WO2012004097A1 - System und verfahren zum speichern von netzparameterdaten eines stromversorgungsnetzwerkes - Google Patents

System und verfahren zum speichern von netzparameterdaten eines stromversorgungsnetzwerkes Download PDF

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WO2012004097A1
WO2012004097A1 PCT/EP2011/059932 EP2011059932W WO2012004097A1 WO 2012004097 A1 WO2012004097 A1 WO 2012004097A1 EP 2011059932 W EP2011059932 W EP 2011059932W WO 2012004097 A1 WO2012004097 A1 WO 2012004097A1
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network parameter
peer
parameter acquisition
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PCT/EP2011/059932
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Heinrich Kirchauer
Sebnem RUSITSCHKA
Walter Scheiber
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G01D4/002—Remote reading of utility meters
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    • 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
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    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/18—Network protocols supporting networked applications, e.g. including control of end-device applications over a network

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for storing network parameter data by a plurality of network parameter acquisition units of a power supply network.
  • a power supply network serves to supply a large number of users with electric current.
  • the electric power is transmitted by means of three-phase alternating current with a mains frequency of 50 Hz at a mains voltage of the rule up to 400 KV in the interconnected network.
  • the power grid can have multiple voltage levels, which are interconnected via substations.
  • a high voltage network with a voltage range of 220 to 400 KV, for example, are various power plants, example ⁇ as water power plants or coal power plants or energy
  • the voltage is finally fed into a low-voltage network with a voltage of, for example, 230 V via a high-voltage network in the range from 50 KV to 150 KV and a medium-voltage network with a voltage range from 6 KV to 30 KV.
  • This low-voltage network forms a local area network at which users or consumers are connected via network connections in order to obtain electricity.
  • users who fed, for example, a wind turbine or operate Thus ⁇ a larkraftwerk, and energy into the local network or the medium voltage grid.
  • the power grid for power supply of a variety of users also exist separate power grids, such as the power grid of the German Federal Railways, which operates a 110 kV network.
  • Substations serve to connect two different voltage levels of the power network.
  • Substation substations exist in addition to power transformers, switchgear and other equipment for measuring and control technology. Systems which convert voltages into the low voltage intended for the end users are referred to as transformer stations, substations or also as local network stations.
  • Substations for supplying electrically operated railways are also referred to as substations.
  • detectors may be provided at the various substations, which supply the existing there phase, frequency or voltage for monitoring the power supply network.
  • the electricity meters are also increasingly used so-called smart metering electricity meters that provide power consumption or power feed.
  • data concentrators provided at, for example, the area network stations, and through a communication network, for example GPRS mobile radio network, to a communication server of a central data management unit of the power company for billing the power consumption ⁇ of the various users and to a system network control center for monitoring the power network transmitted.
  • the invention provides a system for storing network parameter data provided by network parameter acquisition units of the power supply network,
  • the network parameter acquisition units each comprise a communication module which transmits the network parameter data as user data in data packets via a data network to at least at least one server, which stores the network parameter data distributed in the data network.
  • the network parameter acquisition units each have at least one sensor or counter for detecting at least one network parameter of the power supply network.
  • the network parameter acquisition units each have
  • a microprocessor for pre-data processing of the detected by the respective sensor or counter network parameters and a local data memory for storing locally detected network parameter data or for redundantly storing other network parameter data, which are detected by other network parameter acquisition ⁇ units on.
  • the network parameter detection units are each connected to a grid connection of a user circuit provided and provide that comprise electricity consumption data of each user and Stromeinspeisedaten as Netzparame ⁇ ter Scheme load data of the respective user.
  • the network parameter acquisition units are provided in each case at a substation, a local network station or at network connections and provide as network parameter data an existing phase, frequency or voltage of the power supply network.
  • the network parameter acquisition units communicate with each other via a peer-to-peer data protocol via a peer-to-peer network and exchange network parameter data about it.
  • the servers communicate with each other by means of a Peer-to-peer data protocols over a peer-to-peer network and decentralized evaluate the network parameter data stored in the data network.
  • the network parameter data provided by the network parameter acquisition units and configuration data of the network parameter acquisition units are stored redundantly in the peer-to-peer data networks.
  • the data network is a wired IP-based data network.
  • the data network is a wireless IP-based data network.
  • the data network is a public network, in particular the Internet.
  • the data network may be a private network, in particular a VPN network or an intranet.
  • the network parameter acquisition units of the peer-to-peer network periodically exchange messages for detecting failures or errors that have occurred in the peer-to-peer network.
  • the servers are formed by load balancing servers.
  • a cloud computing infrastructure is provided for storing and evaluating the network parameter data of the power supply network.
  • the invention further provides a network parameter acquisition unit for a data storage system
  • said network parameter acquisition unit comprises a communication module, which transmits the power parameter data detected by the Netzparametererfas ⁇ sungsappel as user data in packets over a data network to a server or other network parameter detection unit for decentralized SpeI ⁇ assurance in the data network.
  • the network parameter detection unit has in each case a microprocessor- ⁇ sor for pre-computing the value detected by the respective sensor or meter network parameter and a local data memory for storing locally detected network parameter data or the redundant memories other network parameter data supplied by other network parameter detection units be on.
  • the invention further provides a method for decentralized
  • FIG. 1 a block diagram showing the basic structure of a system according to the invention for storing network parameter data; a block diagram illustrating a possible embodiment of a network parameter detection unit according to the invention; a simple flowchart for illustrating a possible embodiment of the inventive method Shen for decentralized storage of network parameter data of a Stromthesesnetzwer kes; a diagram illustrating a used in the inventions to the invention system cloud computing infrastructure; a diagram illustrating an embodiment of the system according to the invention with peer-to-peer networks; a diagram illustrating an embodiment example of the system according to the invention with peer-to-peer networks and a cloud computing infrastructure.
  • the invention 1 comprises Sys tem ⁇ for storing the network parameter data capture units Netzparameterer- 2. These network parameter acquisition units 2 are connected to a power supply network 3 and provide network parameter data.
  • the network parameter acquisition units 2 each have a communication module, which transmits the network parameter data as user data in data packets via a data network 4 to at least one server which stores the network parameter data distributed in the data network.
  • the server may be, for example, a load balancing server.
  • a cloud computing infrastructure 5 is additionally provided for the storage and evaluation of the network parameter data of the power supply network 3.
  • the network parameter acquisition units 2 can be provided at network connections of users or power consumers.
  • the network parameter acquisition units 2 can also be provided at substations and local network stations in different levels of the power supply network.
  • Network parameter acquisition units 2 in particular those provided at network connections of users, can supply as network parameter data load data of the respective user, which include power consumption data and current input data of the respective user.
  • the Netzparametererfas ⁇ sungsvenezen 2 may provide several parameters, in particular a phase ⁇ , frequency f or voltage U at the jeweili ⁇ gene instead of the power supply network 3.
  • the Netzparame- more excellent recording units 2 each have at least one sensor or a counter for detecting at least one Network parameters of the power supply network 3.
  • Fig. 2 is a block diagram illustrating a one embodiment of the invention Netzparametererfas- sungsech 2.
  • the Netzparameterer- shown in Fig. 2 capture unit 2 has at least one sensor or meter 2A for detecting a power parameter of the power supply network on ⁇ .
  • the detected network parameters may, for example, be a current or energy consumption of a user at a time or one is ⁇ fed by a user per time energy.
  • the network parameters detected by the sensor or counter 2A can comprise a phase ⁇ , a frequency f or a voltage U of the power supply network 3 at this point.
  • the sensor 2A is, as shown in Fig.
  • the microprocessor 2B has access to a local data memory 2C of the network parameter acquisition unit 2.
  • the local data memory 2C is provided for storing locally acquired network parameter data detected by the sensor 2A.
  • the local data memory 2C may also store redundant network parameter data acquired by other network parameter acquisition units.
  • the grid parameter detection unit 2 further includes a communi cation ⁇ module 2D for connecting the network parameter acquisition unit 2 to the data network 4.
  • the communication module 2D may provide an interface to the network. 4
  • the communication module 2D can also be a radio module for setting up a wireless data connection to the network 4.
  • the grid parameter detection unit 2 transmits via the communication module 2D, the local sensing ⁇ th network parameter data as user data in data packets to the data network 4, which forwards the data packets received at a server which distributes the network parameter data stored in the data network.
  • the data network 4 is preferably a wired or wireless IP-based data network.
  • the network parameter acquisition unit 2 can receive in the reverse direction from the data network 4 via the communication module 2D Netzpara ⁇ meter data in data packets and store locally in its data memory 2C. In this way it is possible to store data from other network parameter acquisition units redundantly in the local data memories of other network parameter acquisition units.
  • the grid parameter detection unit 2 can transmit via the communication module 2D, the network parameter data detected by the Netzparametererfas ⁇ sungsech 2 as user data in data packets DP via the data network 4 to a server or to other network parameter detection units 2 for decentralized storage in the data network. If a network parameter acquisition unit 2 or a server fails, these redundantly stored network parameter data are then still available for evaluation.
  • the Netzparameterer terminatesein- unit 2 additional units, in particular a Stromver ⁇ supply module to the local power supply of the network parameters unit 2 and a user interface for input and output of data.
  • the local data memory 2C is replaceable and is formed by a memory card.
  • Fig. 3 shows a flow diagram illustrating an exemplary embodiment of the inventive method for dezentra ⁇ len storing network parameter data of a power supply network.
  • step S 1 network parameter data are acquired by a plurality of network parameter acquisition units 2 of the power supply network 3. Subsequently, in one
  • Step S2 transmit the acquired network parameter data as user data in data packets via the data network 4 to at least one server which stores the network parameter data distributed in the data network 4 in a cloud computing infrastructure 5.
  • FIG. 4 shows a diagram for illustrating a cloud computing infrastructure 5, as can be used in the system 1 according to the invention.
  • a software module which can be realized, for example, via a peer-to-peer protocol for a backend infrastructure, that is to say servers and databases, it is possible to network servers and databases with each other.
  • the networking can, if it takes place via web service interfaces, also as
  • Cloud computing By using a peer-to-peer protocol ensures that additional re ⁇ dant data storage, source optimization, in particular load balancing, and automated maintenance are ensured.
  • a peer-to-peer protocol ensures that additional re ⁇ dant data storage, source optimization, in particular load balancing, and automated maintenance are ensured.
  • the cloud computing infrastructure 5 can have a plurality of backend servers as well as databases with a peer-to-peer software module which communicate with one another in a peer-to-peer network. Servers and databases are networked with each other via a peer-to-peer protocol. In case of failure ⁇ or overload of individual servers more servers can be booted in the peer-to-peer network.
  • the backup server in the peer-to-peer network reports and provides a limited number of Kommunikati ⁇ onslinks to the other peers ago.
  • the distributed communication between the nodes enables the detection of failures of individual nodes.
  • the protocol realizes a stabilization of the network and can trigger distributed data management scheduling mechanisms, whereby a given redundancy factor can be maintained. If individual components fail, the data or application modules can still be used because they are distributed redundantly in the network several times.
  • the application groups that can manage the redundancies can be used for caching at the same time, which further reduces response times.
  • data and application modules can be stored on less-utilized nodes and, in particular, can be distributed to nodes additionally included in the network.
  • the utilization of the overall system can be optimized. If underloaded, the entire system can be scaled down conversely to free up resources.
  • the distributed keeping of operating data as well as, for example, configuration data also allows self-configuration of replacement nodes which are additionally integrated into the network, in particular in the event of failure or failure of a node of the same type.
  • 5 shows an embodiment of the system according to the invention with several peer-to-peer levels.
  • the network parameter acquisition units 2 are formed by digital counters, each of which is provided with a peer-to-peer interface.
  • These network parameters ⁇ detection units 2 are interconnected by means of a peer-to-peer data protocol via a peer-to-peer network and exchange network parameter data about this peer-to-peer network.
  • servers S are interconnected by means of a peer-to-peer data protocol via a peer-to-peer network, a so-called super-peer network, and communicate via this peer-to-peer network, the distributed in the data network stored network parameter data can be evaluated.
  • the peer-to-peer network of network parameter acquisition units 2 is flat, that is, each counter represents a peer.
  • the servers or computers interconnected in the SuperPeer network can positively influence the performance and scalability as each communication node. If the respective network parameter acquisition unit 2, for example the digital counter, has sufficient resources, in particular memory, CPU and bandwidth, a peer-to-peer software can be implemented on the respective network parameter acquisition unit 2. If the resources of a network parameter acquisition unit 2 are insufficient, the peer-to-peer network can be operated via the super peers. In this embodiment, the network parameter acquisition units 2 and the digital counters respectively register according to the protocol at a suitable server S or super-peer.
  • each digital counter or each network is parameter-detecting unit 2 equipped with a peer-to-peer protocol, and this ⁇ tet the self-assembly ensures quietest.
  • This log can come from a join message, a leave message, a fail notification, an information store message (put) and an information request message (get).
  • the network parameter acquisition units 2 can detect failures in the network. In the event of a failure, appropriate mechanisms can be executed, such as updating the redundancy specifications.
  • the network parameter data such as not yet been retrieved current ⁇ consumption measurements are ten preferably vorgehal- redundant.
  • the network parameter acquisition unit 2 or the digital counter registers at a super-peer or server dynamically determined by the peer-to-peer protocol and transmits the network parameter data collected by it to this super peer.
  • a super-peer or server S thus manages the data or information of several network parameter acquisition units 2. If a network parameter acquisition unit 2 fails, the data collected until the failure can be queried by the respective SuperPeer. If a super-peer or a server S fails, the corresponding data of all assigned network-parameter acquisition units 2 can nevertheless be queried in the super-peer replication group. Through the use of peer To peer mechanisms, network parameter data is always available.
  • the network parameter acquisition units 2 can also store their configuration data redundantly in the network. If, for example, a counter is replaced by a counter of the same type, the configuration of the predecessor previously stored in the data network is stored on the new device or the new counter in its local data memory. The replacement counter is thus fully functional without manual administration.
  • an additional message (stabilize) is automatically used in the peer-to-peer data protocol to detect failures and errors in the peer-to-peer network.
  • the peers exchange this message "Stabilize" preferably periodically.
  • This message can be enriched with additional application- specific information further ⁇ to automate additional che services.
  • additional information data of the transmitting network parameter acquisition unit or the sending counter can be provided in the stabilize message. In this way, a distributed target / actual comparison of all metering range data of all meter states can be distributed and implemented fully automatically, whereby anomalies can be transmitted coordinated to a data management application.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the system 1 according to the invention. As can be seen from FIG. 6, there are several
  • Peer-to-peer networks of network parameter acquisition units 2 are connected to a super-superposed super-peer network of servers S. These can via web access points with a Da ⁇ tennetzwerk, such as the Internet, to be connected, which in turn is connected via a web service access point to the cloud computing infrastructure. 5
  • the peer-to-peer data network of the network parameter acquisition units 2-i is used as user of the meter data management in the cloud via the web server. service interfaces of the cloud computing infrastructure 5. In this way it is achieved that the advantages of the used peer-to-peer technology Deutschengän ⁇ gig at all infrastructure nodes from the counters to the back-end nodes of the server S and databases may be used for data management.
  • management ⁇ tasks can be distributed optimally for smart metering, namely from the field level up to the back end for data management, so that an optimum distribution of the available infrastructure capacity structure can be guaranteed. Utilization spikes that can occur for example in a transfer of Zählerda ⁇ th to meter data management, are avoided in this way, so that the system can be operated efficiently.
  • the consistent use of peer-to-peer mechanisms in the embodiment shown in Fig. 6 allows a high degree of automation of the integrated smart metering solutions.
  • the digital counters or network parameter acquisition units 2 automatically register with the respective peer-to-peer network and store their data, in particular their network parameter data and configuration data distributed in the data network.
  • Replication groups the redundant data holder is realized and managed, so that the data are retrievable even if one or more network parameter detection units 2 fails.
  • the web services interfaces can be used to call the services of a data management application in order to store data for data management in the cloud.
  • the automated cloud computing infrastructure 5 enables redundantly distributed data management and application distribution via the peer-to-peer mechanisms, so that an application is available even when some servers S are overloaded or even failing.
  • the peer-to-peer mechanisms used also allow horizontal scaling. If a new server is booted up in the network, it automatically logs on to the network and takes over a part of the data and functional attitude determined by the protocol. In the same way, a data query can be made from a data management application. In this case, the query is routed via the web service interface into the peer-to-peer network of the respective counter or the respective network parameter acquisition unit 2. In the peer-to-peer network, distributed information retrieval is performed. Caching groups can also be formed on the basis of the information provision path so that recurring information requests can be answered efficiently with the same answer.
  • the network parameter acquisition units 2 can be permanently installed network parameter acquisition units or mobile devices. Due to the decentralized distribution of the network parameter data, a very high volume of network parameter data can be stored in the data network and is available for evaluation or analysis. For example, a data analysis based on a large database can be performed and is therefore particularly accurate. Due to the exact ⁇ Since ten analyses to reliable forecasts of the future behavior of the current ⁇ network 3 can be derived and perform ent ⁇ speaking control measures. The evaluation of the network parameter data can be done in real time.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und ein System zum Speichern von Netzparameterdaten, die von Netzparametererfassungseinheiten (2) eines Stromversorgungsnetzwerkes (3) bereitgestellt werden. Die Netzparametererfassungseinheiten (2) weisen jeweils ein Kommunikationsmodul (2D) auf, welches die Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk (4) an mindestens einen Server übertragen, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk (4) speichert. Die Netzparameterdaten (2) werden redundant gespeichert und stehen bei Ausfall einzelner Komponenten weiterhin zur Verfügung. Die verteilte Speicherung erlaubt eine große Datenbasis für eine Datenanalyse, insbesondere zur Prognose des Verhaltens des Stromversorgungsnetzwerkes (3).

Description

Beschreibung
System und Verfahren zum Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzwerkes
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Speichern von Netzparameterdaten durch eine Vielzahl von Netzpa- rameterfassungseinheiten eines Stromversorgungsnetzwerkes. Ein Stromversorgungsnetz dient zur Versorgung einer Vielzahl von Nutzern mit elektrischem Strom. Beispielsweise wird in Europa die elektrische Energie mittels Dreiphasenwechselstrom mit einer Netzfrequenz von 50 Hz bei einer Netzspannung von dem Regelfall bis zu 400 KV im Verbundnetz übertragen. Das Stromnetz kann mehrere Spannungsebenen aufweisen, die über Umspannwerke miteinander verbunden sind. Bei einem Höchst- spannungsnetz mit einem Spannungsbereich von beispielsweise 220-400 KV werden durch verschiedenen Kraftwerke, beispiels¬ weise Wasserkraftwerke oder Kohlekraftwerke Energie bzw.
Strom in das Stromversorgungsnetzwerk eingespeist. Über ein Hochspannungsnetz in einem Bereich von 50 KV bis 150 KV und ein Mittelspannungsnetz mit einem Spannungsbereich von 6 KV bis 30 KV wird die Spannung schließlich in ein Niederspannungsnetzwerk mit einer Spannung von beispielsweise 230 V eingespeist. Dieses Niederspannungsnetz bildet ein Ortsnetz an dem Nutzer bzw. Verbraucher über Netzanschlüsse angeschlossen sind, um Strom zu beziehen. Zunehmend werden durch Nutzer, die beispielsweise ein Windkraftanlage oder ein So¬ larkraftwerk betreiben, auch Energie in das Ortsnetz bzw. das Mittelspannungsnetz eingespeist. Neben dem Stromnetz zur Stromversorgung von einer Vielzahl von Nutzern existieren auch separate Stromnetze, wie beispielsweise das Stromnetz der Deutschen Bundesbahn, die ein 110 KV Netz betreibt. Zur Messung des Stromverbrauchs sowie zur Stabilisierung des Stromnetzwerkes und zum Schutz des Stromnetzwerkes vor Fehl¬ funktionen sind an Umspannwerken, Ortsnetzstationen sowie an den Netzanschlüssen der Verbraucher Netzparametererfassungs- einheiten vorgesehen. Umspannwerke dienen zur Verbindung zweier unterschiedlicher Spannungsebenen des Stromnetzwerkes. Umspannwerke bestehen neben Leistungstransformatoren, aus Schaltanlagen und weiteren Einrichtungen zur Mess- und Regel- technik. Anlagen, die Spannungen in die für die Endverbraucher bestimmte Niederspannung wandeln, werden als Transformatorenstationen, Umspannstationen oder auch als Ortsnetzstationen bezeichnet. Umspannwerke zur Versorgung elektrisch betriebener Bahnen werden auch als Unterwerke bezeichnet. Es sind bei herkömmlichen Stromnetzwerken an den Netzanschlüssen der Endverbraucher Stromzähler vorgesehen, die Stromverbrauchsdaten oder auch Stromeinspeisedaten des jeweiligen Nutzers liefern. Ferner können an den verschiedenen Umspannwerken Detektoren vorgesehen sein, die die dort vorhandene Phase, Frequenz oder Spannung zur Überwachung des Stromversorgungsnetzwerkes liefern. Bei den Stromzählern werden zunehmend auch sogenannte Smart-Metering-Stromzähler eingesetzt, die Stromverbrauchs- bzw. Stromeinspeisedaten liefern. Bei herkömmlichen Stromnetzwerken wird die große Menge an erzeugten Rohdaten, die durch die Vielzahl von Zählereinrichtungen bzw. Stromzählern der verschiedenen Nutzer geliefert werden, durch Datenkonzentrationseinrichtungen, die beispielsweise bei den Ortsnetzstationen vorgesehen sind, kon- zentriert bzw. gefiltert und über ein Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise ein GPRS-Mobilfunknetzwerk, an einen Kommunikationsserver einer zentralen Datenmanagementeinheit des Energieversorgungsunternehmens zur Abrechnung des Strom¬ verbrauchs der verschiedenen Nutzer sowie an eine Systemnetz- leitstelle zur Überwachung des Stromnetzwerkes übertragen.
Aufgrund der Vielzahl von Zähleinrichtungen der verschiedenen Verbraucher sowie der übrigen Erfassungseinheiten zur Erfassung der Phase, der Frequenz und der Spannung in verschiedenen Ebenen des Stromversorgungsnetzwerkes wird ein derart ho- hes Datenvolumen generiert, dass das zentrale Datenmanagement und das Datenverarbeitungssystem der Netzleitstelle nicht in der Lage sind, diese Vielzahl von Rohdaten effizient zu spei¬ chern und zu verarbeiten. Daher werden bei herkömmlichen Stromnetzwerken die Erfassungseinheiten, insbesondere die Stromverbrauchserfassungseinheiten, in ihrem Betrieb gedrosselt. Beispielsweise liefern Smart-Metering-Einheiten lediglich jede Stunde oder einmal pro Tag Strommesswerte des je- weiligen Verbrauchers bzw. Spannungsüberwachungseinheiten liefern lediglich Messwerte, wenn ein vorgegebener Schwellenwert über- oder unterschritten wird.
Dies hat zur Folge, dass die dem zentralen Datenmanagement des Netzbetreibers und der Netzleitstelle zur Verfügung ste¬ hende Datenbasis im Vergleich zu der möglichen Menge der durch die Erfassungseinheiten lieferbaren Daten relativ gering ist, so dass aufgrund der schmalen Datenbasis eine Da¬ tenanalyse relativ ungenau ist. Infolge der ungenauen Ergeb- nisse der Datenanalyse können daher auf Seiten des Netz¬ betreibers nur ungenaue Prognosen über das zukünftige Verhal¬ ten des Stromnetzwerkes gemacht werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass Notmaßnahmen aufgrund eines kritischen Zustandes des Netzwerkes lediglich im letzten Moment bzw. zu spät ein- geleitet werden können.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzes zu schaffen, das eine große Da- tenbasis für die Analyse des Netzwerkzustandes bereitstellt, die eine genauere Prognose des Verhaltens des Stromversor¬ gungsnetzwerkes erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Erfindung schafft ein System zum Speichern von Netzparameterdaten, die von Netzparametererfassungseinheiten des Stromversorgungsnetzwerkes bereitgestellt werden,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten jeweils ein Kommunikationsmodul aufweisen, welches die Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk an mindes- tens einen Server übertragen, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk speichert.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Netzparametererfassungseinheiten jeweils mindestens einen Sensor oder Zähler zur Erfassung mindestens eines Netzwerkparameters des Stromversorgungsnetzwerkes auf.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wei- sen die Netzparametererfassungseinheiten jeweils
einen Mikroprozessor zur Vor-Datenverarbeitung der durch den jeweiligen Sensor oder Zähler erfassten Netzparameter und einen lokalen Datenspeicher zum Speichern von lokal erfassten Netzparameterdaten oder zum redundanten Speichern sonstiger Netzparameterdaten, die durch andere Netzparametererfassungs¬ einheiten erfasst werden, auf.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Netzparametererfassungseinheiten jeweils an einen Netzan- schluss eines Nutzers vorgesehen und stellen als Netzparame¬ terdaten Lastdaten des jeweiligen Nutzers bereit, welche Stromverbrauchsdaten und Stromeinspeisedaten des jeweiligen Nutzers umfassen. Bei einer möglichen Ausführungsform sind die Netzparameterer- fassungseinheiten jeweils an einem Umspannwerk, einer Ortsnetzstation oder an Netzanschlüssen vorgesehen und stellen als Netzparameterdaten eine dort vorhandene Phase, Frequenz oder Spannung des Stromversorgungsnetzwerkes bereit.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kommunizieren die Netzparametererfassungseinheiten untereinander mittels eines Peer-to-Peer-Datenprotokolls über ein Peer-to-Peer-Netzwerk und tauschen darüber Netzparameter- daten aus.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems kommunizieren die Server untereinander mittels eines Peer-to-Peer-Datenprotokolls über ein Peer-to-Peer-Netzwerk und werten die verteilt in dem Datennetzwerk gespeicherten Netzparameterdaten dezentral aus. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems werden die von den Netzparametererfassungseinheiten bereitgestellten Netzparameterdaten sowie Konfigurationsdaten der Netzparametererfassungseinheiten redundant in den Peer- to-Peer-Datennetzwerken gespeichert .
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems stehen bei Ausfall mindestens einer Netzparameterer- fassungseinheit oder eines Servers redundant gespeicherte Da¬ ten weiterhin zur Verfügung und können an eine andere Netzpa- rametererfassungseinheit oder einen anderen Server zur Aus¬ wertung geliefert werden.
Bei einer möglichen Ausführungsform ist das Datennetzwerk ein drahtgebundenes IP-basiertes Datennetzwerk.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist das Datennetzwerk ein drahtloses IP-basiertes Datennetzwerk.
Bei einer möglichen Ausführungsform handelt es sich bei dem Datennetzwerk um ein öffentliches Netzwerk, insbesondere das Internet. Alternativ kann es sich bei dem Datennetzwerk um ein privates Netzwerk handeln, insbesondere ein VPN-Netzwerk oder ein Intranet. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems tauschen die Netzparametererfassungseinheiten des Peer-to-Peer-Netzwerks periodisch Nachrichten zur Erkennung von Ausfällen oder von in dem Peer-to-Peer-Netzwerk aufgetretenen Fehlern aus .
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Server durch Last-Ausbalancierungsserver gebildet . Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist zur Speicherung und Auswertung der Netzparameterdaten des Stromversorgungsnetzwerkes eine Cloud-Computing Infrastruktur vorgesehen.
Die Erfindung schafft ferner eine Netzparametererfassungsein- heit für ein Datenspeichersystem,
wobei die Netzparametererfassungseinheit ein Kommunikations- modul aufweist, welches die durch die Netzparametererfas¬ sungseinheit erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk an einen Server oder eine andere Netzparametererfassungseinheit zur dezentralen Spei¬ cherung in dem Datennetzwerk überträgt.
Bei einer möglichen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Netzparametererfassungseinheit jeweils einen Mikroprozes¬ sor zur Vor-Datenverarbeitung des durch den jeweiligen Sensor oder Zähler erfassten Netzparameters und einen lokalen Daten- Speicher zum Speichern von lokal erfassten Netzparameterdaten oder zum redundaten Speichern sonstiger Netzparameterdaten, die durch andere Netzparametererfassungseinheiten geliefert werden, auf. Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum dezentralen
Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzwerkes mit den folgenden Schritten:
Erfassen von Netzparameterdaten durch eine Vielzahl von Netz- parametererfassungseinheiten des Stromversorgungsnetzwerkes; und
Übertragen der erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk an mindestens einen Server, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk speichert.
Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetz- werkes unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrie¬ ben .
ein Blockschaltbild zur Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems zum Speichern von Netzparameterdaten; ein Blockschaltbild zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Netzparametererfassungseinheit ; ein einfaches Ablaufdiagramm zur Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens zum dezentralen Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzwer kes ; ein Diagramm zur Darstellung einer bei dem erfin dungsgemäßen System eingesetzten Cloud-Computing Infrastruktur; ein Diagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Systems mit Peer-to-Peer-Netzwerken; ein Diagramm zur Darstellung eines Ausführungs beispieles des erfindungsgemäßen Systems mit Peer-to-Peer-Netzwerken und einer Cloud- Computing-Infrastruktur .
Wie man aus Fig. 1 erkennen, weist das erfindungsgemäße Sys¬ tem 1 zum Speichern von Netzparameterdaten Netzparameterer- fassungseinheiten 2 auf. Diese Netzparametererfassungseinhei ten 2 sind an ein Stromversorgungsnetzwerk 3 angeschlossen und liefern Netzparameterdaten. Die Netzparametererfassungs¬ einheiten 2 verfügen jeweils über ein Kommunikationsmodul, welches die Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk 4 an mindestens einen Server überträgt, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk speichert. Bei dem Server kann es sich beispielswei- se um einen Lastausbalancierungsserver handeln. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist zur Speicherung und Auswertung der Netzparameterdaten des Stromversorgungsnetzwerkes 3 zusätzlich eine Cloud-Computing-Infrastruktur 5 vorgesehen. Die Netzparametererfassungseinheiten 2 können an Netzanschlüssen von Nutzern bzw. Stromverbrauchern vorgesehen sein. Weiterhin können die Netzparametererfassungseinheiten 2 auch an Umspannwerken und Ortsnetzstationen in verschiedenen Ebenen des Stromversorgungsnetzwerkes vorgesehen sein. Netz- parametererfassungseinheiten 2, insbesondere die an Netzan- Schlüssen von Nutzern vorgesehen sind, können als Netzparameterdaten Lastdaten des jeweiligen Nutzers liefern, welche Stromverbrauchsdaten und Stromeinspeisedaten des jeweiligen Nutzers umfassen. Weiterhin können die Netzparametererfas¬ sungseinheiten 2 mehrere Parameter liefern, insbesondere ein Phase φ, eine Frequenz f oder eine Spannung U an der jeweili¬ gen Stelle des Stromversorgungsnetzwerkes 3. Die Netzparame- tererfassungseinheiten 2 weisen jeweils mindestens einen Sensor oder einen Zähler zur Erfassung mindestens eines Netzwerkparameters des Stromversorgungsnetzwerkes 3 auf.
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Netzparametererfas- sungseinheit 2. Die in Fig. 2 dargestellte Netzparameterer- fassungseinheit 2 weist mindestens einen Sensor oder Zähler 2A zur Erfassung eines Netzparameters des Stromversorgungs¬ netzwerkes auf. Bei dem erfassten Netzparameter kann es sich beispielsweise um einen Strom bzw. Energieverbrauch eines Nutzers pro Zeit bzw. eine durch einen Nutzer pro Zeit einge¬ speiste Energie handeln. Weiterhin können die durch den Sen- sor bzw. Zähler 2A erfassten Netzparameter eine Phase φ, eine Frequenz f oder eine Spannung U des Stromversorgungsnetzwerkes 3 an dieser Stelle umfassen. Der Sensor 2A ist, wie in Fig. 2 dargestellt, mit einer Berechnungseinheit bzw. einem Mikroprozessor 2B verbunden, der eine Vor-Datenverarbeitung der durch den jeweiligen Sensor 2A erfassten Netzparameter durchführen kann. Der Mikroprozessor 2B hat Zugriff auf einen lokalen Datenspeicher 2C der Netzparametererfassungseinheit 2. Der lokale Datenspeicher 2C ist zum Speichern von lokal erfassten Netzparameterdaten, die durch den Sensor 2A erfasst werden, vorgesehen. Zusätzlich kann der lokale Datenspeicher 2C auch redundante Netzparameterdaten speichern, die von anderen Netzparametererfassungseinheiten erfasst werden. Die Netzparametererfassungseinheit 2 enthält ferner ein Kommuni¬ kationsmodul 2D zum Anschluss der Netzparametererfassungseinheit 2 an das Datennetzwerk 4. Das Kommunikationsmodul 2D kann ein Interface zu dem Netzwerk 4 bilden. Weiterhin kann es sich bei dem Kommunikationsmodul 2D auch um ein Funkmodul zum Aufbau einer drahtlosen Datenverbindung zu dem Netzwerk 4 handeln. Die erfindungsgemäße Netzparametererfassungseinheit 2 überträgt über das Kommunikationsmodul 2D die lokal erfass¬ ten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen an das Datennetzwerk 4, welches die erhaltenen Datenpakete an einen Server weiterleitet, welcher die Netzparameterdaten verteilt, in dem Datennetzwerk 4 speichert. Bei dem Datennetzwerk 4 handelt es sich vorzugsweise um ein drahtgebundenes oder drahtloses IP-basiertes Datennetzwerk. Weiterhin kann die Netzparametererfassungseinheit 2 in umgekehrte Richtung von dem Datennetzwerk 4 über das Kommunikationsmodul 2D Netzpara¬ meterdaten in Datenpaketen erhalten und lokal in seinem Datenspeicher 2C ablegen. Auf diese Weise ist es möglich, Daten anderer Netzparametererfassungseinheiten redundant in den lokalen Datenspeichern anderer Netzparametererfassungseinheiten zu speichern. Die Netzparametererfassungseinheit 2 kann über das Kommunikationsmodul 2D die durch die Netzparametererfas¬ sungseinheit 2 erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen DP über das Datennetzwerk 4 an einen Server oder auch an andere Netzparametererfassungseinheiten 2 zur dezen- tralen Speicherung in dem Datennetzwerk übertragen. Bei Ausfall einer Netzparametererfassungseinheit 2 oder eines Ser¬ vers stehen dann diese redundant gespeicherten Netzparameterdaten weiterhin zur Auswertung zur Verfügung. Bei einer mög- liehen Ausführungsform weist die Netzparametererfassungsein- heit 2 zusätzliche Einheiten auf, insbesondere ein Stromver¬ sorgungsmodul zur lokalen Stromversorgung der Netzparametereinheit 2 und ein Nutzerinterface zur Eingabe und Ausgabe von Daten. Bei einer möglichen Ausführungsform ist der lokale Datenspeicher 2C austauschbar und wird durch eine Speicherkarte gebildet .
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausfüh- rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum dezentra¬ len Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzwerkes .
In dem Schritt Sl werden Netzparameterdaten durch eine Viel- zahl von Netzparametererfassungseinheiten 2 des Stromversorgungsnetzwerkes 3 erfasst. Anschließend werden in einem
Schritt S2 die erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über das Datennetzwerk 4 an mindestens einen Server übertragen, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk 4 in einer Cloud-Computing-Infrastruktur 5 speichert .
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung einer Cloud- Computing-Infrastruktur 5, wie sie bei dem erfindungsgemäßen System 1 verwendet werden kann. Mittels eines Softwaremoduls, welches beispielsweise über ein Peer-to-Peer-Protokoll für eine Backend-Infrastruktur, das heißt Server und Datenbanken, realisiert werden kann, ist es möglich, Server und Datenbanken jeweils miteinander zu vernetzen. Die Vernetzung kann, sofern sie über Webservice-Schnittstellen erfolgt, auch als
Cloud-Computing bezeichnet werden. Durch die Verwendung eines Peer-to-Peer-Protokolls wird erreicht, dass zusätzliche re¬ dundante Datenhaltung, Sourcenoptimierung, insbesondere Load- Balancing, sowie eine automatisierte Instandhaltung gewähr- leistet sind. Bei einer möglichen Ausführungsform wird ein
Zählerdatenmanagement für Smart Metering als Applikation auf der Cloud-Computing-Infrastruktur 5 implementiert, um Skalie- rungs- und Performancevorteile durch Virtualisierung einer solchen Backend-Infrastruktur zu erzielen. Wie man aus Fig. 4 erkennen kann, kann die Cloud-Computing-Infrastruktur 5 mehrere Backend-Server sowie Datenbanken mit einem Peer-to-Peer- Softwaremodul aufweisen, die miteinander in einem Peer-to- Peer-Netzwerk kommunizieren. Server und Datenbanken sind miteinander über ein Peer-to-Peer-Protokoll vernetzt. Bei Aus¬ fall oder Überlastung von einzelnen Servern können weitere Server in dem Peer-to-Peer-Netzwerk hochgefahren werden. Dabei meldet sich der Ersatzserver bei dem Peer-to-Peer- Netzwerk an und stellt eine begrenzte Anzahl von Kommunikati¬ onslinks zu den anderen Peers her. Durch einen Ausbalancie- rungsmechanismus des Peer-to-Peer-Protokolls können Datenblö¬ cke und Datenreplikate der Applikation bzw. der Applikations¬ module entsprechend umverteilt und auf diese Weise die Ge- samtauslastung des Peer-to-Peer-Backends optimiert werden. Die verteilte Kommunikation zwischen den Knoten ermöglicht das Erkennen von Ausfällen einzelner Knoten. Das Protokoll realisiert dabei eine Stabilisierung des Netzes und kann Ba- lancierungsmechanismen der verteilten Datenverwaltung ansto- ßen, wobei ein gegebener Redundanzfaktor gehalten werden kann. Bei Ausfall einzelner Komponenten sind die Daten bzw. Applikationsmodule weiterhin nutzbar, da sie mehrfach redundant im Netz verteilt sind. Die Applikationsgruppen, die die Redundanzen verwalten können, können gleichzeitig zum Caching benutzt werden, so dass auf diese Weise Antwortzeiten weiter verkürzt werden. Zur Entlastung einzelner Server bzw. Infrastrukturknoten können ferner Daten und Applikationsmodule auf weniger ausgelastete Knoten gespeichert werden und, insbesondere auf zusätzlich ins Netz aufgenommene Knoten verteilt werden. Hierdurch kann die Auslastung des Gesamtsystems optimiert werden. Bei Unterlastung kann das Gesamtsystem umgekehrt herunterskaliert werden, um Ressourcen freizugeben. Die verteilte Haltung von Betriebsdaten sowie beispielsweise Kon¬ figurationsdaten erlaubt zudem eine Selbstkonfiguration von Ersatzknoten, die zusätzlich in das Netz eingebunden werden, insbesondere bei Störung oder Ausfall eines typengleichen Knotens . Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems mit mehreren Peer-to-Peer-Ebenen . Wie man aus Fig. 5 erkennen kann, sind die Netzparametererfassungseinheiten 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch digitale Zäh- 1er gebildet, die jeweils mit einem Peer-to-Peer-
Softwaremodul versehen sind. Diese Netzparametererfassungs¬ einheiten 2 sind untereinander mittels eines Peer-to-Peer- Datenprotokolls über ein Peer-to-Peer-Netzwerk verbunden und tauschen Netzparameterdaten über dieses Peer-to-Peer-Netzwerk aus.
Weiterhin sind Server S untereinander mittels eines Peer-to- Peer-Datenprotokolls über ein Peer-to-Peer-Netzwerk, ein sogenanntes Super-Peer-Netzwerk, miteinander verbunden und kom- munizieren über dieses Peer-to-Peer-Netzwerk, wobei die verteilt in dem Datennetzwerk gespeicherten Netzparameterdaten ausgewertet werden können.
Bei einer möglichen Ausführungsform ist das Peer-to-Peer- Netzwerk aus Netzparametererfassungseinheiten 2 flach, das heißt jeder Zähler stellt einen Peer dar. Die in dem SuperPeer-Netzwerk miteinander verbundenen Server bzw. Rechner können als jeden Kommunikationsknoten die Performance und Skalierbarkeit positiv beeinflussen. Verfügt die jeweilige Netzparametererfassungseinheit 2, beispielsweise der digitale Zähler, über ausreichende Ressourcen, insbesondere Speicher, CPU und Bandbreite kann eine Peer-to-Peer-Software auf der jeweiligen Netzparametererfassungseinheit 2 implementiert werden. Sind die Ressourcen einer Netzparametererfassungsein- heit 2 nicht ausreichend, kann das Peer-to-Peer-Netzwerk über die Super-Peers betrieben werden. Bei dieser Ausführungsform registrieren sich die Netzparametererfassungseinheiten 2 bzw. die digitalen Zähler gemäß dem Protokoll bei einem geeigneten Server S bzw. Super-Peer. Bei einer flachen Ausprägung des Peer-to-Netzwerkes wird jeder digitale Zähler bzw. jede Netz- parametererfassungseinheit 2 mit einem Peer-to-Peer-Protokoll ausgestattet, wobei dies die Selbstorganisation gewährleis¬ tet. Dieses Protokoll kann aus einer Anmeldenachricht (join), einer Abmeldenachricht (leave) , einer Ausfallbenachrichtigung (fail) , einer Informationsspeichernachricht (put) sowie eine Informationsabfragenachricht (get) aufweisen. Mit dem Peer- to-Peer-Protokoll können die Netzparametererfassungseinheiten 2 Ausfälle im Netz erkennen. Bei einem Ausfall können entsprechende Mechanismen ausgeführt werden, wie beispielweise die Aktualisierung der Redundanzvorgaben. Die Netzparameterdaten, wie beispielsweise noch nicht abgefragte Strom¬ verbrauchsmessungen, werden vorzugsweise redundant vorgehal- ten. Eine ausgewählte Gruppe, die sogenannte Replikati- onsgruppe, kann die Replikation der Daten, die von dem ausgefallenen Zähler bzw. der ausgefallenen Netzparametererfas- sungseinheit 2 vor dem Ausfall erhoben wurden, übernehmen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Informatio- nen im Netz auch bei Ausfall von Netzparametererfassungseinheiten 2 immer abrufbar sind. Wenn ein ausgefallener Peerbzw, ausgefallene Netzparametererfassungseinheit 2 sich im Datennetz wieder anmeldet bzw. durch eine andere Netzparame- tererfassungseinheit 2 ' ersetzt wird, erhält der Peer alle Informationen, die an diesem Punkt bis zu dessen Ausfall erhoben wurden aus der Replikationsgruppe zurück. Sofern die Netzparametererfassungseinheit 2 über begrenzte Ressourcen verfügt, werden die Peer-to-Peer-Protokollnachrichten in dem in Fig. 5 dargestellten Super-Peer-Netz ausgetauscht, um Selbstorganisation und Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Dabei meldet sich die Netzparametererfassungseinheit 2 bzw. der digitale Zähler an einem durch das Peer-to-Peer-Protokoll dynamisch bestimmten Super-Peer bzw. Server an und überträgt die von ihm erhobenen Netzparameterdaten an diesen Super- Peer. Ein Super-Peer bzw. Server S verwaltet somit die Daten bzw. Informationen mehrerer Netzparametererfassungseinheiten 2. Wenn eine Netzparametererfassungseinheit 2 ausfällt, sind die bis zum Ausfall erhobenen Daten bei dem jeweiligen SuperPeer abfragbar. Sofern ein Super-Peer bzw. ein Server S aus- fällt, sind die entsprechenden Daten aller zugeordneten Netz- parametererfassungseinheiten 2 dennoch in der Super-Peer- Replikationsgruppe abfragbar. Die durch den Einsatz von Peer- to-Peer-Mechanismen sind die Netzparameterdaten stets verfügbar .
Die Netzparametererfassungseinheiten 2 können neben den Nutz- daten bzw. Netzparameterdaten auch ihre Konfigurationsdaten redundant im Netz ablegen. Wird beispielsweise ein Zähler durch einen typengleichen Zähler ausgetauscht, wird die zuvor in dem Datennetz gespeicherte Konfiguration des Vorgängers auf das neue Gerät bzw. den neuen Zähler in dessen lokalen Datenspeicher gespeichert. Der Ersatzzähler ist somit ohne manuelle Administration vollfunktionsfähig.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems wird in dem Peer-to-Peer-Datenprotokoll eine zusätzliche Nachricht (Stabilize) automatisch zur Erkennung von Ausfällen und Fehlern in dem Peer-to-Peer-Netz verwendet. Die Peers tauschen dabei diese Nachricht "Stabilize" vorzugsweise periodisch aus. Diese Nachricht kann ferner mit zusätzlichen anwendungs¬ spezifischen Informationen angereichert werden, um zusätzli- che Dienstleistungen zu automatisieren. Beispielsweise können in der Stabilize-Nachricht zusätzliche Informationsdaten der sendenden Netzparametererfassungseinheit bzw. des sendenden Zählers vorgesehen sein. Auf diese Weise ist ein verteilter Soll-Ist-Vergleich von allen Zählereichdaten aller Zählerzu- stände verteilt und vollautomatisiert realisierbar, wobei Anomalien koordiniert an eine Datenmanagementapplikation übertragen werden können.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems 1. Wie man aus Fig. 6 erkennen kann, sind mehrere
Peer-to-Peer-Netzwerke von Netzparametererfassungseinheiten 2 mit einem überlagerten Super-Peer-Netz von Servern S verbunden. Diese können über Webservice Access Points mit einem Da¬ tennetzwerk, beispielsweise dem Internet, verbunden sein, das seinerseits über einen Webservice Access Point mit der Cloud- Computing-Infrastruktur 5 verbunden ist. Das Peer-to-Peer- Datennetz der Netzparametererfassungseinheiten 2-i wird als Nutzer des Zählerdatenmanagements in der Cloud über die Web- service-Schnittstellen der Cloud-Computing-Infrastruktur 5 angebunden werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Vorteile der eingesetzten Peer-to-Peer-Technologie durchgän¬ gig auf allen Infrastrukturknoten von den Zählern bis in die Backend-Knoten der Server S und Datenbanken zum Datenmanagement benutzt werden können. Beispielsweise können Management¬ aufgaben für ein Smart Metering optimal verteilt werden, nämlich von der Feldebene bis zum Backend fürs Datenmanagement, so dass eine optimale Verteilung über die vorhandenen Infra- Strukturkapazitäten gewährleistet werden kann. Auslastungsspitzen, die beispielsweise bei einem Transfer von Zählerda¬ ten zum Zählerdatenmanagement auftreten können, werden auf diese Weise vermieden, so dass das System effizient betrieben werden kann. Der durchgängige Einsatz von Peer-to-Peer- Mechanismen bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglicht einen hohen Grad der Automatisierung der integrierten Smart Metering Lösungen. Die digitalen Zähler bzw. Netzparametererfassungseinheiten 2 melden sich dabei automatisch bei dem jeweiligen Peer-to-Peer-Netz an und speichern fortan ihre Daten, insbesondere ihre Netzparameterdaten und Konfigurationsdaten verteilt im Datennetzwerk ab. Durch
Replikationsgruppen wird die redundante Datenhalterung realisiert und verwaltet, so dass die Daten auch dann abrufbar sind, wenn eine oder mehrere Netzparametererfassungseinheiten 2 ausfallen.
Über die Webservices-Schnittstellen können die Dienste einer Datenmanagementapplikation aufgerufen werden, um Daten für das Datenmanagement in der Cloud abzulegen. Die automatisier- te Cloud-Computing-Infrastruktur 5 ermöglicht über die Peer- to-Peer-Mechanismen redundant verteilte Datenhaltung und Applikationsverteilung, so dass eine Applikation auch dann verfügbar ist, wenn einige Server S überlastet sind oder sogar ausfallen. Die eingesetzten Peer-to-Peer-Mechanismen ermögli- chen zudem eine horizontale Skalierung. Wird ein neuer Server im Netz hochgefahren, meldet er sich automatisch im Netz an und übernimmt einen durch das Protokoll bestimmten Teil der enthaltenen Daten und Funktionshaltung. In gleicher Weise kann eine Datenabfrage aus einer Datenmana- gementapplikation erfolgen. Die Abfrage wird dabei über die Webservice-Schnittstelle in das Peer-to-Peer-Netz des jewei- ligen Zählers bzw. der jeweiligen Netzparametererfassungsein- heit 2 geleitet. Im Peer-to-Peer-Netz wird die verteilte In¬ formationsauffindung vorgenommen. Anhand des Informationsbe- reitstellungspfades können auch Caching-Gruppen gebildet werden, so dass wiederkehrende Informationsabfragen mit einer gleichen Antwort effizient beantwortet werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen System 1, wie es beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist, wird der manuelle Verwaltungsaufwand für Serveradministration und Fehlerinstallation auf ein Mini- mum reduziert. Bei dem erfindungsgemäßen System 1 müssen
Hardwarekomponenten lediglich angeschlossen werden, so dass Verfügbarkeit und Performance ein Niveau erreichen, der mit manuell administrierten Servern und Zählern nicht realisierbar wäre. Durch die mit dem Peer-to-Peer-Protokoll erzeugte Selbstorganisation wird eine Skalierbarkeit ohne zusätzlichen Aufwand realisiert. Bei den erfindungsgemäßen Netzparametererfassungseinheiten 2 kann es sich um fest installierte Netz- parametererfassungseinheiten oder um mobile Geräte handeln. Durch die dezentrale Verteilung der Netzparameterdaten kann ein sehr hohes Volumen an Netzparameterdaten in dem Datennetzwerk gespeichert werden und steht zur Auswertung bzw. Analyse zur Verfügung. Beispielsweise kann eine Datenanalyse basierend auf einer großen Datenbasis durchgeführt werden und ist dementsprechend besonders genau. Aufgrund der genauen Da¬ tenanalyse lassen sich zuverlässige Prognosen über das zu¬ künftige Verhalten des Stromnetzwerkes 3 ableiten und ent¬ sprechende Steuermaßnahmen durchführen. Die Auswertung der Netzparameterdaten kann dabei in Echtzeit erfolgen.

Claims

System (1) zum Speichern von Netzparameterdaten, die von Netzparametererfassungseinheiten
(2) eines Stromversorgungsnetzwerkes
(3) bereitgestellt werden,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) jeweils ein Kommunikationsmodul (2D) aufweisen, welches die Netz¬ parameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk (4) an mindestens einen Server übertragen, welcher die Netzparameterdaten verteilt in dem Datennetzwerk
(4) speichert.
System nach Anspruch 1,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) jeweils mindestens einen Sensor (2A) oder Zähler zur Erfassung mindestens eines Netzwerkparameters des Stromversorgungs¬ netzwerkes (3) aufweisen.
System nach Anspruch 2,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) jeweils einen Mikroprozessor (2B) zur Vor-Datenverarbeitung der durch den jeweiligen Sensor oder Zähler erfassten Netzparameter und
einen lokalen Datenspeicher (2C) zum Speichern von lokal erfassten Netzparameterdaten oder zum redundanten Speichern sonstiger Netzparameterdaten, die durch andere Netzparametererfassungseinheiten (2) erfasst werden, aufweisen.
System nach Ansprüchen 1-3,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) jeweils an einen Netzanschluss eines Nutzers vorgesehen sind und als Netzparameterdaten Lastdaten des jeweiligen Nutzers bereitstellen, welche Stromverbrauchsdaten und Stromeinspeisedaten des jeweiligen Nutzers umfassen.
5. System nach Ansprüchen 1-4,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) jeweils an einem Umspannwerk, einer Ortsnetzstation oder an Netzanschlüssen vorgesehen sind und als Netzparameterdaten eine dort vorhandene Phase (φ) , Frequenz (f) oder Spannung (U) des Stromversorgungsnetzwerkes (3) bereitstellen.
6. System nach Ansprüchen 1-5,
wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) unterein- ander mittels eines Peer-to-Peer-Datenprotokolls über ein
Peer-to-Peer-Netzwerk kommunizieren und Netzparameterdaten austauschen.
7. System nach Ansprüchen 1-6,
wobei die Server untereinander mittels eines Peer-to-
Peer-Datenprotokolls über ein Peer-to-Peer-Netzwerk kommunizieren und die verteilt in dem Datennetzwerk (4) gespeicherten Netzparameterdaten dezentral auswerten.
8. System nach Ansprüchen 6 und 7,
wobei die Netzparameterdaten, die von den Netzparametererfassungseinheiten (2) bereitgestellt werden, sowie die Konfigurationsdaten der Netzparametererfassungseinheiten (2) redundant in den Peer-to-Peer-Datennetzwerken gespei- chert werden und bei Ausfall einer Netzparametererfas- sungseinheit (2) oder eines Servers durch mindestens eine andere Netzparametererfassungseinheit oder einen anderen Server zur Auswertung weiterhin zur Verfügung stehen.
9. System nach Ansprüchen 1-8,
wobei das Datennetzwerk (4) ein drahtgebundenes oder drahtloses IP-basiertes Datennetzwerk ist.
10. System nach Anspruch 9,
wobei das Netzwerk (4) ein öffentliches Netzwerk, insbe¬ sondere das Internet, oder ein privates Netzwerk, insbe¬ sondere ein VPN-Netzwerk oder ein Intranet ist.
11. System nach Ansprüchen 6-10, wobei die Netzparametererfassungseinheiten (2) des Peer- to-Peer-Netzwerks periodisch Nachrichten (Stabilize) zur Erkennung von Ausfällen oder von in dem Peer-to-Peer- Netzwerk aufgetretenen Fehlern austauschen.
System nach Ansprüchen 1-11,
wobei die Server Last-Ausbalancierungsserver aufweisen. System nach Ansprüchen 1-12,
wobei zur Speicherung und Auswertung der Netzparameterdaten des Stromversorgungsnetzwerkes eine Cloud-Computing Infrastruktur (5) vorgesehen ist.
Netzparametererfassungseinheit für ein System nach An¬ sprüchen 1-13,
wobei die Netzparametererfassungseinheit (2) ein Kommuni¬ kationsmodul (2D) aufweist, welches die durch die Netzpa- rametererfassungseinheit (2) erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk (3) an einen Server oder eine andere Netzparametererfassungs¬ einheit (2') zur dezentralen Speicherung in dem Datennetzwerk (4) überträgt.
Verfahren zum dezentralen Speichern von Netzparameterdaten eines Stromversorgungsnetzwerkes mit den folgenden Schritten : a) Erfassen (Sl) von Netzparameterdaten durch eine Vielzahl von Netzparametererfassungseinheiten (2) des Stromversorgungsnetzwerkes (3) ; und
b) Übertragen (S2) der erfassten Netzparameterdaten als Nutzdaten in Datenpaketen über ein Datennetzwerk (4) an mindestens einen Server, welcher die Netzparame¬ terdaten verteilt in dem Datennetzwerk (4) speichert.
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