einzelkomponenten ausgewählt ist aus einer Auswahl von folgenden Einzelkomponenten:
- Netzteil,
- unterbrechungsfreie Stromversorgungseinrichtung,
- Redundanzmodul,
- DC/DC-Wandler,
- Energiespeichermodul,
- Sicherungsmodul.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit derart eingerichtet ist, dass durch die Auswertung eine fehlerhafte Anwendung der zumindest einen Einzelkomponente detektierbar ist, so dass ein hierdurch ggf. einmal auftretender Schaden an der Anlage oder ein Ausfall derselben erkannt und verhindert werden können.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die zu überwachenden Betriebsparameter ausgewählt sind aus einer Auswahl der folgenden Parametergrößen: Eingangsspannung der Einzelkomponente(n), Ausgangsspannung der Einzelkomponente(n), Eingangsstrom der Einzelkomponente(n), Ausgangsstrom der Einzelkomponente(n), Umgebungstemperatur der Einzelkomponente(n), Bauteiltemperatur eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n), Versorgungsspannung eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n), Versorgungsstrom eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n), Taktfrequenz eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n), Taktverhältnis eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n), Lebensdauer eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) oder Lebensdauer der Einzelkomponente(n) selbst, und/oder Betriebsdauer der Einzelkomponente(n).
Die genannten Betriebsparameter können im Hinblick auf die Unter- und/oder Überschreitung von festgelegten Referenzwerten überwacht werden. Insbesondere bei Spannungen oder Strömen kann sowohl der Spitzenwert wie auch der Effektivwert oder eine Unter- oder Überschreitung eines Grenzwertes ermittelt werden. Hierdurch lässt sich insbesondere die Wirkung erzielen, dass die Belastung der Einzelkomponenten oder der Bauteile einer Einzelkomponente ermittelt wird. Hierdurch können z.B. frühzeitig Fehler in dem Stromversorgungssystem oder an oder in der jeweiligen Einzelkomponente erkannt werden. Insbesondere kann auch eine Schätzung der zu erwartenden Lebensdauer des Systems oder der Einzelkomponente oder eines Bauteils in der Einzelkomponente berechnet werden.
Auch bei der Überwachung der Einzelkomponenten oder der Überwachung von deren Bauteilen bezüglich Temperatur greifen zunächst einfache Mechanismen wie z.B. das Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur. Diese können dann mit der Umgebungstemperatur verknüpft werden und anschließend die Erwärmung des Bauteils berechnet werden. Mit zuvor ermittelten Vergleichsdaten, können bei einem bestimmten Energieumsatz Abweichungen festgestellt werden. Beispielsweise kann die Bauteiltemperatur durch Veränderung des Übergangswiderstandes an Lötstellen oder durch eine Verschlechterung der Konvektion steigen. Je nach dem betrachteten Bauteil können sehr unterschiedliche Änderungen festgestellt werden. Zum Beispiel ergibt sich durch die Alterung von Kondensatoren ein erhöhter Spannungsripple, sodass Rückschlüsse auf die Lebensdauer der Stromversorgung möglich sind. Sofern ein Temperaturanstieg detektiert wurde, wird dieser bevorzugt mit dem Laststrom verknüpft. Die veränderten Betriebsdaten können dann entweder auf zusätzliche Verbraucher und somit auf eine größere Verlustleistung im Schaltschrank zurückgeführt oder einem Ausfall der Schaltschrankklimatisierung zugeordnet werden. Mit Vorteil werden weitere physikalische Größen, wie der Luftdruck oder -feuchtigkeit, gemessen und dadurch die Aufstellhöhe der Stromversorgung bestimmt. Dem Anwender kann dann gemeldet werden, welche maximale Ausgangsleistung in der Aufstellhöhe aufgrund des Deratings zu erwarten ist und zusätzlich können Meldeschwellen automatisch angepasst werden. In einer Weiterbildung der Erfindung werden die Daten, wie Eingangsspannung, Eingangsstrom und Netzfrequenz erfasst, nach Grund- und Oberschwingungen zerlegt und zur Analyse des Netztes genutzt. Die erkannten Störungen, wie Oberschwingungen und Blindleistungen, kann die Stromversorgung entweder selbst zur Netzstabilisierung oder zur aktiven Ansteuerung von Netzfiltern nutzen. In beiden Fällen können Blindleistung kompensiert und Oberschwingströme reduziert werden. Durch die Beobachtung der Daten über den kompletten Produktlebenszyklus, können bei Neubeschaffung der Komponenten Kaufempfehlungen gegeben werden. Sofern die Stromversorgung zeitweise an der Geräteobergrenze betrieben wurde, wird beispielsweise eine leistungsstärkere Stromversorgung empfohlen, um auch für eine Anlagenerweiterungen genügend Reserve zu haben. Wird hingegen die Stromversorgung nur im unteren Leistungsbereich betrieben, kann die nächstkleinere Leistungsstufe empfohlen werden. Hierbei wird nicht nur Auslastung selbst, sondern auch die Umgebungstemperatur und die Aufstellhöhe berücksichtigt, damit die gewählte Stromversorgung optimal für die Umgebungsbedingungen ausgelegt wird.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass Stromversorgungssystem redundant ausgebildet ist und zumindest eine erste Einzelkomponente zur Stromversorgung und eine zweite Einzelkomponente zur Stromversorgung aufweist, wobei jede Einzelkomponente derart ausgebildet ist, die Stromversorgung alleine aufrecht erhalten zu können, und wobei die erste Einzelkomponente und die zweite Einzelkomponente derart miteinander gekoppelt sind, dass die Stromversorgung anteilig durch beide Einzelkomponenten erfolgt, wobei der Anteil der jeweiligen Einzelkomponente an der Stromversorgung in Abhängigkeit von den jeweiligen vorbestimmten Betriebsparametern erfolgt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass alle Komponenten ausgleichend belastet werden und hierdurch eine insgesamt optimierte Laufzeit des Systems erreicht werden kann. Durch die Aufteilung des Stromes zwischen den Einzelkomponenten und der überwiegend quadratischen Abhängigkeit der Verluste von dem durchflossenen Strom und der damit quadratischen Zunahme der Erwärmung mit dem linearen Ansteigen des Stromes kann die Lebensdauer des Stromversorgungssystems oder der Einzelkomponenten durch eine Aufteilung der Strombelastung zwischen parallelen Komponenten gesteigert werden. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit derart eingerichtet ist, dass die zu überwachenden Betriebsparameter zyklisch erfasst werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass bei zyklischer Erfassung der Betriebsparameter Änderungen bei gleicher Belastung festgestellt werden können und damit eine Frühwarnung vor einem Ausfall des Stromversorgungssystem möglich ist. Alternativ hierzu oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinheit derart eingerichtet ist, dass die zu überwachenden Betriebsparameter zu einem vorbestimmten Betriebszeitpunkt erfasst werden, insbesondere dass die Betriebsparameter beim Einschalten und/oder beim Ausschalten von Halbleiterschaltern innerhalb einer Einzelkomponente und/oder beim Einschalten und/oder Ausschalten eines an das Stromversorgungssystem angeschlossenen Verbrauchers erfasst werden. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass die Einzelkomponenten in kritischen Punkten überwacht werden können und die Anzahl der zu ermittelnden Daten aber gleichzeitig gering und übersichtlich bleibt.
Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Anomalien in einem Stromversorgungssystem gemäß der Erfindung, wobei mittels einer Überwachungseinheit die Mehrzahl der Betriebs para meter der zumindest zwei Einzelkomponenten mit Betriebsparameter-Referenzwerten, die den verschiedenen Betriebszuständen zugeordnet sind, verglichen werden, und mittels der Überwachungseinheit die Mehrzahl der Betriebsparameter der zumindest zwei Einzelkomponenten untereinander verglichen werden kann. So kann im Falle einer erkannten Abweichung bei zumindest einem der Vergleiche, über ein vorbestimmtes Maß hinaus, zumindest eine der zumindest zwei Einzelkomponenten derart angesteuert werden, dass die Verfügbarkeit jeder Einzelkomponente optimiert ist und/oder dass die erkannte Abweichung angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben wird.
Schließlich kann das Verfahren dahingehend weitergebildet sein, dass alle Betriebsdaten der vorbestimmten Betriebsparameter der Einzelkomponenten des Stromversorgungssystems gesammelt und gespeichert werden, wobei zumindest eine Einzelkomponente zumindest zum Zwecke einer Analyse, dahingehend, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb der Einzelkomponente vorliegt, auf die zentral gespeicherten Daten zugreift. In Abhängigkeit vom Ergebnis der durchgeführten Analyse ist die Einzelkomponente dann derart ansteuerbar, dass die Verfügbarkeit des Stromversorgungssystems optimiert ist und/oder dass erkannte Abweichungen Betriebsparameterwerten der Einzelkomponente angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben werden.
Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Anomalien in einem Verbund einer Mehrzahl von Stromversorgungssystemen, wobei die Stromversorgungssysteme in einem gemeinsamen Netzwerk datentechnisch verbunden sind. Hierfür werden alle Betriebsdaten der vorbestimmten Betriebsparameter der Einzelkomponenten der Stromversorgungssysteme insbesondere anonymisiert gesammelt und zentral gespeichert, wobei alle Stromversorgungssysteme zumindest zum Zwecke einer Analyse, dahingehend, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb jeder Einzelkomponente vorliegt, auf die zentral gespeicherten Daten zugreifen. In Abhängigkeit vom Ergebnis der durchgeführten Analyse sind die Einzelkomponenten der Stromversorgungssysteme dann derart ansteuerbar, dass die Verfügbarkeit jedes Stromversorgungssystems optimiert ist und/oder dass erkannte Abweichungen von Einzelkomponenten der Stromversorgungssysteme angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben werden. Insbesondere sind die Stromversorgungssysteme dabei gemäß der Erfindung ausgebildet. In einem derartigen Verbund von Stromversorgungssystem werden die Daten an den jeweiligen Verbrauchern ebenso erfasst wie an der einzelnen Stromversorgung. An einem als Redundanzmodul ausgebildeten Stromversorgungssystem werden neben den Ein- und Ausgangsgrößen auch interne Daten, wie zum Beispiel die Bauteiltemperaturen, Hilfsspannungen und - ströme gemessen. An einem Energiespeicher wird zusätzlich der Zustand bzw. die Kapazität des Speichers gemessen und an einem Absicherungsmodul der durchfließende Strom erfasst. Durch den Abgleich der Ein-/ und Ausgansdaten der einzelnen Komponenten können Fehler im Stromversorgungssystem detektiert und Betriebszustände optimiert werden. In einem redundanten System speist aufgrund von Unsymmetrien häufig nur ein Netzteil den Großteil der Last, während das andere Netzteil nahezu im Leerlauf arbeitet. Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten System ist vorgesehen einen Abgleich von Ausgangspannung und -ström zwischen den Komponenten vorzunehmen - auch bei Änderung der Parameter, wie der Umgebungstemperatur oder der Eingangsspannung oder des Gesamtausgangsstroms - und so die Ausgangsspannung sukzessive anzupassen, bis beide Stromversorgungen die Last zu gleichen Teilen speisen. Wird hingegen erkannt, dass ein Netzteil im System eine geringere restliche Lebensdauererwartung hat, kann diese Information ebenfalls in den Algorithmus miteinfließen, sodass das Netzteil mit der geringeren Lebensdauer weniger belastet wird. Dies ist genauso möglich, wenn die redundant betriebenen Stromversorgungen in verschiedenen Schaltschränken und bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen betrieben werden. In diesem Fall kann das Netzteil, welches bei einer höheren Umgebungstemperatur arbeitet, ebenfalls durch Reduzierung der Leistung geschont werden. Hinzu kommt, dass Redundanzmodule typischerweise in unmittelbarer Nähe zur Last angebracht werden, sodass zwischen Stromversorgung und Redundanzmodul häufig aufgrund von langen Leitungslängen ein erhöhter Spannungsabfall festzustellen ist. Auch in diesem Fall kann die Ausgangsspannung im System schrittweise erhöht werden, sodass sichergestellt ist, dass am Verbraucher noch die benötigten 24 V ankommen. Wird hingegen an einem Verbraucher gar keine Eingangsspannung mehr erfasst, so kann direkt auf einen Kabelbruch geschlossen und eine Fehlermeldung generiert werden. In einem unterbrechungsfreien Stromversorgungssystem spielt das Batteriemanagement eine wesentliche Rolle. Durch eine Kommunikation zwischen Stromversorgung, unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV) und Energiespeicher kann die entladene Batterie mit dem maximal möglichen Ladestrom geladen werden, wenn die Leistung nicht zeitglich am Verbraucher benötigt wird. Durch das Erlernen des Standardbetriebsablaufes erkannt das System zu welchen Tageszeiten Anlagenteile abgeschaltet werden und weniger Leistung benötigt wird, sodass das Nachladen der Batterie optimal eingeplant werden kann. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass die Belastung des Stromversorgungssystems verringert werden kann und sich eine höhere Lebensdauer der Einzelkomponenten und/oder des Stromversorgungssystems ergibt.
Mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen können bekannte Fehlerszenarien erkannt, gemeldet und behoben werden und der Betriebszustand des Einzelgerätes angepasst werden, um dem übergeordneten Ziel der maximalen Anlagenverfügbarkeit des Gesamtsystems gerecht zu werden. Ein weiteres Ziel ist es durch Erkennung von Anomalien im System, nicht unmittelbar zu erwartende Fehlerszenarien zu erkennen und durch selbstlernende Algorithmen in das System einzugreifen. Hierzu werden die abgespeicherten Betriebsdaten auf regelmäßig wiederkehrende Ereignisse untersucht, um darauf den Standardbetriebsablauf des Stromversorgungssystems zu ermitteln. Bei einer unerwarteten Abweichung von dem Standardbetriebsablauf erfolgt eine automatische Zuordnung, ob es sich um einen erlauben Betriebszustand (z.B. Austausch eines Gerätes aus dem Stromversorgungssystem) handelt oder die Abweichung auf einen fehlerhaften Betriebszustand zurückzuführen ist. Infolgedessen kann das Stromversorgungssystem eine Meldung generieren und zusätzlich durch selbstlernende Algorithmen in das System eingreifen. Es werden starke Abweichungen innerhalb eines kurzen Zeitraums sowie schleichende Abweichungen über einen längeren Zeitraum erkannt und gemeldet. Für jede erkannte Abweichung werden die Betriebsdaten der Stromversorgungskomponenten protokolliert. Der Anwender kann zusätzlich von außen Vorgaben machen, wenn beispielsweise eine Maschine neu eingerichtet oder ein bereits erlernter und gespeicherter Betriebszustand wiederhergestellt wird. Ein exemplarischer Anwendungsfall ist der Einsatz eines zuvor verwendeten Werkzeuges, von dem der Standardbetriebsablauf des Stromversorgungssystems schon analysiert wurde. Darüber hinaus können nach einem Gerätetausch bereits erlernte Betriebsaufläufe und Algorithmen von dem vorherigen in das neue Gerät übertragen werden. Ein mathematischer Ansatz ist, die abgetasteten Signale (Spannung, Strom, Temperatur, etc.) mittels niederfrequenter Fouriertransformation in den Frequenzbereich zu überführen. Durch die Aufgliederung der Daten im Frequenzbereich können sowohl Regelmäßigkeiten als auch Abweichungen einfacher erkannt werden.
In einer weiteren Ausbaustufe können demnach nicht nur die Anomalien innerhalb eines Stromversorgungssystems, sondern auch die Anomalien im Vergleich zu anderen Stromversorgungssystemen erkannt werden. Hierfür wird das Stromversorgungssystem so modifiziert, dass alle Betriebsdaten (wie Ausgangsspannung, Ausgangsstrom, Temperaturdaten, Lebensdauer, etc.) für das mit dem Netzwerk verbundene Stromversorgungssystem anonymisiert im Backend gesammelt werden. Im ersten Schritt werden die auf einem zentralen Datenspeicher aufgenommenen Daten von einer Vielzahl von Stromversorgungen zur weiterführenden Analyse genutzt. Aus diesen real gesammelten Schwarmdaten werden Referenzmodelle erlernt, die den Normalzustand eines Stromversorgungssystems beschreiben. Durch die Erstellung von Datenprofilen, können Stromversorgungssysteme mit ähnlichen Betriebsabläufen einander zugeordnet werden. Das Ziel ist es dann, das einzelne Stromversorgungssystem über den kompletten Produktlebenszyklus mit dem aus der Datenmenge generierten Standardprofil zu vergleichen. Durch selbstlernende Algorithmen werden die Abweichung von dem Referenzmodell detektiert und anschließend in Gruppen zugeordnet, sodass z.B. Anomalien, die nach einer ähnlichen Betriebszeit auftreten, in einen Kontext gebracht werden. Zusätzlich erfolgt eine Bewertung der Anomalie, in dem überprüft wird wie stark und in wie vielen Signalen sich das System abweichend von dem Referenzmodell verhält. Falls eine erkannte Anomalie so eingestuft wird, dass von einem Fehler im Stromversorgungssystem auszugehen ist, wird dies vom Backend zurück an das Frontend gemeldet. Der Anwender wird rechtzeitig gewarnt, falls die Anomalie z.B. zu einem frühzeitigen Ausfall des Systems führen könnte. Durch weiterführende Informationen, die über das Backend bereitgestellt werden, besteht die Möglichkeit Anlagenteile dynamisch an Umgebungsbedingungen, wie variable Stromtarife, anzupassen und somit zu möglichst kostengünstigen Zeiten zu fertigen. Die Umsetzung der Anomalieerkennung könnte auf unterschiedliche Verfahren des maschinellen Lernens, die bereits aus anderen Bereichen bekannt sind (wie z.B. Neuronale Netzen), basieren.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
Es zeigen:
Figur 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel eine als Schaltnetzteil oder DC/DC- Wandler ausgebildete Einzelkomponente,
Figur 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Einzelkomponente mit dem Aufbau als Redundanzmoduls als Diodenmodul oder als so genanntes Oringmodul,
Figur 3 in einem dritten Ausführungsbeispiel eine als Sicherungs- oder Schaltmodul ausgebildete Einzelkomponente,
Figur 4 in einem vierten Ausführungsbeispiel eine Einzelkomponente ausgebildet als unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV),
Figur 5 in einem fünften Ausführungsbeispiel, in schematischer Darstellung, eine Einzelkomponente ausgebildet als Stromversorgungskomponente mit Analyse- und Signalausgängen, Figur 6 ein Stromversorgungssystem mit einer Mehrzahl von Einzelkomponenten, und
Figur 7 ein vernetzt aufgebautes Stromversorgungssystem mit Fernkommunikation.
In einem Energie- bzw. Stromversorgungssystem 1 werden beispielweise vier mögliche Einzelkomponenten 2 und deren Kommunikation über eine Schnittstelle aufgezeigt:
- Schaltnetzteil oder DC/DC-Wandler
- Redundanz-modul
- Sicherungs- oder Schaltmodul
- Unterbrechungsfreie Energieversorgung oder USV.
Der exakte Aufbau kann vom beispielhaft dargestellten Aufbau abweichen - z.B. an welchen Stellen eine Ein- oder Ausgangsspannung gemessen wird.
Die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Einzelkomponenten 2 als auch beispielhafte Strukturen für Stromversorgungssysteme 1 werden in den nachfolgenden Beschreibungen zu den Zeichnungsfiguren erläutert.
Figur 1 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel eine Stromversorgung 100 in Form einer als Schaltnetzteil ausgebildeten Einzelkomponente 2 in schematischer Darstellung. Die dargestellte Stromversorgung 100 besteht im Wesentlichen aus den Eingangsspannungsanschlüssen 101 und 102 sowie den Ausgangsspannungsanschlüssen 103 und 104. Die Stromversorgung wird beispielsweise aus einer nicht dargestellten, vorgeschalteten, Wechselspannungsquelle versorgt, deren Ausgangsspannung entsprechend gleichgerichtet und geglättet ist. Anschließend wird die Eingangsspannung mit einem elektronischen Schalter S1 getaktet und auf einen Trafo TR1 gegeben. Der Trafo TR1 trennt galvanisch die Ein- und Ausgangsspannung über der Trennstrecke 105. Die Ausgangsspannung des Trafos TR1 wird anschließend z.B. mit einer Diode D10 gleichgerichtet und mit einem Kondensator C10 geglättet. In der Literatur sind dazu verschiedenste Schaltungen für Stromversorgungen bekannt vom einfachen 50Hz- Trafonetzteil über diverse Schaltungen für Schaltnetzteile z.B. Fluß- oder Sperrwandler, die die Energie über einen Transformator oder auch über eine Kapazität galvanisch getrennt von der Eingangsspannung auf eine gewünschte Ausgangsspannung anpassen und regeln. In der Stromversorgung 100 können diverse Größen gemessen werden z.B. über einen ersten Sensor Sx der Eingangsstrom 110, über einen weiteren Sensor Sx die Eingangsspannung 111, die Ausgangspannung 112 und der Ausgangsstrom 113. Ebenso können an den verwendeten Bauteilen, wie dem elektronischen Schalter S1, mittels weiterer Sensoren Sx diverse weitere Größen 140 gemessen werden, wie das Tastverhältnis oder die Taktfrequenz oder die Ein- oder Auszeit. Ebenso können in der Stromversorgung die Temperaturen an verschiedenen Baugruppen 151-153 sowie die Umgebungstemperatur 150 gemessen werden. Diese Messgrößen können über eine Schnittstelle 160 nach Außen kommuniziert werden. Ebenso kann über die Schnittstelle 160 die Stromversorgung eingestellt werden, z.B. die Ausgangsspannung.
Figur 2 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Einzelkomponente 2 mit dem Aufbau eines Redundanzmoduls als Diodenmodul oder als so genanntes Oringmodul. Die als Diodenmodul 200 ausgebildete Einzelkomponente 2 versorgt mit zwei Eingangsspannungen über die Anschlussklemmen 201 und 202 bzw. 203 und 204 eine Last L an den Ausgangsspannungsanschlüssen 205 bzw.206. Die beiden Eingangsspannungen werden über die beiden Dioden 20 und 21 verbunden. Ist der Ausgangstrom geringer als der maximale Strom der Quellen jeweils, so kann die Last L redundant versorgt werden. Bei Ausfall einer Quelle wird die Last jeweils von der anderen Quelle versorgt. Die Dioden D20, D21 sperren jeweils auch bei einem ausgangseitigen Kurzschluss innerhalb der speisenden Quelle oder Verdrahtung. Entsprechend den Anforderungen an die Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems können weitere Diodenzweige und Eingangspannungsquellen parallelgeschaltet werden. In einer weiteren Ausführungsform können die Dioden D20, D21 ersetzt werden durch (nicht gezeigte) geschaltete Feldeffekttransistoren (FET) als sogenanntes Oring-Modul um die Verluste innerhalb des Moduls deutlich zu verringern. Über die FET's kann auch ein zusätzlicher Spannungsabfall eingestellt werden, um die Eingangsströme zu symmetrieren. Das Diodenmodul kann auch durch eine ausgangsseitige Parallelschaltung von mehreren einzelnen Dioden oder Halbleiterschaltern realisiert werden. In dem Diodenmodul können über verschiedene Sensoren Sx Messgrößen erfasst werden, wie die Eingangsspannungen 210 oder 212 oder die Eingangsströme 211 oder 213 sowie die Ausgangsspannung214 oder der Ausgangsstrom 215. Ebenso können Temperaturen an den Dioden über die als Temperatursensoren 251 und 252 ausgebildeten Sensoren Sx sowie die Umgebungstemperatur über einen als Umgebungstemperatursensor 250 ausgebildeten Sensor Sx gemessen werden und über eine Schnittstelle 260 nach außen kommuniziert werden. Werden die Dioden D20, D21 ersetzt durch zwei umgekehrt in Reihe geschaltete Halbleiter z.B. FETs können diese FETs auch als nachfolgend vorgestelltes Schaltmodul oder Sicherungsmodul verwendet werden.
Figur 3 zeigt in einem dritten Ausführungsbeispiel für eine Einzelkomponente 2, eine als Sicherungs- oder Schaltmodul ausgebildete Einzelkomponente 2. Die gezeigte Einzelkomponente 2 umfasst einen ersten Strompfad, zwischen einer Eingangsklemme 301 und einer Ausgangsklemme 303, in dem eine Sicherung F301 sowie zwei hierzu in Serie geschaltete aktiv schaltbare Halbleiterschalter S301, S302 geschaltet sind. Parallel hierzu ist ein zweiter Strompfad vorgesehen, der zwischen einer zweiten Eingangsklemme 302 und einer zweiten Ausgangsklemme 304 eine einfache Leitungsverbindung bildet. Die Sicherung F301 löst ab einem bestimmten Strom aus und unterbricht die nicht dargestellte Eingangsquelle, die an den Klemmen 301 und 302 angeschlossen wird, von der ausgangseitigen Last an den Klemmen 303 und 304. Das Sicherungsmodul kann im einfachsten Fall auch als Zweipol verwendet werden und nur in einen Stromversorgungspfad geschaltet werden, wie es z.B. mit Leitungsschutzschaltern oder einfachen Schmelzsicherungen realisiert wird. Das Sicherungsmodul kann aus zwei ggf. antiseriell gekoppelten Leistungsschutzschaltern eingebaut werden. In einer weiteren Form kann das Sicherungsmodul auch als Verteiler mit mehreren eingangsseitigen Sicherungen aufgebaut sein, um mehrere Quellen anzuschließen und/oder mehreren ausgangsseitigen Sicherungen, um mehrere Lasten einzeln abzusichern. Das Sicherungsmodul kann auch mit Halbleitern realisiert werden, mit denen bei einem bestimmten Strom die Lasten von den Quellen getrennt werden. Hierbei können sowohl die Stromhöhe als auch die Dauer des Stromes zum Abschalten festgelegt werden. Das Sicherungsmodul oder Schaltmodul kann aus beliebigen Halbleiterschaltern wie MOSFETs oder auch elektromechanischen Schaltern wie Relais realisiert sein. Bei Verwendung von zwei umgekehrt in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern, hier MOSFET S301 und S302 kann zusätzlich ein Rückspeisung vom Ausgang zum Eingang verhindert werden, wenn z.B. induktive Last abgeschaltet werden. Die Halbleiterschalter S301 und S302 können verwendet werden, um z.B. die Ausgangspfade zur Energieeinsparung abzuschalten. Nicht dargestellt sind weitere Auslösemechanismen, wie beispielsweise ein Fehlerstromschutzschalter oder ein Isolations- oder Erdschlusswächter. In dem Sicherungs- bzw. Schaltmodul können über verschiedene Sensoren Sx Messgrößen wie die Eingangsspannung 311 oder der Eingangsstrom 310 sowie die Ausgangsspannung 312 oder der Ausgangsstrom 313 erfasst werden. Ebenso können Temperaturen 351 an den Schaltern oder Sicherungen oder die Umgebungstemperatur 350 gemessen werden und über eine Schnittstelle 360 nach Außen kommuniziert werden. Uber die Schnittstelle 360 können auch die Auslösecharakteristiken für ein Sicherungsmodul eingestellt werden als auch bei Verwendung als Schaltmodul die Schalter ein- bzw. ausgeschaltet werden.
Figur 4 zeigt in einem vierten Ausführungsbeispiel einer Einzelkomponente 2 ausgebildet als unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Um eine Energieversorgung bei Ausfall der speisenden Quelle zu gewährleisten, wird in einem Energieversorgungsystem eine USV verwendet. Diese überwacht die Eingangsspannung und liefert bei Ausfall aus einem Energiespeicher die benötigte Energie. Die gezeigte USV ist als sogenannte Gleichspannungs-USV (DC-USV) ausgeführt, die bei Ausfall der Eingangsspannung an den Klemmen 401 und 402 die Eingangsquelle mit dem Schalter S401 z.B. bei eingangsseitigem Kurzschluss trennt und über den Schalter S402 den Energiespeicher 406 z.B. in Form von Kondensatoren und/oder Batterien zuschaltet und die Last an dem Ausgangklemmen 403 und 404 (mit einer Ausgangsspannung Vout) versorgt. Über einen Lader 405 wird im Normalbetrieb der Energiespeicher 406 geladen. Die gezeigte Ausführung stellt nur eine mögliche Realisierung einer USV dar. Diese kann aber auch mit einem Kondensator oder einer Batterie, die einfach parallel zu Quelle und Last geschaltet sind, realisiert werden. Weitere Beispiele sind eine Wechselspannungs-USV (AC-USV), die den Schaltschrank komplett mit einer Wechselspannung versorgen kann oder motorische Generatoren, die ggf. auch größere Lasten versorgen können. In einer USV können mittels verschiedener Sensoren Sx Messgrößen erfasst werden, wie die Eingangsspannung 411 (Vin) oder der Eingangsstrom 410 sowie die Ausgangsspannung 412 oder der Ausgangsstrom 413. Ebenso kann die Spannung 415 oder die Temperatur 452 an dem Energiespeicher mittels weiterer Sensoren Sx gemessen werden. Nicht dargestellt sind weitere Messgrößen wie Lade bzw. Entladestrom, Kapazität bzw. Ladezustand oder Alterung des Energiespeichers. Ebenso können Temperaturen 451 an den Schaltern über Sensoren Sx oder die Umgebungstemperatur 450 mit dem Sensor Sx gemessen werden und über eine Schnittstelle 460 können alle Messdaten nach außen kommuniziert werden. Ebenso können Verbrauchern wie einer Steuerung ein Ausfall der Energieversorgung signalisiert werden, um z.B. Lasten abzuschalten oder Daten zu sichern. Uber die Schnittstelle 460 kann auch die USV gesteuert werden und z.B. ein Zuschalten der USV bei Abschaltung der Anlage zu verhindern.
Figur 5 zeigt in einem fünften Ausführungsbeispiel für eine Einzelkomponente 2, in schematischer Darstellung, eine Einzelkomponente 2 ausgebildet als Stromversorgungskomponente mit Analyse- und Signalausgängen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Messdaten 510 einer Energieversorgungskomponente von einer Schaltung 511 z.B. einem Mikrocontroller erfasst, verarbeitet und bewertet und z.B. mit Grenzwerten verglichen. Die Verarbeitung der Messdaten kann über eine Schnittstelle 560 parametriert werden, z.B. können Grenzwerte eingestellt werden. Ebenso kann ausgewählt werden, welche Daten ausgegeben werden. Z.B. kann festgelegt werden, welche Daten in welchen Zyklen auf einer Schnittstelle 560 ausgegeben werden oder welche verarbeiteten Daten auf einem Ausgang z.B. Relais 520 oder Halbleiterausgang 521 oder optischen Ausgang wie einer LED 522 ausgegeben werden. Ebenso können die Daten als digitales Schaltsignal, als analoge Größe oder über eine Schnittstelle 560 sowohl ein- als auch ausgegeben werden.
Figur 6 zeigt ein Stromversorgungssystem 1 mit einer Mehrzahl von Einzelkomponenten 2. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine redundantes Stromversorgungssystem 1 veranschaulicht. Das gezeigte Stromversorgungssystem 1 ist eingerichtet eine eingangsseitig vorhandene berührungsgefährliche Eingangsspannung Vin von einer ausgangsseitig bereitzustellenden berührbaren Ausgangsspannung Vout zu trennen und ausgangsseitig eine konstante Ausgangsspannung Vout bereitzustellen. In dem Stromversorgungssystem werden zwei als Stromversorgungen ausgebildete Einzelkomponenten 2 und ausgangsseitig über eine dritte als Redundanzmodul ausgebildete Einzelkomponente 2 miteinander verbunden. Um eine gleichmäßige Aufteilung der Lastströme auf beide Stromversorgungen zu ermöglichen können beide Stromversorgungen über einen Datenbus B direkt kommunizieren. Hierbei werden die Ausgangsspannungen so geregelt, dass beide Stromversorgungen den gleichen Ausgangsstrom liefern. In einer weiteren Ausführungsform kann das nachgeschaltete Redundanzmodul die Ströme erfassen und die Ausgangsspannungen der Stromversorgungen so regeln, dass beide Stromversorgungen den gleichen Ausgangsstrom liefern und am Ausgang 205 und 206 des Redundanzmoduls die für den Verbraucher R600 optimale Versorgungsspannung bereitgestellt wird. Hierbei können die Einzelkomponenten 2 des Stromversorgungssystems 1 direkt miteinander kommunizieren oder über eine Schnittstelle 660 nach außen kommunizieren. Eine hier nicht dargestellte Überwachungseinheit 3 ist über den Datenbus 660 mit den drei Einzelkomponenten verbunden, wobei über die Überwachungseinheit 3 eine vorbestimmte Mehrzahl von Betriebsparametern Px für jede Einzelkomponente 2 mittels einer Sensoreinheit Sx oder mittels mehrerer Sensoreinheiten Sx erfasst und überwacht werden. Über diese Kommunikationsschnittstelle 660 des redundanten Stromversorgungssystems 1 kann eine übergeordnete nicht dargestellte Steuerung 3 ebenso das angeschlossene Stromversorgungsystem 1 einstellen.
Figur 7 zeigt ein vernetzt aufgebautes Stromversorgungssystem 1 mit Fernkommunikation. Gemäß dem gezeigten Verbund von Stromversorgungssystemen 1 werden die einzelnen als Stromversorgungskomponenten ausgebildeten Einzelkomponenten 2 eines Stromversorgungssystems 1 jeweils mit einer übergeordneten ersten Steuerung ST1 und einer übergeordneten zweiten Steuerung ST2 verbunden. Die erste übergeordnete Steuerung ST1 als auch die zweite Steuerung kann jeweils z.B. über eine Speicherprogrammierbare Steuerung SPS1 und SPS2 oder über einen PC 711 , 741 mit den Stromversorgungskomponenten kommunizieren und die Daten der Komponenten analysieren und entsprechend z.B. Warnmeldungen ausgeben oder ein optisches Signal mit der Anzeige 714, 744 erzeugen oder die Anlage über die Schaltausgänge 712, 713;
742, 743 steuern. Darüber hinaus kann die Steuerung ST1 ; ST2 die Daten analysieren und z.B. mit schon gespeicherten Daten vergleichen, um daraus Änderungen z.B. der Temperatur oder Stromaufnahme zu erkennen und ggf. Empfehlungen zur Wartung auszugeben. Ebenso kann der Datenabgleich über einen Kommunikationsbus 760 mit weiteren Steuerungen durchgeführt werden, um daraus unterschiedliches Verhalten zu analysieren. Ebenso können die Daten in einer Cloud 770 abgelegt werden, um weitere Vergleiche mit anderen Anlagen zu erstellen oder um z.B. unterschiedliches Verhalten verschiedener Anlagen zu analysieren.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste
1 Stromversorgungssystem
2 Einzelkomponente
21 Netzteil
22 Stromversorgungseinrichtung
23 Redundanzmodul
24 DC/DC-Wandler
25 Energiespeichermodul
26 Sicherungs- oder Schaltmodul
3 Überwachungseinheit
Sx Sensoreinheit
Vout Ausgangsspannung
Vin Eingangsspannung
Px Betriebsparameter
Px_ref Referenz-Betriebsparameter
B Datenbus
ST1 Steuerung
ST2 Steuerung

Claims

Ansprüche Stromversorgungssystem (1), welches eingerichtet ist, eine eingangsseitig vorhandene berührungsgefährliche Eingangsspannung (Vin) von einer ausgangsseitig bereitzustellenden berührbaren Ausgangsspannung (Vout) galvanisch zu trennen und ausgangsseitig eine konstante Ausgangsspannung (Vout) bereitzustellen, umfassend,
- zumindest zwei Einzelkomponenten (2), wobei zumindest eine der Einzelkomponenten (2) zur Bereitstellung elektrischer Energie ausgebildet ist und wobei eine vorbestimmte Mehrzahl von Betriebsparametern (Px) für jede Einzelkomponente (2) mittels einer Sensoreinheit (Sx) oder mittels mehrerer Sensoreinheiten (Sx) überwachbar ist, und
- eine Überwachungseinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (3) derart eingerichtet ist,
- dass zumindest ein Betriebsparameter (Px) der Mehrzahl von Betriebsparametern (Px) jeder der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) mit einem hinterlegten korrespondierenden Referenz-Betriebsparameter (Px_ref) vergleichbar ist, wobei Referenzwerte des hinterlegten Referenz-Betriebsparameters (Px_ref) für jeweils unterschiedliche Betriebszustände hinterlegt sind, und
- dass zumindest einer der Betriebsparameter (Px) der einen Einzelkomponente (2) mit einem korrespondierenden Betriebsparameter (Px) der anderen Einzelkomponente (2) vergleichbar ist, und
- dass im Falle einer erkannten Abweichung zwischen dem Wert des Betriebsparameters (Px) und dem Wert des Referenz-Betriebsparameters (Px_ref) über ein vorbestimmtes Maß hinaus oder im Falle einer erkannten Abweichung zwischen dem Wert des Betriebsparameters (Px) und dem Wert des korrespondierenden Betriebsparameters (Px) über ein vorbestimmtes Maß hinaus, zumindest eine der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) derart ansteuerbar ist, dass die Verfügbarkeit jeder Einzelkomponente (2) optimiert ist und/oder dass die erkannte Abweichung angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgebbar ist. Stromversorgungssystem (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (3) derart eingerichtet ist, dass die Daten der Mehrzahl vorbestimmter Betriebsparameter (Px) für jede der zumindest zwei Einzelkomponenten
(2) über einen vorbestimmten Zeitraum erfasst und synchronisiert abgespeichert werden.
3. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Einzelkomponenten (2) ausgewählt ist aus einer Auswahl von folgenden Einzelkomponenten:
- Netzteil (21),
- unterbrechungsfreie Stromversorgungseinrichtung (22),
- Redundanzmodul (23),
- DC/DC-Wandler (24),
- Energiespeichermodul (25),
- Sicherungs- oder Schaltmodul (26).
4. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (3) derart eingerichtet ist, dass durch die Auswertung eine fehlerhafte Anwendung der zumindest einen Einzelkomponente detektierbar ist.
5. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu überwachenden Betriebsparameter (Px) ausgewählt sind aus einer Auswahl der folgenden Parametergrößen:
- Eingangsspannung der Einzelkomponente(n) (2),
- Ausgangsspannung der Einzelkomponente(n) (2), Eingangsstrom der Einzelkomponente(n) (2),
- Ausgangsstrom der Einzelkomponente(n) (2), Umgebungstemperatur der Einzelkomponente(n) (2), Bauteiltemperatur eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2), Versorgungsspannung eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2), Versorgungsstrom eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2), Taktfrequenz eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2), Taktverhältnis eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2), Lebensdauer eines internen Bauteils der Einzelkomponente(n) (2) oder Lebensdauer der Einzelkomponente(n) (2) selbst,
Betriebsdauer der Einzelkomponente(n) (2).
6. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromversorgungssystem (1) redundant ausgebildet ist und zumindest eine erste Einzelkomponente (2) zur Stromversorgung und eine zweite Einzelkomponente (2) zur Stromversorgung aufweist,
- wobei jede Einzelkomponente (2) derart ausgebildet ist, die Stromversorgung alleine aufrecht erhalten zu können, und wobei die erste Einzelkomponente (2) und die zweite Einzelkomponente (2) derart miteinander gekoppelt sind, dass die Stromversorgung anteilig durch beide Einzelkomponenten (2) erfolgt, wobei der Anteil der jeweiligen Einzelkomponente (2) an der Stromversorgung in Abhängigkeit von den jeweiligen vorbestimmten Betriebsparametern (Px) erfolgt.
7. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass / wobei die Überwachungseinheit (3) derart eingerichtet ist, dass die zu überwachenden Betriebsparameter (Px) zyklisch erfasst werden.
8. Stromversorgungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinheit (3) derart eingerichtet ist, dass die zu überwachenden Betriebsparameter (Px) zu einem vorbestimmten Betriebszeitpunkt erfasst werden, insbesondere dass die Betriebsparameter (Px) beim Einschalten und/oder beim Ausschalten von Halbleiterschaltern innerhalb einer Einzelkomponente (2) und/oder beim Einschalten und/oder Ausschalten eines an das Stromversorgungssystem angeschlossenen Verbrauchers erfasst werden.
9. Verfahren zur Erkennung von Anomalien in einem Stromversorgungssystem (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Überwachungseinheit (3) die Mehrzahl der Betriebsparameter (Px) der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) mit Betriebsparameter-Referenzwerten (Px_ref), die den verschiedenen Betriebszuständen zugeordnet sind, verglichen werden, und mittels der Überwachungseinheit (3) die Mehrzahl der Betriebsparameter (Px) der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) untereinander verglichen werden kann, und - 21 - im Falle einer erkannten Abweichung bei zumindest einem der Vergleiche, über ein vorbestimmtes Maß hinaus, zumindest eine der zumindest zwei Einzelkomponenten (2) derart angesteuert wird, dass die Verfügbarkeit jeder Einzelkomponente (2) optimiert ist und/oder dass die erkannte Abweichung angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- alle Betriebsdaten der vorbestimmten Betriebsparameter (Px) der Einzelkomponenten (2) des Stromversorgungssystems (1) gesammelt und gespeichert werden,
- wobei zumindest eine Einzelkomponente (2) zumindest zum Zwecke einer Analyse, dahingehend, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb der Einzelkomponente (2) vorliegt, auf die zentral gespeicherten Daten zugreift,
- und wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis der durchgeführten Analyse die Einzelkomponente (2) derart ansteuerbar ist, dass die Verfügbarkeit des Stromversorgungssystems (1) optimiert ist und/oder dass erkannte Abweichungen Betriebsparameterwerten der Einzelkomponente (2) angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben werden. Verfahren zur Erkennung von Anomalien in einem Verbund einer Mehrzahl von Stromversorgungssystemen (1), wobei die Stromversorgungssysteme (1) in einem gemeinsamen Netzwerk datentechnisch verbunden sind und, dadurch gekennzeichnet, dass alle Betriebsdaten der vorbestimmten Betriebs para meter (Px) der Einzelkomponenten (2) der Stromversorgungssysteme (1) anonymisiert gesammelt und zentral gespeichert werden, wobei alle Stromversorgungssysteme (1) zumindest zum Zwecke einer Analyse, dahingehend, ob ein ordnungsgemäßer Betrieb jeder Einzelkomponente (2) vorliegt, auf die zentral gespeicherten Daten zugreifen und wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis der durchgeführten Analyse die Einzelkomponenten (2) der Stromversorgungssysteme (1) derart ansteuerbar sind, dass die Verfügbarkeit jedes Stromversorgungssystems (1) optimiert ist und/oder dass erkannte Abweichungen von Einzelkomponenten (2) der Stromversorgungssysteme (1) angezeigt bzw. in Form eines Signals ausgegeben werden. - 22 - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgungssysteme (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1-8 ausgebildet sind.
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