WO2012049151A2 - Ortsnetzstation - Google Patents

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WO2012049151A2
WO2012049151A2 PCT/EP2011/067691 EP2011067691W WO2012049151A2 WO 2012049151 A2 WO2012049151 A2 WO 2012049151A2 EP 2011067691 W EP2011067691 W EP 2011067691W WO 2012049151 A2 WO2012049151 A2 WO 2012049151A2
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switchgear
local network
medium
voltage
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Jürgen Riemenschneider
Bernd SCHÜPFERLING
Helmut Späck
Stefan Hohmann
Robert Klaffus
Bruno Opitsch
Roland STÜTZER
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a local network station with the features according to the preamble of patent claim 1.
  • the secondary distribution level consist essentially of a medium voltage switchgear, a
  • the local network stations are usually operated in the secondary distribution network in an open ring.
  • Short-circuit indicators are usually used to detect faults in the secondary distribution network.
  • the fault is manually searched for by the maintenance of the affected local network stations by maintenance personnel. If the fault is localized, the respectively required switching operations must be carried out manually in order to separate the faulty section from the power distribution network. This procedure is very time consuming.
  • the invention has for its object to provide a Ortsnetzstati ⁇ on, which allows easier error handling and requires less maintenance personnel than previous location ⁇ network stations.
  • the invention provides that the Ortsnetzsta- tion includes an internal data bus to which a central communication device of the local network station and at least one sensor and at least one actuator are each connected to a data bus interface, the central Ltdu ⁇ nikations heard is suitable, an operating state signal of at least one Receive sensors via the internal data bus and forward via an external communication system to an external guide, and the central communication device is also suitable to receive control commands of the external guide via the external communication system and forward via the internal data bus to the at least one actuator.
  • An essential advantage of the local network station according to the invention is the very easy connectability of the sensors and actuators to the central communication device.
  • the internal data bus allows namely, to dispense with a indi vidual ⁇ direct connection of sensors and actuators with the central communication device and make do with the central communication device, having one inter- nal data bus.
  • the connection of the Sen ⁇ sensors and actuators must be made only to the internal data bus, a direct connection to the central communication device is not required.
  • Another important advantage of the local substation of the invention is that this is not an individual for each individual ⁇ nen actuator or sensor, such as bi- must have connection, but only a single data bus interface.
  • the provision of the internal data bus and the central communication device within the local network station also allows a particularly efficient communication ⁇ tion with the external guide, namely not all sensors and actuators themselves are connected to the external communication system and possibly synchronized by the interposition of the central communication device but only the central communication device.
  • the central communication device comprises a bundling of the data signals within each local area network station, so that the external communication ⁇ system can be relieved.
  • the medium-voltage switchgear is modular and has at least two switchgear module, which are arranged adjacent to each other and are connected to ⁇ each other.
  • a modular design of the medium-voltage switchgear allows industrial prefabrication and pre-testing of the individual switchgear modules; the pre ⁇ -built and pre-tested switchgear modules can then be selected taking account of the respective local needs and requirements and together with little effort. Also, a simple replacement of individual switchgear modules is possible, with the remaining switchgear modules can remain untouched.
  • the medium voltage switchgear is multi-phase and has per phase on a busbar, which is suitable for guiding a medium voltage and thus acted upon in the operation of the medium-voltage switchgear.
  • the busbars preferably extend through the switchgear modules and connect the switchgear modules with each other.
  • the busbars preferably pass through the switchgear modules in a straight line or unbent or unbent manner; In other words, they are preferably straight within the switchgear modules.
  • each of the bus bars is segmented and has at least two bus bar segments.
  • Each of the busbar segments is preferably assigned in each case to a switchgear module and passes through the respectively associated switchgear module.
  • each of the bus bar segments each have a mechanical interface, which connecting (Example ⁇ example by screwing, plugging, etc.) with a bus bar segment of the same busbar one Benach ⁇ disclosed switchgear module allows.
  • the medium-voltage switchgear on at least two switchgear modules which are immediately adjoining be and be interconnected by two interconnected collection ⁇ rail segments.
  • a switchgear module accommodates a first ring cable switching field, which is intended for the input-side connection of the ring cable of the medium-voltage network.
  • Another switchgear module preferably receives a second ring cable switching field, which is intended for the output side connection of the ring cable.
  • Another (eg third) Druckanl gene module preferably receives a transformer panel for connection to the transformer.
  • the arrangement of the switchgear module with each other is arbitrary.
  • the ring cable of the medium-voltage network is preferably connected to the busbars of the medium-voltage switchgear ⁇ .
  • the busbars preferably form at least one Be ⁇ part of the internal data bus; This makes it possible to use the busbars at least for data transmission between the switchgear modules.
  • the data bus which may be for example a Stati ⁇ onsbus, preferably works according to a Modbus protocol, particularly preferably for a RTU Modbus protocol.
  • the at least one sensor is preferably adapted to detect an operating state of at least one component of the Ortsnetzstati ⁇ on to generate a mode signal which describes the operating state of at least one component of the local ⁇ network station, and the operation status signal at its data bus for transmission to the external communication system and output the external routing device.
  • the at least one actuator is preferably suitable for receiving control commands via the external communication system and the internal data bus from the external routing device at its data bus interface and for changing the switching position of a switch of the local network station itself or for having it changed via an auxiliary device in response to a received control command ,
  • the medium-voltage switchgear preferably has at least three switching fields, namely a first ring cable switch panel for input-side connection of the ring cable of the medium-voltage network, a second ring cable switch panel for output side connection of the ring cable and a transformer panel for connection to the transformer.
  • Each of the three switching fields is preferably arranged in a separate switchgear module.
  • the local network station makes it possible to influence their operation from a distance or centrally. Become at- For example, all important components of the local network station are equipped with sensors and actuators, so it is readily possible to influence the load flow in the network by a corresponding control of the actuators. Such a load flow control will become more and more important as the number of alternative energy feeders increases.
  • the open disconnection point of the open ring can be displaced by remote control from the guide device, for example by assigning the function of the open disconnection point to a selected local network station.
  • the separation point By displacing the separation point, it is possible, for example, to localize and unlock a faulty part of a network very quickly. In this way, all consumers can reconnect to the electrical network within a very short time.
  • the Ortnetzstation preferably the Mittelhardsschaltan- would be the Ortnetzstation preferably has one or several re ⁇ the following components:
  • At least one buffer battery for providing Ener ⁇ energy in case of failure of the power supply in the middle ⁇ voltage network
  • GSM Global System for Mobile Communicati ⁇ ons
  • UMTS Universal Mobile Tele- communications System
  • DSL digital subscriber line
  • At least one detector for detecting the switch position of a switch of the medium-voltage switchgear or of the local network station
  • At least one signal generator for generating a control signal for a transformer stage switch of the medium-voltage switchgear or Ortnetzstation.
  • the invention further relates to an arrangement having at least two secondary substation local substations which are operated in an open ring interconnected by a ring cable, an external communication system and an external director, the external director having at least two external communication systems Local network stations is in data connection.
  • the external guide means is adapted, operating state signals of the sensors of said at least two local ⁇ network stations evaluate and generate control commands for the actuators of the at least two local network stations in dependence on the respective operating states.
  • the invention also relates to a method for operating an arrangement with at least two Ortsnetzsta ⁇ tions of the secondary distribution level and an external guide device.
  • a method for operating an arrangement with at least two Ortsnetzsta ⁇ tions of the secondary distribution level and an external guide device provides that operating states of the respective local network station are detected with the sensors of the two local network stations, operating state signals which determine the operating states. write, are transmitted via the internal data bus and the external communication system to the external guide, the operating state signals are evaluated and in response to the respective operating conditions control commands for the actuators of the at least two Ortsnetzsta ⁇ tions are generated.
  • the invention relates moreover to a center ⁇ voltage switchgear, for example for a Ortsnetzstati ⁇ on, as described above.
  • the medium-voltage switchgear is of modular on ⁇ and has at least two switchgear modules are arranged adjacent to each other and are connected together.
  • the medium voltage switchgear is multiphase and has for each phase a bus bar, which is suitable for guiding a medium-voltage and thus beauf ⁇ beat during operation.
  • the busbar ⁇ NEN preferably extend through the switching modules through and connect the switchgear modules.
  • the busbars preferably pass through the switchgear modules in a straight line, ie unbent and unbent; In other words, they are preferably straight within the switchgear modules.
  • each of the bus bars is segmented has at least two busbar segments.
  • each of the bus bar segments is assigned to a switchgear module and passes through the parent to each ⁇ switchgear module.
  • each of the bus bar segments each have a mechanical interface, which connecting (Example ⁇ example by screwing, plugging, etc.) with a bus bar segment of the same busbar one Benach ⁇ disclosed switchgear module allows.
  • the medium-voltage switchgear on at least two switchgear modules which are immediately adjacent b and communicate with each other by two interconnected busbar segments.
  • a switchgear module receives a first ring cable switch panel, which is suitable for the input-side connection of a ring cable of a medium-voltage network.
  • a white ⁇ teres switchgear module preferably takes a second ring on cable panel, which is intended to output-side terminal of the ring-cable.
  • Another switching module preferably takes a transformer panel for connection to a Trans ⁇ formator.
  • the busbars preferably form at least one Be ⁇ part of an internal data bus; This makes it possible to use the busbars at least for data transmission between the switchgear modules.
  • Figure 1 shows an embodiment of an arrangement with egg ⁇ ner variety of local network stations, via a Ring cables are connected together in an open ring,
  • FIG 2 shows the arrangement according to FIG 1, after the local network stations are ⁇ been joined to an external communication system, and this to an external guide,
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the local network stations according to FIG. 2 in a detailed representation
  • Figure 5 shows another embodiment of a modular medium-voltage switchgear.
  • FIG. 1 shows a high-voltage network 10, which is connected via a power transformer 20 to a medium-voltage network 30.
  • a ring cable 40 which connects local network stations 50 to 58 with one another to form an open ring 45.
  • the separation point T of the open ring 45 is formed in the representation of Figure 1 by the local network station 54.
  • a wind power plant 70 which comprises three wind wheels 71, 72 and 73 is connected to a low-voltage side connection 52a of the local network station 52 via a transformer 60.
  • the wind power plant 70 generates electrical energy, which is fed via the low-voltage connection 52a of the local network station 52 into the ring cable 40 and thus into the medium-voltage network 30.
  • the local network stations 50 and 51 are representative of the other local network stations shown in more detail. It can be seen that the two Ortsnetzstati ⁇ ones 50 and 51 each having a medium-voltage switchgear assembly 90 for connection to the ring terminal 40 of the medium-voltage network 30th To the medium voltage switchgear 90, a transformer 91 is connected via a switch 91, which converts the lying in a range between 1 kV and 50 kV medium voltage of the medium voltage network 30 in a suitable end user or end user low voltage of, for example, 220 V per phase.
  • a low-voltage distribution device 93 is connected, which has a plurality of terminals for outputting the low voltage of the transformer 92 ⁇ .
  • FIG. 2 shows the arrangement according to FIG. 1 after the local network stations 50 to 58 have been connected to an external guide 110 via an external communication system 100.
  • the external guide device 110 is such designed from ⁇ that it evaluates the operating state signals BS of Senso ⁇ ren the local network stations 50 to 58 and as a function of the respective operating states of the local network stations control commands ST for actuators which are located within the local area network stations. In this way, the external guide device 110 is able to control the Ortnetzsta ⁇ tions 50 to 58, to monitor and control and to keep as low as possible the error effects in case of an error.
  • the fabric ⁇ te by the local area network station 54 separation point can be displaced in the event of a failure F, to locate the fault point F in the ring terminal 40 and subsequently to prevent feeding the fault point F from both sides.
  • the separation point T is preferably displaced as close as possible to the fault location F by replacing the local network station 54 with one of the fault locations F. telbar adjacent local network stations 51 or 52 is used as the separation point T.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a local network station equipped with actuators and sensors, by way of example in greater detail.
  • the medium voltage switchgear 90 which is equipped with three GmbHfeidern, namely ei ⁇ nem first ring cable panel 90a to the input-side terminal of the ring-cable 40 of the medium-voltage network 30 (see FIGS. 1 and 2), a second ring-panel 90b to the output-side terminal of the Ring cable 40 and a transformer ⁇ switching panel 90c for connection to the switch 91 and thus the transformer 92nd
  • the medium voltage switchgear 90 is equipped with two actuators 200 and 201, which act on switches 90d and 90e of the medium voltage switchgear 90.
  • the actuators 200 and 201 make it possible to turn on or off the respectively associated switch 90d or 90e.
  • the medium-voltage switchgear 90 pipeline comprises two sensors 220 and 221 90b measure the current in the first ring cable panel 90a and the second ring-switching field, generate corresponding operating state signals BS and feed it into egg ⁇ related internal data bus 230 of the local network station.
  • the sensors are each equipped with a data bus interface K equipped by means of which they can be connected directly to the internal data bus 230 and thus indirectly via the external communication system 100 with the external guide 110 (see Figure 2).
  • Said two actuators 200 and 201 and a further actuator 202 also connected - are connected to the internal data bus 230 - via corresponding Since ⁇ tenbus Songsstellen.
  • the actuator 202 is designed to turn on or off the switch 91 of the local network station.
  • a central communication device 240 of the local network station is connected to the internal data bus 230.
  • the central communication device 240 has the task of connecting the actuators 200 to 202 and the sensors 220 to 226 of the local network station indirectly to the external communication system 100 according to FIG.
  • the central communication device 240 is configured such that they BS of the sensors 220 to 226 receives the operating state signals via the internal data bus 230 from the sensors and fed into the external communication system 100 for the purpose of Rothlei ⁇ tung to the director 110th
  • the central communication device 240 is also intended to receive control commands ST generated by the external routing ⁇ device 110 according to Figure 2 and transmitted over the external communication system 100 to the local area network station, and via the internal data bus 230 to an associated actuator 200 to 202 forward.
  • the internal data bus 230 is preferably a station bus or a bus which after a Modbus Protocol such as the RTU (Remote Terminal Unit), ASCII or TCP protocol works.
  • a Modbus Protocol such as the RTU (Remote Terminal Unit), ASCII or TCP protocol works.
  • the external communication system 100 can be wired and example ⁇ , be formed by the telephone network.
  • the external communication system 100 may also be formed by a radio transmission system in which data or signals are transmitted via radio.
  • FIGS. 1 and 2 show exemplary components of an exporting ⁇ approximately example of a modular medium-voltage switchgear ⁇ 90, as it can be used for example in the Ortsnetzsta ⁇ functions 50-58 shown in FIGS. 1 and 2
  • three switching modules 300, 305 and 310 which are adjacent side by side (preferably in the same plane ⁇ ) are arranged and three to the medium voltage network connectable busbars 315, 320 and 325 are connected to each other.
  • the left in the figure 4 switchgear module 300 may play the first ring-panel 90a form at ⁇ according to FIG 3 to the input-side terminal of the ring-cable of medium voltage network.
  • the middle in the figure 4 switchgear module 305 may play the second ring-panel 90b form at ⁇ according to FIG 3 to the output-side terminal of the ring-cable.
  • switchgear module 310 for example, the communication device 240 according to Figure 3, three to the busbars 315, 320 and 325 connected voltage converters 330, 331 and 332 and a backup battery 340 included.
  • a transformer switch panel (see reference numeral 90c in FIG. 3) for connection to a transformer can be contained, for example, in a fourth switchgear module which is connected to the right of the switchgear module 310. This fourth switchgear module is not shown in FIG. 4 for reasons of clarity.
  • busbars 315, 320 and 325 are each segmented and formed by busbar ⁇ nensegmente, which are each spatially associated with a switching ⁇ system module and passed through this associated switchgear module.
  • the connection of bus bar segments to one another can be ensured by ringele ⁇ elements as they are presented in the Figure 4 by the reference numeral 350th
  • FIG. 4 to illustrate the segmentation, two of the busbar segments belonging to or forming the rear busbar 325 in FIG. 4 are identified by the reference numerals 325a and 325b.
  • FIG. 4 shows that the right busbar segment 325b on the left-hand module side 310a and on the right-hand module side 310b each have an interface or a segment connection to which busbar segments can be connected to the busbar segment 325b on the left and right.
  • the busbar segment connected on the left in FIG. 4 bears the reference numeral 325a.
  • bus bars formed by the busbar segments extend through the switchgear modules and connect said distributive device ⁇ gene modules together.
  • the busbars pass through the switchgear modules preferably straight or un ⁇ curved.
  • the busbars preferably form a component of the internal data bus 230 used for data transmission in accordance with FIG 3.
  • the data transmission via the busbars can be achieved, for example, by feeding in a high-frequency data signal (signal frequency, for example, between 1 kHz and 1 MHZ, for example according to the principle of the so-called "power line carrier" (compared to the frequency of the medium voltage). ) into the busbars.
  • a high-frequency data signal signal
  • signal frequency for example, between 1 kHz and 1 MHZ
  • power line carrier compared to the frequency of the medium voltage
  • Figure 5 shows an example of parts of another exporting ⁇ approximately example of a modular medium-voltage switchgear 90, as it can be used for example in the Ortsnetzsta ⁇ functions 50-58 shown in FIGS. 1 and 2
  • FIG. 5 It can be seen in Figure 5 three switchgear modules 300, 305 and 310, which are adjacent to each other and are connected to each other via one busbar 400 per phase.
  • the busbars 400 are each formed by busbar segments 401, 402 and 403, each having two interfaces A for connection to an adjacent busbar segment.
  • the left in the figure 5 switchgear module 300 may play voltage network form at ⁇ the first ring-panel 90a as shown in FIG 3 to the input-side terminal of the ring-cable of medium-.
  • the right in the figure 5 switchgear module 310 may play the second ring-panel 90b form at ⁇ according to FIG 3 to the output-side terminal of the ring-cable.
  • the communication device 240 according to FIG. 3 and a buffer battery 340 are included, for example.
  • the Kommunikati ⁇ ons healthy 240 may, for example, a control device 241 and signal transmission means 242 have to be connected to a data bus.
  • switchgear module 305 Other components of the switchgear module 305 are not shown for Green ⁇ to the table in Figure 5; while there may be one or more of the following compo ⁇ nents example :: a GSM (Global System for Mobile Communi- cations) and / or at least one UMTS (Universal Mobile Telecom munications System) communication module for communicating with other local network stations and / or a higher-level external routing device, an interface to the telephone network for communicating with other local area network stations and / or a higher-order external routing device, a DSL (Digital Subscriber Line) interface for communicating with other local area network stations and / or a higher-order external routing device, an error detector , a detector for detecting the switch position of a switch of the medium-voltage switchgear or of the local network station, a signal generator for generating a control signal for a transformer stage switch of the medium-voltage switchgear or the Ortnetzsta ⁇ tion.
  • GSM Global System for Mobile Communi- cations
  • the data bus 230 shown in Figure 3 can be entirely or partially formed of his medium voltage switchgear ⁇ 90 according to Figure 5 by the bus bars 400 and through the respective busbar segments 401, 402 and 403rd Alternatively, the data bus 230 may be formed in accordance with Figure 3 by other lines 420 (for example electrical signal cables or optical fiber), which establish a connection between the switching modules 300, 305, and 310 at interface of ⁇ B len.
  • lines 420 for example electrical signal cables or optical fiber
  • a first data bus 230a is on the bus bars 400 or on the respective busbar segments 401, 402 and 403 are formed and the interfaces A and a second data bus 230b is via the lines 420 and the interface ⁇ B formed.
  • a further interface C of the signal transmission device 242 of the communication device 240 can be used, for example, for connection to a higher-level guide device.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf eine Ortsnetzstation (50-58). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ortsnetzstation einen internen Datenbus (230) umfasst, an den eine zentrale Kommunikationseinrichtung (240) der Ortsnetzstation sowie mindestens ein Sensor und mindestens ein Aktor jeweils mit einer Datenbusschnittstelle angeschlossen sind, die zentrale Kommunikationseinrichtung geeignet ist, ein Betriebszustandssignal des mindestens einen Sensors über den internen Datenbus zu empfangen und über ein externes Kommunikationssystem an eine externe Leiteinrichtung weiterzuleiten, und die zentrale Kommunikationseinrichtung außerdem geeignet ist, Steuerbefehle der externen Leiteinrichtung über das externe Kommunikationssystem zu empfangen und über den internen Datenbus an den mindestens einen Aktor weiterzuleiten.

Description

Beschreibung Ortsnetzstation Die Erfindung bezieht sich auf eine Ortsnetzstation mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Unter dem Begriff "Mittelspannung" werden nachfolgend Spannungen in einem Bereich zwischen 1 KV und 52 KV und unter dem Begriff "Niederspannung" Spannungen in einem Bereich zwischen 200 V und 1 KV verstanden.
Ortnetzstationen der sekundären Verteilebene bestehen im Wesentlichen aus einer Mittelspannungsschaltanlage, einem
Transformator und einer Niederspannungsverteileinrichtung. Die Ortsnetzstationen werden im sekundären Verteilnetz in der Regel in einem offenen Ring betrieben. Zur Erfassung von Fehlern im sekundären Verteilnetz werden üblicherweise Kurzschlussanzeiger eingesetzt. Im Fehlerfall wird der Fehler durch Abfahren der betroffenen Ortsnetzstationen von War- tungspersonal manuell gesucht. Ist der Fehler lokalisiert, müssen die jeweils erforderlichen Schalthandlungen manuell ausgeführt werden, um das fehlerbehaftete Teilstück aus dem Energieverteilungsnetz zu trennen. Diese Vorgehensweise ist sehr zeitaufwendig.
Bis vor einigen Jahren war die Energieflussrichtung in Ortsnetzstationen stets eindeutig, nämlich vom Erzeuger zum
Verbraucher. Durch die zunehmende Anzahl an Energieeinspei¬ sern alternativer Energien wird die Energieflussrichtung im Netz und somit auch die Energieflussrichtung in Ortsnetzstationen zukünftig nicht immer so eindeutig wie früher sein. Auf einen aufgetretenen Fehler kann somit unter Umständen von zwei Seiten gespeist werden. Dies erschwert es, eine Fehler¬ stelle über ausgelöste Kurzschlussanzeiger zu orten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ortsnetzstati¬ on anzugeben, die eine einfachere Fehlerbehandlung ermöglicht und weniger Wartungspersonal erfordert als bisherige Orts¬ netzstationen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ortsnetzstation mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ortsnetzstation sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ortsnetzsta- tion einen internen Datenbus umfasst, an den eine zentrale Kommunikationseinrichtung der Ortsnetzstation sowie mindestens ein Sensor und mindestens ein Aktor jeweils mit einer Datenbusschnittstelle angeschlossen sind, die zentrale Kommu¬ nikationseinrichtung geeignet ist, ein Betriebszustandssignal des mindestens einen Sensors über den internen Datenbus zu empfangen und über ein externes Kommunikationssystem an eine externe Leiteinrichtung weiterzuleiten, und die zentrale Kommunikationseinrichtung außerdem geeignet ist, Steuerbefehle der externen Leiteinrichtung über das externe Kommunikations- System zu empfangen und über den internen Datenbus an den mindestens einen Aktor weiterzuleiten.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ortsnetzstation besteht in der sehr einfachen Anschließbarkeit der Senso- ren und Aktoren an die zentrale Kommunikationseinrichtung.
Der interne Datenbus ermöglicht es nämlich, auf eine indivi¬ duelle direkte Verbindung der Sensoren und Aktoren mit der zentralen Kommunikationseinrichtung zu verzichten und bei der zentralen Kommunikationseinrichtung mit einer einzigen inter- nen Datenbusschnittstelle auszukommen. Der Anschluss der Sen¬ soren und Aktoren muss lediglich an den internen Datenbus erfolgen, eine unmittelbare Verbindung mit der zentralen Kommunikationseinrichtung ist nicht erforderlich. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ortsnetzstation besteht darin, dass diese nicht für jeden einzel¬ nen Aktor oder Sensor einen individuellen, beispielsweise bi- nären, Anschluss aufweisen muss, sondern lediglich eine einzige Datenbusschnittstelle.
Das Vorsehen des internen Datenbusses sowie der zentralen Kommunikationseinrichtung innerhalb der Ortsnetzstation ermöglicht darüber hinaus eine besonders effiziente Kommunika¬ tion mit der externen Leiteinrichtung, da nämlich durch das Zwischenschalten der zentralen Kommunikationseinrichtung nicht alle Sensoren und Aktoren selbst mit dem externen Kommunikationssystem verbunden und ggf. synchronisiert werden müssen, sondern lediglich die zentrale Kommunikationseinrichtung. Darüber hinaus ist mit der zentralen Kommunikationseinrichtung eine Bündlung der Datensignale innerhalb einer jeden Ortsnetzstation möglich, so dass das externe Kommunikations¬ system entlastet werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Ortsnetz Station ist vorgesehen, dass die Mittelspannungsschaltanlage modular aufgebaut ist und mindestens zwei Schaltanlagenmodul aufweist, die benachbart zueinander angeordnet sind und mit¬ einander verbunden sind. Ein modularer Aufbau der Mittelspan nungsschaltanlage ermöglicht eine industrielle Vorfertigung und Vorprüfung der einzelnen Schaltanlagenmodule; die vorge¬ fertigten und vorgeprüften Schaltanlagenmodule lassen sich dann unter Berücksichtigung der jeweils vor Ort herrschenden Bedürfnisse und Anforderungen auswählen und aufwandsarm zusammenfügen. Auch ist ein einfacher Austausch von einzelnen Schaltanlagenmodulen möglich, wobei die übrigen Schaltanlagenmodule unangetastet bleiben können.
Vorzugsweise ist die Mittelspannungsschaltanlage mehrphasig und weist pro Phase eine Sammelschiene auf, die zum Führen einer Mittelspannung geeignet und im Betrieb der Mittelspannungsschaltanlage damit beaufschlagt ist. In diesem Falle erstrecken sich die Sammelschienen vorzugsweise durch die Schaltanlagenmodule hindurch und verbinden die Schaltanlagen module miteinander. Die Sammelschienen durchlaufen die Schaltanlagenmodule vorzugsweise geradlinig bzw. ungekrümmt oder ungebogen; sie sind also mit anderen Worten innerhalb der Schaltanlagenmodule vorzugsweise gerade.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn jede der Sammelschienen segmentiert ist und zumindest zwei Sammel- schienensegmente aufweist.
Bevorzugt ist jedes der Sammelschienensegmente jeweils einem Schaltanlagenmodul zugeordnet und durchsetzt das jeweils zu- geordnete Schaltanlagenmodul.
Im Bereich der Austrittstellen aus dem zugeordneten Schaltanlagenmodul - also beispielsweise an den gegenüberliegenden Seitenflächen des zugeordneten Schaltanlagenmoduls - weist jedes der Sammelschienensegmente vorzugsweise jeweils eine mechanische Schnittstelle auf, die ein Verbinden (beispiels¬ weise durch Verschrauben, Zusammenstecken, usw.) mit einem Sammelschienensegment derselben Sammelschiene eines benach¬ barten Schaltanlagenmoduls ermöglicht.
Besonders bevorzugt weist die Mittelspannungsschaltanlage mindestens zwei Schaltanlagenmodule auf, die unmittelbar be nachbart sind und durch zwei miteinander verbundene Sammel¬ schienensegmente miteinander in Verbindung stehen. Beispiel weise nimmt ein Schaltanlagenmodul ein erstes Ringkabel- schaltfeld auf, das zum eingangsseitigen Anschluss des Ring kabels des Mittelspannungsnetzes bestimmt ist. Ein weiteres Schaltanlagenmodul nimmt vorzugsweise ein zweites Ringkabel schaltfeld auf, das zum ausgangsseitigen Anschluss des Ring kabels bestimmt ist. Ein weiteres (z. B. drittes) Schaltanl genmodul nimmt bevorzugt ein Trafoschaltfeld zum Anschluss den Transformator auf. Die Anordnung der Schaltanlagenmodul untereinander ist dabei beliebig.
Das Ringkabel des Mittelspannungsnetzes ist vorzugsweise an die Sammelschienen der Mittelspannungsschaltanlage ange¬ schlossen . Die Sammelschienen bilden vorzugsweise zumindest einen Be¬ standteil des internen Datenbusses; dies ermöglicht es, die Sammelschienen zumindest auch zur Datenübertragung zwischen den Schaltanlagenmodulen zu nutzen.
Der Datenbus, bei dem es sich beispielsweise um einen Stati¬ onsbus handeln kann, arbeitet vorzugsweise nach einem Modbus- Protokoll, besonders bevorzugt nach einem RTU-Modbus- Protokoll.
Der zumindest eine Sensor ist vorzugsweise geeignet, einen Betriebszustand zumindest einer Komponente der Ortsnetzstati¬ on zu erfassen, ein Betriebszustandssignal zu erzeugen, das den Betriebszustand der zumindest einen Komponente der Orts¬ netzstation beschreibt, und das Betriebszustandssignal an seiner Datenbusschnittstelle zur Weiterleitung an das externe Kommunikationssystem und die externe Leiteinrichtung auszugeben. Der mindestens eine Aktor ist vorzugsweise geeignet, Steuerbefehle über das externe Kommunikationssystem und den internen Datenbus von der externen Leiteinrichtung an seiner Datenbusschnittstelle zu empfangen und auf einen empfangenen Steuerbefehl hin die Schaltstellung eines Schalters der Ortsnetzstation selbst zu verändern oder über eine Hilfseinrich- tung verändern zu lassen.
Die Mittelspannungsschaltanlage weist vorzugsweise zumindest drei Schaltfelder auf, nämlich ein erstes Ringkabelschaltfeld zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels des Mittelspan- nungsnetzes, ein zweites Ringkabelschaltfeld zum ausgangssei- tigen Anschluss des Ringkabels und ein Trafoschaltfeld zum Anschluss an den Transformator. Jedes der genannten drei Schaltfelder ist vorzugsweise in einem eigenen Schaltanlagenmodul angeordnet.
Die Ortsnetzstation, wie sie oben in verschiedenen Ausgestaltungen beschrieben ist, ermöglicht es, auf deren Arbeitsweise aus der Ferne bzw. zentral Einfluss zu nehmen. Werden bei- spielsweise alle wichtigen Komponenten der Ortsnetzstation mit Sensoren und Aktoren ausgerüstet, so ist es ohne weiteres möglich, den Lastfluss im Netz durch eine entsprechende An- steuerung der Aktoren zu beeinflussen. Eine solche Lastfluss- Steuerung wird mit steigender Zahl von Einspeisern alternativer Energien immer mehr an Bedeutung gewinnen.
Werden die Ortsnetzstationen beispielsweise in einem offenen elektrischen Ring betrieben, so kann auch die offene Trenn- stelle des offenen Rings durch Fernsteuerung von der Leiteinrichtung verlagert werden, beispielsweise indem die Funktion der offenen Trennstelle einer ausgewählten Ortsnetzstation zugewiesen wird. Durch ein Verlagern der Trennstelle ist es beispielsweise möglich, einen fehlerbehafteten Teil eines Netzes sehr schnell zu lokalisieren und freizuschalten. Auf diese Weise lassen sich innerhalb kürzester Zeit wieder alle Verbraucher an das elektrische Netz anschließen.
Die Ortnetzstation, vorzugsweise die Mittelspannungsschaltan- läge der Ortnetzstation, weist vorzugsweise eines oder mehre¬ re der folgenden Komponenten auf:
zumindest eine Pufferbatterie zum Bereitstellen von Ener¬ gie im Falle eines Ausfalls der Stromversorgung im Mittel¬ spannungsnetz,
- zumindest ein GSM (Global System for Mobile Communicati¬ ons) und/oder zumindest ein UMTS (Universal Mobile Tele- communications System) -Kommunikationsmodul zum Kommunizie¬ ren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder einer übergeordneten externen Leiteinrichtung,
- zumindest eine Schnittstelle zum Telefonnetz zum Kommunizieren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder einer übergeordneten externen Leiteinrichtung,
zumindest eine DSL (Digital Subscriber Line ) -Schnittstelle zum Kommunizieren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder einer übergeordneten externen Leiteinrichtung,
zumindest einen Sensor zum Messen der Trafotemperatur eines an die Mittelspannungsschaltanlage angeschlossenen Transformators, zumindest einen Fehlerdetektor,
zumindest einen Detektor zum Detektieren der Schalterstellung eines Schalters der Mittelspannungsschaltanlage oder der Ortnetzstation,
- zumindest einen Signalgeber zum Erzeugen eines Steuersignals für einen Trafostufenschalter der Mittelspannungsschaltanlage oder der Ortnetzstation.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Anordnung mit zumindest zwei Ortsnetzstationen der sekundären Verteilebene, die über ein Ringkabel miteinander verbunden in einem offenen Ring betrieben werden, einem externen Kommunikationssystem und einer externen Leiteinrichtung, wobei die externe Leiteinrichtung über das externe Kommunikationssystem mit den zumindest zwei Ortsnetzstationen in Datenverbindung steht.
Bezüglich der Vorteile der Anordnung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ortsnetzstation verwiesen, da die Vorteile der Anordnung denen der Ortsnetzstation im Wesentlichen entsprechen. Nur ergänzend sei erwähnt, dass durch das Vorsehen der externen Leiteinrichtung eine zentrale Kontrolle, Überwachung und Steuerung der Ortsnetzstationen ermöglicht wird, ohne dass Wartungspersonal vor Ort eingesetzt werden muss.
Vorzugsweise ist die externe Leiteinrichtung geeignet, Be- triebszustandssignale der Sensoren der zumindest zwei Orts¬ netzstationen auszuwerten und in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen Steuerbefehle für die Aktoren der zu- mindest zwei Ortsnetzstationen zu erzeugen.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung mit zumindest zwei Ortsnetzsta¬ tionen der sekundären Verteilebene sowie einer externen Leit- einrichtung. Bei einem solchen Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mit den Sensoren der zwei Ortsnetzstationen Betriebszustände der jeweiligen Ortsnetzstation erfasst werden, Betriebszustandssignale, die die Betriebszustände be- schreiben, über den internen Datenbus und über das externe Kommunikationssystem an die externe Leiteinrichtung übermittelt werden, die Betriebszustandssignale ausgewertet werden und in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen Steuerbefehle für die Aktoren der zumindest zwei Ortsnetzsta¬ tionen erzeugt werden.
Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ortsnetzstation verwiesen.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Mittel¬ spannungsschaltanlage, beispielsweise für eine Ortsnetzstati¬ on, wie sie oben beschrieben ist.
Erfindungsgemäß ist bezüglich der Mittelspannungsschaltanlage vorgesehen, dass die Mittelspannungsschaltanlage modular auf¬ gebaut ist und mindestens zwei Schaltanlagenmodule aufweist, die benachbart zueinander angeordnet sind und miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise ist die Mittelspannungsschaltanlage mehrphasig und weist pro Phase eine Sammelschiene auf, die zum Führen einer Mittelspannung geeignet und im Betrieb damit beauf¬ schlagt ist. In diesem Falle erstrecken sich die Sammelschie¬ nen vorzugsweise durch die Schaltanlagenmodule hindurch und verbinden die Schaltanlagenmodule miteinander.
Die Sammelschienen durchlaufen die Schaltanlagenmodule vorzugsweise geradlinig, also ungebogen und ungekrümmt; sie sind also mit anderen Worten innerhalb der Schaltanlagenmodule vorzugsweise gerade.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn jede der Sammelschienen segmentiert ist zumindest zwei Sammelschienen- segmente aufweist. Bevorzugt ist jedes der Sammelschienensegmente jeweils einem Schaltanlagenmodul zugeordnet und durchsetzt das jeweils zu¬ geordnete Schaltanlagenmodul.
Im Bereich der Austrittstellen aus dem zugeordneten Schaltanlagenmodul - also beispielsweise an den gegenüberliegenden Seitenflächen des zugeordneten Schaltanlagenmoduls - weist jedes der Sammelschienensegmente vorzugsweise jeweils eine mechanische Schnittstelle auf, die ein Verbinden (beispiels¬ weise durch Verschrauben, Zusammenstecken, usw.) mit einem Sammelschienensegment derselben Sammelschiene eines benach¬ barten Schaltanlagenmoduls ermöglicht.
Besonders bevorzugt weist die Mittelspannungsschaltanlage mindestens zwei Schaltanlagenmodule auf, die unmittelbar b nachbart sind und durch zwei miteinander verbundene Sammel schienensegmente miteinander in Verbindung stehen.
Vorzugsweise nimmt ein Schaltanlagenmodul ein erstes Ringka- belschaltfeld auf, das zum eingangsseitigen Anschluss eines Ringkabels eines Mittelspannungsnetzes geeignet ist. Ein wei¬ teres Schaltanlagenmodul nimmt vorzugsweise ein zweites Ring- kabelschaltfeld auf, das zum ausgangsseitigen Anschluss des Ringkabels bestimmt ist. Ein anderes Schaltanlagenmodul nimmt bevorzugt ein Trafoschaltfeld zum Anschluss an einen Trans¬ formator auf.
Die Sammelschienen bilden vorzugsweise zumindest einen Be¬ standteil eines internen Datenbusses; dies ermöglicht es, die Sammelschienen zumindest auch zur Datenübertragung zwischen den Schaltanlagenmodulen zu nutzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie¬ len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit ei¬ ner Vielzahl an Ortsnetzstationen, die über ein Ringkabel miteinander verbunden in einem offenen Ring betrieben werden,
Figur 2 die Anordnung gemäß Figur 1, nachdem die Ortsnetzstationen an ein externes Kommunikationssystem und über dieses an eine externe Leiteinrichtung ange¬ schlossen worden sind,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für die Ortsnetzstationen gemäß Figur 2 in einer Detaildarstellung,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel für eine modular aufgebau¬ te Mittelspannungsschaltanlage, und
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine modular aufgebaute Mittelspannungsschaltanlage .
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der Figur 1 erkennt man ein Hochspannungsnetz 10, das über einen Leistungstrafo 20 mit einem Mittelspannungsnetz 30 in Verbindung steht. An das Mittelspannungsnetz 30 ist ein Ring- kabel 40 angeschlossen, das Ortsnetzstationen 50 bis 58 miteinander unter Bildung eines offenen Rings 45 verbindet. Die Trennstelle T des offenen Rings 45 wird bei der Darstellung gemäß Figur 1 durch die Ortsnetzstation 54 gebildet. Bei der Anordnung gemäß Figur 1 ist an einen niederspannungs- seitigen Anschluss 52a der Ortsnetzstation 52 über einen Transformator 60 eine Windkraftanlage 70 angeschlossen, die drei Windräder 71, 72 und 73 umfasst. Die Windkraftanlage 70 erzeugt elektrische Energie, die über den Niederspannungsan- schluss 52a der Ortsnetzstation 52 in das Ringkabel 40 und somit in das Mittelspannungsnetz 30 eingespeist wird. In der Figur 1 sind die Ortsnetzstationen 50 und 51 stellvertretend für die übrigen Ortsnetzstationen noch näher im Detail dargestellt. Man erkennt, dass die beiden Ortsnetzstati¬ onen 50 und 51 jeweils eine Mittelspannungsschaltanlage 90 zum Anschluss an das Ringkabel 40 des Mittelspannungsnetzes 30 aufweisen. An die Mittelspannungsschaltanlage 90 ist über einen Schalter 91 ein Transformator 92 angeschlossen, der die in einem Bereich zwischen 1 kV und 50 kV liegende Mittelspannung des Mittelspannungsnetzes 30 in eine für Endkunden bzw. Endverbraucher geeignete Niederspannung von beispielsweise 220 V pro Phase umwandelt.
An den Transformator 92 ist eine Niederspannungsverteileinrichtung 93 angeschlossen, die eine Vielzahl an Anschlüssen zur Ausgabe der Niederspannung des Transformators 92 auf¬ weist.
Die Figur 2 zeigt die Anordnung gemäß Figur 1, nachdem die Ortsnetzstationen 50 bis 58 über ein externes Kommunikations- System 100 an eine externe Leiteinrichtung 110 angeschlossen worden sind. Die externe Leiteinrichtung 110 ist derart aus¬ gestaltet, dass sie die Betriebszustandssignale BS von Senso¬ ren der Ortsnetzstationen 50 bis 58 auswertet und in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen der Ortsnetzsta- tionen Steuerbefehle ST für Aktoren erzeugt, die innerhalb der Ortsnetzstationen angeordnet sind. In dieser Weise ist die externe Leiteinrichtung 110 in der Lage, die Ortnetzsta¬ tionen 50 bis 58 zu kontrollieren, zu überwachen und zu steuern und in einem Fehlerfall die Fehlerauswirkungen so gering wie möglich zu halten.
Beispielsweise kann die durch die Ortsnetzstation 54 gebilde¬ te Trennstelle im Falle eines Fehlers F verlagert werden, um die Fehlerstelle F im Ringkabel 40 zu orten und nachfolgend ein Speisen der Fehlerstelle F von zwei Seiten zu verhindern. Vorzugsweise wird die Trennstelle T im Falle eines Fehlers möglichst nah zu der Fehlerstelle F verlagert, indem anstelle der Ortsnetzstation 54 eine der zu der Fehlerstelle F unmit- telbar benachbarten Ortsnetzstationen 51 oder 52 als Trennstelle T verwendet wird.
Im Unterschied zu vorbekannten Ortsnetzstationen ist es in einem Fehlerfall somit nicht nötig, Wartungspersonal zu den jeweiligen Ortsnetzstationen zu schicken, um Schalthandlungen vor Ort vorzunehmen und das durch das Ringkabel 40 und die Ortsnetzstationen 50 bis 58 gebildete Ringnetz umzukonfigu- rieren .
Um eine entsprechende Beeinflussung der Ortsnetzstationen 50 bis 58 zu ermöglichen, sind diese mit einer Vielzahl an Sensoren und Aktoren ausgestattet. Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ortsnetzstation, die mit Aktoren und Sensoren ausgestattet ist, beispielhaft näher im Detail.
Man erkennt in der Figur 3 die Mittelspannungsschaltanlage 90, die mit drei Schaltfeidern ausgestattet ist, nämlich ei¬ nem ersten Ringkabelschaltfeld 90a zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels 40 des Mittelspannungsnetzes 30 (vgl. Figuren 1 und 2), ein zweites Ringkabelschaltfeld 90b zum ausgangsseitigen Anschluss des Ringkabels 40 und ein Trafo¬ schaltfeld 90c zum Anschluss an den Schalter 91 und damit den Transformator 92.
Darüber hinaus erkennt man, dass die Mittelspannungsschaltanlage 90 mit zwei Aktoren 200 und 201 ausgestattet ist, die auf Schalter 90d und 90e der Mittelspannungsschaltanlage 90 einwirken. Die Aktoren 200 und 201 ermöglichen es, den jeweils zugeordneten Schalter 90d bzw. 90e einzuschalten oder auszuschalten .
Die Mittelspannungsschaltanlage 90 umfasst darüber hinaus zwei Sensoren 220 und 221, die den Strom im ersten Ringkabel- schaltfeld 90a und im zweiten Ringkabelschaltfeld 90b messen, entsprechende Betriebszustandssignale BS erzeugen und in ei¬ nen internen Datenbus 230 der Ortsnetzstation einzuspeisen. Die Sensoren sind hierzu jeweils mit einer Datenbusschnitt- stelle K ausgestattet, mittels derer sie unmittelbar an den internen Datenbus 230 und somit mittelbar über das externes Kommunikationssystem 100 mit der externen Leiteinrichtung 110 (vgl. Figur 2) verbindbar sind.
An den internen Datenbus 230 sind - über entsprechende Daten¬ busschnittstellen - neben den beiden genannten Sensoren 220 und 221 weitere Sensoren 222, 223, 224, 225 und 226 angeschlossen, die vor dem Transformator 92 bzw. in der Nieder- Spannungsverteileinrichtung 93 angeordnet sind.
Mit dem internen Datenbus 230 sind - über entsprechende Da¬ tenbusschnittstellen - darüber hinaus die beiden genannten Aktoren 200 und 201 sowie ein weiterer Aktor 202 verbunden. Der Aktor 202 ist dazu bestimmt, den Schalter 91 der Ortsnetzstation einzuschalten oder auszuschalten.
Mit dem internen Datenbus 230 steht außerdem eine zentrale Kommunikationseinrichtung 240 der Ortsnetzstation in Verbin- dung. Die zentrale Kommunikationseinrichtung 240 hat die Aufgabe, die Aktoren 200 bis 202 sowie die Sensoren 220 bis 226 der Ortsnetzstation mittelbar mit dem externen Kommunikationssystem 100 gemäß Figur 2 zu verbinden. Hierzu ist die zentrale Kommunikationseinrichtung 240 derart ausgestaltet, dass sie die Betriebszustandssignale BS der Sensoren 220 bis 226 über den internen Datenbus 230 von den Sensoren empfängt und in das externe Kommunikationssystem 100 zwecks Weiterlei¬ tung an die Leiteinrichtung 110 einspeist. Die zentrale Kommunikationseinrichtung 240 ist darüber hinaus dazu bestimmt, Steuerbefehle ST, die von der externen Leit¬ einrichtung 110 gemäß Figur 2 erzeugt und über das externe Kommunikationssystem 100 zur Ortsnetzstation übertragen werden, zu empfangen und über den internen Datenbus 230 an einen zugeordneten Aktor 200 bis 202 weiterzuleiten.
Bei dem internen Datenbus 230 handelt es sich vorzugsweise um einen Stationsbus bzw. um einen Bus, der nach einem Modbus- Protokoll wie beispielsweise dem RTU (Remote Terminal Unit)-, ASCII- oder TCP-Protokoll arbeitet.
Das externe Kommunikationssystem 100, wie es in der Figur 2 dargestellt ist, kann drahtgebunden arbeiten und beispiels¬ weise durch das Telefonnetz gebildet sein. Alternativ kann das externe Kommunikationssystem 100 auch durch ein Funkübertragungssystem gebildet sein, bei dem Daten bzw. Signale über Funk übertragen werden.
Die Figur 4 zeigt beispielhaft Bestandteile eines Ausfüh¬ rungsbeispiels für eine modular aufgebaute Mittelspannungs¬ schaltanlage 90, wie sie beispielsweise bei den Ortsnetzsta¬ tionen 50-58 gemäß den Figuren 1 und 2 eingesetzt werden kann.
Man erkennt in der Figur 4 drei Schaltanlagenmodule 300, 305 und 310, die benachbart nebeneinander (vorzugsweise in der¬ selben Ebene) angeordnet sind und über drei an das Mittel- spannungsnetz anschließbare Sammelschienen 315, 320 und 325 miteinander verbunden sind.
Das in der Figur 4 linke Schaltanlagenmodul 300 kann bei¬ spielsweise das erste Ringkabelschaltfeld 90a gemäß Figur 3 zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels des Mittelspannungsnetzes bilden.
Das in der Figur 4 mittlere Schaltanlagenmodul 305 kann bei¬ spielsweise das zweite Ringkabelschaltfeld 90b gemäß Figur 3 zum ausgangsseitigen Anschluss des Ringkabels bilden.
In dem in der Figur 4 rechten Schaltanlagenmodul 310 sind beispielsweise die Kommunikationseinrichtung 240 gemäß Figur 3, drei an die Sammelschienen 315, 320 und 325 angeschlossene Spannungswandler 330, 331 und 332 sowie eine Pufferbatterie 340 enthalten. Ein Trafoschaltfeld (vgl. Bezugszeichen 90c in Figur 3) zum Anschluss an einen Transformator kann beispielsweise in einem vierten Schaltanlagenmodul enthalten sein, das rechts an das Schaltanlagenmodul 310 angeschlossen wird. Dieses vierte Schaltanlagenmodul ist in der Figur 4 aus Gründen der Übersicht nicht gezeigt.
Es lässt sich außerdem erkennen, dass die Sammelschienen 315, 320 und 325 jeweils segmentiert sind und durch Sammelschie¬ nensegmente gebildet sind, die räumlich jeweils einem Schalt¬ anlagenmodul zugeordnet sind und durch dieses zugeordnete Schaltanlagenmodul hindurchgeführt sind. Die Verbindung der Sammelschienensegmente untereinander kann durch Schraubele¬ mente gewährleistet werden, wie sie in der Figur 4 mit dem Bezugszeichen 350 gekennzeichnet sind.
In der Figur 4 sind zur Verdeutlichung der Segmentierung zwei der Sammelschienensegmente, die zu der in der Figur 4 hinteren Sammelschiene 325 gehören bzw. diese bilden, mit den Be- zugszeichen 325a und 325b gekennzeichnet.
Die Figur 4 zeigt, dass das rechte Sammelschienensegment 325b auf der linken Modulseite 310a und auf der rechten Modulseite 310b jeweils eine Schnittstelle bzw. einen Segmentanschluss aufweist, an der bzw. dem an das Sammelschienensegment 325b links und rechts weitere Sammelschienensegmente angeschlossen werden können. Das in der Figur 4 links angeschlossene Sammelschienensegment trägt das Bezugszeichen 325a.
In der Figur 4 lässt sich erkennen, dass sich die durch die Sammelschienensegmente gebildeten Sammelschienen durch die Schaltanlagenmodule hindurcherstrecken und so die Schaltanla¬ genmodule miteinander verbinden. Die Sammelschienen durchlaufen die Schaltanlagenmodule vorzugsweise geradlinig bzw. un¬ gekrümmt .
Die Sammelschienen bilden vorzugsweise einen zur Datenübertragung benutzten Bestandteil des internen Datenbus 230 gemäß Figur 3. Die Datenübertragung über die Sammelschienen kann beispielsweise durch Einspeisen eines (gegenüber der Frequenz der Mittelspannung) hochfrequenten Datensignals (Signalfrequenz z. B. zwischen 1 kHz und 1 MHZ, z. B. gemäß dem Prinzip des so genannten "Power Line Carrier") in die Sammelschienen erfolgen .
Die Figur 5 zeigt beispielhaft Teile eines weiteren Ausfüh¬ rungsbeispiels für eine modular aufgebaute Mittelspannungs- Schaltanlage 90, wie sie beispielsweise bei den Ortsnetzsta¬ tionen 50-58 gemäß den Figuren 1 und 2 eingesetzt werden kann .
Man erkennt in der Figur 5 drei Schaltanlagenmodule 300, 305 und 310, die benachbart nebeneinander angeordnet sind und über jeweils eine Sammelschiene 400 pro Phase miteinander verbunden sind. Die Sammelschienen 400 werden jeweils durch Sammelschienensegmente 401, 402 und 403 gebildet, die jeweils zwei Schnittstellen A zum Anschluss an ein benachbartes Sam- melschienensegment aufweisen.
Das in der Figur 5 linke Schaltanlagenmodul 300 kann bei¬ spielsweise das erste Ringkabelschaltfeld 90a gemäß Figur 3 zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels des Mittelspan- nungsnetzes bilden.
Das in der Figur 5 rechte Schaltanlagenmodul 310 kann bei¬ spielsweise das zweite Ringkabelschaltfeld 90b gemäß Figur 3 zum ausgangsseitigen Anschluss des Ringkabels bilden.
In dem in der Figur 5 mittleren Schaltanlagenmodul 305 sind beispielsweise die Kommunikationseinrichtung 240 gemäß Figur 3 sowie eine Pufferbatterie 340 enthalten. Die Kommunikati¬ onseinrichtung 240 kann beispielsweise eine Steuereinrichtung 241 und eine Signalübertragungseinrichtung 242 zum Anschluss an einen Datenbus aufweisen. Andere Komponenten des Schaltanlagenmoduls 305 sind aus Grün¬ den der Übersicht in der Figur 5 nicht gezeigt; dabei kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere der folgenden Kompo¬ nenten handeln:: ein GSM (Global System for Mobile Communica- tions) und/oder zumindest ein UMTS (Universal Mobile Telecom- munications System) -Kommunikationsmodul zum Kommunizieren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder einer übergeordneten externen Leiteinrichtung, eine Schnittstelle zum Telefonnetz zum Kommunizieren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder ei- ner übergeordneten externen Leiteinrichtung, eine DSL (Digital Subscriber Line ) -Schnittstelle zum Kommunizieren mit anderen Ortsnetzstationen und/oder einer übergeordneten externen Leiteinrichtung, einen Fehlerdetektor, einen Detektor zum De- tektieren der Schalterstellung eines Schalters der Mittel- spannungsschaltanlage oder der Ortnetzstation, einen Signalgeber zum Erzeugen eines Steuersignals für einen Trafostufenschalter der Mittelspannungsschaltanlage oder der Ortnetzsta¬ tion . Der in der Figur 3 gezeigte Datenbus 230 kann ganz oder teilweise durch die Sammelschienen 400 bzw. durch die jeweiligen Sammelschienensegmente 401, 402 und 403 der Mittelspannungs¬ schaltanlage 90 gemäß Figur 5 gebildet sein. Alternativ kann der Datenbus 230 gemäß Figur 3 auch durch andere Leitungen 420 (z.B. elektrische Signalleitungen oder optische Glasfaserleitungen) gebildet sein, die an Schnittstel¬ len B eine Verbindung zwischen den Schaltanlagenmodulen 300, 305 und 310 herstellen.
Auch ist es möglich, zwei Datenbusse zum Verbinden der
Schaltanlagenmodulen 300, 305 und 310 einzusetzen. Eine solche Aus führungs form ist beispielhaft in der Figur 5 gezeigt. Ein erster Datenbus 230a wird über die Sammelschienen 400 bzw. über die jeweiligen Sammelschienensegmente 401, 402 und 403 sowie die Schnittstellen A gebildet, und ein zweiter Datenbus 230b wird über die Leitungen 420 sowie die Schnitt¬ stellen B gebildet. Eine weitere Schnittstelle C der Signalübertragungseinrichtung 242 der Kommunikationseinrichtung 240 kann beispielsweise zur Verbindung mit einer übergeordneten Leiteinrichtung herangezogen werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele ein- geschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
10 Hochspannungsnetz
20 Leistungstrafo
30 Mittelspannungsnetz
40 Ringkabel
45 offener Ring
50-58 Ortsnetzstationen
52a Niederspannungsanschluss
60 Transformator
70 Windkraftanlage
71 Windrad
72 Windrad
73 Windrad
90 Mittelspannungsschaltanläge
90a Ringkabelschaltfeld
90b Ringkabelschaltfeld
90c Trafoschaltfeld
90d Schalter
90e Schalter
91 Schalter
92 Transformator
93 Niederspannungs erteileinrichtung
100 KommunikationsSystem
110 Leiteinrichtung
200 Aktor
201 Aktor
202 Aktor
220-226 Sensoren
230 Datenbus
230a erster Datenbus
230b zweiter Datenbus
240 Kommunikationseinrichtung
241 Steuereinrichtung
242 Signalübertragungseinrichtung
300 Schaltanlagenmodul
305 Schaltanlagenmodul
310 Schaltanlagenmodul 310a linke Modulseite
310b rechte Modulseite
315 Sammelschiene
320 Sammelschiene
325 Sammelschiene
325a Sammelschienensegment
325b Sammelschienensegment
330 Spannungswandler
331 Spannungswandler
332 Spannungswandler
340 Pufferbatterie
350 Schraubelement
400 Sammelschiene
401 Sammelschienensegment 402 Sammelschienensegment
403 Sammelschienensegment
420 Leitung
A Schnittstelle
B Schnittstelle
C Schnittstelle
BS Betriebszustandssignale
ST Steuerbefehle
F Fehlerstelle
K Datenbusschnittstelle
M Schalterantrieb
T Trennstelle

Claims

Patentansprüche
1. Ortsnetzstation (50-58) mit
- einer Mittelspannungsschaltanlage (90), die zum Anschluss an ein Ringkabel (40) eines Mittelspannungsnetzes (30) ge¬ eignet ist,
- einem mittelbar oder unmittelbar an die Mittelspannungsschaltanlage angeschlossenen Transformator (92) zum Transformieren der Mittelspannung in eine Niederspannung und - einer Niederspannungsverteileinrichtung ( 93 ) , die mittelbar oder unmittelbar an die Sekundärseite des Transformators angeschlossen ist und zumindest zwei Anschlüsse zur Ausgabe der Niederspannung aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Ortsnetzstation einen internen Datenbus (230) umfasst, an den eine zentrale Kommunikationseinrichtung (240) der Ortsnetzstation sowie mindestens ein Sensor und mindestens ein Aktor jeweils mit einer Datenbusschnittstelle ange¬ schlossen sind,
- die zentrale Kommunikationseinrichtung geeignet ist, ein Betriebszustandssignal des mindestens einen Sensors über den internen Datenbus zu empfangen und über ein externes Kommunikationssystem an eine externe Leiteinrichtung weiterzuleiten, und
- die zentrale Kommunikationseinrichtung außerdem geeignet ist, Steuerbefehle der externen Leiteinrichtung über das externe Kommunikationssystem zu empfangen und über den internen Datenbus an den mindestens einen Aktor weiterzulei¬ ten .
2. Ortsnetzstation nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Mittelspannungsschaltanlage (90) modular aufgebaut ist und mindestens zwei Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) auf- weist, die benachbart zueinander angeordnet sind und mitein¬ ander verbunden sind.
3. Ortsnetzstation 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 Mittelspannungsschaltanlage (90) mehrphasig ist und pro Phase eine Sammelschiene (315, 320, 325) aufweist, die zum Führen einer Mittelspannung geeignet ist, und
- sich die Sammelschienen (315, 320, 325) durch die Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) hindurcherstrecken und die Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) miteinander verbinden.
4. Ortsnetzstation nach Anspruch 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- jede der Sammelschienen (315, 320, 325) segmentiert ist und zumindest zwei Sammelschienensegmente (325a, 325b) aufweist,
- wobei jedes der Sammelschienensegmente (325a, 325b) je- weils einem Schaltanlagenmodul (300, 305, 310) zugeordnet ist und ein zugeordnetes Schaltanlagenmodul (300, 305, 310) durchsetzt und im Bereich der Austrittstellen aus dem zugeordneten Schaltanlagenmodul (300, 305, 310) jeweils eine mechanische Schnittstelle aufweist, die ein Verbinden mit einem Sammelschienensegment (325a, 325b) derselben
Sammelschiene (315, 320, 325) eines benachbarten Schaltanlagenmoduls (300, 305, 310) ermöglicht.
5. Ortsnetzstation nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Mittelspannungsschaltanlage mindestens zwei Schaltanla¬ genmodule (300, 305, 310) aufweist, die unmittelbar benachbart sind und durch zwei miteinander verbundene Sammelschie¬ nensegmente (325a, 325b) miteinander in Verbindung stehen.
6. Ortsnetzstation nach einem der voranstehenden Ansprüche 3- 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Sammelschienen (315, 320, 325) zumindest einen Bestand- teil des internen Datenbus bilden und zumindest auch zur Da¬ tenübertragung zwischen den Schaltanlagenmodulen (300, 305, 310) genutzt werden.
7. Ortsnetzstation nach einem der voranstehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Datenbus nach einem Modbus-Protokoll arbeitet.
8. Ortsnetzstation nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Mittelspannungsschaltanlage zumindest drei Schaltfelder aufweist, nämlich ein erstes Ringkabelschaltfeld (90a) zum eingangsseitigen Anschluss des Ringkabels des Mittelspan- nungsnetzes, ein zweites Ringkabelschaltfeld (90b) zum aus- gangsseitigen Anschluss des Ringkabels und ein Trafoschalt¬ feld (90c) zum Anschluss an den Transformator.
9. Anordnung mit zumindest zwei Ortsnetzstationen (50-58) der sekundären Verteilebene, die über ein Ringkabel (40) miteinander verbunden in einem offenen Ring (45) betrieben werden und nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestaltet sind, einem externen Kommunikationssystem (100) und einer externen Leiteinrichtung (110), wobei die externe Leiteinrich- tung über das externe Kommunikationssystem mit den zumindest zwei Ortsnetzstationen in Datenverbindung steht.
10. Anordnung nach Anspruch 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die externe Leiteinrichtung geeignet ist, Betriebszustands- signale (BS) der Sensoren der zumindest zwei Ortsnetzstatio¬ nen auszuwerten und in Abhängigkeit von den jeweiligen Be- triebszuständen Steuerbefehle (ST) für die Aktoren der zumindest zwei Ortsnetzstationen zu erzeugen.
11. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei bei dem Verfahren,
- mit den Sensoren der zwei Ortsnetzstationen Betriebszustän- de der jeweiligen Ortsnetzstation erfasst werden,
- Betriebszustandssignale (BS), die die Betriebszustände be¬ schreiben, über den internen Datenbus und über das externe Kommunikationssystem an die externe Leiteinrichtung übermittelt werden, und - die Betriebszustandssignale ausgewertet werden und in Ab¬ hängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen Steuerbefehle (ST) für die Aktoren der zumindest zwei Ortsnetzsta¬ tionen erzeugt werden.
12. Mittelspannungsschaltanlage, beispielsweise für eine Ortsnetzstation, insbesondere eine Ortsnetzstation nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Mittelspannungsschaltanlage (90) modular aufgebaut ist und mindestens zwei Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) auf¬ weist, die benachbart zueinander angeordnet sind und mitein¬ ander verbunden sind.
13. Mittelspannungsschaltanlage nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Mittelspannungsschaltanlage mehrphasig ist und pro
Phase eine Sammelschiene (315, 320, 325) aufweist, die zum Führen einer Mittelspannung geeignet ist, und
- sich die Sammelschienen (315, 320, 325) durch die Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) hindurcherstrecken und die Schaltanlagenmodule (300, 305, 310) miteinander verbinden.
14. Ortsnetzstation nach Anspruch 12 oder 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- jede der Sammelschienen (315, 320, 325) segmentiert ist und zumindest zwei Sammelschienensegmente (325a, 325b) aufweist,
- wobei jedes der Sammelschienensegmente (325a, 325b) je- weils ein zugeordnetes Schaltanlagenmodul (300, 305, 310) durchsetzt und im Bereich der Austrittstellen aus dem zugeordneten Schaltanlagenmodul (300, 305, 310) jeweils eine mechanische Schnittstelle aufweist, die ein Verbinden mit einem Sammelschienensegment (325a, 325b) eines benachbar- ten Schaltanlagenmoduls (300, 305, 310) ermöglicht.
15. Ortsnetzstation nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittelspannungsschaltanlage mindestens zwei Schaltanla¬ genmodule (300, 305, 310) aufweist, die unmittelbar benachbart sind und durch zwei miteinander verbundene Sammelschie- nensegmente (325a, 325b) miteinander in Verbindung stehen.
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