WO2012130228A2 - Administrierbares energienetz mit datenübertragungsfunktion - Google Patents

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WO2012130228A2
WO2012130228A2 PCT/DE2012/100074 DE2012100074W WO2012130228A2 WO 2012130228 A2 WO2012130228 A2 WO 2012130228A2 DE 2012100074 W DE2012100074 W DE 2012100074W WO 2012130228 A2 WO2012130228 A2 WO 2012130228A2
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box
energy
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Klaus Sperlich
John Witt
Volker Klanke
Jan DRESCHER
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Harting Electric Gmbh & Co. Kg
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    • H04B2203/5466—Systems for power line communications using three phases conductors

Definitions

  • Such energy networks are used for the distribution of electrical energy in the industrial sector, for example in the field of automated production lines.
  • Power supply of several field devices which are connected via a data bus line and are supplied with power via the data bus line.
  • the power requirement of the individual field devices is determined and the current consumption of the field devices is set by means of appropriate control signals.
  • the computer unit is connected to a data network via its computer data network connection and wherein at least one of the connection boxes is connected to the data network via one of its box data network connections and thus is in data exchange with the computer unit via the data network,
  • each junction box is connected to at least one of its power terminals via a power cable to one of the power terminals of at least one directly adjacent junction box, so that each the connection boxes is connected directly or via the electrical power terminals of one or more other connection boxes to the external power supply device,
  • connection box identifies itself to its directly adjacent connection box, for example by the connection box its IP address, the MAC address of their data network switch and / or an individual identifier to the at least one her directly adjacent connection box transmits.
  • this filter is a low-pass filter, preferably an inductor connected in series with the internal power line, which is connected to ground via a capacitance on the outside of the case.
  • Point to point data connections are certain data, if desired, also transferable across the entire energy network. At the same time, an electrically conductive energy connection between all participating connection boxes is realized via the power cable.
  • the data network switch of the connection boxes each have at least one, preferably two external box data network connections, resulting in hardly any additional costs.
  • the data network switch of the connection boxes can also transmit data via the much faster data network.
  • the data network can in principle be constructed as desired.
  • a linear structure is recommended, on the one hand because this keeps the cabling effort low and, on the other hand, because this requires each connection box only two data network connections.
  • connection boxes or the computer unit each have more than two data network connections, or that the power network comprises at least one further component which has more than two data network connections.
  • connection boxes can have exactly three power connections.
  • the connection boxes can be connected to a junction box either three directly adjacent junction boxes or two directly adjacent junction boxes and a consumer.
  • at least one connection box with one of its power connections is connected via one of the power cables to an external consumer. This is advantageous because it ensures the power supply of the consumer. It is advantageous in this context to connect the consumer via an electrically operable switching device, which is also known as an electrically actuated switching member to the power connector of the relevant connection box.
  • connection box in each case has at least one, preferably two, box data network connections, because the wired structure of the data network thus depends on the structure of the network
  • the first connection box fulfills the function of a gateway.
  • connection boxes on the occurrence of certain events, for example
  • the data network complies with the Ethernet standard.
  • the data network uses wireless transmission methods.
  • the data network may be a WLAN network. Accordingly, the box data network ports of each junction box can be replaced or supplemented by a WLAN interface.
  • the data transmission via the power cable to corresponding known standards, for example, to the Powerline standard, lean against.
  • the energy cables are so-called “hybrid cables", which are characterized in that they have both corresponding energy lines and corresponding integrated data lines.
  • connection box has a measuring device module.
  • This measuring device module is intended to determine electrical variables such as current, voltage and power.
  • connection box has at least one energy connection an electrical fuse or at least one connection for an electrical fuse or a corresponding electromechanical switch, because this makes it possible to fuse different power cables differently or to disconnect them by switching off For example, in individual branches of a tree structure to use energy cables with smaller cross-sections than in the main distribution.
  • the connection box has a storage unit in which it can store, inter alia, the values it has determined for the electrical variables.
  • the memory can also store the setpoint values for the electrical variables.
  • this connection box can also be used as a self-sufficient unit without further connection boxes and / or without a computer unit. As a result, the determination of electrical variables can be continued in the event of a network fault. The corresponding data can then be transmitted, for example later, for evaluation to the computer unit to be connected thereto for this purpose. It is also possible to operate a group of connection boxes without a computer unit. Then the energy network consists of connection boxes that over
  • the topology recognition is repeated regularly, ie at regular time intervals, eg at time intervals of less than 10 seconds, in particular less than 5 seconds, particularly preferably 3 seconds, wherein each connection box checks its connection to the data network after each topology check, whereupon either if the data network is not connected, the data to be transmitted to maintain basic functions of the energy network are transmitted via the respective energy connections and the corresponding energy cables, or, if the data network is connected, the data to be transmitted for maintaining basic functions of the energy network are preferably transmitted via the data network.
  • Counting energy network It is particularly advantageous already in the junction box, in particular in the measuring device, the effective values of certain electrical variables, in particular of current and voltage, and the To determine active power for each electrical connection and to transmit these values to the computer unit, because this transmission capacity can be saved. For example, if only a few junction boxes are connected to the data network, but other junction boxes are not connected to the data network, then data may be transferred between some junction boxes via data cables and between other junction boxes over power cables.
  • connection box 7 is a block diagram of a connection box
  • FIG. 10 is a flow chart illustrating a method of operating the power grid.
  • FIG. 2 a shows the aforementioned, linearly constructed energy network, ie with the same topology as in the aforementioned example, in the same way, whereby not only the first connection box 4 but all connection boxes 4, 4 ' , 4 " , 4 “' , 4 "” via the appropriate data cable
  • connection box 4 is connected via the second power cable 5 ' to the second connection box 4 ' .
  • the second connection box 4 ' is connected to the third power cable 5 " to the third connection box 4 " , which in turn is connected to the fourth power cable 5 "' to the fourth connection box 4 "' .
  • the fourth connection box 4 "' is ultimately connected to the fifth power cable 5 “" to the fifth connection box 4 "” , which is located at the end of the chain and thus is not connected to any other connection box.Each of the connection boxes is additionally each with a further energy - Power cable (not labeled) connected to a respective consumer 6,6 ' , 6 " , 6 “' , 6 “” .
  • FIG. 3 b explicitly shows a possible, suitable wiring of the data network.
  • the first connection box 4 is connected both to the first data cable 21 to the computer unit 1 and to the third data cable 21 " to the third connection box 4 " .
  • the external power supply device 3 is connected to the first connection box 4 via the first power cable 5.
  • the first connection box 4 is connected to the power cable 5 ' to the second connection box 4 ' .
  • the second connection box 4 ' is connected to the third power cable 5 " to the third connection box 4 " .
  • the second connection box with the fourth power cable 5 "' is connected to the fourth connection box 4 "' .
  • the fourth connection box 4 "' is connected to the fifth connection box 4 "" with the fifth power cable 5 ""
  • the second connection box 4 ' is connected in total to three directly adjacent connection boxes 4, 4 " , 4 “' and generates a tree structure.
  • meshed networks are also possible, for example, in which a combination of tree, ring and linear structures can be realized.
  • a measuring means assembly 46 is connected.
  • the electrical switching device 7 Upon receipt of a corresponding control signal at its control input 73, the electrical switching device 7 electrically connects its first power connection 71 to its second power connection 72.
  • the computer unit 1 via the respective connection box 4,4 ' , 4 “ , 4 “' , 4 “” the power supply for one or more consumers Turn on and off 6,6 ' , 6 “ , 6 “' , 6 “” .
  • the consumers can be 6,6 ' , 6 “ , 6 “' , 6 “” on such switching devices 7 both in the power distribution shown in Fig. 1 to Fig. 6 as well as in all other possible topologies to the respective connection boxes 4, 4 ' , 4 “ , 4 “' , 4 “” each connect via such a switching device 7 and thus on and off.
  • This topology discovery can be periodic, i. at regular intervals, e.g. at intervals of less than 10 seconds, in particular less than 5 seconds, particularly preferably 3 seconds, are repeated. After each repetition, a comparison of the newly determined topology with the stored topology takes place. If a change is detected, an alarm can be triggered as a result, for example.
  • the computer unit 1 can determine which of the connection boxes 4, 4 ' , 4 " , 4 “' , 4 "" are connected to the data network 2.

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Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Energienetz mit speziellen Anschlussboxen und einem dazugehörigen Betriebs- und Auswertverfahren, das es ermöglicht, nach Aufbau und Verkabelung die Topologie der Energieverteilung automatisch zu erkennen und nachzubilden. Auf dieser Basis kann daraufhin der Stromverbrauch in bestimmten Zweigen, beispielsweise auch bei einer bäum- oder ringförmigen Netzstruktur, ermittelt werden. Insbesondere können dabei Abweichungen vom Sollwert, beispielsweise ein unverhältnismäßig hoher Stromverbrauch, erkannt und lokalisiert werden, so dass als Folge bestimmte Verbraucher und/oder ganze Energienetzwerksegmente an- und abgeschaltet werden können. Zur Analyse können die entsprechenden Werte relevanter elektrischer Größen kontinuierlich beobachtet, in einer Datenbank gespeichert, über einen beliebigen Zeitraum vorgehalten und graphisch dargestellt werden. Anschlussfehler, Drahtbruch und Überlast sowie Unterspannung können durch die Analyse der Werte der jeweiligen elektrischen Größen erkannt und behoben werden.

Description

Administrierbares Energienetz mit Datenübertraqunqsfunktion
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Energienetz mit einer Datenübertragungsfunktion zur Verteilung elektrischer Energie im industriellen Bereich. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anschlussbox.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Energienetzes. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen, Auswerten,
Diagnostizieren und Administrieren des Energienetzes.
Derartige Energienetze werden zur Verteilung elektrischer Energie im industriellen Bereich, beispielsweise im Bereich automatisierter Fertigungsstraßen, eingesetzt.
Stand der Technik Im Stand der Technik ist es beispielsweise aus der Druckschrift
DE10232303A1 bekannt, digitale Daten auf eine Versorgungsspannung zu modulieren und beide gemeinsam über ein elektrisches Energieverteilungsnetz zu übertragen. Die Druckschrift DE102004021380A1 offenbart eine Vorrichtung zur Stromversorgung, die mehrere Stromversorgungskomponenten aufweist. Die Stromversorgungskomponenten sind jeweils mit einer Kommunikations- schnittsteile versehen und über diese Kommunikationsschnittstelle und einem Kommunikationskanal mit einer gemeinsamen Analyse- und Steuereinheit verbunden. Die Analyse- und Steuereinheit steuert ein Lastmanagement der Stromversorgungskomponenten. Die Druckschrift DE10155189A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung der
Stromversorgung mehrerer Feldgeräte, die über eine Datenbusleitung verbunden sind und über die Datenbusleitung mit Strom versorgt werden. Dabei wird der Strombedarf der einzelnen Feldgeräte bestimmt und die Stromaufnahme der Feldgeräte mittels entsprechender Steuersignale eingestellt.
Dadurch kann die Stromaufnahme einzelner Feldgeräte zentral eingestellt und damit den Prozessbedingungen angepasst werden.
Die Druckschrift US7058482B2 offenbart ein Daten-Sample- und Übertragungsmodul für ein Energieverteilungssystem. Das Modul besitzt einen Mik- roprozessor und einen Netzwerkanschluss. Der Mikroprozessor nimmt ein oder mehrere erste Signale als Hinweis für die Beschaffenheit der Energie im Energieverteilungssystem. Durch das Netzwerkinterface steht der Mikroprozessor in Kommunikation mit einem Datennetzwerk. Die Druckschrift WO2009127817A1 beschreibt ein selbstorganisierendes
Energieverteilungsnetzwerk für großflächige Bereiche. Dabei wird offenbart, dem Energieverteilungsnetzwerk ein Kommunikationsnetz parallel zu schalten und über Schalter und Messeinrichtungen zumindest einen Teil der Topographie zu ermitteln, wobei das Energieverteilungsnetzwerk in Zonenauf- geteilt wird, die daraufhin getrennt voneinander abgeschaltet werden können.
Ein Nachteil im Stand der Technik besteht darin, dass für den industriellen Bereich, beispielsweise den Bereich der Fertigung, der Aufwand zur Diagno- se und Administration von Energienetzen sehr groß ist. Beispielsweise ist die Untersuchung, in welchem Bereich zu einem bestimmten Zeitpunkt wie viel Energie verbraucht wird, sehr aufwendig. Damit verbunden ist es auch äußerst schwierig, kostenoptimierend entbehrliche Verbraucher bei einem be- sonders hohen Gesamtenergieverbrauch abzuschalten.
Aufgabenstellung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Administ- rierbarkeit und Diagnostizierbarkeit eines Energienetzes der eingangs erwähnten Art bei einem geringst möglichem Installationsaufwand zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Energienetz eine Rechnereinheit und mehrere Anschlussboxen umfasst,
wobei die Rechnereinheit eine Software sowie mindestens einen Rechner- Datennetzwerkanschluss aufweist,
wobei jede Anschlussbox mindestens drei innerhalb der Anschlussbox über eine sich verzweigende interne Energieleitung elektrisch leitend miteinander verbundene Energieanschlüsse und mindestens einen, bevorzugt zwei Boxen-Datennetzwerkanschlüsse aufweist,
wobei die Rechnereinheit über ihren Rechner-Datennetzwerkanschluss an ein Datennetzwerk angeschlossen ist und wobei mindestens eine der An- schlussboxen über einen ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse an das Datennetzwerk angeschlossen ist und somit über das Datennetzwerk mit der Rechnereinheit in Datenaustausch steht,
wobei mindestens eine der Anschlussboxen mit einem ihrer Energieanschlüsse über ein Energiekabel direkt an eine externe elektrische Energie- Versorgungseinrichtung angeschlossen ist,
wobei jede Anschlussbox mit mindestens einem ihrer Energieanschlüsse über jeweils ein Energiekabel an einen der Energieanschlüsse mindestens einer ihr direkt benachbarten Anschlussbox angeschlossen ist, so dass jede der Anschlussboxen direkt oder über die elektrischen Energieanschlüsse einer oder mehrerer anderer Anschlussboxen an die externe Energieversorgungseinrichtung angeschlossen ist,
wobei jede Anschlussbox mit der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox über das diese beiden Anschlussboxen verbindende Energiekabel in bidirektionalem Datenaustausch steht.
Dabei und im Folgenden werden zwei Anschlussboxen als direkt benachbart bezeichnet, wenn sie jeweils mit einem ihrer Energieanschlüsse über ein Energiekabel direkt an einander angeschlossen sind.
Weiterhin bezeichnet der Begriff Rechner-Datennetzwerkanschluss einen Datennetzwerkanschluss der Rechnereinheit und der Begriff Boxen- Datennetzwerkanschluss bezeichnet einen dazu kompatiblen Datennetz- werkanschluss der jeweiligen Anschlussbox.
Diese Aufgabe wird weiterhin durch eine Anschlussbox gelöst, die Folgendes aufweist: - Mindestens drei über eine sich verzweigende interne Energieleitung elektrisch leitend miteinander verbundene elektrische Energieanschlüsse, die jeweils sowohl zum Anschluss an eine andere Anschlussbox, als auch zum Anschluss an einen externen Verbraucher, als auch zum Anschluss an eine externe elektrische Energieversor- gungseinrichtung geeignet sind;
- für jeden Energieanschluss eine daran angeschlossene Modulations- /Demodulationseinrichtung, welche dazu geeignet ist, Daten auf eine am Energieanschluss anliegende Versorgungsspannung aufzumodu- lieren; - einen zur Datenübertragung an die Modulations-/Demodulations- einrichtungen angeschlossenen Datennetzwerk-Switch mit einem Mikroprozessor und mit mindestens einem, bevorzugt zwei externen Boxen-Datennetzwerkanschlüssen;
- mindestens eine an den Daten netzwerk-Switch angeschlossene Messmittelbaugruppe, aufweisend Mittel zur Erfassung der Werte elektrischer Größen an mindestens zwei verschiedenen Messpunkten in verschiedenen Zweigen der internen Energieleitung.
Unter einem„Datennetzwerk-Switch" versteht man dabei eine datentechnische Einrichtung mit mindestens drei Datenanschlüssen („Ports"), die Daten empfängt und nach bestimmten Kriterien an einige dieser Ports weiterleitet oder zurückhält. Insbesondere besitzt ein Daten netzwerk-Switch mehr als drei Ports und leitet verschiedene von ihm über einen Port empfangene Daten an einen oder mehrere der anderen Ports weiter. Weiterhin kann ein Datennetzwerk-Switch einen Prozessor aufweisen, mit dem er die Daten auch verarbeiten kann. Unter dem Begriff „elektrische Größen" sind hier und im Folgenden beispielsweise Strom und Spannung sowie auch daraus zu ermittelnde Größen wie z.B. Leistung zu verstehen.
Dementsprechend umfasst der Begriff „Mittel zur Erfassung der Werte elektrischer Größen an mindestens zwei verschiedenen Messpunkten"
Strommessgeräte und Spannungsmessgeräte sowie die dazugehörigen Messleitungen. Weiterhin kann auch eine Recheneinheit zu diesem Mitteln gehören, da durch sie Werte wie Effektivwerte und/oder Leistung bzw.
Wirkleistung aus den gemessenen Größen Strom und Spannung bestimmt werden können.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Betrieb des Energienetzes gelöst, wobei das Verfahren eine Topologieerkennung um- fasst, wobei die Topologieerkennung folgende Schritte aufweist:
- sequentielles Abfragen der Anschlussboxen durch die Rechnerein- heit;
- Durchführen einer direkten Nachbarschaftserkennung zwischen jeder Anschlussbox und der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox,
wobei die direkte Nachbarschaftserkennung durch die bidirektionale
Datenübertragung zwischen jeder Anschlussbox und der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox über das diese beiden Anschlussboxen verbindende Energiekabel erfolgt; - Übertragen der direkten Nachbarschaftsbeziehungen von den Anschlussboxen an die Rechnereinheit;
- Abbilden der Topologie des Energienetzes entsprechend der übertragenen direkten Nachbarschaftsbeziehungen durch die Rech- nereinheit.
Dabei bedeutet der Begriff „direkte Nachbarschaftserkennung", dass sich eine Anschlussbox gegenüber der ihr direkt benachbarten Anschlussbox Identifiziert, z.B. indem die Anschlussbox ihre IP-Adresse, die MAC-Adresse ihres Daten netzwerk-Switches und/oder eine individuelle Kennung an die mindestens eine ihr direkt benachbarte Anschlussbox überträgt.
Unter dem Begriff „Topologie" ist hier und im Folgenden die Netzstruktur der Energieverteilung zu verstehen. Die Topologie beschreibt somit den Aufbau der Energieverbindungen zwischen den Anschlussboxen, der über den An- schluss der Energiekabel realisiert wird. Unter dem Begriff „Topologieerkennung" ist dementsprechend die Erkennung des Aufbaus der Energieverbin- düngen zwischen den Anschlussboxen, d.h. deren Verkabelung über Energiekabel, zu verstehen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Messen, Auswerten, Diagnostizieren und Administrieren des Energienetzes gelöst, wobei das
Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Ermitteln der Werte elektrischer Größen durch die einzelnen Anschlussboxen an ihren Energieanschlüssen;
- Abfragen der Werte der elektrischen Größen der einzelnen Anschlussboxen durch die Rechnereinheit;
- Übertragen der Werte der elektrischen Größen von den Anschluss- boxen an die Rechnereinheit;
- Speichern der Werte der elektrischen Größen als den jeweiligen Anschlussboxen zugehörig in einer Datenbank der Rechnereinheit; - regelmäßiges Berechnen des Energieverbrauchs an den einzelnen
Anschlussboxen durch die Rechnereinheit;
- regelmäßiges Berechnen des Gesamtenergieverbrauchs durch die Rechnereinheit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben. Bei der Erfindung handelt es sich um einen Energienetz mit speziellen Anschlussboxen und einem dazugehörigen Betriebs- und Auswertverfahren, das es ermöglicht, nach Aufbau und Verkabelung die Topologie des Energienetzes automatisch zu erkennen und nachzubilden. Auf dieser Basis kann daraufhin der Stromverbrauch in bestimmten Zweigen, beispielsweise auch bei einer bäum- oder ringförmigen Topologie, ermittelt werden. Insbesondere können dabei Abweichungen vom Sollwert, beispielsweise ein unverhältnismäßig hoher Stromverbrauch, erkannt und lokalisiert werden, so dass als Folge bestimmte Verbraucher und/oder ganze Energienetzwerksegmente an- und abgeschaltet werden können. Zur Analyse können die entsprechenden Werte relevanter elektrischer Größen kontinuierlich beobachtet, in einer Datenbank gespeichert, über einen beliebigen Zeitraum vorgehalten und graphisch dargestellt werden. Anschlussfehler, Drahtbruch und Überlast sowie Unterspannung können durch die Analyse der Werte der jeweiligen elektrischen Größen erkannt und behoben werden.
Zur direkten Nachbarschaftserkennung ist es von besonderem Vorteil, zumindest die Identifikation einer Anschlussbox gegenüber der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox über das diese beiden Anschlussboxen verbindende Energiekabel zu übertragen, weil dadurch die Topologie des Energienetzes automatisch abbildbar ist. Dabei ist es vorteilhaft, durch den Einsatz elektrischer Filter in den Anschlussboxen, die insbesondere in den Modulations-/Demodulationseinrichtungen angeordnet sein können, dafür zu sorgen, dass die der Identifikation dienenden Daten ausschließlich zwischen den beiden beteiligten Anschlussboxen, nämlich einer Anschlussbox und einer ihr direkt benachbarten Anschlussbox, ausgetauscht werden, weil dadurch die direkte Nachbarschaftserkennung ermöglicht wird. Insbesondere handelt es sich bei diesem Filter um einen Tiefpassfilter, bevorzugt um eine der internen Energieleitung in Reihe geschaltete Induktivität, die bo- xenseitig über eine Kapazität mit der Masse verbunden ist.
Der Datennetzwerk-Switch ist von besonderem Vorteil, weil er durch seinen Anschluss an die Modulations-/Demodulationseinrichtungen in der Lage dazu ist, Daten von einem Energieanschluss seiner Anschlussbox an einen andern
Energieanschluss seiner Anschlussbox zu übertragen. So können trotz des elektrischen Filters auch Daten über mehrere Anschlussboxen über die sie verbindenden Energiekabel beispielsweise bis zur Rechnereinheit übertragen werden.
Somit wird über die Energiekabel zwischen jeweils zwei Anschlussboxen ei- ne Punkt zu Punkt-Datenverbindung aufgebaut. Über eine Vielzahl solcher
Punkt zu Punkt-Datenverbindungen sind bestimmte Daten, wenn gewünscht, auch über das gesamte Energienetz übertragbar. Gleichzeitig wird über die Energiekabel auch eine elektrisch leitende Energieverbindung zwischen allen beteiligten Anschlussboxen realisiert.
Von besonderem Vorteil ist es, dass der Datennetzwerk-Switch der Anschlussboxen jeweils mindestens einen, bevorzugt zwei externe Boxen- Datennetzwerkanschlüsse aufweist, wodurch kaum zusätzliche Kosten entstehen. Dadurch kann er zusätzlich oder alternativ zur Datenübertragung über die Energiekabel auch Daten über das wesentlich schnellere Datennetzwerk übertragen.
Das Datennetzwerk kann prinzipiell beliebig aufgebaut sein. Insbesondere empfiehlt sich jedoch eine lineare Struktur, zum einen, weil dies den Verka- belungsaufwand gering hält und zum anderen, weil dadurch jede Anschlussbox nur zwei Datennetzwerkanschlüsse benötigt. Für eine Sternpunktförmi- ge Struktur ist es notwendig, dass entweder mehrere, aus kompatibilitäts- gründen bevorzugt alle Anschlussboxen oder die Rechnereinheit jeweils mehr als zwei Datennetzwerkanschlüsse aufweisen, oder dass das Energie- netz mindestens ein weiteres Bauteil umfasst, welches mehr als zwei Datennetzwerkanschlüsse aufweist.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn diejenige Anschlussbox, die mit einem ihrer Energieanschlüsse über ein Energiekabel direkt an die externe elektri- sehe Energieversorgung angeschlossen ist, über zwei weitere ihrer Energieanschlüsse über jeweils ein weiteres Energiekabel an die jeweiligen Energieanschlüsse zweier ihr direkt benachbarter Anschlussboxen angeschlossen ist, weil dadurch in der Energieverteilung eine Ring- oder eine Baumstruktur ermöglicht wird. Dies ist vorteilhaft, weil durch sinnvolles Zusammenfassen mehrerer Verbraucher in einem Zweig der Energieverteilung diese gemeinsam administrierbar sind und insbesondere deren Energieversorgung an- und abschaltbar ist.
Zur Erzeugung einer Ring- oder Baumstruktur ist es weiterhin vorteilhaft, wenn mindestens eine derjenigen Anschlussboxen, welche nicht direkt an die externe elektrische Energieversorgung angeschlossen sind, mit mindestens drei ihrer Energieanschlüsse jeweils an mindestens drei ihr direkt benachbar- te Anschlussboxen angeschlossen ist. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch eine
Baumstruktur ermöglicht wird, wobei durch sinnvolles Zusammenfassen mehrerer Verbraucher in einem Zweig diese gemeinsam administrierbar, insbesondere an- und abschaltbar sind. Bevorzugt können die Anschlussboxen genau drei Energieanschlüsse aufweisen. Dann können beispielsweise an eine Anschlussbox wahlweise drei ihr direkt benachbarte Anschlussboxen oder auch zwei ihr direkt benachbarte Anschlussboxen und ein Verbraucher angeschlossen sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine Anschlussbox mit einem ihrer Energieanschlüsse über eines der Energiekabel an einen externen Verbraucher angeschlossen. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch die Stromversorgung des Verbrauchers gewährleistet ist. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, den Verbraucher über ein elektrisch betätigbares Schaltgerät , das auch als elektrisch betätigbares Schaltorgan bekannt ist, an den Energieanschluss der betreffenden Anschlussbox anzuschließen. Bei dem elektrisch betätigbaren Schaltgerät kann es sich um einen Leistungsschalter, ein Halbleiterschaltgerät, ein Relais, ei- nen Schütz, ein Motorschutzrelais oder -Schalter sowie einen Leitungsschutzschalter handeln. Die Anschlussbox kann einen oder mehrere externe Schaltanschlüsse aufweisen. An einen dieser Schaltanschlüsse kann das Schaltgerät über eine Schaltleitung angeschlossen sein. Die Schaltanschlüs- se können zu dem Daten netzwerk-Switch gehören oder sind zumindest an ihn angeschlossen.
Auch kann das Schaltgerät intergraler Bestandteil der Anschlussbox sein. Dementsprechend kann die Anschlussbox auch einen oder mehrere interne
Schaltanschlüsse aufweisen und das Schaltgerät kann an einen dieser internen Schaltanschlüsse angeschlossen sein und darüber geschaltet werden, wobei die internen Schaltanschlüsse zu dem Datennetzwerk-Switch gehören oder zumindest an ihn angeschlossen sind.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn es sich bei den Energiekabeln um Drehstromkabel, bei den Energieanschlüssen um Drehstromanschlüsse und bei der boxeninternen, sich verzweigenden Energieleitung um eine Drehstromleitung handelt, weil dadurch entsprechende Verbraucher, welche Drehstrom benötigen, an das Energienetz angeschlossen und darüber mit Energie versorgt werden können. Dementsprechend kann die Modulations- /Demodulationseinrichtung an nur eine Phase der Drehstromleitung angeschlossen sein. Die Modulations-/Demodulationseinrichtung kann aber auch an zwei Phasen der Drehstromleitung angeschlossen sein, wodurch eine symmetrischen Datenübertragung ermöglicht wird.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn es sich bei dem Energienetz um ein Gleichstromnetz oder um ein Wechselstromnetz handelt, weil dadurch entsprechende Verbraucher, welche Gleich- oder Wechselstrom benötigen, an das Energienetz angeschlossen und darüber mit Energie versorgt werden können.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Anschlussbox, insbesondere die Modu- lations-/Demodulationseinrichtung der Anschlussbox, elektrische Filter auf- weist, die geeignet sind, die Übertragung der am dazugehörigen Energiean- schluss aufmodulierten Daten über die boxeninterne Energieleitung an die anderen elektrischen Energieanschlüsse dieser Anschlussbox zu verhindern. Insbesondere handelt es sich dabei um Tiefpassfilter, insbesondere um eine in Reihe mit dem Energieanschluss geschaltete Induktivität, die in einer bevorzugten Ausführung boxenseitig über eine Kapazität an die Masse angeschlossen ist. Handelt es sich, wie oben beschrieben, bei den Energiekabeln um Drehstromkabel, bei den Energieanschlüssen um Drehstromanschlüsse und bei der boxeninternen, sich verzweigenden Energieleitung um eine Drehstromleitung, und sind die Modulations-/Demodulationseinrichtungen an nur eine Phase oder an zwei Phasen der Drehstromleitung angeschlossen, dann brauchen auch die elektrischen Filter nur an diese eine oder zwei Phasen angeschlossen zu sein.
Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, dass die Anschlussbox jeweils mindestens einen, bevorzugt zwei Boxen-Datennetzwerkanschlüsse besitzt, weil der kabelgebundene Aufbau des Daten netzwerks somit vom Aufbau des
Energienetzes abweichen kann. Auf diese Weise können beispielsweise in einer Fertigungshalle bereits existierende und möglicherweise bereits fest verlegte Energiekabel und/oder Datenkabel verwendet werden. Dabei können die Anschlussboxen auch an ein bereits existierendes Datennetzwerk, beispielsweise Ethernet, angeschlossen sein.
Andererseits ist es auch vorteilhaft, wenn ausschließlich über den Rechner- Datenetzwerkanschluss und die Boxen-Datennetzwerkanschlüsse ein aus- schließlich dafür vorgesehenes, gemeinsames Datennetzwerk aufgebaut wird, weil dann kein zusätzliches bzw. bereits existierendes Datennetzwerk benötigt wird. Dabei kann eine erste Anschlussbox mit einem ihrer Boxen- Datennetzwerkanschlüsse über ein erstes Datenkabel an den Rechner- Datennetzwerkanschluss der Rechnereinheit angeschlossen sein. Mit einem weitern Boxen-Datennetzwerkanschluss ist die erste Anschlussbox an einen der Boxen-Datennetzwerkanschlüsse einer eine zweiten Anschlussbox angeschlossen, die wiederum über ein Datenkabel an eine dritte Anschlussbox angeschlossen ist, diese an eine vierte Anschlussbox, usw. In einer bevorzugten Ausführungsform ist letztlich jede der Anschlussboxen an das Datennetzwerk angeschlossen. Insbesondere ist jede Anschlussbox mit mindestens einem ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse an den Boxen- Datennetzwerkanschluss zumindest einer anderen Anschlussbox angeschlossen, so dass jede Anschlussbox mit einem ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse direkt oder indirekt, d.h. über eine oder mehrere andere Anschlussboxen, an den Rechner-Datennetzwerkanschluss der Rechnereinheit angeschlossen ist und somit über das so gebildete Datennetzwerk mit dieser in Datenaustausch steht. Dazu ist es vorteilhaft, wenn jede Anschlussbox serienmäßig zwei Boxen-Datennetzwerkanschlüsse aufweist. Die letzte Anschlussbox in der Kette benötigt eigentlich nur einen Boxen-Datennetzwerk- anschluss, besitzt jedoch vorteilhafterweise ebenfalls zwei Boxen-Datennetzwerkanschlüsse aus Kompatibilitätsgründen. Dies hat den Vorteil, dass alle Anschlussboxen innerhalb des Energienetzes universell einsetzbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist nur die erste Anschlussbox an das Netzwerk, d.h. direkt an die Rechnereinheit angeschlossen. Alle weiteren Anschlussboxen senden ihre Daten über die Energiekabel. Somit erfüllt die erste Anschlussbox die Funktion eines Gateways.
In einer bevorzugten Ausführungsform können einzelne Komponenten der Anschlussboxen, insbesondere deren Daten netzwerk-Switche, auch dann in Betrieb bleiben, wenn die Energiekabel keine Versorgungsspannung führen. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn das Datennetzwerk eine entsprechende Stromversorgung über die Datenkabel vorsieht. Auch ist eine externe Stromversorgung für die Anschlussboxen denkbar, die eine entsprechende Versorgungsleitung umfasst, welche beispielsweise zusammen mit den Datenkabeln zu den Anschlussboxen verlegt sein kann. Die externe Stromver- sorgung kann ein externes Kleinspannungsnetzteil, insbesondere ein 24V-
Netzteil, umfassen, das seinerseits aus einer separaten Stromquelle gespeist wird, wobei diese weitere Stromquelle von der Energieversorgungseinrich- tung derart getrennt sein kann, dass sie auch dann in Betrieb ist, wenn die Energieversorgungseinrichtung abgeschaltet ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anschlussboxen bei Eintritt bestimmter Ereignisse, beispielsweise
beim Messen eines besonders außergewöhnlichen Wertes für eine
elektrische Größe, aktiv entsprechende Daten, insbesondere dafür vorgesehene Nachrichten, bevorzugt Warnhinweise, an die Rechnereinheit senden.
In einer andern vorteilhaften Ausführungsform besitzen die Anschlussboxen jeweils ein eigenes Kleinspannungsnetzteil, bevorzugt ein 24V-Netzteil, zur Versorgung ihrer internen Komponenten, beispielsweise der Messmittelbaugruppe, des Daten netzwerk-Switches und der Modulations-/Demodulations- einrichtung. Dieses Netzteil kann seine Versorgungsspannung von einem der
Energieanschlüsse der Anschlussbox beziehen. Die Anschlussbox kann auch externe Anschlüsse dieses Kleinspannungsnetzteils aufweisen, durch die das Kleinspannungsnetzteil beispielsweise sowohl zur Stromversorgung anzuschließender externer Kleinspannungsverbraucher als auch zum Betrieb eines externen elektrisch betätigbaren Schaltgeräts vorgesehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfüllt das Datennetzwerk den Ether- net-Standard. In einer weiteren Ausführungsform verwendet das Datennetz drahtlose Übertragungsverfahren. Insbesondere kann es sich bei dem Datennetzwerk um ein WLAN-Netz handeln. Dementsprechend können die Boxen- Datennetzwerkanschlüsse jeder Anschlussbox durch eine WLAN- Schnittstelle ersetzt oder ergänzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann sich die Datenübertragung über die Energiekabel an entsprechende bekannte Standards, beispielsweise an den Powerline-Standard, anlehnen. In einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei den Energiekabeln um sogenannte„Hybridkabel", die sich dadurch auszeichnen, dass sie sowohl entsprechende Energieleitungen als auch entsprechende integrierte Daten- leitungen aufweisen.
In einer weiteren bevorzugten Bauform weist das Energienetz zusätzlich einen oder mehrere sogenannte„Repeater" zur Verstärkung der Datensignale auf, die ähnlich wie eine Anschlussbox aufgebaut und an das Energienetz angeschlossen, jedoch mit nur zwei elektrischen Energieanschlüssen ausgebildet sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anschlussbox eine Messmittelbaugruppe aufweist. Diese Messmittelbaugruppe ist dafür vorgesehen, elektri- sehe Größen wie beispielsweise Strom, Spannung und Leistung zu ermitteln.
Insbesondere kann diese Messmittelbaugruppe eine Recheneinheit aufweisen, durch die sie zur Berechnung der Wirkleistung sowie der Effektivwerte der Spannung und des Stroms an den Energieanschlüssen der Anschlussbox geeignet ist. Dazu sind in mehreren Zweigen der Energieleitung Mess- punkte vorgesehen, die über Messleitungen elektrisch leitend mit der Messmittelbaugruppe verbunden sind. Weist die Energieleitung eine Anzahl n von Verzweigungen auf, so können genau n-1 Messpunkte vorgesehen sein. Die Messmittelbaugruppe kann mit ihrer Recheneinheit die elektrischen Größen in dem verbleibenden Zweig, welcher keinen Messpunkt aufweist, berech- nen.
Weiterhin kann die Messmittelbaugruppe mit ihrer Recheneinheit die
Wirkleistung sowie der Effektivwerte von Spannung und Strom aus den Messwerten errechnen. Dies ist besonders vorteilhaft, um die Datenrate bei einer Übertragung dieser elektrischen Größen an die Rechnereinheit gering zu halten.
Wenn es sich bei der boxeninternen, sich verzweigenden Energieleitung um eine Drehstromleitung handelt, ist es vorteilhaft, wenn jeder Messpunkt drei Untermesspunkte aufweist, die in den drei verschiedenen Phasen der Energieleitung angeordnet sind, weil dadurch die elektrischen Größen jeder Phase ermittelt werden können.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Anschlussbox an mindestens einem Energieanschluss eine elektrische Sicherung oder zumindest einen An- schluss für eine elektrische Sicherung oder einen entsprechenden elektro- mechanischen Schalter aufweist, denn dadurch ist es möglich verschiedene Energiekabel unterschiedlich abzusichern bzw. durch Abschaltung zu trennen um beispielsweise in einzelnen Zweigen einer Baumstruktur Energiekabel mit kleineren Querschnitten verwenden zu können als in der Hauptverteilung. In einer vorteilhaften Weiterbildung besitzt die Anschlussbox eine Speichereinheit, in der sie unter Anderem die von ihr ermittelten Werte für die elektrischen Größen speichern kann. Weiterhin kann der Speicher auch die Sollwerte für die elektrischen Größen speichern. Dies hat den Vorteil, dass diese Anschlussbox auch als autarke Einheit ohne weitere Anschlussboxen und/oder ohne Rechnereinheit nutzbar ist. Dadurch kann bei einer Netzwerkstörung das Ermitteln elektrischer Größen fortgesetzt werden. Die entsprechenden Daten können dann beispielsweise später zur Auswertung an die zu diesem Zweck daran anzuschließende Rechnereinheit übertragen werden. Auch kann so eine Gruppe von Anschlussboxen ohne Rechnereinheit betrie- ben werden. Dann besteht das Energienetz aus Anschlussboxen, die über
Energiekabel und bevorzugt auch über Datenkabel aneinander angeschlossen sind. Eine der Anschlussboxen, z.B. die erste Anschlussbox, kann dabei eine administrierende Funktion ausüben und so die Rechnereinheit zwischenzeitlich oder ständig ersetzen. Aus Kompatibilitätsgründen kann jede Anschlussbox dazu geeignet sein, diese Funktion auszuüben.
Das Verfahren zum Betrieb des Energienetzes umfasst eine Topologieer- kennung. Diese Topologieerkennung umfasst die direkte Nachbarschaftser- kennung zwischen einander direkt benachbarten Anschlussboxen. Dadurch erhalten die einzelnen Anschlussboxen Informationen über die Identität der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox. Diese Informationen werden auf Anfrage der Rechnereinheit zusammen mit der eigenen Identität der jeweiligen Anschlussbox über die Energiekabel und/oder über das Datennetzwerk an die Rechnereinheit übertragen. Die Rechnereinheit bildet auf der Basis dieser Informationen, die sie bevorzugt von allen Anschlussboxen erhält, mit einem in ihrer Software enthaltenen Sortieralgorithmus die Topologie des Energienetzes ab. Dabei wird die Übertragung redun- danter Daten in Kauf genommen. Alternativ dazu können die einander direkt benachbarten Anschlussboxen untereinander aushandeln, welche von ihnen ihre gemeinsame Nachbarschaftsbeziehung an die Rechnereinheit überträgt. Dadurch können Übertragungskapazitäten eingespart werden. Vorteilhafterweise wird die Topologieerkennung regelmäßig, d.h. in regelmäßigen zeitlichen Abständen, z.B. in zeitlichen Intervallen von weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als 5 Sekunden, besonders bevorzugt 3 Sekunden, wiederholt, wobei nach jeder Topologieerkennung jede Anschlussbox ihren Anschluss an das Datennetzwerk überprüft, woraufhin entweder bei nicht angeschlossenem Datennetzwerk die zu einer Aufrechterhaltung von Basisfunktionen des Energienetzes zu übertragende Daten über die jeweiligen Energieanschlüsse und die entsprechenden Energiekabel übertragen werden, oder bei angeschlossenem Datennetzwerk die zu der Aufrechterhaltung von Basisfunktionen des Energienetzes zu übertragenden Daten bevorzugt über das Datennetzwerk übertragen werden.
Dabei gehört die Topologieerkennung zu den Basisfunktionen des Energienetzes. Weiterhin findet auch eine Übertragung der Werte elektrischer Größen wie Strom, Spannung und Leistung von einzelnen Anschlussboxen an die Rechnereinheit statt und kann ebenfalls zu den Basisfunktionen des
Energienetzes zählen. Besonders vorteilhaft ist es, bereits in der Anschlussbox, insbesondere in der Messmittelbaugruppe, die Effektivwerte bestimmter elektrischen Größen, insbesondere von Strom und Spannung, sowie die Wirkleistung für jeden elektrischen Anschluss zu bestimmen und diese Werte an die Rechnereinheit zu übertragen, weil dadurch Übertragungskapazitäten eingespart werden. Wenn nur einige Anschlussboxen an das Datennetzwerk angeschlossen sind, andere Anschlussboxen aber nicht an das Datennetzwerk angeschlossen sind, dann können Daten beispielsweise zwischen einigen Anschlussboxen über Datenkabel und zwischen anderen Anschlussboxen über Energiekabel übertragen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden bei angeschlossenem Datenkabel auch weitere Daten über das Datennetzwerk übertragen, beispielsweise Daten mit verhältnismäßig hoher Datenkapazität, z.B. Videodaten einer Überwachungskamera oder Automatisierungsdaten für angeschlossene Ver- braucher.
In der Rechnereinheit kann zusätzlich zu den Topologieinformationen jede Anschlussbox in der Rechnereinheit mit einem Namen eindeutig bezeichnet werden. Vorteilhafterweise kann diese Bezeichnung einen Hinweis auf einen an die Anschlussbox angeschlossenen Verbraucher geben.
So kann die Rechnereinheit den Namen jeder Anschlussbox einer MAC- Adresse des Daten netzwerk-Switches dieser Anschlussbox zuordnen und in einer zur Rechnereinheit gehörenden Datenbank speichern. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Rechnereinheit die Werte der elektrischen Größen jeder
Anschlussbox dem jeweiligen Namen dieser Anschlussbox und damit deren MAC-Adresse zuordnet. Dies hat den Vorteil, dass das System auch nach einer Abschaltung, einem Herunterfahren oder einem Systemabsturz die bereits gespeicherten Daten weiterhin der dazugehörigen Anschlussbox zuord- nen kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass mit diesem System durch eine erneute To- pologieerkennung und einen Vergleich zwischen der neu abgebildeten und der abgespeicherten Topologie Veränderungen der Topologie erkannt werden können. Dementsprechend kann ein Warnhinweis erfolgen, der nicht nur die Information beinhaltet, dass sich die Topologie geändert hat, sondern auch, an welcher Stelle diese Änderung eingetreten ist und welcher Art sie ist.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das Energienetz eine Ringstruktur aufweist, d.h. ein Energieanschluss einer Anschlussbox auf dem Umweg über mehrere andere Anschlussboxen an einen weite- ren Energieanschluss derselben Anschlussbox angeschlossen ist. Dadurch kommt ein einzelner Fehler in der Ringstruktur der Energieverkabelung zwar nicht sofort zum tragen, weil die Energieverteilung einen alternativen Weg besitzt, kann aber durch die direkte Nachbarschaftserkennung erkannt und dementsprechend behoben werden, bevor in der Ringstruktur möglicher- weise ein zweiter Fehler auftritt. Dies gilt in besonderem Maße für Gleich- und Wechselstromnetze, weil diese lediglich eine stromführende Ader aufweisen, auf welcher auch die Daten übertragen werden.
Zum Messen, Auswerten, Diagnostizieren und Administrieren des Energie- netzes ist es besonders vorteilhaft, eine regelmäßige Berechnung des Energieverbrauchs an den einzelnen Anschlussboxen durch die Rechnereinheit sowie eine regelmäßige Berechnung des Gesamtenergieverbrauchs durch die Rechnereinheit durchzuführen, weil auf diese Weise nicht nur die Kosten des Gesamtenergieverbrauchs abgeschätzt werden können, sondern auch analysiert werden kann, auf welchen Verbraucher ein besonders hoher
Energieverbrauch gegebenenfalls zurückzuführen ist, bzw. in welchem Energiezweig ein besonders hoher Energieverbrauch existiert.
Weiterhin können entbehrliche Verbraucher definiert und abgeschaltet wer- den, sobald die Gesamtenergie einen festzulegenden Referenzwert überschreitet. Des Weiteren können auch für einzelne Anschlussboxen Einzel referenzwerte festgelegt werden, bei deren Überschreiten beispielsweise eine Anzeige, ein Signal oder ein Alarm ausgelöst werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, die Spannung an zwei miteinander über ein
Energiekabel verbundenen elektrischen Energieanschlüssen zweier einander direkt benachbarter Anschlussboxen zu vergleichen. Wenn diese Spannungsdifferenz einen bestimmten Wert überschreitet, dann wird dies als deutliches Indiz für einen Anschlussfehler gewertet, beispielsweise für einen besonders hohen Übergangswiderstand, ein defektes oder fehlendes Kabel.
Daraufhin kann ein entsprechendes optisches oder akustisches Warnsignal, eine entsprechende Anzeige auf einem Monitor des Rechners oder ein vergleichbarer Alarm ausgelöst werden, so dass der Fehler schnell behoben werden kann oder sogar so frühzeitig erkannt wird, dass er behoben wird, noch bevor er tatsächlich eintritt, beispielsweise, wenn ein Energiekabel sich unerwünschterweise aus seiner Arretierung löst.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 a ein linear aufgebautes Energienetz mit einem minimal angeschlosse- nen Datennetzwerk;
Fig.1 b das linear aufgebaute Energienetz mit einer Verkabelung des minimal angeschlossen Datennetzwerks; Fig.2a das linear aufgebautes Energienetz mit einem vollständig angeschlossenen Datennetzwerk; Fig.2b das linear aufgebaute Energienetz mit einer Verkabelung des vollständig angeschlossenen Daten netzwerks;
Fig.3a das linear aufgebaute Energienetz mit einem teilweise angeschlosse- nem Datennetzwerk;
Fig.3b das linear aufgebaute Energienetz mit einer Verkabelung des teilweise angeschlossenen Daten netzwerks; Fig.4 ein Energienetz mit einer ersten Baumstruktur;
Fig.5 ein Energienetz mit einer zweiten Baumstruktur;
Fig. 6 ein Energienetz mit einer Ringstruktur;
Fig.7 ein Blockschaltbild einer Anschlussbox;
Fig.8 eine Anschlussbox mit einem über ein externes Schaltgerät angeschlossenen Verbraucher;
Fig.9 ein Energienetz mit einer schaltbaren Ringstruktur;
Fig.10 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betrieb des Energienetzes.
Die Fig.1 a stellt ein linear aufgebautes Energienetz mit einem dazugehörigen ersten Datennetzwerk 2 dar. In der Fig.1 b ist auch das Datennetzwerk 2 in einer möglichen, geeigneten Verkabelung explizit dargestellt. Bei dieser Verkabelung handelt es sich ausschließlich um ein einzelnes Datenkabel 21 , mit dem eine erste Anschlussbox 4 an eine Rechnereinheit 1 angeschlossen ist.
Diese erste Anschlussbox 4 erfüllt gegenüber dem weiteren Energienetz die Funktion eines Gateways. Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"":
Die erste Anschlussbox 4 ist über ein erstes Energiekabel 5 an eine externe Energieversorgungseinrichtung 3 angeschlossen. Zusätzlich ist die erste Anschlussbox 4 über ein zweites Energiekabel 5' an eine zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit einem dritten Energiekabel 5" an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen, welche ihrerseits mit einem vierten Energiekabel 5"' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlos- sen ist. Die vierte Anschlussbox 4"' ist letztlich mit einem fünften Energiekabel 5"" an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen, welche sich am Ende der Kette befindet und somit an keine weitere Anschlussbox angeschlossen ist. Jede der Anschlussboxen ist zusätzlich mit jeweils einem weiteren Energiekabel (nicht bezeichnet) an jeweils einen Verbraucher
6,6',6",6"',6"" angeschlossen.
Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen: Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkten Nachbarn die zweite Anschlussbox 4'. Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4 und die dritte Anschlussbox 4". Die dritte Anschlussbox 4" besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die vierte Anschlussbox 4"'. Die vierte Anschlussbox 4"' besitzt als direkte Nachbarn die dritte Anschlussbox 4" und die fünfte Anschlussbox 4"". Die fünfte Anschlussbox 4"" besitzt als direkten Nachbarn die vierte Anschlussbox 4"'.
In der Fig. 2a ist das vorgenannte, linear aufgebaute Energienetz, d.h. mit gleicher Topologie wie im vorgenannten Beispiel, in gleicher Weise dargestellt, wobei jedoch nicht nur die erste Anschlussbox 4 sondern sämtliche Anschlussboxen 4,4',4",4"',4"" über die entsprechenden Datenkabel
21 ,21 ',21 ",21 "',21 "" an das Datennetzwerk 2 angeschlossen sind. In der Fig. 2b ist eine mögliche, dazu geeignete Verkabelung des Datennetzwerks 2 explizit dargestellt. Dabei ist die erste Anschlussbox 4 nicht nur mit dem ersten Datenkabel 21 an die Rechnereinheit 1 , sondern zusätzlich mit einem zweiten Datenkabel 21 ' an die zweite Anschlussbox 4' ange- schlössen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit einem dritten Datenkabel 21 " an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen, welche ihrerseits mit einem vierten Datenkabel 21 "' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlossen ist. Die vierte Anschlussbox 4"' ist letztlich an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen, welche das Ende dieser Kette repräsentiert und somit an keine weitere Anschlussbox angeschlossen ist.
Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"" : Die erste Anschlussbox 4 ist über das erste Energiekabel 5 an die externe
Energieversorgungseinrichtung 3 angeschlossen. Zusätzlich ist die erste Anschlussbox 4 über das zweites Energiekabel 5' an die zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit dem dritten Energiekabel 5" an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen, welche ihrerseits mit dem vierten Energiekabel 5"' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlossen ist. Die vierte Anschlussbox 4"' ist letztlich mit dem fünften Energiekabel 5"" an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen, welche sich am Ende der Kette befindet und somit an keine weitere Anschlussbox angeschlossen ist. Jede der Anschlussboxen ist zusätzlich mit jeweils einem weiteren Ener- giekabel (nicht bezeichnet) an jeweils einen Verbraucher 6,6',6",6"',6"" angeschlossen.
Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen : Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkten Nachbarn die zweite An- schlussbox 4'. Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4 und die dritte Anschlussbox 4". Die dritte Anschlussbox 4" besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die vierte Anschlussbox 4"'. Die vierte Anschlussbox 4"' besitzt als direkte Nach- barn die dritte Anschlussbox 4" und die fünfte Anschlussbox 4"". Die fünfte Anschlussbox 4"" besitzt als direkten Nachbarn die vierte Anschlussbox 4"'. Die Fig.3a stellt das linear aufgebaute Energienetz, d.h. mit gleicher Topolo- gie wie bei den beiden vorgenannten Beispielen, aber mit einem teilweise angeschlossenem Datennetzwerk 2 in gleicher Weise dar. Dabei sind die Anschlussboxen 4 und 4" mit je einem Datenkabel 21 , 21 " an das Datennetzwerk 2 angeschlossen.
In der Fig.3b ist eine mögliche, dazu geeignete Verkabelung des Datennetzwerks explizit dargestellt. Dabei ist die erste Anschlussbox 4 sowohl mit dem ersten Datenkabel 21 an die Rechnereinheit 1 als auch mit dem dritten Datenkabel 21 " an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen.
Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"":
Die erste Anschlussbox 4 ist über das erste Energiekabel 5 an die externe Energieversorgungseinrichtung 3 angeschlossen. Zusätzlich ist die erste Anschlussbox 4 über das zweites Energiekabel 5' an die zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit dem dritten Energiekabel 5" an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen, welche ihrerseits mit dem vierten Energiekabel 5"' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlossen ist. Die vierte Anschlussbox 4"' ist letztlich mit dem fünften Energiekabel
5"" an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen, welche sich am Ende der Kette befindet und somit an keine weitere Anschlussbox angeschlossen ist. Jede der Anschlussboxen ist zusätzlich mit jeweils einem weiteren Energiekabel (nicht bezeichnet) an jeweils einen Verbraucher 6,6',6",6"',6"" angeschlossen.
Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen : Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkten Nachbarn die zweite Anschlussbox 4'. Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4 und die dritte Anschlussbox 4". Die dritte Anschlussbox 4" besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die vier- te Anschlussbox 4"'. Die vierte Anschlussbox 4"' besitzt als direkte Nachbarn die dritte Anschlussbox 4" und die fünfte Anschlussbox 4"". Die fünfte Anschlussbox 4"" besitzt als direkten Nachbarn die vierte Anschlussbox 4"'. Die Fig.4 stellt ein Energienetz dar, dessen Topologie eine erste Baumstruktur aufweist.
Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"":
Die externe Energieversorgungseinrichtung 3 ist über das erste Energiekabel 5 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen. Die erste Anschlussbox 4 ist mit dem zweiten Energiekabel 5' an die zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Weiterhin ist die erste Anschlussbox 4 mit dem vierten Energiekabel 5"' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit dem dritten Energiekabel 5" an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen. Die vierte Anschlussbox 4"' ist mit dem fünften Energiekabel 5"" an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen. Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen :
Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die vierte Anschlussbox 4"'. Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4 und die dritte Anschlussbox 4". Die vierte Anschlussbox 4"' besitzt als direkte Nachbarn die erste An- schlussbox 4 und die fünfte Anschlussbox 4"". Die fünfte Anschlussbox 4"" besitzt als direkten Nachbarn die vierte Anschlussbox 4"'. Somit ist die erste Anschlussbox 4 insgesamt an zwei direkt benachbarte Anschlussboxen 4',4"' und an die Energieversorgungseinrichtung 3 angeschlossen und erzeugt eine Baumstruktur. An die erste Anschlussbox 4 ist kein Verbraucher angeschlossen. An alle weiteren Anschlussboxen 4', 4", 4"', 4"" ist jeweils ein Verbraucher 6',6",6"',6"" über jeweils ein nicht bezeichnetes Energiekabel angeschlossen. Zur Vollständigkeit ist auch die Rechnereinheit 1 dargestellt, die über ein Datenkabel 21 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen ist.
Die Fig.5 stellt ein Energienetz mit einer zweiten Baumstruktur dar. Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"":
Die externe Energieversorgungseinrichtung 3 ist über das erste Energiekabel 5 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen. Die erste Anschlussbox 4 ist dabei mit dem Energiekabel 5' an die zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist mit dem dritten Energiekabel 5" an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen. Weiterhin ist die zweite Anschlussbox mit dem vierten Energiekabel 5"' an die vierte Anschlussbox 4"' angeschlossen. Die vierte Anschlussbox 4"' ist mit dem fünften Energiekabel 5"" an die fünfte Anschlussbox 4"" angeschlossen. Somit ist die zweite Anschlussbox 4' insgesamt an drei direkt benachbarte Anschlussboxen 4, 4",4"' angeschlossen und erzeugt eine Baumstruktur.
Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen : Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkten Nachbarn die zweite Anschlussbox 4'. Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4, die vierte Anschlussbox 4"' und die dritte Anschlussbox 4". Die dritte Anschlussbox 4" besitzt als direkten Nachbarn die zweite Anschlussbox 4'. Die vierte Anschlussbox 4"' besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die fünfte Anschlussbox 4"". Die fünfte Anschlussbox 4"" besitzt als direkten Nachbarn die vierte Anschlussbox 4"'. An die zweite Anschlussbox 4' ist kein Verbraucher angeschlossen. An alle weiteren Anschlussboxen 4, 4", 4"', 4"" ist jeweils ein Verbraucher
6,6",6"',6"" über jeweils ein nicht bezeichnetes Energiekabel angeschlossen. Zur Vollständigkeit ist auch die Rechnereinheit 1 dargestellt, die über ein Datenkabel 21 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen ist.
Die Fig. 6 stellt ein Energienetzwerk mit einer Ringstruktur dar. Die Topologie dieses Energienetzes ergibt sich aus der folgenden Verkabelung über die Energiekabel 5,5',5",5"',5"":
Die externe Energieversorgungseinrichtung 3 ist über das erste Energiekabel 5 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen. Die erste Anschlussbox 4 ist mit einem zweiten Energiekabel 5' an eine zweite Anschlussbox 4' angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist über ein drittes Energiekabel 5" an eine dritte Anschlussbox 4" angeschlossen. Die dritte Anschlussbox ist über ein viertes Energiekabel 5"' wiederum an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen. Der so entstehende Ring lässt sich durch das Hinzufügen wei- terer Anschlussboxen beliebig erweitern.
Daraus ergeben sich die folgenden direkten Nachbarschaftsbeziehungen:
Die erste Anschlussbox 4 besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschluss- box 4'und die dritte Anschlussbox 4". Die zweite Anschlussbox 4' besitzt als direkte Nachbarn die erste Anschlussbox 4 und die dritte Anschlussbox 4". Die dritte Anschlussbox 4" besitzt als direkte Nachbarn die zweite Anschlussbox 4' und die erste Anschlussbox 4. Zur Vollständigkeit ist auch die Rechnereinheit 1 dargestellt, die über ein Datenkabel 21 an die erste Anschlussbox 4 angeschlossen ist. Die erste Anschlussbox 4 ist über ein zweites Datenkabel 21 ' an die zweite Anschlussbox 4'angeschlossen. Die zweite Anschlussbox 4' ist über ein drittes Datenkabel
21 " an die dritte Anschlussbox 4" angeschlossen.
Weiterhin sind beispielsweise auch vermaschte Netze möglich, in denen eine Kombination aus Baum-, Ring- und linearen Strukturen realisiert werden kann.
Die Fig.7 stellt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anschlussbox 4 exemplarisch für alle Anschlussboxen 4,4',4",4"',4"" dar. Aus Übersichtlichkeitsgründen werden im Folgenden die Bezugszeichen der ersten An- schlussbox 4 daher auch für die anderen Boxen 4',4",4"',4"" verwendet.
Die Anschlussbox 4 besitzt somit einen ersten Energieanschluss 41 1 , einen zweiten Energieanschluss 412 und einen dritten Energieanschluss 413, die jeweils zum Anschluss von Energiekabeln 5,5',5",5"',5"" vorgesehen sind. Die Energieanschlüsse 41 1 ,412,413 sind über eine interne Energieleitung 43 leitend miteinander verbunden. Die Energieleitung 43 weist drei Zweige 431 ,432,433 auf, die über je eine Modulations-/Demodulationseinrichtung 441 ,442,443 an die Energieanschlüsse 41 1 ,412,413 angeschlossen sind. An zwei Energiezweigen 432,433 weist die Anschlussbox je einen Messpunkt 462,463 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Energiekabeln 5,5',5",5"',5"" um Drehstromkabel, bei den Energieanschlüssen 41 1 ,412,413 um Drehstromanschlüsse und bei der Energieleitung 43 um eine Drehstromleitung, so dass jeder Messpunkt 462,463 drei Unter- messpunkte, nämlich einen für jede Phase der Energieleitung 43, besitzt.
Diese Untermesspunkte sind in der Zeichnung nicht näher bezeichnet. An diese beiden Messpunkte 462,463, d.h. an deren Untermesspunkte, ist eine Messmittelbaugruppe 46 angeschlossen.
Dementsprechend brauchen auch die Modulations-/Demodulationsein- richtungen 441 ,442,443 an nur eine oder zwei der drei Phasen der jeweiligen
Energieanschlüsse 41 1 ,412,413 angeschlossen zu sein. Im vorliegenden Fall sind die Modulations-/Demodulationseinrichtungen 441 ,442,443 an zwei Phasen der Energieanschlüsse 41 1 ,412,413 angeschlossen und sorgen so für eine symmetrische Datenübertragung. Die dritte Phase des jeweiligen Energieanschlusses 41 1 ,412,413 wird mechanisch ohne elektrischen An- schluss an die jeweilige Modulations-/Demodulationseinrichtung 441 ,442,443 durch diese 441 ,442,443 hindurchgeführt und direkt an die entsprechende dritte Phase der Energieleitung 43 angeschlossen. Weiterhin besitzt die Anschlussbox 4 einen Datennetzwerk-Switch 45 mit zwei externen Boxen-Datennetzwerkanschlüssen 42, welche zum Anschluss von Datenkabeln 21 ,21 ',21 ",21 "',21 "" vorgesehen sind.
Der Datennetzwerk-Switch 45 ist über einen Datenbus mit vier Datenbuslei- tungen 471 ,472,473,476, bevorzugt handelt es sich dabei um einen I2C-
Bus, an die drei Modulations-/Demodulationseinrichtungen 441 ,442,443 sowie an die Messmittelbaugruppe 46 angeschlossen.
Weiterhin weist die Anschlussbox 4 ein Kleinspannungsnetzteil, bevorzugt ein 24V-Netzteil, auf, das in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt wird. Mit diesem Kleinspannungsnetzteil können interne Komponenten der Anschlussbox 4, insbesondere die Messmittelbaugruppe 46, der Daten netzwerk-Switch 45 sowie die Modulations-/Demodulationsein- richtungen 441 ,442,443 mit zu deren Betrieb notwendiger elektrischer Ener- gie versorgt werden.
Boxenseitig weisen die Modulations-/Demodulationseinrichtungen
441 ,442,443 jeweils mindestens einen elektrischen Filter, bevorzugt einen Tiefpassfilter, insbesondere pro angeschlossener Phase jeweils einen Tiefpassfilter, auf. Dieser besteht besonders bevorzugt in einer in Reihe geschalteten Induktivität, die bevorzugt boxenseitig über eine Kapazität an die Masse angeschlossen ist. Durch den elektrischen Filter wird eine Datenübertra- gung auf der Energieleitung 43 verhindert. Beispielsweise kann von dem ersten Energieanschluss 41 1 an den zweiten Energieanschluss 41 2 der ersten Anschlussbox 4 keine Datenübertragung über die Energieleitung 43 stattfinden. Falls jedoch eine Datenübertragung von beispielsweise dem ersten Energieanschluss 41 1 an den zweiten Energieanschluss 41 2 gewünscht ist, kann der Datennetzwerk-Switch 45 die entsprechenden Daten von der ersten
Modulations-/Demodulationseinrichtung 441 an die zweite Modulations- /Demodulationseinrichtung 442 übertragen, so dass diese wieder auf den daran angeschlossenen Energieanschluss 412 moduliert und von dort aus über ein Energiekabel 5' weiter, z.B. an die gegebenenfalls daran ange- schlossene zweite Anschlussbox 4', übertragen werden können.
Alternativ dazu kann ein Datenkabel 21 ' an einen der Boxen-Datennetzwerkanschlüsse 42 angeschlossen werden. Die Daten können dann über dieses Datenkabel 21 ' an die gegebenenfalls daran angeschlossene zweite An- schlussbox 4' übertragen werden.
Sollte es beispielsweise gewünscht sein, dass in dem in Fig. 3b dargestellten Energienetz beispielsweise die fünfte Anschlussbox 4"" Daten an die Rechnereinheit 1 überträgt, so würden diese Daten zunächst über das fünfte Energiekabel 5"" an die vierte Anschlussbox 4"' und von dort aus über das vierte Energiekabel 5"' an die dritte Anschlussbox 4" übertragen werden, da die vierte und die fünfte Anschlussbox 4"", 4"' nicht an das Datennetzwerk 2 angeschlossen sind. Von der dritten Anschlussbox 4" aus werden die Daten über das dritte Datenkabel 21 " an die erste Anschlussbox 4 und von dort aus über das erste Datenkabel 21 an die Rechnereinheit 1 übertragen.
Dabei sucht der Daten netzwerk-Switch 45 jeder beteiligten Anschlussbox 4,4",4"',4"" gemäß seinem Protokoll den jeweils günstigsten Übertra- gungsweg. Die Datenübertragung über die Boxen-Datennetzwerkanschlüsse 42 hat dabei Priorität vor der Datenübertragung über die Energieanschlüsse 41 1 ,412,413. Weiterhin besitzt der Daten netzwerk-Switch 45 eine Schaltanschluss-
Baugruppe 451 mit mehreren externen Schaltanschlüssen 48 zur Ansteue- rung und/oder Abfrage jeweils eines elektrisch betätigbaren Schaltgeräts 7, dargestellt in der Fig.8. In der Fig.8 ist eine Anschlussbox 4 mit einem über das elektrisch betätigbare Schaltgerät 7 angeschlossenen Verbraucher 6 dargestellt. Die Anschlussbox 4 ist über ihren ersten Energieanschluss 41 1 an ein Energiekabel 5 angeschlossen. Über dieses Energiekabel 5 erhält die Anschlussbox 4 elektrische Energie von der externen Energieversorgungseinrichtung 3.
Mit ihrem zweiten Energieanschluss 412 ist die Anschlussbox 4 an ein zweites Energiekabel 5' angeschlossen.
Mit ihrem dritten Energieanschluss 413 ist die Anschlussbox 4 über ein nicht bezeichnetes Energiekabel an einen ersten Stromanschluss 71 des elektrisch betätigbaren Schaltgeräts 7 angeschlossen. Dieses elektrisch betätigbare Schaltgerät 7 ist mit einem zweiten Stromanschluss 72 über ein weiteres nicht bezeichnetes Energiekabel an den elektrischen Verbraucher 6 angeschlossen. Außerdem ist einer der Schaltanschlüsse 48 der ersten An- schlussbox 4 über eine Schaltleitung 8 an einen Steueranschluss 73 des elektrisch betätigbaren Schaltgeräts 7 angeschlossen.
Bei Empfang eines entsprechenden Steuersignals an seinem Steuereingang 73 verbindet das elektrische Schaltgerät 7 seinen ersten Stromanschluss 71 elektrisch leitend mit seinem zweiten Stromanschluss 72.
Somit kann auch die Rechnereinheit 1 über die jeweilige Anschlussbox 4,4',4",4"',4"" die Stromzufuhr für einen oder mehrere Verbraucher 6,6',6",6"',6"" an- und abschalten. Selbstverständlich lassen sich die Verbraucher 6,6',6",6"',6"" über derartige Schaltgeräte 7 sowohl in den in Fig. 1 bis Fig. 6 dargestellten Energieverteilungen als auch in allen anderen möglichen Topologien an die jeweiligen Anschlussboxen 4,4',4",4"',4"" über je ein derartiges Schaltgerät 7 anschließen und somit an- und abschalten. Auch lässt sich ein solches Schaltgerät 7 auch in ganzen Zweigen des Energienetzes anordnen, und ist so in der Lage, ganze Netzwerksegmente an- und abzuschalten und/oder die Topologie zu ändern. Fig.9 stellt dementsprechend in Anlehnung an das in Fig.6 dargestellte Energienetz eine schaltbare Ringstruktur dar. Die dritte Anschlussbox 4" ist dabei über ein nicht bezeichnetes Energiekabel an einen ersten Stromanschluss 71 des Schaltgeräts 7 angeschlossen. Der zweite Stromanschluss 72 des Schaltgeräts 7 ist über das vierte Energiekabel 5"' an einen Energiean- schluss der ersten Anschlussbox 4 angeschlossen. Im Normalzustand können die beiden Stromanschlüsse 71 ,72 der Anschlussbox 7 elektrisch voneinander getrennt sein. Bei Bedarf gibt die Anschlussbox 4 auf Anweisung der Rechnereinheit 1 über einen ihrer Schaltanschlüsse 48 ein Signal, um das daran angeschlossene Schaltgerät 7 dazu zu veranlassen, seine Stroman- Schlüsse 71 ,72 elektrisch leitend miteinander zu verbinden, und somit für eine zusätzliche Energieverbindung zwischen der dritten Anschlussbox 4" und der ersten Anschlussbox 4 zu sorgen.
Fig.10 stellt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betrieb eines Ener- gienetzes dar. Dabei findet zunächst eine Topologieerkennung über die
Energiekabel 5,5',5",5"',5"" statt. Diese basiert auf einer direkten Nachbarschaftserkennung, die im Folgenden an einem Beispiel erläutert wird:
In der Fig. 4 erhält beispielsweise die erste Anschlussbox 4 von den ihr direkt benachbarten Anschlussboxen 4',4"' deren Identifikation, beispielsweise deren IP-Adresse und/oder die MAC-Adresse deren Daten netzwerk-Switches 45 oder irgendeine andere interne Kennung, über die entsprechenden Energiekabel 5"',5'. Daraufhin können diese Identifikationen in diesem Fall über das Datenkabel 21 zusammen mit der eigenen Identifikation der Anschlussbox 4 an die Rechnereinheit 1 übertragen werden.
Auf die gleiche Weise sammeln auch die Anschlussboxen 4', 4",4"',4"" die Identifikationen ihrer jeweiligen direkten Nachbarn und übertragen diese zusammen mit ihrer jeweiligen eigenen Identifikation über die Energiekabel 5',5",5"',5"" und über das erste Datenkabel 21 in der oben beschriebenen Weise an die Rechnereinheit 1 . In der Rechnereinheit 1 werden diese Daten gesammelt und ausgewertet.
Dadurch lässt sich die Topologie des Energienetzes abbilden und speichern. Diese Topologieerkennung kann regelmäßig, d.h. in regelmäßigen zeitlichen Abständen, z.B. in zeitlichen Intervallen von weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als 5 Sekunden, besonders bevorzugt 3 Sekunden, wie- derholt werden. Nach jeder Wiederholung findet ein Vergleich der neu ermittelten Topologie mit der gespeicherten Topologie statt. Wird eine Veränderung festgestellt, kann als Folge beispielsweise ein Alarm ausgelöst werden.
Insbesondere ist dies für die in Fig. 6 dargestellte Ringstruktur von großer Bedeutung. Wenn innerhalb der Ringstruktur ein Fehler auftritt, der z.B. darin besteht, dass eines der Energiekabel 5', 5", 5"' fehlt oder keinen elektrischen Kontakt hat, dann wird der Energiefluss zwar über einen alternativen Weg aufrecht erhalten. Durch die Wiederholung der Topologieerkennung wird dieser Fehler aber sofort erkannt und kann dementsprechend behoben werden, bevor er Auswirkungen auf die Stromversorgung einzelner Verbraucher 6', 6" hat.
Die Messmittelbaugruppe 46 jeder Anschlussbox 4,4',4",4"',4"" kann Werte elektrischer Größen wie z.B. Strom und Spannung in zwei Zweigen 432,433 der Energieleitung 43 messen und die entsprechenden Werte in dem verbleibenden Zweig 431 , der keinen Messpunkt aufweist, mit einer Recheneinheit daraus berechnen. Mit Hilfe der Recheneinheit werden dann jeweils die Effektivwerte von Strom und Spannung sowie die Wirkleistung in allen drei Phasen der drei Zweige 431 ,432,433 ermittelt und auf Anfrage der Rechnereinheit 1 an die Rechnereinheit 1 übertragen. Durch das Ermitteln und Übertragen lediglich der Effektivwerte von Strom und Spannung sowie der Wirkleistung wird Übertragungskapazität gegenüber einer vollständigen Übertragung aller Messwerte eingespart. Dieser Vorgang kann regelmäßig, d.h. in regelmäßigen zeitlichen Abständen, z.B. in zeitlichen Intervallen von weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als 5 Sekunden, besonders bevorzugt 3 Sekunden, wiederholt werden. Gemäß dem in Fig. 10 dargestellten Ablaufdiagram wird eine Topologieer- kennung in regelmäßigen Abständen durchgeführt. Nach jeder Topologier- kennung wird von jeder Anschlussbox 4,4',4",4"',4"" festgestellt, ob einer ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse 42 an das Datennetzwerk 2 angeschlossen ist.
Dementsprechend kann die Rechnereinheit 1 ermitteln, welche der Anschlussboxen 4,4',4",4"',4"" an das Datennetzwerk 2 angeschlossen sind.
Dementsprechend kann außerdem der Datennetzwerk-Switch 45 einer sol- chen Anschlussbox 4 gemäß seinem Protokoll entscheiden, ob nur Basisfunktionen oder zusätzlich auch Automatisierungsfunktionen ausgeführt werden, und ob die jeweiligen Daten über einen Boxen-Datennetzwerkanschluss 42 und ein daran angeschlossenes Datenkabel 21 ,21 ',21 ",21 "',21 "" oder über den entsprechenden Energieanschluss 41 1 ,412,413 und ein daran an- geschlossenes Energiekabel 5,5',5",5"',5"" gesendet werden.
Durch Auswerten und Speichern der Werte relevanter elektrischer Größen in einer Datenbank der Rechnereinheit 1 können auch grafische und statistische Auswertungen stattfinden, welche Aufschluss über den Gesamtener- gieverbrauch und den einzelnen Energieverbrauch an jeder Anschlussbox geben. Auch können so bestimmte festzulegende, z.B. entbehrliche Verbraucher 6,6',6",6"',6"" in Abhängigkeit vom Gesamtenergieverbrauch abgeschaltet werden.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. Bei dem zuvor beschriebenen Energienetz handelt es sich beispielsweise exemplarisch um ein Drehstromnetz; die offenbarten Ausführungen lassen sich aber auf andere Energienetze wie Gleich- und Wechselstromnetze übertragen. Auch lassen sich die beschriebenen Ausführungen auf beliebige, insbesondere wesentlich umfangreichere Topologien als die gezeigten, übertragen. Insbesondere ist die Anwendung nicht auf die Administration durch eine zentrale Rechnereinheit 1 beschränkt. Stattdessen können sich die Anschlussboxen 4,4',4",4"',4"" auch autark selbst administrieren, beispielsweise, indem die erste Anschlussbox 4 die beschriebenen Kennzeichen und die beschriebenen Funktionen der Rechnereinheit 1 ganz oder teilweise übernimmt.
Bezugszeichenliste
Rechnereinheit
Datennetzwerk
Datenkabel externe Energieversorgungseinrichtung
4!4',4" !... Anschlussboxen
41 1 ,412,413 elektrische Energieanschlüsse
42 Boxen-Datennetzwerkanschlüsse
43 Energieleitung
431 ,432,433 verschiedene Zweige der Energieleitung
441 ,442,443 Modulations-/Demodulationseinrichtunge
45 Datennetzwerk-Switch
451 Schaltanschluss-Baugruppe
46 Messmittelbaugruppe
462,463 Messpunkte
471 ,472,473,476 Datenbusleitungen
48 externe Schaltanschlüsse
Energiekabel Verbraucher
Schaltgerät
Stromanschlüsse des Schaltgeräts Steueranschluss des Schaltgeräts
8 Schaltleitung

Claims

Ansprüche
Energienetz mit einer Datenübertragungsfunktion zur Verteilung elektrischer Energie im industriellen Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass
das Energienetz eine Rechnereinheit (1 ) und mehrere Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") umfasst,
wobei die Rechnereinheit (1 ) eine Software sowie mindestens einen Rechner-Datennetzwerkanschluss aufweist,
wobei jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mindestens drei innerhalb der Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") über eine sich verzweigende interne Energieleitung (43) elektrisch leitend miteinander verbundene Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) und mindestens einen, bevorzugt zwei externe Boxen-Datennetzwerkanschlüsse (42) aufweist, wobei die Rechnereinheit (1 ) über ihren Rechner-Datennetzwerkanschluss an ein Datennetzwerk (2) angeschlossen ist und wobei mindestens eine der Anschlussboxen (4) über einen ihrer Boxen- Datennetzwerkanschlüsse (42) an das Datennetzwerk (2) angeschlossen ist und somit über das Datennetzwerk (2) mit der Rechnereinheit (1 ) in Datenaustausch steht,
wobei mindestens eine der Anschlussboxen (4) mit einem ihrer Energieanschlüsse (41 1 ) über ein Energiekabel (5) direkt an eine externe elektrische Energieversorgungseinrichtung (3) angeschlossen ist, wobei jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit mindestens einem ihrer Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) über jeweils ein Energiekabel (5',5",5"',5"") an einen der Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) mindestens einer ihr direkt benachbarten Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") angeschlossen ist, so dass jede der Anschlussboxen
(4,4',4",4"',4"") direkt oder über die elektrischen Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) einer oder mehrerer anderer Anschlussboxen
(4,4',4",4"',4"") an die externe Energieversorgungseinrichtung (3) angeschlossen ist,
wobei jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") über das diese beiden Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") verbindende Energiekabel (5',5",5"',5"") in bidirektionalem Datenaustausch steht.
Energienetz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mindestens zwei externe Boxen- Datennetzwerkanschlüsse (42) aufweist, und dass eine erste der Anschlussboxen (4) mit einem ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse (42) über ein erstes Datenkabel (21 ) an den Rechner- Datennetzwerkanschluss der Rechnereinheit (1 ) angeschlossen ist, und dass jede der Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") mit mindestens einem ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse (42) über jeweils ein weiteres Datenkabel (21 ',21 ",21 "',21 "") an einen der Boxen- Datennetzwerkanschlüsse (42) zumindest einer anderen Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") angeschlossen ist, so dass jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit einem ihrer Boxen-Datennetzwerkanschlüsse (42) direkt oder über eine oder mehrere andere Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") an den Rechner-Datennetzwerkanschluss der Rechnereinheit (1 ) angeschlossen ist und somit über das so gebildete Datennetzwerk (2) mit der Rechnereinheit (1 ) in Datenaustausch steht.
3. Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest diejenige Anschlussbox (4), die mit einem ihrer Energieanschlüsse (41 1 ) an die externe Energieversorgungseinrichtung (3) angeschlossen ist, mit mindestens zwei weiteren ihrer Energieanschlüsse (412,413) über jeweils ein Energiekabel (5',5"') an mindestens zwei ihr direkt benachbarte Anschlussboxen (4',4"') angeschlossen ist.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit einem ihrer Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) über eines der Energiekabel (5,5',5",5"',5"") an einen externen Verbraucher (6,6',6",6"',6"") angeschlossen ist.
Energienetz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anschlussbox (4) über ein externes elektrisch betätigbares Schaltgerät (7), insbesondere einen elektrisch betätigbaren Leistungsschalter, an den externen Verbraucher (6) angeschlossen ist.
Energienetz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anschlussbox (4) mindestens einen externen Schaltan- schluss (48) aufweist, der zur Ansteuerung und/oder zur Abfrage des externen Schaltgeräts (7), insbesondere des Leistungsschalters, vorgesehen ist, und dass dieser Schaltanschluss (48) an das externe Schaltgerät (7) angeschlossen ist.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") ein internes elektrisch betätigbares Schaltgerät, insbesondere einen internen Leistungsschalter, aufweist, der dafür vorgesehen ist, einen der Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) der Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit den anderen Energieanschlüssen (41 1 ,412,413) dieser Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") durch Schließen des Schaltgeräts elektrisch leitend zu verbinden bzw. durch Öffnen des Schaltgeräts elektrisch zu tren- nen, und dass die Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mindestens einen internen Schaltanschluss aufweist, der zur Ansteuerung und/oder zur Abfrage dieses Schaltgeräts an das Schaltgerät angeschlossen ist.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") mit mindestens drei Energieanschlüssen (41 1 ,412,413) über jeweils ein Energiekabel (5,5',5",5"',5"") an mindestens drei ihr direkt benach barte Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") angeschlossen ist und mit diesen mindestens drei ihr direkt benachbarte Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") über die jeweiligen Energiekabel (5,5',5",5"',5"" in bidirektionalem Datenaustausch steht.
Energienetz nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussbox (4) die Funktion eines Gateways erfüllt.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Energiekabeln (5,5',5",5"',5"") um Drehstromkabel, bei den Energieanschlüssen (41 1 ,412,413) um Drehstromanschlüsse und bei der Energieleitung (43) um eine Drehstromleitung handelt.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) jeder Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") über elektrische Filter, insbesondere über Tiefpassfilter, mit der Energieleitung (43) der jeweiligen Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") verbunden sind. 12. Energienetz nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zweig (431 ,432,433) der Energieleitung (43) mindestens eine Induktivität in Reihe und bevorzugt boxenseitig jeder Induktivität mindestens eine Kapazität zwischen die Energieleitung (43) und Masse angeschlossen ist.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Energienetz durch die Verkabelung mehrerer Anschlussboxen (4,4',4") mit mehreren Energiekabeln (5, 5', 5") zumindest partiell eine Ringstruktur aufweist.
Energienetz nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet dadurch, dass das Energienetz eine separate, d.h. von der Energie Versorgungseinrichtung (3) getrennte Stromversorgung für die Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") vorsieht.
Energienetz, nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") jeweils ein Netzteil aufweisen, mit dem eine Kleinspannung, insbesondere eine Spannung von 24 Volt, erzeugbar ist, die zur Versorgung von internen Baugruppen, zum Beispiel der Messmittelbaugruppe (46), und bevorzugt über einen oder mehrere externe Ausgänge auch zur Versorgung von externen Geräten wie Verbrauchern
(6,6',6",6"',6"") sowie Schaltgeräten (7) geeignet ist.
Anschlussbox, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) Folgendes aufweist:
- Mindestens drei über eine sich verzweigende interne Energieleitung (43) elektrisch leitend miteinander verbundene elektrische Energieanschlüsse (41 1 ,412,413), die jeweils sowohl zum Anschluss an eine andere Anschlussbox (4',4",4"',4""), als auch zum Anschluss an einen externen Verbraucher (6), als auch zum Anschluss an eine externe elektrische Energieversorgungseinrichtung (3) geeignet sind; - für jeden Energieanschluss (41 1 ,412,413) eine daran angeschlossene Modulatons-/Demodulationseinrichtung (441 ,442,443), welche dazu geeignet ist, Daten auf eine am Energieanschluss (41 1 ,412,413) anliegende Versorgungsspannung aufzumodulieren;
- einen zur Datenübertragung an die Modulations-/Demodulationsein- richtungen (441 ,442,443) angeschlossenen Datennetzwerk-Switch (45) mit einem Mikroprozessor und mit mindestens einem, bevorzugt zwei externen Boxen-Datennetzwerkanschlüssen (42);
- mindestens eine an den Daten netzwerk-Switch (45) angeschlossene Messmittelbaugruppe (46), aufweisend Mittel zur Erfassung der Werte elektrischer Größen an mindestens zwei verschiedenen Messpunkten (462,463) in verschiedenen Zweigen (432,433) der internen Energie- leitung (43).
17. Anschlussbox nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) weiterhin folgendes aufweist: - mindestens einen externen Schaltanschluss (48) zur Ansteuerung und/oder zur Abfrage eines externen elektrisch betätigbaren Schaltgeräts (7), insbesondere eines elektrisch betätigbaren Leistungsschalters. 18. Anschlussbox nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anschlussbox (4) weiterhin folgendes aufweist:
- ein internes elektrisch betätigbares Schaltgerät, insbesondere einen elektrisch schaltbaren Leistungsschalter;
- mindestens einen internen Schaltanschluss zur Ansteuerung und/oder zur Abfrage des internen Schaltgeräts. Anschlussbox nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine interne oder externe Schaltanschluss (48) entweder Bestandteil des Daten netzwerks- Switches (45) ist, oder zumindest an den Daten netzwerk-Switch (45) angeschlossen ist.
Anschlussbox nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Modulations-/Demodulationseinrichtung
(441 ,442,443) zwischen dem jeweiligen Energieanschluss
(41 1 ,412,413) und einem dazugehörigen Zweig (431 ,432,433) der Energieleitung (43) angeschlossen und so mit diesen (441 ,442,443; 431 ,432,433) in Reihe geschaltet ist.
Anschlussbox nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) für jeden Energieanschluss (41 1 ,412,413) jeweils mindestens einen, bevorzugt in jeder ihrer Mo- dulations-/Demodulationseinrichtungen (441 ,442,443) angeordneten elektrischen Filter, insbesondere einen Tiefpassfilter, aufweist, wodurch einerseits ein Datenstrom am dazugehörigen Energieanschluss (41 1 ,412,413) ermöglicht und anderseits an der Energieleitung (43) verhindert ist.
Anschlussbox nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Filter mindestens eine Induktivität umfasst, die dem entsprechenden Zweig (431 ,432,433) der Energieleitung (43) in Reihe geschaltet ist.
Anschlussbox nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Filter weiterhin eine Kapazität umfasst, welche boxenseitig zwischen die Induktivität und Masse geschaltet ist.
24. Anschlussbox gemäß einem der Ansprüche 1 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittelbaugruppe (46) eine Recheneinheit aufweist, durch die sie zur Berechnung der Wirkleistung sowie der Effektivwerte von Strom und Spannung geeignet ist.
25. Anschlussbox nach einem der Ansprüche 1 6 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, dass die Messpunkte (462,463) in verschiedenen
Verzweigungen (432,433) der internen Energieleitung (43) angeordnet sind, wobei alle bis auf eine Verzweigung (431 ) einen Messpunkt aufweisen. 26. Anschlussbox nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messmittelbaugruppe (46) durch ihre Recheneinheit dazu befähigt ist, die Werte der elektrischen Größen desjenigen Zweiges, der keinen Messpunkt aufweist (431 ), aus den Werten der elektrischen Größen der anderen Zweige (432,433) zu berechnen.
27. Anschlussbox nach einem der Ansprüche 1 6 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) ein Netzteil,
insbesondere ein 24V-Netzteil, zur Versorgung interner Baugruppen, z.B. der Messmittelbaugruppe (46), des Daten netzwerk-Switches (45) sowie der Modulations-/Demodulationseinrichtungen (441 ,442,443) aufweist.
28. Anschlussbox nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,
dass das Netzteil externe Anschlüsse aufweist, durch die das Netzteil sowohl zur Stromversorgung anzuschließender Verbraucher (6) als auch zum Betrieb eines externen elektrisch betätigbaren Schaltgeräts (7) geeignet ist.
29. Anschlussbox nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekenn- zeichnet, dass es sich bei den Energiekabeln (5,5',5",5"',5 ) um
Drehstromkabel, bei den Energieanschlüssen (41 1 ,412,413) um Drehstromanschlüsse und bei der Energieleitung (43) um eine Drehstromleitung mit jeweils drei verschiedenen Phasen handelt.
30. Anschlussbox nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messpunkt (432,463) drei Untermesspunkte aufweist, die in den drei verschiedenen Phasen der Energieleitung (43) angeordnet sind.
31 . Anschlussbox nach einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulations-/Demodulationseinrichtung
(441 ,442,443) an mindestens eine Phase des jeweiligen Energieanschlusses (41 1 ,412,413) angeschlossen ist.
32. Anschlussbox nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Modulations-/Demodulationseinrichtung (441 ,442,443) an zwei Phasen des jeweiligen Energieanschlusses (41 1 ,412,413) angeschlossen ist.
33. Anschlussbox nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulations-/Demodulationseinrichtungen (441 ,442,443) geeignet sind, eine symmetrische Signalübertragung zu gewährleisten. 34. Anschlussbox nach einem der Ansprüche 1 6 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) an mindestens einem Energiean- schluss (41 1 ,412,413) mindestens eine elektrische Sicherung oder zumindest einen Anschluss für eine elektrische Sicherung aufweist.
Anschlussbox nach einem der Ansprüche 16 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbox (4) eine Speichereinheit aufweist, die dazu geeignet ist, zumindest die in dieser Anschlussbox (4) gemessenen Werte der elektrischen Größen zu speichern. 36. Anschlussbox nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinheit in Form eines Schieberegisters aufgebaut ist. Verfahren zum Betrieb des Energienetzes nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Verfahren eine Topo- logieerkennung umfasst, wobei die Topologieerkennung folgende Schritte aufweist:
- sequentielles Abfragen der Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") durch die Rechnereinheit (1 );
- Durchführen einer direkten Nachbarschaftserkennung zwischen jeder Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") und der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox (4,4',4",4"',4""),
wobei die direkte Nachbarschaftserkennung durch die bidirektionale Datenübertragung zwischen jeder Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") und der mindestens einen ihr direkt benachbarten Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") über das diese beiden Anschlussboxen
(4,4',4",4"',4"") verbindende Energiekabel (5,5',5",5"',5"") erfolgt;
- Übertragen der direkten Nachbarschaftsbeziehungen von den Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") an die Rechnereinheit (1 );
- Abbilden der Topologie des Energienetzes entsprechend der übertragenen direkten Nachbarschaftsbeziehungen durch die Rechnereinheit (1 ).
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass
- die nachgebildete Topologie des Energienetzes in der Rechnereinheit (1 ) gespeichert wird;
- die Topologieerkennung in regelmäßigen zeitlichen Abständen wiederholt wird; - jede erneut ermittelte nachgebildete Topologie mit der gespeicherten Topologie verglichen wird;
- bei Abweichungen zwischen der gespeicherten Topologie und der erneut ermittelten Topologie von der Rechnereinheit (1 ) ein Warnhinweis generiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass
- nach jeder Topologieerkennung jede Anschlussbox
(4,4',4",4"',4"") ihren Anschluss an das Datennetzwerk (2) überprüft, woraufhin
- entweder bei nicht angeschlossenem Datennetzwerk (2) die zu einer Aufrechterhaltung von Basisfunktionen des Energienetzes zu übertragende Daten über die jeweiligen Energieanschlüsse (41 1 ,412,413) und die entsprechenden Energiekabel (5,5',5",5"',5"") übertragen werden;
- oder bei angeschlossenem Datennetzwerk (2) die zu der Aufrechterhaltung von Basisfunktionen des Energienetzes zu übertragenden Daten bevorzugt über das Datennetzwerk (2) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Topologieerkennung zu den Basisfunktionen des Energienetzes zählt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ermitteln und Übertragen der Werte elektrischer Größen wie Strom, Spannung und Leistung von einzelnen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") an die Rechnereinheit (1 ) stattfindet und zu den Basisfunktionen des Energienetzes zählt. Verfahren nach Anspruch 41 , dadurch gekennzeichnet,
- das jede Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") in der Rechnereinheit (1 ) mit einem Namen eindeutig bezeichnet wird;
- dass die Rechnereinheit (1 ) dem Namen jeder Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") die MAC- Adresse des dazugehörigen Datennetzwerk-Switches (45) zuordnet und speichert;
- dass die Rechnereinheit (1 ) die Werte elektrischer Größen jeder An schlussbox (4,4',4",4"',4"") dem Namen dieser Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") zuordnet und speichert.
Verfahren zum Messen, Auswerten, Diagnostizieren und Administrieren des Energienetzes nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Ermitteln der Werte elektrischer Größen durch die einzelnen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") an ihren Energieanschlüssen
(41 1 ,412,413);
- Abfragen der Werte der elektrischen Größen der einzelnen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") durch die Rechnereinheit (1 );
- Übertragen der Werte der elektrischen Größen von den Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") an die Rechnereinheit (1 );
- Speichern der Werte der elektrischen Größen als den jeweiligen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") zugehörig in einer Datenbank der Rechnereinheit (1 ); - regelmäßiges Berechnen des Energieverbrauchs an den einzelnen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") durch die Rechnereinheit (1 );
- regelmäßiges Berechnen des Gesamtenergieverbrauchs durch die Rechnereinheit (1 ).
Verfahren nach Anspruch 43, wobei das Verfahren zusätzlich folgende Schritte umfasst:
- Festlegen eines Gesamtreferenzwertes für den Energieverbrauch des gesamten Energienetzes;
- Festlegen bestimmter entbehrlicher Verbraucher;
- Vergleichen des Gesamtenergieverbrauchs mit dem Gesamtrefe- renzwert;
- Abschalten der entbehrlichen Verbraucher (6,6',6",6"',6"") durch die daran angeschlossenen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") über entsprechende Schaltgeräte (7), sobald der Gesamtenergieverbrauch den Gesamtreferenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich folgende Schritte umfasst:
- Festlegen eines jeweiligen Einzel referenzwertes für einzelne
Anschlussboxen'(4,4',4",4"',4"");
- Vergleichen des Energieverbrauchs einzelner Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") mit einem Einzelreferenzwert; - Abschalten einzelner Verbraucher (6,6',6",6"',6"") derjenigen Anschlussboxen (4,4',4",4"',4""), welche ihren jeweiligen Einzelreferenzwert überschreiten über entsprechende Schaltgeräte (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, wobei das Verfah zusätzlich folgende Schritte umfasst:
- Vergleich einer ersten Spannung an einem elektrischen Energiean- schluss (41 2) einer Anschlussbox (4) mit einer zweiten Spannung an einem über ein elektrisches Energiekabel (5') daran angeschlossenen elektrischen Energieanschluss (41 1 ) einer ihr direkt benachbarten Anschlussbox (4') ;
- Auslösen eines Warnsignals, sobald zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung eine Abweichung ermittelt wird, die einen vorgegebenen Wert überschreitet.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Messmittelbaugruppe (46) jeder Anschlussbox (4,4',4",4"',4"") die Effektivwerte von Strom, Spannung und
Wirkleistung an ihren elektrischen Energieanschlüssen (41 1 ,41 2,41 3) ermittelt und bei Abfrage durch die Rechnereinheit (1 ) mittels ihres Datennetzwerk-Switches (45) an die Rechnereinheit (1 ) überträgt. 48. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Messwerte in der Datenbank der Rechnereinheit (1 ) über einen beliebig langen Zeitraum, insbesondere über mehrere Tage, unkomprimiert und nach diesem Zeitraum komprimiert gespeichert und bei Bedarf bevorzugt graphisch angezeigt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Messwerte über einen bestimmten Zeitraum von der Rechnereinheit (1 ) graphisch dargestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") bei Eintritt bestimmter Ereignisse, beispielsweise beim Messen eines besonders außergewöhnlichen Wertes für eine elektrische Größe, aktiv entsprechende Daten, insbesondere dafür vorgesehen Nachrichten, an andere Anschlussboxen (4,4',4",4"',4"") und/oder die Rechnereinheit (1 ) senden.
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