WO2012028186A1 - Erweitertes kommunikationsgerät zur steuerung aktiver energieverteilnetze - Google Patents

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WO2012028186A1
WO2012028186A1 PCT/EP2010/062868 EP2010062868W WO2012028186A1 WO 2012028186 A1 WO2012028186 A1 WO 2012028186A1 EP 2010062868 W EP2010062868 W EP 2010062868W WO 2012028186 A1 WO2012028186 A1 WO 2012028186A1
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automation
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energy
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Kolja Eger
Christoph Gerdes
Clemens Hoga
Gerhard Lang
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y04S20/20—End-user application control systems

Definitions

  • the invention relates to a communication device for operating in an energy automation system with a first communication ⁇ cation port, which is set up for the transmission of data packets between the communication device and an external verarbei- processing device, at least two further communication ports, which are set up for the transmission of data packets within a communication network, a communication switching device, which is set up for the transmission of data packets between the first communication port and at least one of the further communication ports, and a computing unit, which is set up to control the communication switching device.
  • peak load power plants To provide peak loads, due to the very limited storage capacity of electrical energy in the energy supply network, additional costly devices for generating electrical energy (“peak load power plants”) have to be provided or expensive electric energy has to be purchased from operators of other electrical energy supply networks more intelligent control of an electrical energy supply network can be seen in influencing the consumption behavior of end users of the electrical energy in such a way that they preferentially operate their electrical appliances outside known peak load times, for example a shift of a switch-on time of a washing machine into a low-load period or a temporary switch-off of a washing machine Freezer during a momentary peak load.
  • the operator of an electrical energy supply network is also interested in being able to predict and control the feed-in of electrical energy from decentralized feed-in points into the energy supply network as well as possible.
  • the proportion of electrical power provided by decentralized energy producers is increasing rapidly, so that it is of great interest for the operator of an electrical energy supply network to determine the current state of this decentralized energy supply network. to be aware of and, if necessary, to influence, feeds.
  • the network operator can to some extent influence on terminals in the energy supply network or retrieve information from them.
  • Such terminals can eg energy-consuming devices that are located, for example, in households, office buildings or small to medium-sized commercial and industrial enterprises, energy-generating terminals, such as controllers of wind turbines or photovoltaic systems, as well as on the low voltage level in ⁇ staged transducers, sensors and measuring devices.
  • energy-generating terminals such as controllers of wind turbines or photovoltaic systems
  • the nature and extent of such influence are between the network operator and his respective customers, for example in the context of the negotiation of tariff conditions for the purchase of electrical energy from the energy supply network and / or
  • Such protection and Steue ⁇ approximately devices are, for example, the ver by the applicant ⁇ exaggerated SIPROTEC protection devices or SICAM control stations. A use of such very powerful protection and / or
  • Control devices for the application on the low voltage level for economic reasons would be not before ⁇ geous because the equipment in question would significantly oversized due to its complex structure and high performance for here benö- saturated application.
  • the low-voltage level of an intelligently controlled, active power supply network is also subject to constant changes (eg by successive expansion when connecting other decentralized energy supply systems) and compared to a medium voltage distribution network much more dynamic. This in turn requires one hand, low-cost and other ⁇ both flexible expandable automation system under the Use according to simple and inexpensive automation devices.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an automation s réelles réelle for use at the low voltage level of electrical energy supply networks, which can be provided on the one hand cost and on the other ⁇ hand enables dynamic adaptation of a Automattechnischssys system to changes in the structure of the power grids.
  • a communication device for operation in an energy automation system of the type mentioned above wherein the communication device has at least one device connection, which is set up to connect the communication device to an electrical device of the energy automation system, the communication device ⁇ kations réelle has a data storage area in the Any automation programs can be installed in such a way that they cause automation functions of the energy automation system during execution by the arithmetic unit, and the communication switching device has a program interface which is set up to establish a connection between the communication switching device and at least one automation program installed in the memory area.
  • the invention is based on the idea of providing the required automation devices comparatively inexpensive, anyway widespread and equipped with a Rechenein ⁇ unit communication devices, such as those used as routers or switches in communication networks, in addition to for the automation of energy Supply network required functions and thus perform a quasi-double use of such communication devices.
  • a Rechenein ⁇ unit communication devices such as those used as routers or switches in communication networks
  • IP communication components routing, switches or devices from the home such as DSL routers
  • the particular advantage of this solution is that the required hardware for communication incl. a "network manage- ment system” (NMS) as executable commercially available from ⁇ gang platforms already available at low cost and can be installed in the necessary places in the power grid.
  • NMS network manage- ment system
  • Such communication devices can be reached by an external data processing device, eg a control device of a SCADA system of the network operator.
  • an external data processing device eg a control device of a SCADA system of the network operator.
  • NMS network management system
  • the so-expanded communication device now also acts as an automation device
  • a server device is provided for the Storage of result data of the at least one automation program and for providing the result data for retrieval by the external data processing device is set up.
  • a server ⁇ device is provided by the communication device, which makes the one hand, results of the Automation Programs of the external data processing means executed accessible and on the other hand com- mands and control data can pass from the external data processing device to the automation programs.
  • the respective automation program in this case represents itself as a second functional level via the server device in the direction of the higher-level management or control system.
  • the flexibility of the communication according to the invention can be further increased nikations confuses as not vornher ⁇ a fixed numbers of communication ports and device interface ⁇ filters (ie local interfaces for connecting separate peripheral devices or terminals) are fixed, but rather the existing interfaces, which are physically configured, for example, as Ethernet interfaces, can be set up individually either as communication ports or as a device connection.
  • the existing interfaces which are physically configured, for example, as Ethernet interfaces, can be set up individually either as communication ports or as a device connection.
  • Some of the interfaces are then assigned as a device connection to the application level of the automation programs. These device connections are used eg for the connection of external I / O or measurement data acquisition units (eg current or voltage transformers).
  • the at least one automation program setup parameters include the communication settings for each of the at least one automation ⁇ program-associated device connections.
  • the automation programs that can be installed in the communication device also include the communication settings (eg protocol stacks) for the required device connections.
  • the settings can be adjusted, for example, via the server device by means of NMS or Web browser, or changed with respect to a default value.
  • this aspect of the invention provides a locally installed on the communication device automation program itself so to speak, only one interface via a mög ⁇ lichst efficient data transmission channel with an ex ⁇ ternal computing device (eg, an Energy automation server, which is at any point in the Internet) ago.
  • the actual automation function is then executed by a running on the external computing device further automation program.
  • This version is particularly suitable for the implementation of automation functions (eg sophisticated protection functions) that must be performed by a powerful possible computing device and can therefore be Runaway ⁇ leads from the processing unit of communica ⁇ tion unit or only in a limited fashion.
  • a further advantageous embodiment of the invention shown SEN communication device provides that the at least one serving automation program to perform a protection function or a control function for a device of the automation system energy.
  • control software of a photovoltaic system or an overcurrent time protection function can be implemented by the automation program.
  • a further advantageous embodiment of the communication device according to the invention provides that the communication device is part of an electrical energy meter.
  • the figure shows a schematic representation of a communication device 10 having a Merkle-to-Fi connection 11, such as a switch or a router, with a first communication port 12 of the communication ⁇ device 10 and four other communication ports 13a, 13b, 13c and 13d of Communication device 10 in connection ste ⁇ hen.
  • the communication switching device 11 has a - not shown in the figure - computing device, such as a CPU, which causes a control of the communication switching device 11 such that data packets between the first communication port 12 and at least one of the other communi ⁇ nikationsports 13a-13d can be transmitted.
  • the aforementioned components of the communications nikations confuses 10 form a conventional in com munication ⁇ or data network technology switch or router.
  • the communcations nikations confuses 10 switching means 11 with computing device, communications ports 12, 13a-13d
  • the communications nikations confuses 10 switch means 11 with computing device, communications ports 12, 13a-13d
  • the communications nikations confuses 10 switch means 11 with computing device, communications ports 12, 13a-13d
  • the communications nikations confuses 10 can be any of the communication ports 13a - 13d connected network devices (such as personal computers, multimedia devices, etc.) together and / or be connected to an external network (eg the Internet), so that the communication device 10, the Aufga ⁇ ben a normal router or switches (eg a DSL Routers to the Internet connection of a household) can perceive.
  • This communication part C of the communication device 10 is highlighted by a dashed frame in the figure.
  • the communication device 10 also has a server device 20 which is in communication with the communication switching device 11 and on which, for example, result data from calculations and / or evaluations of the automation programs 17a, 17b can be stored and provided via an external communication medium 14 to an external data processing device 15.
  • the server device 20 can thereby For example, allow a data structure and mode of communication according to the IEC 61850 standard.
  • the extended such to the application part A Kommunikati ⁇ onsucc 10 can perform the following operations to control terminals of a power supply system are used:
  • DSL Digital Subscriber Line
  • PDH Plesiochronous Digital Hierarchy
  • SDH Synchronous Digital Hierarchy
  • PLC connection Power Line Communication
  • an external data processing device 15 brought into connection which may be for example a control device of a SCADA system of an operator of an electric Ener ⁇ gieppsnetzes.
  • "Ext” means in the ⁇ sem context that the components in question (external communications medium, external data processing device) outside a 13a-13d connected network devices and possible connected to the equipment terminals 19a-19d terminals formed by the communication device 10, possible to the communication port " internal network.
  • Related to the power grid for example via a corresponding electrical transfer point and corresponding electrical house wiring lines of a private residential house or via an electrical coupling such as a wind turbine ⁇ - terminals not shown in the figure elekt ⁇ driven in conjunction.
  • These terminals can in this case energy-consuming terminals, such as washing machines, refrigerators, freezers, air conditioners, electric heaters or electric stoves or energy-generating terminals, such as a wind turbine, an electric Ge ⁇ nerator module of a combined heat and power plant or a photovoltaic solar system, but also Measuring devices, such as Meßwand ⁇ ler and sensors to be.
  • energy-consuming terminals such as washing machines, refrigerators, freezers, air conditioners, electric heaters or electric stoves
  • energy-generating terminals such as a wind turbine, an electric Ge ⁇ nerator module of a combined heat and power plant or a photovoltaic solar system, but also Measuring devices, such as Meßwand ⁇ ler and sensors to be.
  • the corresponding automation programs 17a, 17b are installed on the communication device 10.
  • the automation programs 17a, 17b can it (eg taikstrom controls a photovoltaic) to Steuerpro ⁇ programs for the terminals, in particular, protection and monitoring programs to surveil ⁇ monitoring the state of the terminals or Messwerter originatedspro- act to control measuring modules, transducers and sensors.
  • device-specific settings and configurations for the device connections 19a-19d are already included in the respectively connected terminals. Alternatively or in addition, such configurations may (tion device either through a local control right on communica ⁇ or of a related with this data processing device - for example, the external data processing device 15) via network management systems to be made.
  • the automation programs 17a, 17b interact with the external data processing device 15 such that control and monitoring of the connected terminals is possible.
  • the external data processing device 15 is connected to the first communication port 12 of the communication device 10 in conjunction and can use this with the automation programs 17a, 17b exchange data telegrams.
  • the data telegrams for example commands or configuration data, are forwarded by means of the communication switching device 11 either directly or via the server device 20 to the program interface 16, which carries out a distribution to the relevant automation programs 17a, 17b.
  • data messages for example, result data of calculations and evaluations, measurement or samples, or messages from the automation programs 17a, 17b by means of the programming interface 16 and the Karlunikationsum ⁇ switching device 11 stored on the server device 20 and are then available to the external data processing device 15 for retrieval or are transmitted directly to them.
  • the integration of the application part A with the automation ⁇ approximately programs 17a, 17b in the communication device 10 made light ⁇ a dynamic adaptation of the communications device 10 to newly added or modified devices. Is in ⁇ example
  • the division of the communication ports 13a - 13d and the Ge ⁇ councils terminals 19a - 19d may be either fixed or variably set by a configuration file, for example, can be kept on the server device 20.
  • the interfaces of the communication device 10 would be arbitrarily split on communication ports and Gerä ⁇ teantician.
  • a further feature of the automation programs 17a, 17b may provide that they only perform an interface function and the data recorded by the terminals via an efficient communication connection to an energy automation server, for example, be formed on the external data processing device 15 or at any point eg Internet can be provided, transmitted.
  • the actual automation program runs on the Energy Automation Server, eg a complex monitoring or protection program, and only the data required for controlling and / or monitoring the terminals is exchanged with the automation program 17a, 17b running on the communication device 10.
  • the automation program 17a, 17b running on the communication device 10.
  • a leasing model with regard to the automation program running on the Energy Automation Server is interesting.
  • the described communication device can either be formed separately in the form of a router or switch extended by the application part A, or e.g. into an energy meter, e.g. a smart meter, integrated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät (10) zum Betrieb in einer Energieautomatisierungsanlage mit einem ersten Kommunikationsport (12), zumindest zwei weiteren Kommunikationsports (13a-13d) und einer von einer Recheneinheit gesteuerten Kommunikationsumschalteinrichtung (11), die zur Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem ersten Kommunikationsport (12) und zumindest einem der weiteren Kommunikationsports (13a-13d) eingerichtet ist. Um ein Automatisierungsgerät für den Einsatz auf der Niederspannungsebene von elektrischen Energieversorgungsnetzen anzugeben, das einerseits kostengünstig bereitgestellt werden kann und andererseits eine dynamische Anpassung eines Automatisierungssystems an Änderungen des Aufbaus der Energieversorgungsnetze ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Kommunikationsgerät (10) zumindest einen Geräteanschluss (19a-19d) aufweist, der zur Verbindung des Kommunikationsgerätes (10) mit einem elektrischen Gerät der Energieautomatisierungsanlage eingerichtet ist, und das Kommunikationsgerät (10) einen Datenspeicherbereich aufweist, in den beliebige Automatisierungsprogramme (17a, 17b) derart installierbar sind, dass sie bei Abarbeitung durch die Recheneinheit Automatisierungsfunktionen der Energieautomatisierungsanlage bewirken.

Description

Beschreibung
Erweitertes Kommunikationsgerät zur Steuerung aktiver Ener¬ gieverteilnetze
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationsgerät zum Betrieb in einer Energieautomatisierungsanlage mit einem ersten Kommuni¬ kationsport, der zur Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem Kommunikationsgerät und einer externen Datenverarbei- tungseinrichtung eingerichtet ist, zumindest zwei weiteren Kommunikationsports, die zur Übermittlung von Datenpaketen innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes eingerichtet sind, einer Kommunikationsumschalteinrichtung, die zur Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem ersten Kommunikationsport und zumindest einem der weiteren Kommunikationsports eingerichtet ist, und einer Recheneinheit, die zur Steuerung der Kommunikationsumschalteinrichtung eingerichtet ist.
Solche Kommunikationsgeräte sind landläufig beispielsweise unter den Bezeichnungen „Router" oder „Switch" bekannt und werden zur Datenübertragung in Kommunikationsnetzwerken eingesetzt.
Die stetig steigende Auslastung der vorhandenen elektrischen Energieversorgungsnetze und die steigende Anzahl dezentral elektrische Energie in die Energieversorgungsnetze einspei¬ sender elektrischer Energieerzeuger führten in der Vergangenheit zu verstärkten Bemühungen, eine intelligentere und effi¬ zientere Netzsteuerung zu ermöglichen. Geräte und Maßnahmen zur Durchführung einer solchen intelligenten Netzsteuerung werden auch unter dem Sammelbegriff „Smart Grid" bzw. „Smart Grid Applikationen" zusammengefasst . Eine wesentliche Zielsetzung einer intelligenteren Steuerung ist beispielsweise die Vermeidung von sogenannten Lastspit¬ zen, d. h. Zeiten, zu denen überdurchschnittlich viel elektrische Energie aus dem Energieversorgungsnetz abgefragt wird und daher die Belastung der einzelnen Bestandteile des Energieversorgungsnetzes sehr hoch ist. Zur Bereitstellung von Spitzenlasten müssen bisher aufgrund der nur sehr eingeschränkten Speichermöglichkeit elektrischer Energie im Energieversorgungsnetz zusätzliche kostenaufwendige Einrichtungen zur Erzeugung elektrischer Energie („Spitzenlastkraftwerke") bereitgehalten oder teure elektrische Energie von Betreibern anderer elektrischer Energieversorgungsnetze eingekauft wer¬ den. Daher kann ein möglicher Ansatz bei der intelligenteren Steuerung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes darin gesehen werden, das Verbrauchsverhalten von Endabnehmern der elektrischen Energie dahingehend zu beeinflussen, dass sie ihre elektrischen Geräte vorzugsweise außerhalb bekannter Spitzenlastzeiten betreiben. Beispiele hierfür sind eine Verschiebung eines EinschaltschaltZeitpunktes einer Waschmaschi- ne in einen NiederlastZeitraum oder ein vorübergehendes Ausschalten eines Gefrierschrankes während einer momentanen Spitzenlast .
Auf der anderen Seite ist der Betreiber eines elektrischen Energieversorgungsnetzes auch daran interessiert, die Ein- speisung elektrischer Energie von dezentralen Einspeisepunkten in das Energieversorgungsnetz möglichst gut vorhersagen und steuern zu können. Gerade in der jüngeren Vergangenheit nimmt der Anteil von durch dezentrale Energieerzeuger bereit- gestellter elektrischer Leistung rapide zu, so dass es für den Betreiber eines elektrischen Energieversorgungsnetzes von großem Interesse ist, den momentanen Zustand dieser dezentra- len Einspeisungen zu kennen und ggf. auch beeinflussen zu können .
Schließlich ist es für den Netzbetreiber von großem Interes- se, anhand momentaner Messwerte (z.B. Strom, Spannung) den momentanen Zustand des Energieversorgungsnetzes von der Hoch¬ spannungsebene bis hin zur Niederspannungsebene zu kennen und damit Aussagen über die Stabilität und Auslastung des Netzes treffen zu können und eine verbesserte Vorhersage und Planung zukünftiger Netzzustände durchführen zu können.
Zum Betreiben eines solchen intelligenten Energieversorgungsnetzes ist es daher von Vorteil, wenn der Netzbetreiber in gewissem Umfang Einfluss auf Endgeräte in dem Energieversor- gungsnetz nehmen oder Informationen von diesen abrufen kann. Solche Endgeräte können z.B. Energie verbrauchende Endgeräte, die sich z.B. in Haushalten, Bürohäusern oder kleinen bis mittleren Gewerbe- und Industriebetrieben befinden, Energie erzeugende Endgeräte, z.B. Steuerungen von Windturbinen oder Photovoltaikanlagen, sowie auf der Niederspannungsebene in¬ stallierte Messwandler, Sensoren und Messgeräte sein. Art und Umfang einer solchen Einflussnahme sind zwischen dem Netzbetreiber und seinen jeweiligen Kunden beispielsweise im Rahmen der Aushandlung von Tarifbedingungen zum Bezug elektri- scher Energie aus dem Energieversorgungsnetz und/oder zur
Einspeisung elektrischer Energie in das Energieversorgungs¬ netz festzulegen.
Um die technische Möglichkeit zu schaffen, zur Einflussnahme auf den Betrieb von Endgeräten Steuersignale an die Endgeräte zu übertragen und Informationen von den Endgeräten abzufragen, muss der Austausch von Daten zwischen den fraglichen Endgeräten und einer Steuerungseinrichtung des Netzbetrei- bers, z.B. einem Energiemanagementsystem (EMS) oder einem SCADA-System (SCADA = Supervisory Control and Data Acquisiti- on) , möglich sein. Der steigende Steuerungsbedarf erfordert jedoch die Installation eine Vielzahl von geeigneten Steue- rungsgeräten bis auf die Niederspannungsebene des elektri¬ schen Energieversorgungsnetzes und deren Anbindung an ein Kommunikationssystem zur Datenübertragung mit der Steuerungseinrichtung des Netzbetreibers. Generell wäre es dazu möglich, mit derzeit verfügbaren
Schutz- und Steuerungsgeräten aus dem Energieautomatisierungsbereich für die Mittel- und Hochspannungsebenen des elektrischen Energieversorgungsnetzes auch eine Automatisie¬ rungslösung für den Niederspannungsbereich des Energieversor- gungsnetzes, der für die Ausbildung eines Smart Grids beson¬ ders relevant ist, bereitzustellen. Solche Schutz- und Steue¬ rungsgeräte sind beispielsweise die von der Anmelderin ver¬ triebenen SIPROTEC-Schutzgeräte oder SICAM-Leitgeräte . Ein Einsatz solcher sehr leistungsfähigen Schutz- und/oder
Steuerungsgeräte wäre aber für den Anwendungsbereich auf der Niederspannungsebene aus wirtschaftlichen Gründen nicht vor¬ teilhaft, da die fraglichen Geräte aufgrund ihres komplexen Aufbaus und ihrer hohen Leistungsfähigkeit für den hier benö- tigten Anwendungsfall deutlich überdimensioniert wären. Die Niederspannungsebene eines intelligent gesteuerten, aktiven Energieversorgungsnetzes ist zudem stetigen Änderungen (z.B. durch sukzessiven Ausbau beim Anschluss weiterer dezentraler Energieeinspeiseanlagen) unterworfen und gegenüber einem Mit- telspannungsverteilnetz wesentlich dynamischer. Dieses wiederum erfordert ein einerseits kostengünstiges und anderer¬ seits flexibel erweiterbares Automatisierungssystem unter der Nutzung entsprechend einfacher und kostengünstiger Automatisierungsgeräte .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Automati sierungsgerät für den Einsatz auf der Niederspannungsebene von elektrischen Energieversorgungsnetzen anzugeben, das einerseits kostengünstig bereitgestellt werden kann und ande¬ rerseits eine dynamische Anpassung eines Automatisierungssys tems an Änderungen des Aufbaus der Energieversorgungsnetze ermöglicht .
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kommunikationsgerät zum Betrieb in einer Energieautomatisierungsanlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen, wobei das Kommunikationsgerät zumindest einen Geräteanschluss aufweist, der zur Verbindung des Kommunikationsgerätes mit einem elektrischen Gerät der Energieautomatisierungsanlage eingerichtet ist, das Kommuni¬ kationsgerät einen Datenspeicherbereich aufweist, in den beliebige Automatisierungsprogramme derart installierbar sind, dass sie bei Abarbeitung durch die Recheneinheit Automatisie rungsfunktionen der Energieautomatisierungsanlage bewirken, und die Kommunikationsumschalteinrichtung eine Programmschnittstelle aufweist, die zur Einrichtung einer Verbindung zwischen der Kommunikationsumschalteinrichtung und zumindest einem in dem Speicherbereich installierten Automatisierungsprogramm eingerichtet ist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur Bereitstellung der benötigten Automatisierungsgeräte vergleichsweise kosten günstige, ohnehin weit verbreitete und mit einer Rechenein¬ heit ausgestattete Kommunikationsgeräte, wie sie z.B. als Router oder Switches in Kommunikationsnetzwerken zum Einsatz kommen, zusätzlich mit für die Automatisierung des Energie- Versorgungsnetzes benötigten Funktionen auszustatten und somit quasi eine Doppelnutzung solcher Kommunikationsgeräte durchzuführen. Es wird somit ein Architekturkonzept für den Aufbau von kostenoptimierten Automatisierungsgeräten für den Einsatz in aktiven Verteilnetzen unter Verwendung handelsüblicher IP-Kommunikationskomponenten (Router, Switches oder Geräten aus dem Heimbereich wie DSL-Router) vorgeschlagen. Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die- zur Kommunikation benötigte Hardware incl . einem „Network Ma- nagement System" (NMS) als ablauffähige handelsübliche Aus¬ gangsplattformen bereits kostengünstig verfügbar und an den notwendigen Stellen im Energieversorgungsnetz installierbar sind. Solche Kommunikationsgeräte sind über ein jeweils ver¬ fügbares externes Kommunikationsnetz (Ethernet, DSL, PDH, SDH, PLC etc.) von einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, z.B. einem Steuerungsgerät eines SCADA-Systems des Netzbetreibers, erreichbar. Die Kommunikationsgeräte werden erfindungsgemäß mit einer Programmschnittstelle (z.B. einer sogenannten „API" = „Application Program Interface") ausges- tattet, so dass jederzeit, beispielsweise mittels durch eine lokale Bedienung oder die externe Datenverarbeitungseinrichtung durchgeführten Funktionen eines Netzwerkmanagementsystems (NMS) , ein Laden und Installieren eines oder mehrerer Automatisierungsprogramme initiiert werden kann.
Das derart erweiterte Kommunikationsgerät wirkt nun neben seiner Kommunikationsfunktionen (Router, Switch für Datentelegramme) gleichzeitig auch als Automalisierungsgerät
(Schutz, Steuerung, Regelung, Power-Quality etc.).
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes ist vorgesehen, dass in dem Kommunika¬ tionsgerät eine Servereinrichtung bereitgestellt ist, die zur Speicherung von Ergebnisdaten des zumindest einen Automatisierungsprogramms und zur Bereitstellung der Ergebnisdaten zum Abruf durch die externe Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist.
In diesem Fall wird von dem Kommunikationsgerät eine Server¬ einrichtung bereitgestellt, die einerseits Ergebnisse der ausgeführten Automatisierungsprogramme der externen Datenverarbeitungseinrichtung zugänglich macht und andererseits Be- fehle und Steuerungsdaten von der externen Datenverarbeitungseinrichtung an die Automatisierungsprogramme weitergeben kann. Das jeweilige Automatisierungsprogramm repräsentiert sich in diesem Fall quasi als zweite Funktionsebene über die Servereinrichtung in Richtung des übergeordneten Management- oder Leitsystems.
Konkret kann hierbei vorgesehen sein, dass die Servereinrichtung zur Bereitstellung der Ergebnisdaten gemäß dem Kommunikationsprotokoll IEC 61850 eingerichtet ist.
Häufig findet nämlich in modernen Energieautomatisierungssys¬ temen der Datenaustausch mit dem Betreiber eines elektrischen Energieversorgungsnetzes gemäß einem Daten- und Kommunikati¬ onsprotokoll nach dem internationalen Standard „IEC 61850" der „International Electrotechnical Commission" statt. Der internationale Standard IEC 61850 ist speziell auf die Kommu¬ nikation in Automatisierungsanlagen von elektrischen Energieversorgungsnetzen angepasst und bietet hierfür entsprechende Datenobjekte und Objektbeschreibungen an. Speziell für dezen- trale Energiesteuersysteme wird im Rahmen der IEC 61850 der Teilbereich „IEC 61850 Teil 7-420, (Logical Nodes Communica¬ tions Systems for Distributed Energy Resources (DER))" entwi¬ ckelt . Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Kommunikationsgerätes sieht vor, dass das Kommunikations¬ gerät eine feste Anzahl von Schnittstellen aufweist und au- ßerdem eine Konfigurationsdatei umfasst, in der festgelegt ist, welche der Schnittstellen Kommunikationsports und welche der Schnittstellen Geräteanschlüsse sind.
Hierdurch kann die Flexibilität des erfindungsgemäßen Kommu- nikationsgerätes weiter erhöht werden, da nicht von vornher¬ ein feste Anzahlen von Kommunikationsports und Geräteschnitt¬ stellen (d.h. lokalen Schnittstellen für den Anschluss von separaten Peripherieeinheiten bzw. Endgeräten) festgelegt sind, sondern vielmehr die vorhandenen Schnittstellen, die physikalisch beispielsweise als Ethernetschnittstellen ausgestaltet sind, individuell entweder als Kommunikationsports oder als Geräteanschluss eingerichtet werden können. Bei¬ spielsweise werden dazu während des Geräteanlaufes des Kommu¬ nikationsgerätes alle vorhandenen Schnittstellen gescannt und gemäß der in der Konfigurationsdatei festgelegten Aufteilung als Kommunikationsport oder als Geräteanschluss eingerichtet. Ein Teil der Schnittstellen ist dann als Geräteanschluss der Applikationsebene der Automatisierungsprogramme zugeordnet. Diese Geräteanschlüsse werden z.B. zur Ankopplung von exter- nen I/O- oder Messdatenerfassungseinheiten (z.B. Strom- oder Spannungswandler) verwendet.
Außerdem kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes vorgesehen sein, dass das zumindest eine Automatisierungsprogramm Einrichtungsparameter umfasst, die Kommunikationseinstellungen für die jeweiligen mit dem zumindest einen Automatisierungs¬ programm verbundenen Geräteanschlüsse beinhalten. Gemäß dieser Ausführungsform beinhalten die in dem Kommunikationsgerät installierbaren Automatisierungsprogramme folglich auch die Kommunikationseinstellungen (z.B. Protokollstacks) für die benötigten Geräteanschlüsse. Die Einstellungen können z.B. über die Servereinrichtung mittels NMS oder Web-Browser angepasst bzw. gegenüber einem Defaultwert verändert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass das zumindest eine Automatisierungspro¬ gramm zur Ausbildung einer Datenverbindung mit einem auf einer externen Recheneinrichtung ablaufenden weiteren Automatisierungsprogramm dient.
Bei dieser Ausprägung der Erfindung stellt das lokal auf dem Kommunikationsgerät installierte Automatisierungsprogramm selbst sozusagen lediglich eine Schnittstelle über einen mög¬ lichst leistungsfähigen Datenübertragungskanal mit einer ex¬ ternen Recheneinrichtung (z.B. einem Energy Automatisierungsserver, der an einer beliebigen Stelle im Internet steht) her. Die eigentliche Automatisierungsfunktion wird dann von einem auf der externen Recheneinrichtung ablaufenden weiteren Automatisierungsprogramm ausgeführt. Diese Ausführung bietet sich insbesondere zur Durchführung von Automatisierungsfunktionen (z.B. aufwendigen Schutzfunktionen) an, die von einer möglichst leistungsfähigen Recheneinrichtung durchgeführt werden müssen und daher von der Recheneinheit des Kommunika¬ tionsgerätes nicht oder nur in eingeschränkter Weise durchge¬ führt werden können. In diesem Fall werden zwischen dem Automatisierungsprogramm in dem Kommunikationsgerät vor Ort und der externen Recheneinrichtung lediglich Datenpakete mit den relevanten Informationen ausgetauscht, die hauptsächliche Re¬ chenarbeit übernimmt die externe Recheneinrichtung. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemä¬ ßen Kommunikationsgerätes sieht vor, dass das zumindest eine Automatisierungsprogramm zur Ausführung einer Schutzfunktion oder einer Steuerfunktion für ein Gerät der Energieautomatisierungsanlage dient.
Hierbei kann beispielsweise die Steuersoftware einer Photo- voltaikanlage oder eine Überstromzeitschutzfunktion durch das Automatisierungsprogramm realisiert sein.
Schließlich sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationsgerätes vor, dass das Kommunikationsgerät Bestandteil eines elektrischen Energie- Zählers ist.
In diesem Fall kann das Kommunikationsgerät z.B. in einem so¬ genannten „Smart Meter" integriert sein. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert werden. Hierzu zeigt die Figur eine schematische Ansicht eines Kommunikationsgerätes.
Zur Steuerung elektrischer Endgeräte im Rahmen eines Smart Grid Konzeptes eines Betreibers eines elektrischen Energie¬ versorgungsnetzes, bei denen es sich z.B. um elektrische Energie verbrauchende oder elektrische Energie erzeugende Ge¬ räte, aber auch um Messgeräte, Wandler und Sensoren handeln kann, werden auf Niederspannungsebene möglichst kostengünsti- ge Steuer- und Überwachungsgeräte benötigt, die Steuerdaten von dem Netzbetreiber an die Endgeräte weitergeben oder Zu- standsmeldungen, Messwerte und weitere Informationen von solchen Endgeräten empfangen. Dies kann z.B. im Rahmen eines „Demand-Response-Managements" , bei dem die Endgeräte entspre¬ chend dem momentanen Angebot elektrischer Energie im Energie¬ versorgungsnetz zu- oder abgeschaltet werden können, oder einem „Decentralized-Energy-Resources-Management", bei dem der momentane Zustand dezentraler Energieerzeuger an den Netzbetreiber übermittelt wird und ggf. eine Steuerung der dezen¬ tralen Energieerzeuger durch den Netzbetreiber ermöglicht wird, Anwendung finden. Diese Steuer- und Überwachungsgeräte werden entsprechend des im Folgenden näher erläuterten Kommunikationsgerätes ausge¬ führt. Dazu zeigt die Figur in schematischer Darstellung ein Kommunikationsgerät 10, das eine Kommunikationsumschaltein¬ richtung 11, z.B. einen Switch oder einen Router, aufweist, mit der ein erster Kommunikationsport 12 des Kommunikations¬ gerätes 10 sowie vier weitere Kommunikationsports 13a, 13b, 13c und 13d des Kommunikationsgerätes 10 in Verbindung ste¬ hen. Die Kommunikationsumschalteinrichtung 11 weist eine - in der Figur nicht gezeigte - Recheneinrichtung, z.B. eine CPU auf, die eine Steuerung der Kommunikationsumschalteinrichtung 11 dergestalt bewirkt, dass Datenpakete zwischen dem ersten Kommunikationsport 12 und zumindest einem der weiteren Kommu¬ nikationsports 13a-13d übermittelt werden können.
Zusammengenommen bilden die genannten Komponenten des Kommu- nikationsgerätes 10 (Umschalteinrichtung 11 mit Recheneinrichtung, Kommunikationsports 12, 13a-13d) einen in der Kom¬ munikations- bzw. Datennetzwerktechnik üblichen Switch bzw. Router. Über die Kommunikationsumschalteinrichtung 11 können beliebige an die Kommunikationsports 13a - 13d angeschlossene Netzwerkgeräte (z.B. PCs, Multimediageräte etc.) miteinander und/oder mit einem externen Netzwerk (z.B. dem Internet) verbunden werden, so dass das Kommunikationsgerät 10 die Aufga¬ ben eines normalen Routers oder Switches (z.B. eines DSL- Routers zur Internetanbindung eines Haushaltes) wahrnehmen kann. Dieser Kommunikations-Teil C des Kommunikationsgerätes 10 ist durch einen gestrichelten Rahmen in der Figur hervorgehoben .
Um das Kommunikationsgerät 10 dazu zu ertüchtigen, Automati¬ sierungsfunktionen zur Steuerung und Überwachung von Endgeräten in einem elektrischen Energieversorgungsnetz vorzunehmen, weist das Kommunikationsgerät 10 über den Kommunikationsteil C hinaus einen durch einen weiteren gestrichelten Rahmen hervorgehobenen Applikationsteil A auf. Dieser umfasst eine mit der Kommunikationsumschalteinrichtung 11 gekoppelte Programmschnittstelle 16, die als sogenannte „API" („Application Pro¬ gram Interface") ausgebildet sein kann. Außerdem weist der Applikationsteil A des Kommunikationsgerätes 10 einen - in der Figur nicht explizit dargestellten - Speicherbereich auf, in den beliebige Automatisierungsprogramme 17a, 17b geladen werden können. Diese werden im Rahmen eines Installationsvorgangs logisch mit der Programmschnittstelle 16 verknüpft. Die Programmschnittstelle 16 steht zudem über entsprechende An¬ schlusssteuerungen 18 mit Geräteanschlüssen 19a, 19b, 19c, 19d in Verbindung, so dass die Automatisierungsprogramme 17a, 17b über die Programmschnittstelle 16 auf die Geräteanschlüs¬ se 19a bis 19d zugreifen können.
Das Kommunikationsgerät 10 weist zudem eine Servereinrichtung 20 auf, die mit der Kommunikationsumschalteinrichtung 11 in Verbindung steht und auf der z.B. Ergebnisdaten von Berechnungen und/oder Auswertungen der Automatisierungsprogramme 17a, 17b abgelegt und über ein externes Kommunikationsmedium 14 einer externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 bereitgestellt werden können. Die Servereinrichtung 20 kann dabei beispielsweise eine Datenstruktur und Kommunikationsweise entsprechend dem Standard IEC 61850 ermöglichen.
Ein Betrieb der Komponenten des Applikationsteils A, also insbesondere die Programmschnittstelle 16 und die Automati¬ sierungsprogramme 17a, 17b wird mit derjenigen Recheneinrich¬ tung des Kommunikationsgerätes 10 durchgeführt, die auch dem Kommunikationsteil C zugeordnet ist, so dass keine weiteren Kosten durch zusätzliche Recheneinrichtungen (z.B. eine zwei- te CPU) entstehen.
Das derart um den Applikationsteil A erweiterte Kommunikati¬ onsgerät 10 kann wie im Folgenden erläutert zur Steuerung von Endgeräten eines Energieversorgungsnetzes verwendet werden:
Der erste Kommunikationsport 12 ist über das externe Kommuni¬ kationsmedium 14 (z.B. ein externes Ethernet-Netzwerk, eine DSL-Verbindung (DSL = Digital Subscriber Line) , eine PDH- Verbindung (PDH = Plesiochronous Digital Hierarchy) , eine SDH-Verbindung (SDH = Synchronous Digital Hierarchy) , eine
PLC-Verbindung (PLC = Power Line Communication) oder eine beliebige andere Kommunikationsverbindung) mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 in Verbindung gebracht, bei der es sich beispielsweise um eine Steuerungseinrichtung ei- nes SCADA-Systems eines Betreibers eines elektrischen Ener¬ gieversorgungsnetzes handeln kann. „Extern" bedeutet in die¬ sem Zusammenhang, dass sich die fraglichen Komponenten (externes Kommunikationsmedium, externe Datenverarbeitungseinrichtung) außerhalb eines durch das Kommunikationsgerät 10, mögliche an den Kommunikationsports 13a-13d angeschlossene Netzwerkgeräte und mögliche an die Geräteanschlüsse 19a-19d angeschlossene Endgeräte gebildeten „internen" Netzverbundes befinden . Mit dem Energieversorgungsnetz stehen - z.B. über eine entsprechende elektrische Übergabestelle und entsprechende elektrische Hausinstallationsleitungen eines privaten Wohn- hauses bzw. über eine elektrische Ankopplung z.B. einer Wind¬ kraftanlage - in der Figur nicht gezeigte Endgeräte elekt¬ risch in Verbindung. Diese Endgeräte können hierbei Energie verbrauchende Endgeräte, wie beispielsweise Waschmaschinen, Kühlschränke, Gefrierschränke, Klimaanlagen, elektrische Hei- zungen oder Elektroherde oder Energie erzeugende Endgeräte, wie beispielsweise eine Windkraftanlage, ein elektrisches Ge¬ neratormodul eines Blockheizkraftwerkes oder eine photovol- taische Solaranlage, aber auch Messgeräte, wie z.B. Messwand¬ ler und Sensoren, sein.
Die Endgeräte sind zudem an die Geräteanschlüsse 19a-19d des Kommunikationsgerätes 10 angeschlossen, so dass sie mit den Automatisierungsprogrammen 17a, 17b Daten und Signale austauschen können. Die Endgeräte können dabei über beliebige Kom- munikationsverbindungen, also z.B. beliebige drahtlose Verbindungen (z.B. WLAN, ZigBee, Bluetooth, Meshed Networks und EnOcean) oder drahtgebundene Verbindungen (z.B. LAN, Power- LAN, Homeplug und Punkt-zu-Punkt-Verbindungen wie RS232, RS422 und RS485) mit den Geräteanschlüssen 19a bis 19d ver- bunden sein.
Zur Steuerung und/oder Überwachung der Endgeräte sind die entsprechenden Automatisierungsprogramme 17a, 17b auf dem Kommunikationsgerät 10 installiert. Bei den Automatisierungs- Programmen 17a, 17b kann es sich insbesondere um Steuerpro¬ gramme für die Endgeräte (z.B. Steuerungen einer Photovol- taikanlage) , Schutz- und Überwachungsprogramme zur Überwa¬ chung des Zustands der Endgeräte oder Messwerterfassungspro- gramme zur Ansteuerung von Messmodulen, Messwandlern und Sensoren handeln. In den Automatisierungsprogrammen sind den jeweils angeschlossenen Endgeräten entsprechende gerätespezifische Einstellungen und Konfigurationen für die Gerätean- Schlüsse 19a-19d bereits umfasst. Alternativ oder zusätzlich können solche Konfigurationen auch über Netzwerk Management Systeme (entweder über eine Nahsteuerung direkt am Kommunika¬ tionsgerät oder von einer mit dieser in Verbindung stehenden Datenverarbeitungseinrichtung - z.B. der externen Datenverar- beitungseinrichtung 15) vorgenommen werden.
Die Automatisierungsprogramme 17a, 17b wirken derart mit der externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 zusammen, dass eine Steuerung und Überwachung der angeschlossenen Endgeräte mög- lieh ist. Um z.B. den momentanen Bezug elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz durch angeschlossene Endgeräte, die momentane Einspeisung elektrischer Energie in das Energieversorgungsnetz durch angeschlossene Endgeräte oder auch eine Zustandserfassung der Endgeräte durchführen zu kön- nen, steht die externe Datenverarbeitungseinrichtung 15 mit dem ersten Kommunikationsport 12 des Kommunikationsgerätes 10 in Verbindung und kann über diesen mit den Automatisierungsprogrammen 17a, 17b Datentelegramme austauschen. Dazu werden die Datentelegramme, z.B. Befehle oder Konfigurationsdaten, mittels der Kommunikationsumschalteinrichtung 11 entweder direkt oder über die Servereinrichtung 20 an die Programmschnittstelle 16 weitergeleitet, die eine Verteilung an die betreffenden Automatisierungsprogramme 17a, 17b vornimmt. Entsprechend können Datentelegramme, z.B. Ergebnisdaten von Berechnungen und Auswertungen, Mess- bzw. Abtastwerte oder Meldungen, von den Automatisierungsprogrammen 17a, 17b mittels der Programmschnittstelle 16 und der Kommunikationsum¬ schalteinrichtung 11 auf der Servereinrichtung 20 abgelegt werden und stehen dann der externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 zum Abruf bereit oder werden direkt an diese übertragen . Die Einbindung des Applikationsteils A mit den Automatisie¬ rungsprogrammen 17a, 17b in das Kommunikationsgerät 10 ermög¬ licht eine dynamische Anpassung des Kommunikationsgerätes 10 an neu hinzukommende oder veränderte Endgeräte. Wird bei¬ spielsweise
eine dezentrale Energieeinspeiseeinrichtung (z.B. eine Photo- voltaikanlage) geändert oder erneuert, so kann die Steuerung hierfür als neues Automatisierungsprogramm 17a, 17b auf das Kommunikationsgerät 10 geladen werden. Dieser Ladevorgang kann entweder Vorort oder über an die Kommunikationsports 12, 13a bis 13b angeschlossene Einrichtungen initiiert werden. Alternativ kann sich auch eine neue dezentrale Energieeinspeiseeinheit über das externe Kommunikationsmedium 14 mit einer eindeutigen Kennung an einem externen Download-Server (der z.B. auf der externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 bereitgestellt sein kann) anmelden. Über diesen Server wird dann das neue Automatisierungsprogramm auf das Kommunikationsgerät 10 geladen und dort installiert. Das Automatisie¬ rungsprogramm kann käuflich erworben oder aber auch über ein Leasing Modell angemietet werden.
Die Aufteilung der Kommunikationsports 13a - 13d und der Ge¬ räteanschlüsse 19a - 19d kann entweder fest vorgegeben sein oder variabel durch eine Konfigurationsdatei, die z.B. auf der Servereinrichtung 20 vorgehalten werden kann, eingestellt werden. In diesem Fall würden die Schnittstellen des Kommunikationsgerätes 10 beliebig auf Kommunikationsports und Gerä¬ teanschlüsse aufgeteilt werden können. Eine weitere Ausprägung der Automatisierungsprogramme 17a, 17b kann vorsehen, dass diese lediglich eine Schnittstellenfunktion wahrnehmen und die von den Endgeräten aufgenommenen Daten über eine leistungsfähige Kommunikationsverbindung zu einem Energy Automatisierungsserver, der z.B. auf der externen Datenverarbeitungseinrichtung 15 ausgebildet sein oder auch an einer beliebigen Stelle z.B. im Internet bereitgestellt werden kann, übertragen. Auf dem Energy Automatisierungsserver läuft in diesem Fall das eigentliche Automatisie- rungsprogramm, z.B. ein komplexes Überwachungs- oder Schutzprogramm, und es werden lediglich die zur Steuerung und/oder Überwachung der Endgeräte benötigten Daten mit dem auf dem Kommunikationsgerät 10 ablaufenden Automatisierungsprogramm 17a, 17b ausgetauscht. Speziell in diesem Falle ist ein Lea- sing-Modell bezüglich des auf dem Energy Automatisierungsserver ablaufenden Automatisierungsprogramms interessant.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann man aus Performancegründen einen Teil der Automatisierungsprogramme
(vorzugsweise Standardanwendungen z.B. Überstromzeitschutz ) hardwaregestützt (z.B. als FPGA-Funktion) als Erweiterung der Programmschnittstelle 16 implementieren.
Der besondere Vorteil des beschriebenen Kommunikationsgerätes 10 liegt darin, dass, insbesondere für sogenannte „Smart-
Grid-Anwendungen" kostengünstige Automatisierungskomponenten bereitgestellt werden. Werden handelsübliche Kommunikations¬ einheiten (z.B. ausgereifte Router, Switches) als Plattform für die Kommunikationsgeräte 10 genutzt, kann vom üblicher- weise schnell voranschreitenden Fortschritt der Kommunikati¬ onstechnologien solcher Kommunikationseinheiten profitiert werden. Einstellungen und Konfigurationen können einfach mit- tels handelsüblicher Browser oder als Bestandteil eines Netzwerk-Management-Systems realisiert werden.
Das beschriebene Kommunikationsgerät kann entweder separat in Form eines um den Applikationsteil A erweiterten Routers oder Switches ausgebildet oder z.B. in einen Energiezähler, z.B. einen Smart Meter, integriert sein.

Claims

Patentansprüche
1. Kommunikationsgerät (10) zum Betrieb in einer Energieauto¬ matisierungsanlage mit
- einem ersten Kommunikationsport (12), der zur Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem Kommunikationsgerät (10) und einer externen Datenverarbeitungseinrichtung (15) eingerichtet ist;
- zumindest zwei weiteren Kommunikationsports (13a-13d), die zur Übermittlung von Datenpaketen innerhalb eines Kommunikationsnetzwerkes eingerichtet sind;
- einer Kommunikationsumschalteinrichtung (11), die zur Übermittlung von Datenpaketen zwischen dem ersten Kommunikationsport (12) und zumindest einem der weiteren Kommunikations- ports (13a-13d) eingerichtet ist; und
- einer Recheneinheit, die zur Steuerung der Kommunikations¬ umschalteinrichtung (11) eingerichtet ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Kommunikationsgerät (10) zumindest einen Gerätean- schluss (19a-19d) aufweist, der zur Verbindung des Kommunika¬ tionsgerätes (10) mit einem elektrischen Gerät der Energieau¬ tomatisierungsanlage eingerichtet ist;
- das Kommunikationsgerät (10) einen Datenspeicherbereich aufweist, in den beliebige Automatisierungsprogramme (17a, 17b) derart installierbar sind, dass sie bei Abarbeitung durch die Recheneinheit Automatisierungsfunktionen der Energieautomatisierungsanlage bewirken; und
- die Kommunikationsumschalteinrichtung (11) eine Programmschnittstelle (16) aufweist, die zur Einrichtung einer Ver- bindung zwischen der Kommunikationsumschalteinrichtung (11) und zumindest einem in dem Speicherbereich installierten Automatisierungsprogramm (17a, 17b) eingerichtet ist.
2. Kommunikationsgerät (10) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- in dem Kommunikationsgerät (10) eine Servereinrichtung (20) bereitgestellt ist, die zur Speicherung von Ergebnisda- ten des zumindest einen Automatisierungsprogramms (17a, 17b) und zur Bereitstellung der Ergebnisdaten zum Abruf durch die externe Datenverarbeitungseinrichtung (15) eingerichtet ist.
3. Kommunikationsgerät (10) nach Anspruch 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- die Servereinrichtung (20) zur Bereitstellung der Ergebnisdaten gemäß dem Standard IEC 61850 eingerichtet ist.
4. Kommunikationsgerät (10) nach einem der vorangehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Kommunikationsgerät (10) eine feste Anzahl von Schnitt¬ stellen aufweist; und
- das Kommunikationsgerät (10) eine Konfigurationsdatei um- fasst, in der festgelegt ist, welche der Schnittstellen Kom¬ munikationsports (13a-13d) und welche der Schnittstellen Ge¬ räteanschlüsse (19a-19d) sind.
5. Kommunikationsgerät (10) nach einem der vorangehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das zumindest eine Automatisierungsprogramm (17a, 17b) Einrichtungsparameter umfasst, die Kommunikationseinstellungen für die jeweiligen mit dem zumindest einen Automatisierungs- programm (17a, 17b) verbundenen Geräteanschlüsse (19a-19d) beinhalten .
6. Kommunikationsgerät (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das zumindest eine Automatisierungsprogramm (17a, 17b) zur Ausbildung einer Datenverbindung mit einem auf einer externen
Recheneinrichtung ablaufenden weiteren Automatisierungsprogramm dient.
7. Kommunikationsgerät (10) nach einem der vorangehenden An- Sprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das zumindest eine Automatisierungsprogramm (17a, 17b) zur Ausführung einer Schutzfunktion oder einer Steuerfunktion für ein Gerät der Energieautomatisierungsanlage dient.
8. Kommunikationsgerät (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
- das Kommunikationsgerät (10) Bestandteil eines elektrischen Energiezählers ist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151796A (zh) * 2013-02-06 2013-06-12 上海交通大学 基于主动配电网的区域协调控制系统及方法
CN104615102A (zh) * 2014-12-22 2015-05-13 北京天诚同创电气有限公司 用于风电场的风力发电机组管理系统和方法
EP2988183A1 (de) 2014-08-14 2016-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Fernwirkanordnung, system und verfahren zum beobachten und/oder steuern einer anlage
WO2019030073A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Total Raffinage Chimie PROCESS FOR RECOVERING ISOPRENOIDS PRODUCED BY MICROORGANISMS

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6507273B1 (en) * 1999-10-08 2003-01-14 Digipower Manufacturing Inc. Network-based remotely-controlled power switch device
US20070041387A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Sajol Ghoshal Dynamic power management in a power over ethernet system
US20100037071A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Hsiang-Li Chang Using Internet to control delivery of power to a set of remote loads(devices)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8028045B2 (en) * 2006-09-29 2011-09-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. Web-based configuration server for automation systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6507273B1 (en) * 1999-10-08 2003-01-14 Digipower Manufacturing Inc. Network-based remotely-controlled power switch device
US20070041387A1 (en) * 2005-08-19 2007-02-22 Sajol Ghoshal Dynamic power management in a power over ethernet system
US20100037071A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Hsiang-Li Chang Using Internet to control delivery of power to a set of remote loads(devices)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103151796A (zh) * 2013-02-06 2013-06-12 上海交通大学 基于主动配电网的区域协调控制系统及方法
EP2988183A1 (de) 2014-08-14 2016-02-24 Siemens Aktiengesellschaft Fernwirkanordnung, system und verfahren zum beobachten und/oder steuern einer anlage
EP2988183B1 (de) 2014-08-14 2020-04-01 Siemens Aktiengesellschaft System zum beobachten und/oder steuern einer anlage
US10719062B2 (en) 2014-08-14 2020-07-21 Siemens Aktiengesellschaft Telecontrol arrangement, system and method for observing and/or controlling an installation
CN104615102A (zh) * 2014-12-22 2015-05-13 北京天诚同创电气有限公司 用于风电场的风力发电机组管理系统和方法
CN104615102B (zh) * 2014-12-22 2017-06-16 北京天诚同创电气有限公司 用于风电场的风力发电机组管理系统和方法
WO2019030073A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Total Raffinage Chimie PROCESS FOR RECOVERING ISOPRENOIDS PRODUCED BY MICROORGANISMS
US11103808B2 (en) 2017-08-07 2021-08-31 Amyris, Inc. Process for recovering isoprenoids produced by microorganisms

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