WO2019063147A1 - Überwachung eines energieparameters in einer verteilstation - Google Patents

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WO2019063147A1
WO2019063147A1 PCT/EP2018/066808 EP2018066808W WO2019063147A1 WO 2019063147 A1 WO2019063147 A1 WO 2019063147A1 EP 2018066808 W EP2018066808 W EP 2018066808W WO 2019063147 A1 WO2019063147 A1 WO 2019063147A1
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WO
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monitoring
monitoring device
voltage
energy parameter
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PCT/EP2018/066808
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French (fr)
Inventor
Denis Merkle
Andreas Hettich
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EnBW Energie Baden-Württemberg AG
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    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/002—Remote reading of utility meters

Definitions

  • the present invention relates to a monitoring device for monitoring an energy parameter in a distribution station, a readout device for interrogating a monitoring device in a distribution station, a monitoring system for monitoring energy parameters and a method for monitoring an energy parameter and a method for interrogating a monitoring device in a distribution station.
  • Substation stations also called network stations
  • Such substations usually include a medium voltage switchgear, a transformer and a low voltage distribution (NSV) , which are installed in a housing (station building).
  • the low-voltage distribution consists of a feed and several cable outlets that supply connected consumers with low voltage and / or remove connected feeders energy.
  • KVS Cable distribution cabinets
  • HAK domestic connection box
  • charging electric vehicles or stationary energy storage devices can result in short-term high loads and heavy consumption fluctuations. If multiple charging points for electric vehicles are connected to a single cable outlet, there is a heavy load on the cable outlet during charging. This can lead to a voltage reduction (undervoltage) and overloading of the cable strands.
  • the current measurement in the low-voltage and medium-voltage grid is usually carried out manually by on-site maintenance personnel at the substations.
  • inductive current transformers, current clamps, permanently installed inductive transducers on switch-disconnectors or on the low-voltage distribution Rogowski coils with appropriate signal processing and Hall sensors are used.
  • a corresponding remote evaluation device or a data collector a data concentrator or a head-end station must be used, which may be formed, for example, as a control cabinet or as a portable meter.
  • the sensors (transducers) are then connected by cable to the corresponding evaluation unit.
  • DE 10 201 1075 353 A1 discloses an error monitoring system for a distribution network station of a power supply network.
  • the fault monitoring system is for one of a feed point z.
  • the distribution network station has at least one input side facing the feed point with an associated input-side load switch and at least one output side remote from the input side with an associated output-side load switch.
  • the fault monitoring system comprises a measuring device locally assigned to the distribution network station for detecting both input-side load flow information at the input side of the distribution network station and output-side load flow information at the output side of the distribution network station.
  • In the Load flow information may in particular be information about the electric current flow, which may optionally be accompanied by information about the electrical voltage.
  • DE 20 2008 017 797 U1 discloses a counting and measuring point system for counting and measuring the consumption or the generation of electrical energy.
  • the system comprises a number of fixed connection devices connected to the power supply and suitable for the removal or supply of electrical energy by means of consumption and / or generation units, which are provided with an identification by means of which the connection owner can be identified, and at least one an identifiable, non-stationary functional unit for measuring and counting the electrical energy taken by power and / or generating units at one or more localized terminal devices via an electrical conductor, the functional unit comprising: aa. a device for detecting the identifier of the connection device, bb.
  • an identifiable device for counting and measuring the electrical energy taken from the connection device detected according to (aa.) and / or fed into the connection device cc. a device for feeding the counting and measuring data determined according to (bb.) as well as the identifier of the connecting device used according to (aa.).
  • WO 2012/1 19 648 A1 discloses an energy automation system and a method for operating an energy automation system.
  • the energy automation system comprises a plurality of energy automation devices and at least one higher-level system control device for controlling and / or monitoring the energy automation devices.
  • an additional Energyautomatmaschinestechnik is connected to the concentrator device and by incorporating a device description file of the additional Energyautomatmaschines expertss in a concentrator data model of the concentrator means an automatic configuration of the concentrator device is performed.
  • the invention also relates to a corresponding energy automation system.
  • the present invention poses the problem of enabling monitoring of energy parameters which takes into account the real requirements of the energy suppliers for the monitoring and the construction of the current networks and the existing work processes of the energy suppliers. It should be made possible a monitoring that is cost-effective in terms of installation and operating expenses and equipment costs and at the same time allows monitoring of relevant energy parameters with low error rate and high reliability.
  • a monitoring device for monitoring an energy parameter in a distribution station.
  • the monitoring device is designed for attachment to a voltage conductor in the distribution station and comprises: a device identifier for uniquely identifying the monitoring device, which is designed to be read out of direct spatial proximity; a measuring unit for measuring a current intensity and / or a voltage of an alternating current flowing through the voltage conductor; an evaluation unit for determining the energy parameter based on the measured current intensity and / or voltage; and a communication unit for receiving a request from a readout device and transmitting the energy parameter to the readout device when the received request includes access information based on the device identifier.
  • a readout device for interrogating a monitoring device in a distribution station, comprising: an interface for receiving a device identifier of the Monitor; an access unit for determining access information based on the device identifier; and an interrogation unit for transmitting a request to the monitoring device and for receiving an energy parameter from the monitoring device, wherein the request contains the access information, and wherein the interface is preferably designed for transmitting the energy parameter to a central information collecting point.
  • a further aspect of the present invention relates to a monitoring system for monitoring energy parameters in a distribution station, having at least one monitoring device and a readout device as described above, and having a system identifier for uniquely identifying the monitoring system, which is designed to be read out of direct spatial proximity become.
  • the invention relates to a method for monitoring an energy parameter in a distribution station with a monitoring device for attachment to a voltage conductor in the distribution station, comprising the steps: measuring an amperage and / or a voltage of an alternating current flowing through the voltage conductor; Determining an energy parameter based on the measured current and / or voltage; Receiving a request from a reader; and transmitting the energy parameter to the reader when the received request includes access information based on a device identifier to uniquely identify the monitor, wherein the device identifier is adapted to be read from close proximity.
  • an aspect of the invention relates to a method for interrogating a monitoring device in a distribution station, comprising the steps of: receiving a device identifier of the monitoring device; Determining access information based on the device identifier; and transmitting a request to the monitoring device, the request including the access information; and receiving an energy parameter from the monitor.
  • Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It should be understood that the monitor, reader, monitoring system, and monitoring and polling techniques may be implemented according to the embodiments described for the monitor, interrogator 5, monitoring system, and methods of the dependent claims.
  • an integrated monitoring device is proposed.
  • the device is designed for attachment to a power line conductor in a distribution station and allows the monitoring of an energy parameter based on a current or a voltage.
  • a distribution station herein is preferably understood to mean a transformer station, but also a KVS, a HAK or another component of the power network that is accessible in a housing or box.
  • monitoring device is compact, so that it can be installed in existing distribution stations with little effort and can be left during operation of the distribution station therein. It is a permanent measurement or monitoring allows.
  • the measured value is further processed in an evaluation unit and an energy parameter is determined. For example, filters can be applied, average values formed or time stamps assigned. For further use, the determined energy parameter is transmitted to a read-out device.
  • a request of the read-out device is received. It is checked whether this received request contains access information to ensure that no unauthorized querying of the energy parameter can take place.
  • the monitoring device comprises a device identifier. If this device ID is displayed
  • the access information is based on a device identifier of the monitoring device, the energy parameter is transmitted via the communication unit to the read-out device.
  • the device identifier is part of the Monitoring device designed such that it can be detected only from direct proximity to the monitoring device.
  • access information is generated in an access unit starting from the device identifier, which is then used to transmit the corresponding request in order to obtain the energy parameter from the monitoring device.
  • the interface of the readout device may include, for example, a wireless communication interface or a plug connection.
  • a monitoring system comprises at least one monitoring device and a readout device.
  • a system identifier is provided which uniquely identifies the monitoring system and which is also designed such that it can only be read out of direct spatial proximity.
  • such a monitoring system is used to monitor multiple cable outlets in a distribution station, with each cable outlet monitoring all three phases, as well as the neutral conductor and / or protective conductor, by separate monitoring devices. Monitoring devices are then attached to all individual voltage conductors, which can be read by a common readout device. The communication units of the monitoring devices and the interrogation unit of the readout device are in communication with each other. The system identifier of the monitoring system allows a common response or read the multiple monitoring devices of the monitoring system, which allows efficient querying with little effort.
  • Attachment to a voltage conductor in the distribution station is understood here to mean, in particular, attachment to a voltage conductor within the distribution station, that is to say in the interior of a corresponding housing.
  • Under a reading from direct spatial proximity is understood as detecting an identifier in an immediate surrounding area. In particular, a readout when direct visual contact exists.
  • Under direct spatial proximity is preferably understood an area with a radius of a few centimeters to the monitor, for example a range within a radius of up to 10 cm, up to 20 cm, up to 50 cm or up to one meter.
  • An energy parameter of an alternating current is measured; the voltage of the alternating current is understood to mean, in particular, the effective voltage.
  • the monitoring device provides a much simplified installation and commissioning. Due to the integrated readable device identifier of the monitoring device as well as the corresponding system identification and the resulting security of the communication between the monitoring device and the interrogator, an extensive freedom of configuration is achieved. The markings or identification features are already set ex works, which ensures efficient installation. The qualification of the assembly and operating personnel is subject to only minor requirements.
  • the energy parameter By interrogating the energy parameter as well as a direct forwarding via the interface of the interrogator, media breaks are avoided.
  • the energy parameter can be fed directly into a corresponding computer system so that errors during manual data transmission are avoided. Due to the readability from the immediate vicinity of the device identification and the system identification a high data security as well as a high failure safety is achieved. Only by the on-site readout of an identifier of the energy parameter can be queried. Incorrect operation by the installation personnel is prevented.
  • the measuring unit for measuring the current intensity and the evaluation unit for determining an energy parameter is formed, which represents a maximum current within a predefined time interval.
  • the maximum current can be determined within an interval of 15 minutes.
  • Particularly relevant and meaningful in terms of network planning is the monitoring of the maximum amperage. On the basis of a monitoring of the maximum current strength, relevant conclusions can be drawn for network planning. In most cases, the monitoring of a time course is not necessary and a cost-effective monitoring of the maximum values is sufficient.
  • the device identifier is designed for optical readout, preferably as a QR or barcode; and / or mounted on an outside of the monitor.
  • optical readout preferably as a QR or barcode
  • the use of an optically readable device identifier ensures that readout is only possible in the case of visual contact. Data security is increased. Unauthorized access to the energy parameter is not possible since the device identifier can only be read out if access to the distribution station exists.
  • the use of a barcode or a QR code results in a simple applicability.
  • An attachment to an outside of the housing of the monitor can be done for example in the form of a sticker or by direct printing.
  • the system identifier is preferably designed accordingly. The system identifier can then be placed inside the station housing so that it can only be read when the housing is open.
  • the measuring unit is designed for measuring the current intensity and comprises an inductive converter with a core enclosing the voltage conductor, which core is divisible for attachment to the voltage conductor.
  • a sensor based on the inductive measuring principle can be used.
  • the core is preferably formed divisible, so can be divided or attached for attaching to accommodate the voltage conductor or enclose. A high measuring accuracy as well as a simple, later installability and a compact executability are achieved.
  • the monitoring device comprises an inductive converter for obtaining energy based on the alternating current in the voltage conductor.
  • inductive transducer the same transducer as for the measurement can be used.
  • the energy production is then also based on the alternating current in the voltage conductor.
  • a voltage is induced. Gained energy can be used directly to power the monitor.
  • the monitoring device may additionally comprise an energy store for storing the energy obtained, for example a rechargeable battery or a capacitor, in order thereby to enable buffering or time-shifted operation.
  • a direct supply of the monitor (without battery / capacitor) from the converter is preferred.
  • the monitoring device further comprises a memory unit for periodically storing the energy parameter, wherein the communication unit is designed to transmit at least one stored energy parameter.
  • the energy parameter can be stored regularly, so that the monitoring device can be operated in the form of a data logger. A read-out then takes place at irregular intervals, with several stored energy parameters being transmitted during read-out. The operating costs are reduced.
  • the communication unit is designed for wireless communication, preferably as a Bluetooth or wake-up transceiver.
  • the interrogation unit of the readout device is also preferably designed for wireless communication.
  • the access information then corresponds, for example, to a Bluetooth pairing code or a wakeup sequence of a wakeup transceiver. This is particularly advantageous if, as described above, the energy supply by energy harvesting by means of an inductive transducer should be made.
  • the monitoring device comprises a display unit for displaying the energy parameter, wherein the display unit is preferably designed as an e-ink display.
  • the display unit may be configured to display the current measured value when a control element (e.g., push-button) is operated. This allows a quick and uncomplicated on-site reading of the current value. As a result, a functional test can be simplified.
  • the monitoring device comprises a time measuring unit for determining measuring times, wherein the measuring unit is designed to measure the current intensity and / or voltage at the measuring times; and / or wherein the evaluation unit is designed to determine the energy parameter at the measurement times.
  • the measuring unit of the monitoring device can optionally additionally or alternatively be designed for measuring the current intensity and / or the voltage, also for measuring a temperature. It is also possible that a separate additional temperature sensor is provided in the monitoring device, which allows, for example, the determination of a temperature of the voltage conductor and / or a transformer. Based on the determined temperature further relevant additional information can be obtained.
  • the monitoring device is designed for coupling to the voltage conductor by means of a holding element and preferably arranged in a fully encapsulated housing for protection against dirt, moisture and other environmental influences.
  • a holding element can be used, for example, a tether or secured against loosening screw.
  • the holding element allows easy attachment of the monitor to the voltage conductor. An efficient installation, which can be done later and which does not require special skills and special tools and thus can be realized cost-effectively, is achieved.
  • the read-out device comprises a reading unit for reading out the device identifier and the system identifier; and the interface is designed to transmit the device identifier and the system identifier to a central information common parts for storing an association between the device identifier and the system identifier.
  • the reading unit for example bar code or QR code reader or smartphone camera
  • both the device identifier and the system identifier can be read.
  • an association between device identifications of the at least one monitoring device, the monitoring system and the system identifier can be made. This assignment is stored centrally.
  • the central information collecting point can be designed as a local or remote (Internet) database.
  • the monitoring system comprises at least one set of equipment, to which at least one monitoring device is assigned; and at least one sentence identifier for uniquely identifying the at least one a set of equipment adapted to be read out of direct spatial proximity, the reading unit being adapted to read the set identifier; and the interface is adapted to transmit the sentence identifier to the central information collection point and to receive the device identifier of the at least one monitoring device associated with the device set from the central information collection point.
  • the various voltage conductors of a cable outlet three phases, a neutral and / or protective conductor
  • the use of a record identifier analogous to the device identifier and the system identification results in a further hierarchy level for the monitoring and for the
  • the multiple monitors of a set belong to the same monitoring system and form a subunit within that monitoring system.
  • the device identifiers of the individual monitoring devices assigned to the equipment set can be requested.
  • the reading of the record identifier is sufficient and it is not necessary to read out each device identifier separately. The operability is further improved.
  • the monitoring system comprises a central information collecting point for storing an association between
  • Device identifier and system identifier which is designed to receive a system identifier and / or a sentence identifier; and to communicate at least one device identifier associated with the monitoring system or equipment set.
  • the device identifiers associated with the monitoring system or the equipment set are transmitted. Efficient handling is ensured.
  • the method according to the invention for monitoring an energy parameter comprises the steps of the above-described method for interrogating the monitoring device and the following further steps: reading a system identifier for uniquely identifying a monitoring system from direct spatial proximity; and transmitting the system identifier to a central information collection point for Storing an association between the device identifier and the system identifier, wherein the step of receiving the device identifier of the monitoring device comprises receiving the device identifier of the at least one monitoring device assigned to the monitoring system from the central information collection point.
  • the information collection point is used to answer a query in order to make the corresponding assigned device identifications available for the query on the basis of a read-out system identifier. A separate readout is no longer required after a single installation or commissioning of the monitoring system. The efficiency of reading is increased.
  • the following steps are preferably carried out: attaching the monitoring device to a voltage conductor in the distribution station; Attaching the system identifier to the distribution station; Reading the device identifier and the system identifier from close proximity; and transmitting the device identifier and the system identifier to a central information collection point for storing an association between the device identifier and the system identifier. Only for commissioning it is necessary to read both the device ID and the system ID. After transmitting the device identifier and system identifier to the central information collection point, an assignment can be made there. For future read-outs, only the read-out of the system identifier is required. The associated monitoring devices can be obtained from the information common parts based on the stored assignment.
  • the invention relates to a computer program product with a data carrier, on which program code is stored, which is designed to execute the methods with the steps set out above, when the program code is executed.
  • Figure 1 is a schematic representation of a monitoring system according to the invention with monitoring device and readout device;
  • FIG. 1 is an illustration of the monitoring device
  • FIG. 3 shows another illustration of the monitoring device with split
  • Figure 4 is an illustration of the readout device
  • Figure 5 is a schematic representation of a monitoring system according to the invention and a central information collecting point;
  • Figure 6 is a schematic representation of the application of system
  • FIG. 7 shows a representation of a hierarchical assignment of device identifiers to record identifiers and a system identifier
  • FIG. 8 shows an illustration of the sequence of a method according to the invention for querying a monitoring device
  • FIG. 9 a representation of a preferred embodiment of the method according to the invention for monitoring an energy parameter.
  • FIG. 10 shows a method for starting up a monitoring system.
  • FIG. 1 shows a monitoring system 10 according to the invention for monitoring energy parameters in a distribution station 12. Shown is a distribution station 12, which represents the link between medium voltage and low voltage in the power distribution network as substation. In the distribution station 12, an incoming medium voltage by means of a Transformers in a low voltage for the supply of end customers (consumers and / or feeders) converted.
  • the monitoring system 10 comprises a monitoring device 14 with which an energy parameter in the distribution station 12 can be monitored. Furthermore, the monitoring system 10 includes a readout device 16, with which the monitoring device 14 can be queried or read. Furthermore, the monitoring system 10 includes a system identifier 18, which can be read by a corresponding reading unit from direct spatial proximity 10.
  • the monitoring system 10 permits an efficient and situation-adequate monitoring of the current intensity and / or voltage in the distribution station.
  • a medium-voltage line is connected via a medium-voltage connection 22 to the Verl s partial station 12.
  • the medium voltage is transformed into a low voltage and passed in the illustrated example over a total of five cable outlets 24 to end customers.
  • Each cable outlet 24 comprises three phase conductors and a neutral conductor and / or protective conductor.
  • four voltage conductors 20 on each of the five cable outlets 24 are each provided separately with a total of 20 monitoring devices. Of course, it is also possible to monitor individual cable outlets or selected voltage conductors.
  • the monitoring device 14 allows a measurement of a current intensity and / or a voltage of an alternating current flowing through the voltage conductor 20. Based on the measured quantity, an energy parameter is determined. This energy parameter can then be read out by the read-out device 16. For this purpose, the read-out device 16 transmits a request to the monitoring device 14, which is based on a device identifier of the monitoring device 14 and contains a corresponding access information. The use of the access information ensures that a query of the monitoring device 14 only by a suitably authorized person or can be done by a suitably authorized reader 16. Data security is guaranteed.
  • the system identifier 18 is mounted in the interior of the distribution station 12 so that it is accessible only when a lockable door 26 of the distribution station 12 is opened. Only a fitter or another authorized person can open the door 26 and read the system identifier 18. Based on the readout of the system identifier 18, the device identifiers of the plurality of monitoring devices 14 can be determined so that the associated access information can be derived and the monitoring devices 14 can be queried.
  • FIG. 2 shows a monitoring device 14 according to the invention, which is attached to a voltage conductor 20.
  • the monitoring device 14 is designed as a small and compact device so that it can be retrofitted and used in existing distribution stations or directly to medium voltage connections at large consumers.
  • the compact design ensures high compatibility with differently designed voltage conductors.
  • the device is suitable for use in various environments.
  • the monitoring device 14 comprises a housing
  • the monitoring device 14 comprises, for carrying out the actual measurement, a measuring unit 30 which allows a measurement of the alternating current flowing through the voltage conductor 20 in order to determine the current intensity and / or the voltage.
  • a measuring unit 30 which allows a measurement of the alternating current flowing through the voltage conductor 20 in order to determine the current intensity and / or the voltage.
  • Possible measuring ranges for current measurement for use in low-voltage networks are in the range of 0 to 250 A or 0 to 400 A or 0 to 600 A or 0 to 1 .000 A or 0 to 1600 A.
  • Possible ranges of measurement are for use in medium-voltage networks For example, in the range of 0 to 100 A or 0 to 200 A or 0 to 400 A or 0 to 630 A.
  • an accuracy class of 3 whereby a cost-effective implementation can be ensured.
  • the monitoring device 14 further comprises a device identifier 32, which is formed in the illustrated embodiment as a QR code.
  • the device identifier 32 can only be read out of direct spatial proximity.
  • the displayed QR code can only be read out if there is an immediate visual connection.
  • the monitoring device 14 comprises an evaluation unit 34 in which an energy parameter is determined on the basis of the measured current intensity and / or voltage.
  • the evaluation unit 34 is designed as a processor that can process the measured values. For example, filters can be applied or average or instantaneous values can be determined.
  • the monitoring device comprises a communication unit 36 which enables communication with the readout device.
  • the communication unit 36 is designed as a Bluetooth or Bluetooth low-energy chip and the access information corresponds to a pairing code. It is understood that alternatively also other communication connections can be used.
  • the wireless communication realizes an efficient readout of a plurality of monitoring devices 14 within a distribution station. In addition, no direct contact with the voltage conductor is necessary, so that the safety of maintenance personnel is guaranteed.
  • a maximum current intensity within a predefined time interval for example 15 minutes, can be determined in the evaluation unit 34. Based on the monitoring of this energy parameter is a for the network planning sufficiently accurate estimation of the applied loads possible. It is not necessary to carry out the measurement with a higher measurement frequency, since the added benefit of higher resolution network planning measurements is low.
  • the monitoring device 14 comprises a display unit 38, which serves to enable an efficient monitoring of the currently measured value.
  • the display unit 38 makes it possible to display the current measured value.
  • a button can be provided which triggers a display of the currently measured value.
  • the display unit 38 is designed as energy-saving e-ink display.
  • the display unit 38 can display a maximum current intensity within the preceding 15-minute interval at the push of a button.
  • the monitoring device 14 comprises a time measuring unit 40, which may be designed as a real-time clock (RTC).
  • the time measuring unit 40 is used to determine measuring times, wherein at these measuring times in each case a measurement of the current and / or voltage by the measuring unit 30 takes place.
  • the time measuring unit 40 furthermore allows a time stamping function, so that time stamps can be assigned to the determined energy parameters, whereby the subsequent evaluation is simplified and improved.
  • the time measuring unit 40 is set during installation or already during the production of the monitoring device 14.
  • a holding element 46 is provided, which may be formed, for example, as a holding strap or secured against loosening screw.
  • the monitoring device 14 comprises an energy store 42, for example a primary battery, a rechargeable battery or a capacitor, by means of which the monitoring device 14 is supplied with energy. Both the measurement and the recovery of the energy required for the operation of the monitoring device 14 in the illustrated embodiment is based on the alternating voltage flowing in the voltage conductor 20 and the voltage induced by this alternating voltage. For energy supply while an inductive converter 44 is used, which cooperates with the energy storage 42 for power supply. The energy storage serves as a buffer, if the current flow is not sufficient for the supply.
  • an energy store 42 for example a primary battery, a rechargeable battery or a capacitor
  • FIGS. 2 and 3 show that the monitoring device 14 comprises a metallic core 48 which surrounds the voltage conductor 20 and is foldable.
  • a gripping of the voltage conductor 20 by an inductive element is required. This is achieved by a metallic core 48 enclosing the voltage conductor 20.
  • the core 48 is divisible.
  • a folding mechanism 50 is provided, through which a part of the voltage conductor 20 comprehensive core can be opened for installation. The voltage conductor 20 therefore does not have to be disconnected for the installation of the monitoring device 14.
  • the attachment of the monitoring device 14 can take place during operation and on an existing system. The installation can also be made with already connected cables, conductors or busbars.
  • An energy parameter is stored every 15 minutes representing the maximum current within the previous 15-minute interval. This can be realized, for example, by storing in the non-volatile memory once per minute a value which is overwritten when a larger value is detected. The interval for the energy parameter can also be shorter than 15 minutes.
  • the monitoring device 14 can also be operated at a voltage potential since no wireless connection is required for the readout by the wireless connection. In the event that the monitoring device 14 is to be used for monitoring a voltage, the voltage value can be tapped off by the measuring unit via a wired connection. Then the voltage value can be applied with a time stamp for later power and load flow calculations.
  • the monitoring device 14 can preferably take place at the undervoltage terminals of a feeding transformer or at a feed of the low-voltage supply, at the cable outlet or at a busbar of the low-voltage supply or in the service connection box.
  • a resistive coupling or a capacitive voltage divider in the measuring unit is conceivable.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the readout device 16 according to the invention. Shown is a version as a tablet computer. Alternatively, the readout device 16 according to the invention can also be embodied as a Toughbook, smartphone or smartphone app using the sensors integrated in the smartphone.
  • the read-out device 16 comprises an interface 52, which can be embodied as a physical connection interface (plug connection), as a wireless communication unit or as a software interface or from a combination of the aforementioned types of interface.
  • the interface 52 serves to receive a device identifier of the monitoring device.
  • the device identifier can be received from a database via a wireless connection 54.
  • a direct readout can also take place by means of a reading unit 56 coupled to the interface 52, wherein the reading unit 56 can be designed as a camera of the tablet.
  • the Interface 52 can be used to forward the received energy from the monitor parameters and transmit, for example, to a database.
  • a mobile data connection or a WLAN connection is usually provided.
  • the read-out device 16 comprises an interrogation unit 58, which is designed for communication with the communication unit of the monitoring device.
  • the interrogation unit is also designed as a Bluetooth, Bluetooth low-energy, NFC or other radio transceiver.
  • the reader 16 sends a request to the monitoring device and receives the response of the monitoring device with the energy parameter determined in the monitoring device.
  • the read-out device 16 furthermore comprises an access unit 60.
  • this access unit 60 a corresponding access information is determined on the basis of the device identifier of the monitoring device to be interrogated which was previously received via the interface. Only if the request to the monitoring device is based on this access information, it is ensured that the query is authorized and that the monitoring device transmits the energy parameter.
  • FIG. 5 shows a monitoring system 10 which, in addition to the monitoring device 14, the read-out device 16 and the system identifier 18, also comprises a central information collecting point 62.
  • the central information collecting point 62 represents a central instance or a central server. For example, it may be implemented as an Internet server or Internet database. An association between device identifiers of the various monitoring devices 14 and the system identifier 18 of the monitoring system 10 is stored in the central information collecting point.
  • the interrogation of the plurality of monitoring devices 14 in a distribution station can then function in such a way that the read-out device 16 first reads out the system identifier 18 of the monitoring system 10.
  • a correspondingly designed reading unit of the readout device 16 can be used.
  • the system identifier 18 is then transmitted to the central information collection point 62.
  • the central information collection point 62 returns the device identifiers associated with the system identifier 18 to the readout device 16.
  • the readout device 16 can then read out the monitoring devices 14 in the substation and receive the corresponding energy parameters.
  • These energy parameters may then optionally be returned to the central information collection point 62 and then fed from there, for example, to a corresponding information system (e.g., SAP).
  • a corresponding information system e.g., SAP
  • the reading unit of the read-out unit 16 is preferably designed to have both the system identifier 18 and the device identifiers of the monitoring unit.
  • the detected identifiers are then transmitted to the central information collection point 62 to generate the assignment. Once the assignment has been generated once, the assignment can be used for the following read-out processes and it is sufficient to transmit the system identifier in order to query the monitoring devices 14.
  • the system identifier 18 is preferably likewise embodied as a QR code and in an inner region of the distribution station 12 appropriate.
  • the system identifier 18 is therefore only readable when the door of the distribution station 12 is open. This is only possible if a locking of the door is released. Only authorized personnel can thus read out the system identifier 18 and access the energy parameters of the monitoring devices 14.
  • the individual cable outlets can also be provided with record identifiers 64.
  • QR codes can also be used.
  • the four and / or five voltage conductors of a cable outlet or the monitors attached thereto are assigned to a set of equipment 66. The assignment of the different cable outlets to a plant or to a system is based on the system identification.
  • a monitoring system 10 comprises a plurality of sets of devices 66, which in turn each comprise a plurality of monitoring devices 14.
  • Each level has a corresponding identifier (system ID, record ID and device ID) separately.
  • the use of the sentence identifier is carried out analogously to the use of the system identifier. It is thus possible to read the record identifier and to determine the device identifiers assigned to the record identifier by communicating with the central information collector. For this, a configuration in the sense of an initialization must first be carried out. This is done by first reading the system identifier, then the record identifiers and finally the system identifier during commissioning by means of the reading unit 56 of the reading device 16, in order to transmit them to the central information collecting point.
  • FIG. 8 schematically illustrates the sequence of a method according to the invention for monitoring an energy parameter in a distribution station shown.
  • the method includes the steps of measuring a current and / or voltage S10, determining an S12 of an energy parameter based thereon, receiving a read-out of a readout device S14, and transmitting the S16 of the energy parameter to the readout device.
  • a read-out method is used as an operating method in a monitoring device.
  • a processor of the monitoring device can be configured to execute the individual method steps.
  • the steps of measuring S10 and the determination S12 of the energy parameter are usually performed in a recurring manner.
  • the steps of receiving S14 and transmitting S16 are performed only when a corresponding request from a reader has been received.
  • FIG. 9 shows the sequence of a method for monitoring an energy parameter, which comprises both the steps carried out in the monitoring device and in the read-out device.
  • the steps of reading out system identification code S20 of the system identifier to a central information collecting point, receiving S22 a device identifier of the monitoring device from the central information collecting point, enabling information S24 are based on access information the device identifier and the transmission S26 a request to the monitoring device executed.
  • the reading device After completion of the corresponding method in the monitoring device, the reading device performs a step of receiving S28 of an energy parameter from the monitoring device.
  • FIG. 10 shows a method for starting up a monitoring system.
  • the method comprises the steps of attaching the monitor S30 to a voltage line in the distribution station, attaching the system identifier to the distribution station S32, reading out the device identifier and system identifier and transmitter S36 and the system identifier to a central information collection point.
  • the method for commissioning can be implemented, for example, as a computer program or smartphone / tablet app.
  • the monitoring devices are already provided at the factory with corresponding device identifiers that can be read during installation on site.
  • sentence identifiers are already provided.
  • the record identifiers of the various equipment sets are then likewise read in and applied directly, for example in the form of a sticker, to the corresponding installation part.
  • the installation location of the system is clearly defined by attaching the system identifier, whereby all devices are clearly identified.
  • the installer will be guided through the installation process by the software to ensure correct allocation of the installation.
  • a smartphone or tablet app is preferably provided as a readout device.
  • the various identifiers are scanned in a software-defined order.
  • the GPS coordinates and an orientation of the read-out device are preferably simultaneously stored by detecting the earth's magnetic field.
  • a request can be made to the operating staff for generating an image as further additional information. Due to the additional acquisition of the GPS coordinates and the alignment, an automatic software-related assignment of the system identifier, record identifiers and device identifiers to the system-specific data (for example name, technical data or cards) can take place. It is understood that in the case of unclear or incomplete data, a plausibility check can be triggered. For the reading of the monitoring devices in a distribution station, it is then only necessary that the access to the monitoring station is established.
  • a read-out of the monitoring devices can be carried out again by a software-guided method.
  • the system identifier and / or the sentence identifiers can be read in order to then obtain the device identifications of the monitoring devices mounted in the distribution station based thereon.
  • the determined energy parameters can be temporarily stored locally on the read-out device and optionally transferred to the central information collecting point when the data connection is available.
  • the determined energy parameters are also transmitted to the central information collection point for further system-side processing without media breaks.
  • the monitoring system according to the invention is used in walk-in and non-accessible substations of the power distribution network as well as in cable distribution cabinets, house connection boxes and medium voltage conductors. Also conceivable is an application in the industrial environment or in building technology in control cabinets or in other connection boxes. Applications in the charging infrastructure, in power plants, in control technology, in industry, in photovoltaics or wind power, in measurement technology for electromobility as well as in measuring technology for sector couplings are possible.
  • a computer program can be stored / distributed on a nonvolatile data carrier, for example on an optical memory or on a semiconductor drive (SSD).
  • a computer program may be distributed along with hardware and / or as part of a hardware, eg, distributed by the internet or via wired or wireless communication systems. Reference signs in the claims are not intended to be limiting.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät (14) zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation (12), wobei das Überwachungsgerät zum Anbringen an einen Spannungsleiter (20) in der Verteilstation ausgebildet ist, mit: einer Gerätekennung (32) zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwa- chungsgeräts, die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgele- sen zu werden; einer Messeinheit (30) zum Messen einer Stromstärke und/oder einer Spannung eines den Spannungsleiter durchfließenden Wechselstroms; einer Auswerteeinheit (34) zum Ermitteln des Energieparameters basierend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung; und einer Kommunikations- einheit (36) zum Empfangen einer Anfrage eines Auslesegeräts (16) und zum Übermitteln des Energieparameters an das Auslesegerät, wenn die empfan- gene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, die auf der Gerätekennung ba- siert. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Auslesegerät (16) sowie ein Überwa- chungssystem (10), ein Verfahren zum Überwachen eines Energieparameters sowie ein Verfahren zum Auslesen eines Überwachungsgeräts (14).

Description

EnBW Energie Baden-Württemberg AG
Überwachung eines Energieparameters in einer Verteilstation
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation, ein Auslesegerät zum Abfragen eines Überwachungsgeräts in einer Verteilstation, ein Überwachungssystem zum Überwachen von Energieparametern sowie ein Verfahren zum Überwachen eines Energieparameters und ein Verfahren zum Abfragen eines Überwachungsgeräts in einer Verteilstation. Umspannstationen (auch Netzstationen genannt), stellen in einem Stromnetz das Bindeglied zwischen Mittelspannung (10, 20 oder 30 kV) und Niederspannung (230 oder 400 V) dar. Derartige Umspannstationen beinhalten in der Regel eine Mittelspannungsschaltanlage, einen Transformator und eine Niederspannungsverteilung (NSV), die in einem Gehäuse (Stationsgebäude) einge- baut sind. Die Niederspannungsverteilung besteht dabei aus einer Einspeisung und mehreren Kabelabgängen, die angeschlossene Verbraucher mit Niederspannung versorgen und/oder angeschlossenen Einspeisern eingespeiste Energie abnehmen. Innerhalb der Umspannstation finden sich üblicherweise fünf bis zehn Kabelabgänge, wobei ein einzelnes an einen Kabelabgang ange- schlossenes Kabel in seinem Verlauf innerhalb eines Straßenzugs mehrere Endkunden (Verbraucher und/oder Einspeiser) versorgt. Für eine Aufteilung der Kabelstränge außerhalb der Umspannstation stehen so genannte Kabelverteilerschränke (KVS) zur Verfügung, die üblicherweise drei bis neun Kabelabgänge beinhalten. Einzelne Wohn- oder Gewerbeeinheiten sind wiederum über einen Hausanschlusskasten (HAK) an das Stromnetz angebunden. Große Gewerbeeinheiten können auch direkt an einen Kabelabgang in der Um- spannstation angeschlossen sein.
Heutige Stromnetze sind primär darauf ausgerichtet, dass die Stromerzeugung fast ausschließlich zentral erfolgt. Historisch gewachsen erfolgte die Stromerzeugung zentral in großen Kraftwerken, wodurch die Mittelspannung relativ kon- stant gehalten werden konnte und ein Spannungsabfall erst zwischen Umspannstation und Verbraucher stattfand. In heutiger Zeit erfolgt jedoch die Erzeugung von Energie immer mehr auch aus regenerativen Quellen. Dabei erfolgt die Energieerzeugung teilweise dezentral in kleinen Einspeisestationen. Insbesondere der dezentral erzeugte Anteil nimmt immer weiter zu. Als Folge hiervon kann die Belastungssituation der einzelnen Kabelabgänge in der Umspannstation sowie in den KVS oder HAK stark variieren. Ebenfalls kann die Belastungssituation der verschiedenen Mittelspannungsstrecken stark variieren. Beispielsweise können an einem Kabelabgang mehrere Photovoltaikanla- gen zum Einspeisen von Energie in das Niederspannungsnetz angeschlossen sein, wodurch es zu einer Spannungsanhebung über das zulässige Maß hinauskommen kann (Überspannung).
Auch auf der Verbraucherseite ergeben sich neue Herausforderungen. Beispielsweise kann es beim Aufladen von Elektrofahrzeugen oder stationären Energiespeichern zu kurzfristig hohen Lasten und starken Verbrauchsschwankungen kommen. Wenn an einem einzelnen Kabelabgang mehrere Ladepunkte für Elektrofahrzeuge angeschlossen sind, ergibt sich beim Aufladen eine starke Beanspruchung des Kabelabgangs. Hierdurch kann es zu einer Spannungsabsenkung (Unterspannung) und Überlastung der Kabelstränge kommen.
Dadurch, dass die verbaute Technologie in den allermeisten Fällen noch der Zeit entstammt, in der keine dezentrale Erzeugung sowie kein zeitabhängiger bzw. kurzfristiger Großverbrauch berücksichtigt werden musste, verfügen die Umspannstationen sowie die KVS und die HAK über keine integrierte Messtechnik. Eine Kenntnis der real aufgetretenen Belastungen und Lastspitzen der einzelnen Kabelabgänge im Niederspannungsnetz kann daher nur auf Basis 5 von einzelnen Messungen vor Ort erreicht werden.
Aufgrund der Vielzahl von Kabelabgängen sowie der großen Anzahl an Mittelspannungsstrecken, wird eine flächendeckende Überwachung und Messung derzeit als unwirtschaftlich angesehen. Gemessen wird üblicherweise lediglich 10 punktuell an problembehafteten Abgängen bzw. Strecken, die beispielsweise durch Störungen bekannt geworden sind. Dadurch, dass keine realen Messdaten zur Verfügung stehen, erfolgt die Entwicklung der Netze zumeist basierend auf Lastannahmen unter Zugrundelegung von Lastkurven, Gleichzeitigkeiten und Prognosen. Derartige Werkzeuge sind jedoch im Zeitalter der Elektromobil s lität und der Verwendung von lokalen Energiespeichern und lokaler Energieeinspeisung oft nicht mehr zutreffend. Hierdurch kann es zu Engpässen bei der Leistungsbereitstellung sowie zu Spannungsproblemen kommen.
Die Strommessung im Niederspannungs- und Mittelspannungsnetz wird zu- 20 meist manuell durch Wartungspersonal vor Ort an den Umspannstationen durchgeführt. Eingesetzt werden beispielsweise induktive Stromwandler, Stromzangen, fest eingebaute induktive Wandler an Lastschaltleisten oder an der Niederspannungsverteilung, Rogowskispulen mit entsprechender Signalaufbereitung und auch Hall-Sensoren. Zusätzlich zu diesen Messgeräten 25 muss üblicherweise ein entsprechendes abgesetztes Auswertegerät bzw. ein Datensammler, ein Datenkonzentrator oder eine Kopfstation verwendet werden, die beispielsweise als Schaltschrank oder als tragbares Messgerät ausgebildet sein können. Die Sensoren (Wandler) sind dann per Kabel mit dem entsprechenden Auswertegerät verbunden. Ein Anbringen der Sensoren direkt auf 30 einem Spannungspotential, also auf einem nicht isolierten Teil, ist dabei zu vermeiden, da dies zu Potentialverschleppungen aufgrund der notwendigen Kabelverbindung führen kann. Bei der Anwendung derartiger kabelgebundener Lösungen sind auch die Gefahren für das Wartungspersonal beim Anschließen und Entfernen der Geräte nicht zu unterschätzen. Die manuelle Handhabung erfordert eine Einhaltung von Sicherheitsstandards. Oftmals ist aufgrund der hohen Spannungen eine spezielle Schulung des Wartungspersonals notwendig. Zum einen ist also die Kombination aus Sensor und Auswertegerät teuer in der Anschaffung, zum anderen ist auch die Anwendung aufwändig und teuer. In neuerer Zeit gibt es als Alternative zu kabelgebundenen Lösungen auch Messeinrichtungen, die über das Mobilfunknetz auslesbar sind und damit eine automatische Überwachung ermöglichen, ohne dass ein Einsatz des Betriebspersonals notwendig ist. Nachteilig an derartigen Lösungen sind insbesondere der hohe Preis sowie dass eine Vielzahl an Daten gesammelt werden, die für die Netzplanung und -Überwachung nicht notwendig sind.
Zudem ergeben sich durch die parallele Verwendung unterschiedlicher Systeme oftmals Nachteile bezüglich der Handhabbarkeit sowie eine vergleichsweise hohe Fehleranfälligkeit bei der Installation und Inbetriebnahme.
In DE 10 201 1 075 353 A1 wird ein Fehlerüberwachungssystem für eine Verteilnetzstation eines Energieversorgungsnetzes offenbart. Das Fehlerüberwachungssystem ist für eine von einer Einspeisestelle z. B. eines Umspannwerks gespeiste Verteilnetzstation eines elektrischen Energieversorgungsnetzes vor- gesehen, wobei die Verteilnetzstation mindestens eine der Einspeisestelle zugewandte Eingangsseite mit einem zugehörigen eingangsseitigen Lastschalter und mindestens eine der Eingangsseite abgewandte Ausgangsseite mit einem zugehörigen ausgangsseitigen Lastschalter aufweist. Das Fehlerüberwachungssystem umfasst eine der Verteilnetzstation lokal zugeordnete Messein- richtung zur Erfassung sowohl einer eingangsseitigen Lastflussinformation an der Eingangsseite der Verteilnetzstation als auch einer ausgangsseitigen Lastflussinformation an der Ausgangsseite der Verteilnetzstation. Bei der Lastflussinformation kann es sich insbesondere um eine Information über den elektrischen Stromfluss handeln, die optional von einer Information über die elektrische Spannung begleitet sein kann. In DE 20 2008 017 797 U1 wird ein Zähl- und Messpunkt-System zur Zählung und Messung des Verbrauchs oder der Erzeugung elektrischer Energie offenbart. Das System umfasst eine Anzahl von ortsgebundenen, mit dem Stromnetz verbundenen und zur Entnahme oder Einspeisung elektrischer Energie durch Verbrauchs- und/oder Erzeugungseinheiten geeigneten Anschlussvorrichtun- gen, die mit einer Kennung versehen sind, mittels derer eine Identifizierung des Anschlussinhabers möglich ist, und mindestens eine identifizierbare ortsungebundene funktionale Einheit zur Messung und Zählung der elektrischen Energie, die durch Verbrauchs- und/oder Erzeugungseinheiten an einer oder mehreren ortsgebundenen Anschlussvorrichtungen über einen elektrischen Leiter entnommen bzw. eingespeist wird, wobei die funktionale Einheit aufweist: aa. eine Vorrichtung zum Erfassen der Kennung der Anschlussvorrichtung, bb. eine identifizierbare Vorrichtung zum Zählen und Messen der aus der gemäß (aa.) erfassten Anschlussvorrichtung entnommenen und/oder in die Anschlussvorrichtung eingespeisten elektrischen Energie, cc. eine Vorrichtung zum Spei- ehern der gemäß (bb.) ermittelten Zähl- und Messdaten sowie der gemäß (aa.) erfassten Kennung der jeweils genutzten Anschlussvorrichtung.
In WO 2012/1 19 648 A1 werden eine Energieautomatisierungsanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Energieautomatisierungsanlage offenbart. Um die Konfiguration insbesondere einer Energieautomatisierungsanlage mit einer vergleichsweise hohen Anzahl von Energieautomatisierungsgeräten zu vereinfachen und derart auszugestalten, dass möglichst keine Betriebsunterbrechung nötig ist, wird ein Verfahren zum Betreiben einer Energieautomatisierungsanlage vorgeschlagen, wobei die Energieautomatisierungsanlage eine Mehrzahl von Energieautomatisierungsgeräten und zumindest eine übergeordnete Anlagensteuereinrichtung zum Steuern und/oder Überwachen der Energieautomatisierungsgeräte umfasst. Es ist vorgesehen, dass ein zusätzliches Energieautomatisierungsgeräte mit der Konzentratoreinrichtung verbunden wird und durch Einbinden einer Gerätebeschreibungsdatei des zusätzlichen Energieautomatisierungsgerätes in ein Konzentratordatenmodell der Konzentratoreinrichtung eine automatische Konfiguration der Konzentratoreinrichtung durchgeführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Energieautomatisierungsanlage.
Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung das Problem, eine Überwachung von Energieparametern zu ermöglichen, die den realen Anforde- rungen der Energieversorger an die Überwachung sowie dem Aufbau der aktuellen Netze und den vorhandenen Arbeitsabläufen der Energieversorger Rechnung trägt. Es soll eine Überwachung ermöglicht werden, die kostengünstig hinsichtlich des Installations- und Betriebsaufwandes sowie hinsichtlich der Gerätekosten ist und gleichzeitig eine Überwachung relevanter Energieparameter bei geringer Fehleranfälligkeit und hoher Betriebssicherheit erlaubt.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem von einem Überwachungsgerät zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation gelöst. Das Überwachungsgerät ist zum Anbringen an einen Spannungsleiter in der Verteilsta- tion ausgebildet und umfasst: eine Gerätekennung zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungsgeräts, die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden; eine Messeinheit zum Messen einer Stromstärke und/oder einer Spannung eines den Spannungsleiter durchfließenden Wechselstroms; eine Auswerteeinheit zum Ermitteln des Energieparameters basie- rend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung; und eine Kommunikationseinheit zum Empfangen einer Anfrage eines Auslesegeräts und zum Übermitteln des Energieparameters an das Auslesegerät, wenn die empfangene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, die auf der Gerätekennung basiert.
In einem weiteren Aspekt wird das oben dargestellte Problem von einem Auslesegerät zum Abfragen eines Überwachungsgeräts in einer Verteilstation gelöst, mit: einer Schnittstelle zum Empfangen einer Gerätekennung des Überwachungsgeräts; einer Zugangseinheit zum Ermitteln einer Zugangsinformation basierend auf der Gerätekennung; und einer Abfrageeinheit zum Übermitteln einer Anfrage an das Überwachungsgerät und zum Empfangen eines Energieparameters von dem Überwachungsgerät, wobei die Anfrage die Zu- gangsinformation enthält und wobei die Schnittstelle vorzugsweise zum Übermitteln des Energieparameters an eine zentrale Informationssammelstelle ausgebildet ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Überwachungssys- tem zum Überwachen von Energieparametern in einer Verteilstation, mit mindestens einem Überwachungsgerät und einem Auslesegerät wie zuvor beschrieben sowie mit einer Systemkennung zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungssystems, die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation mit einem Überwachungsgerät zum Anbringen an einen Spannungsleiter in der Verteilstation, mit den Schritten: Messen einer Stromstärke und/oder einer Spannung eines den Span- nungsleiter durchfließenden Wechselstroms; Ermitteln eines Energieparameters basierend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung; Empfangen einer Anfrage eines Auslesegeräts; und Übermitteln des Energieparameters an das Auslesegerät, wenn die empfangene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, die auf einer Gerätekennung zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungsgeräts basiert, wobei die Gerätekennung dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden. Zudem betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Abfragen eines Überwachungsgeräts in einer Verteilstation, mit den Schritten: Empfangen einer Gerätekennung des Überwachungsgeräts; Ermitteln einer Zugangsinformation basierend auf der Gerä- tekennung; und Übermitteln einer Anfrage an das Überwachungsgerät, wobei die Anfrage die Zugangsinformation enthält; und Empfangen eines Energieparameters von dem Überwachungsgerät. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass das Überwachungsgerät, das Auslesegerät, das Überwachungssystem sowie die Verfahren zum Überwachen und zum Abfragen entsprechend der für das Überwachungsgerät, das Abfragege- 5 rät, das Überwachungssystem und die Verfahren in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein können.
Erfindungsgemäß wird die Verwendung eines integriert ausgeführten Überwachungsgeräts vorgeschlagen. Das Gerät ist zum Anbringen an einen Span- i o nungsleiter in einer Verteilstation ausgebildet und erlaubt die Überwachung eines Energieparameters, der auf einer Stromstärke oder einer Spannung basiert. Unter einer Verteilstation wird hierin vorzugsweise eine Umspannstation, jedoch auch ein KVS, ein HAK oder ein anderer in einem Gehäuse oder Kasten zugänglich untergebrachter Bestandteil des Stromnetzes verstanden. Das Über-
15 wachungsgerät ist kompakt ausgeführt, sodass es in bestehende Verteilstationen bei geringem Aufwand eingebaut werden kann und während des Betriebs der Verteilstation darin belassen werden kann. Es wird eine permanente Messung bzw. Überwachung ermöglicht.
20 Ausgehend von einer Messung einer Stromstärke und/oder Spannung wird in einer Auswerteeinheit der gemessene Wert weiterverarbeitet und ein Energieparameter ermittelt. Beispielsweise können hierbei Filter angewandt, Durchschnittswerte gebildet werden oder Zeitstempel vergeben werden. Zur Weiterverwendung wird der ermittelte Energieparameter an ein Auslesegerät übertra-
25 gen. Über eine Kommunikationseinheit des Überwachungsgeräts wird eine Anfrage des Auslesegeräts empfangen. Es wird geprüft, ob diese empfangene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, um sicherzustellen, dass kein unberechtigtes Abfragen des Energieparameters erfolgen kann. Hierzu umfasst das Überwachungsgerät eine Gerätekennung. Wenn diese Gerätekennung im Aus-
30 lesegerät bekannt ist, ist ein Abfragen des Energieparameters möglich. Sofern die Zugangsinformation auf einer Gerätekennung des Überwachungsgeräts basiert, wird der Energieparameter über die Kommunikationseinheit an das Auslesegerät übermittelt. Die Gerätekennung ist dabei als Teil des Überwachungsgeräts derart ausgebildet, dass sie nur aus direkter räumlicher Nähe zum Überwachungsgerät erfasst werden kann.
Im korrespondierenden Auslesegerät wird in einer Zugangseinheit ausgehend von der Gerätekennung eine Zugangsinformation generiert, die dann dazu verwendet wird, die entsprechende Anfrage zu übermitteln, um den Energieparameter vom Überwachungsgerät zu erhalten. Die Schnittstelle des Auslesegeräts kann beispielsweise eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle oder auch eine Steckverbindung umfassen.
Ein Überwachungssystem umfasst mindestens ein Überwachungsgerät sowie ein Auslesegerät. Zudem ist eine Systemkennung vorgesehen, die das Überwachungssystem eindeutig identifiziert und die ebenfalls so ausgebildet ist, dass sie nur aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen werden kann.
Üblicherweise wird ein derartiges Überwachungssystem zum Überwachen mehrerer Kabelabgänge in einer Verteilstation verwendet, wobei für jeden Kabelabgang alle drei Phasen sowie der Neutralleiter und/oder Schutzleiter durch separate Überwachungsgeräte überwacht werden. An allen einzelnen Span- nungsleitern werden dann Überwachungsgeräte angebracht, die durch ein gemeinsames Auslesegerät ausgelesen werden können. Die Kommunikationseinheiten der Überwachungsgeräte und die Abfrageeinheit des Auslesegeräts stehen miteinander in Verbindung. Die Systemkennung des Überwachungssystems ermöglicht ein gemeinsames Ansprechen bzw. Auslesen der mehreren Überwachungsgeräte des Überwachungssystems, wodurch ein effizientes Abfragen bei geringem Aufwand ermöglicht wird.
Unter einem Anbringen an einen Spannungsleiter in der Verteilstation versteht sich hierin insbesondere ein Anbringen an einen Spannungsleiter innerhalb der Verteilstation, also im Innenbereich eines entsprechenden Gehäuses. Unter einem Auslesen aus direkter räumlicher Nähe versteht sich ein Erfassen einer Kennung in einem unmittelbaren Umgebungsbereich. Insbesondere ein Auslesen, wenn direkter Sichtkontakt besteht. Unter direkter räumlicher Nähe versteht sich bevorzugt ein Bereich mit einem Radius von einigen Zentimetern um das Überwachungsgerät, beispielsweise ein Bereich innerhalb eines Radius von bis zu 10 cm, bis zu 20 cm, bis zu 50 cm oder bis zu einem Meter. Gemessen wird ein Energieparameter eines Wechselstroms, unter der Spannung des Wechselstroms wird insbesondere die Effektivspannung verstanden.
Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen zur Überwachung von Energieparametern im oben dargestellten Kontext bietet das erfindungsgemäße Überwachungsgerät eine wesentlich vereinfachte Montage und Inbetriebnahme. Durch die integrierte auslesbare Gerätekennung des Überwachungsgeräts sowie durch die entsprechende Systemkennzeichnung und die darauf basierende Sicherung der Kommunikation zwischen Überwachungsgerät und Abfragegerät, wird eine weitgehende Konfigurationsfreiheit erreicht. Die Kennzeichnungen bzw. Identifikationsmerkmale sind bereits ab Werk eingestellt, sodass eine effiziente In- stallierbarkeit sichergestellt ist. An die Qualifikation des Montage- und Betriebs- Personals werden nur geringe Anforderungen gestellt.
Durch eine Abfrage des Energieparameters sowie einer direkten Weiterleitung über die Schnittstelle des Abfragegeräts werden Medienbrüche vermieden. Der Energieparameter kann direkt in ein entsprechendes Computersystem einge- speist werden, so dass Fehler bei der manuellen Datenübertragung vermieden werden. Durch die Auslesbarkeit aus direkter räumlicher Nähe der Gerätekennzeichnung und der Systemkennzeichnung wird eine hohe Datensicherheit sowie eine hohe Fehlersicherheit erreicht. Nur durch das Vor-Ort-Auslesen einer Kennung kann der Energieparameter abgefragt werden. Eine Falschbedienung durch das Montagepersonal wird verhindert.
Auf ein Langstrecken-Kommunikationsmodul kann verzichtet werden, wodurch die Herstellungskosten gering bleiben. Dadurch, dass ein Anbringen eines integrierten kompakten Geräts an einem Spannungsleiter ermöglicht wird, kann ein Einbau auch bei beengten Platzverhältnissen in bestehenden Verteilstationen erfolgen. Ein einfacher nachträglicher Einbau und eine Verwendung ist in verschiedenen Situationen im Niederspannungs- und Mittelspannungsnetz möglich. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Überwachungsgeräts ist die Messeinheit zum Messen der Stromstärke und die Auswerteeinheit zum Ermitteln eines Energieparameters ausgebildet, der eine maximale Stromstärke innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls repräsentiert. Beispielsweise kann die maxi- male Stromstärke innerhalb eines Intervalls von 15 Minuten ermittelt werden. Besonders relevant und aussagekräftig in Bezug auf die Netzplanung ist die Überwachung der maximalen Stromstärke. Allein ausgehend von einer Überwachung der maximalen Stromstärke können für die Netzplanung relevante Rückschlüsse gezogen werden. Zumeist ist die Überwachung eines Zeitver- laufs nicht notwendig und eine kostengünstig realisierbare Überwachung der Maximalwerte reicht aus.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Gerätekennung zum optischen Auslesen ausgebildet, bevorzugt als QR- oder Barcode; und/oder auf ei- ner Außenseite des Überwachungsgeräts angebracht. Durch die Verwendung einer optisch auslesbaren Gerätekennung wird erreicht, dass ein Auslesen nur bei Sichtkontakt möglich ist. Die Datensicherheit wird erhöht. Ein unberechtigter Zugriff auf den Energieparameter ist nicht möglich, da die Gerätekennung nur auslesbar ist, wenn Zugang zur Verteilstation besteht. Durch die Verwendung eines Barcodes oder eines QR-Codes ergibt sich eine einfache Anwendbarkeit. Ein Anbringen auf einer Außenseite des Gehäuses des Überwachungsgeräts kann beispielsweise in Form eines Aufklebers oder durch direktes Aufdrucken erfolgen. Die Systemkennung ist vorzugsweise entsprechend ausgebildet. Die Systemkennung kann dann im Innenbereich des Stationsgehäuses angebracht werden, sodass sie nur ausgelesen werden kann, wenn das Gehäuse geöffnet ist.
Vorzugsweise ist die Messeinheit zum Messen der Stromstärke ausgebildet und umfasst einen induktiven Wandler mit einem den Spannungsleiter umschlie- ßenden Kern, der zum Anbringen an den Spannungsleiter teilbar ausgebildet ist. Für die eigentliche Messung kann ein auf dem induktiven Messprinzip basierender Sensor verwendet werden. Hierzu ist es erforderlich, dass der Spannungsleiter mit einem leitfähigen Kern umfasst bzw. umschlossen wird. Um ein derartiges Umschließen zu ermöglichen bzw. ein nachträgliches Anbringen des Überwachungsgeräts zu erlauben, ist der Kern vorzugsweise teilbar ausgebildet, kann also zum Anbringen geteilt bzw. separiert werden, um den Spannungsleiter aufzunehmen bzw. zu umschließen. Eine hohe Messgenauigkeit sowie eine einfache, nachträgliche Installierbarkeit und eine kompakte Ausführ- barkeit werden erreicht.
Weiter vorzugsweise umfasst das Überwachungsgerät in einer Ausgestaltung einen induktiven Wandler zum Gewinnen von Energie basierend auf dem Wechselstrom im Spannungsleiter. Als induktiver Wandler kann derselbe Wandler wie für die Messung verwendet werden. Die Energiegewinnung basiert dann ebenfalls auf dem Wechselstrom im Spannungsleiter. Es wird eine Spannung induziert. Gewonnene Energie kann direkt für die Versorgung des Überwachungsgeräts verwendet werden. Das Überwachungsgerät kann zudem einen Energiespeicher zum Speichern der gewonnenen Energie, beispielsweise einen Akku oder einen Kondensator, umfassen, um hierdurch eine Pufferung bzw. einen zeitversetzten Betrieb zu ermöglichen. Eine direkte Versorgung des Überwachungsgeräts (ohne Akku/Kondensator) aus dem Wandler wird dabei bevorzugt. Durch die Integration einer Energiegewinnung wird der Wartungsaufwand vermindert. Ein Austausch einer Batterie ist nicht notwendig. Eine ef- fiziente Wartung kann gewährleistet werden.
Vorzugsweise umfasst das Überwachungsgerät weiterhin eine Speichereinheit zum regelmäßigen Speichern des Energieparameters, wobei die Kommunikationseinheit zum Senden mindestens eines gespeicherten Energieparameters ausgebildet ist. Vorteilhafterweise kann der Energieparameter regelmäßig gespeichert werden, sodass das Überwachungsgerät in der Form eines Datenloggers betrieben werden kann. Ein Auslesen erfolgt dann in unregelmäßigen Abständen, wobei beim Auslesen mehrere gespeicherte Energieparameter übertragen werden. Die Betriebskosten werden verringert.
Vorzugsweise ist die Kommunikationseinheit zum drahtlosen Kommunizieren ausgebildet, bevorzugt als Bluetooth- oder Aufwach-Transceiver. Korrespondierend hierzu ist die Abfrageeinheit des Auslesegeräts ebenfalls vorzugsweise zur drahtlosen Kommunikation ausgebildet. Durch eine drahtlose Kommunikation zwischen Überwachungsgerät und Auslesegerät wird ein effizientes Auslesen ermöglicht. Bedienpersonal vor Ort kann mit dem Auslesegerät drahtlos bei geringem Aufwand die Daten des Überwachungsgeräts auslesen. Durch die Verwendung eines Bluetooth- oder Aufwach-Transceivers wird er- reicht, dass die Kommunikation energiesparend abläuft. Die Zugangsinformation entspricht dann beispielsweise einem Bluetooth-Pairing Code oder einer Aufwachsequenz eines Wakeup-Transceivers. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, wie zuvor beschrieben, die Energieversorgung durch Energy Harvesting mittels eines induktiven Wandlers erfolgen soll.
Weiter vorzugsweise umfasst das Überwachungsgerät eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Energieparameters, wobei die Anzeigeeinheit bevorzugt als e-ink Display ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit so ausgebildet sein, dass sie den momentanen Messwert anzeigt, wenn ein Bedienele- ment (z.B. Druckknopf) bedient wird. Dies ermöglicht ein schnelles und unkompliziertes Vor-Ort-Ablesen des aktuellen Wertes. Hierdurch kann eine Funktionsprüfung vereinfacht werden.
In einerweiteren Ausgestaltung umfasst das Überwachungsgerät eine Zeitmes- seinheit zum Festlegen von Messzeitpunkten, wobei die Messeinheit zum Messen der Stromstärke und/oder Spannung zu den Messzeitpunkten ausgebildet ist; und/oder wobei die Auswerteeinheit zum Ermitteln des Energieparameters zu den Messzeitenpunkten ausgebildet ist. Durch die Verwendung einer Zeitmesseinheit kann eine Messung zu vordefinierten Zeitpunkten durchgeführt werden. Hierdurch können die relevanten Zeiten genauer betrachtet werden.
Die Messeinheit des Überwachungsgeräts kann optional zusätzlich oder alternativ zum Messen der Stromstärke und/oder der Spannung, auch zum Messen einer Temperatur ausgebildet sein. Ebenfalls ist es möglich, dass ein separater zusätzlicher Temperatursensor im Überwachungsgerät vorgesehen ist, der beispielsweise die Ermittlung einer Temperatur des Spannungsleiters und/oder eines Transformators erlaubt. Ausgehend von der ermittelten Temperatur können weitere relevante Zusatzinformationen gewonnen werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Überwachungsgerät zum Ankoppeln an den Spannungsleiter mittels eines Halteelements ausgebildet und bevorzugt in einem vollvergossenen Gehäuse zum Schutz gegen Schmutz, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen angeordnet. Als Halteelement kann beispiels- weise ein Halteband oder eine gegen Lösen gesicherte Schraube verwendet werden. Das Halteelement erlaubt ein einfaches Anbringen des Überwachungsgeräts an den Spannungsleiter. Eine effiziente Installation, die nachträglich erfolgen kann und die keine Spezialfähigkeiten sowie Spezialwerkzeug erfordert und damit kostengünstig realisierbar ist, wird erreicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überwachungssystems umfasst das Auslesegerät eine Leseeinheit zum Auslesen der Gerä- tekennung und der Systemkennung; und ist die Schnittstelle dazu ausgebildet, die Gerätekennung und die Systemkennung an eine zentrale Informationssam- meisteile zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung und Systemkennung zu übermitteln. Mittels der Leseeinheit (z.B. Barcode- oder QR- Code Reader oder Smartphone Kamera) kann sowohl die Gerätekennung als auch die Systemkennung gelesen werden. Dann kann eine Zuordnung zwischen Gerätekennungen des mindestens einen Überwachungsgeräts, des Überwachungssystems und der Systemkennung vorgenommen werden. Diese Zuordnung wird zentral gespeichert. Die zentrale Informationssammelstelle kann als lokale oder entfernte (Internet-) Datenbank ausgebildet sein. Bei nachfolgenden Auslesevorgängen ist es nicht mehr erforderlich, jedes einzelne Überwachungsgerät anhand der Gerätekennung zu identifizieren. Es genügt, wenn die Systemkennung ausgelesen und eine Zusammenstellung der Gerätekennungen der verschiedenen dem Überwachungssystem zugeordneten Überwachungsgeräte von der zentralen Informationssammelstell angefordert wird. Die Effizienz in der Anwendung wird hierdurch weiter erhöht. Mehrere Überwachungsgeräte können zeitgleich ausgelesen werden. Ein schnelles Aus- lesen bei geringen Anforderungen an das Bedienpersonal kann erfolgen.
In einerweiteren Ausgestaltung umfasst das Überwachungssystem mindestens einen Gerätesatz, dem mindestens ein Überwachungsgerät zugeordnet ist; und mindestens eine Satzkennung zum eindeutigen Kennzeichnen des mindestens einen Gerätesatzes, die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden, wobei die Leseeinheit zum Auslesen der Satzkennung ausgebildet ist; und die Schnittstelle dazu ausgebildet ist, die Satzkennung an die zentrale Informationssammelstelle zu übermitteln und die Gerätekennung des dem Gerätesatz zugeordneten mindestens einen Überwachungsgeräts von der zentralen Informationssammelstelle zu empfangen. Beispielsweise können die verschiedenen Spannungsleiter eines Kabelabgangs (drei Phasen, ein Neutral- und/oder Schutzleiter) mit einem Gerätesatz überwacht werden. Durch die Verwendung einer Satzkennung analog zur Gerätekennung und zur Systemken- nung ergibt sich eine weitere Hierarchieebene für die Überwachung und für das
Abfragen. Die mehreren Überwachungsgeräte eines Satzes gehören zum selben Überwachungssystem und bilden innerhalb dieses Überwachungssystems eine Untereinheit. Durch das Auslesen der Satzkennung können die Geräteken- nungen der dem Gerätesatz zugeordneten einzelnen Überwachungsgeräte an- gefordert werden. Das Auslesen der Satzkennung genügt und es ist nicht erforderlich, jede Gerätekennung separat auszulesen. Die Bedienbarkeit wird weiter verbessert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Überwachungssystem eine zentrale Informationssammelstelle zum Speichern einer Zuordnung zwischen
Gerätekennung und Systemkennung, die dazu ausgebildet ist eine Systemken- nung und/oder eine Satzkennung zu empfangen; und mindestens eine dem Überwachungssystem oder dem Gerätesatz zugeordnete Gerätekennung zu übermitteln. Auf eine Anfrage eines Auslesegeräts unter Nennung einer Sys- tem- oder Satzkennung werden die dem Überwachungssystem oder dem Gerätesatz zugeordneten Gerätekennungen übermittelt. Eine effiziente Handhabung wird sichergestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Energieparameters die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zum Abfragen des Überwachungsgeräts sowie die folgenden weiteren Schritte: Auslesen einer Systemkennung zum eindeutigen Kennzeichnen eines Überwachungssystems aus direkter räumlicher Nähe; und Übermitteln der Systemkennung an eine zentrale Informationssammelstelle zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung und Systemkennung, wobei der Schritt des Empfangens der Gerätekennung des Überwachungsgeräts ein Empfangen der Gerätekennung des dem Überwachungssystem zugeordneten mindestens einen Überwachungsgeräts von der zentralen Informations- Sammelstelle umfasst. Die Informationssammelstelle wird dazu verwendet, eine Abfrage zu beantworten, um ausgehend von einer ausgelesenen Systemkennung die entsprechenden zugeordneten Gerätekennungen für die Abfrage verfügbar zu machen. Ein separates Auslesen ist nach einer einmaligen Installation bzw. Inbetriebnahme des Überwachungssystems nicht mehr erforderlich. Die Effizienz beim Auslesen wird erhöht.
Zum Inbetriebnehmen eines Überwachungssystems werden vorzugsweise die folgenden Schritte ausgeführt: Anbringen des Überwachungsgeräts an einen Spannungsleiter in der Verteilstation; Anbringen der Systemkennung an die Verteilstation; Auslesen der Gerätekennung und der Systemkennung aus direkter räumlicher Nähe; und Übermitteln der Gerätekennung und der Systemkennung an eine zentrale Informationssammelstelle zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung und Systemkennung. Lediglich für die Inbetriebnahme ist es erforderlich, sowohl die Gerätekennung als auch die Systemken- nung auszulesen. Nach dem Übermitteln der Gerätekennung und Systemkennung an die zentrale Informationssammelstelle kann dort eine Zuordnung vorgenommen werden. Bei zukünftigen Auslesevorgängen ist dann nur noch das Auslesen der Systemkennung erforderlich. Die zugeordneten Überwachungsgeräte können anhand der gespeicherten Zuordnung von der Informationssam- meisteile bezogen werden.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Datenträger, auf dem Programmcode gespeichert ist, der dazu ausgebildet ist, die Verfahren mit den oben dargestellten Schritten auszuführen, wenn der Programmcode ausgeführt wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wir nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems mit Überwachungsgerät und Auslesegerät;
Figur 2 eine Darstellung des Überwachungsgeräts;
Figur 3 eine weitere Darstellung des Überwachungsgeräts mit geteiltem
Kern zum Ankoppeln an einen Spannungsleiter;
Figur 4 eine Darstellung des Auslesegeräts;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems und einer zentralen Informationssammelstelle;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Anwendung von System- und
Satzkennungen in einer Verteilstation;
Figur 7 eine Darstellung einer hierarchischen Zuordnung von Gerä- tekennungen zu Satzkennungen und einer Systemkennung;
Figur 8 eine Darstellung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abfragen eines Überwachungsgeräts;
Figur 9 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines Energieparameters; und
Figur 10 ein Verfahren zum Inbetriebnehmen eines Überwachungssystems.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem 10 zum Überwachen von Energieparametern in einer Verteilstation 12 dargestellt. Dargestellt ist eine Verteilstation 12, die als Umspannstation das Bindeglied zwischen Mittelspannung und Niederspannung im Stromverteilnetz darstellt. In der Verteilstation 12 wird eine eingehende Mittelspannung mittels eines Transformators in eine Niederspannung zur Versorgung von Endkunden (Verbraucher und/oder Einspeiser) umgewandelt.
Das erfindungsgemäße Überwachungssystem 10 umfasst ein Überwachungs- 5 gerät 14, mit dem ein Energieparameter in der Verteilstation 12 überwacht werden kann. Weiterhin umfasst das Überwachungssystem 10 ein Auslesegerät 16, mit dem das Überwachungsgerät 14 abgefragt bzw. ausgelesen werden kann. Weiterhin umfasst das Überwachungssystem 10 eine Systemkennung 18, die von einer entsprechenden Leseeinheit aus direkter räumlicher Nähe 10 ausgelesen werden kann.
Das Überwachungssystem 10 erlaubt eine effiziente und situationsadäquate Überwachung der Stromstärke und/oder Spannung in der Verteilstation. Eine Mittelspannungsleitung ist über einen Mittelspannungsanschluss 22 an die Verl s teilstation 12 angeschlossen. Die Mittelspannung wird in eine Niederspannung transformiert und im dargestellten Beispiel über insgesamt fünf Kabelabgänge 24 an Endkunden weitergegeben. Jeder Kabelabgang 24 umfasst drei Phasenleiter sowie einen Neutralleiter und/oder Schutzleiter. In der dargestellten Ausführungsform des Überwachungssystems werden vier Spannungsleiter 20 an 20 allen fünf Kabelabgängen 24 jeweils separat mit insgesamt 20 Überwachungsgeräten versehen. Selbstverständlich ist auch eine Überwachung einzelner Kabelabgänge oder ausgewählter Spannungsleiter möglich.
Das Überwachungsgerät 14 erlaubt eine Messung einer Stromstärke und/oder 25 einer Spannung eines den Spannungsleiter 20 durchfließenden Wechselstroms. Basierend auf der gemessenen Größe wird ein Energieparameter ermittelt. Dieser Energieparameter kann dann vom Auslesegerät 16 ausgelesen werden. Hierzu übermittelt das Auslesegerät 16 eine Anfrage an das Überwachungsgerät 14, die auf einer Gerätekennung des Überwachungsgeräts 14 ba- 30 siert und eine entsprechende Zugangsinformation enthält. Durch die Verwendung der Zugangsinformation wird sichergestellt, dass eine Abfrage des Überwachungsgeräts 14 nur von einer entsprechend berechtigten Person bzw. durch ein entsprechend berechtigtes Auslesegerät 16 erfolgen kann. Die Datensicherheit wird gewährleistet.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Systemkennung 18 im Innenbereich der Verteilstation 12 angebracht, sodass sie nur zugänglich ist, wenn eine verschließbare Tür 26 der Verteilstation 12 geöffnet ist. Lediglich ein Monteur bzw. eine andere berechtigte Person kann die Tür 26 öffnen und die Systemkennung 18 auslesen. Basierend auf dem Auslesen der Systemkennung 18 können die Gerätekennungen der mehreren Überwachungsgeräte 14 ermittelt werden, sodass die zugehörigen Zugangsinformationen abgeleitet und die Überwachungsgeräte 14 abgefragt werden können.
In der Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Überwachungsgerät 14, das an einen Spannungsleiter 20 angebracht ist, dargestellt. Das Überwachungsgerät 14 ist als kleines und kompaktes Gerät so ausgebildet, dass es in vorhandenen Verteilstationen oder auch direkt an Mittelspannungsanschlüssen bei Großverbrauchern nachträglich installiert und verwendet werden kann. Durch die kompakte Ausführung wird eine hohe Kompatibilität bei unterschiedlich ausgebildeten Spannungsleitern hergestellt. Das Gerät eignet sich zur Verwendung in ver- schiedenen Umgebungen. Das Überwachungsgerät 14 umfasst ein Gehäuse
28, das vollvergossen ausgeführt ist, sodass die verschiedenen Einheiten des Überwachungsgeräts 14 vor eindringendem Schmutz und Wasser geschützt sind und eine Verwendbarkeit in rauen Umgebungsbedingungen sichergestellt ist.
Das Überwachungsgerät 14 umfasst zum Durchführen der eigentlichen Messung eine Messeinheit 30, die eine Messung des den Spannungsleiter 20 durchfließenden Wechselstroms erlaubt, um die Stromstärke und/oder die Spannung zu ermitteln. Denkbare Messbereiche für die Strommessung liegen für eine Verwendung in Niederspannungsnetzen im Bereich von 0 bis 250 A oder 0 bis 400 A oder 0 bis 600 A oder 0 bis 1 .000 A oder 0 bis 1600 A. Für die Verwendung in Mittelspannungsnetzen liegen denkbare Messbereiche beispielsweise im Bereich von 0 bis 100 A oder 0 bis 200 A oder 0 bis 400 A oder 0 bis 630 A. Bezüglich der Genauigkeit der Messung genügt für die anvisierte Anwendung üblicherweise eine Genauigkeitsklasse von 3, wodurch eine kostengünstige Realisierung sichergestellt werden kann.
Das Überwachungsgerät 14 umfasst weiterhin eine Gerätekennung 32, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als QR-Code ausgebildet ist. Die Gerätekennung 32 kann nur aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen werden. Der dargestellte QR-Code kann nur ausgelesen werden, wenn eine unmittelbare Sicht- Verbindung besteht. In anderen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass als Gerätekennung ein Barcode, ein RFI D-Tag oder eine andere Art von Kennung verwendet wird.
Weiterhin umfasst das Überwachungsgerät 14 eine Auswerteeinheit 34, in der basierend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung ein Energieparameter ermittelt wird. Die Auswerteeinheit 34 ist als Prozessor ausgebildet, der die gemessenen Werte verarbeiten kann. Beispielsweise können Filter angewendet werden oder Durchschnitts- oder Momentanwerte ermittelt werden. Zudem umfasst das Überwachungsgerät eine Kommunikationseinheit 36, die eine Kommunikation mit dem Auslesegerät ermöglicht. Die Kommunikationseinheit 36 ist dabei als Bluetooth bzw. Bluetooth-Low-Energy Chip ausgebildet und die Zugangsinformation entspricht einem Pairing Code. Es versteht sich, dass alternativ auch andere Kommunikationsverbindungen verwendet werden können. Durch die drahtlose Kommunikation wird ein effizientes Auslesen mehrerer Überwachungsgeräte 14 innerhalb einer Verteilstation realisiert. Zudem ist kein direkter Kontakt mit dem Spannungsleiter notwendig, sodass die Sicherheit des Wartungspersonals gewährleistet ist. In der Auswerteeinheit 34 kann insbesondere eine maximale Stromstärke innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls, beispielsweise 15 Minuten, ermittelt werden. Basierend auf der Überwachung dieses Energieparameters ist eine für die Netzplanung ausreichend genaue Abschätzung der anliegenden Lasten möglich. Es ist nicht erforderlich, dass die Messung mit einer höheren Messfrequenz durchgeführt wird, da der Zusatznutzen höher aufgelöster Messwerte für die Netzplanung gering ist.
Weiterhin umfasst das Überwachungsgerät 14 eine Anzeigeeinheit 38, die dazu dient, eine effiziente Überwachung des aktuell gemessenen Messwerts zu ermöglichen. Die Anzeigeeinheit 38 erlaubt es, den aktuellen Messwert anzuzeigen. Hierzu kann ein Knopf vorgesehen sein, der eine Anzeige des aktuell ge- messenen Messwerts auslöst. Vorzugsweise ist die Anzeigeeinheit 38 als energiesparsames e-ink Display ausgebildet. Die Anzeigeeinheit 38 kann beispielsweise auf Knopfdruck eine maximale Stromstärke innerhalb des vorangegangenen 15-Minuten-lntervalls anzeigen. Optional umfasst das Überwachungsgerät 14 eine Zeitmesseinheit 40, die als Real-Time-Clock (RTC) ausgebildet sein kann. Die Zeitmesseinheit 40 dient dazu, Messzeitpunkte festzulegen, wobei zu diesen Messzeitpunkten jeweils eine Messung der Stromstärke und/oder Spannung durch die Messeinheit 30 erfolgt. Die Zeitmesseinheit 40 erlaubt weiterhin eine Zeitstempelfunktion, so- dass den ermittelten Energieparametern Zeitstempel zugewiesen werden können, wodurch die nachträgliche Auswertung vereinfacht und verbessert wird. Die Zeitmesseinheit 40 wird beim Installieren oder bereits bei der Herstellung des Überwachungsgeräts 14 eingestellt. Für die Befestigung des Überwachungsgeräts 14 am Spannungsleiter 20 ist ein Halteelement 46 vorgesehen, das beispielsweise als Halteband oder als gegen Lösen gesicherte Schraube ausgebildet sein kann.
Weiterhin umfasst das Überwachungsgerät 14 einen Energiespeicher 42, bei- spielsweise eine Primärbatterie, einen Akku oder einen Kondensator, durch den das Überwachungsgerät 14 mit Energie versorgt wird. Sowohl die Messung als auch die Gewinnung der für den Betrieb des Überwachungsgeräts 14 notwendige Energie erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel basierend auf der im Spannungsleiter 20 fließenden Wechselspannung und der von dieser Wechselspannung induzierten Spannung. Zur Energiever- sorgung wird dabei ein induktiver Wandler 44 benutzt, der mit dem Energiespeicher 42 zur Energieversorgung zusammenwirkt. Der Energiespeicher dient dabei als Puffer, wenn der aktuelle Stromfluss nicht für die Versorgung ausreicht.
In den Figuren 2 und 3 ist dargestellt, dass das Überwachungsgerät 14 einen den Spannungsleiter 20 umschließenden und klappbar ausgeführten metallischen Kern 48 umfasst. Für die Messung sowie für die Energieversorgung durch induktive Kopplung mit dem Spannungsleiter 20 ist ein Umfassen des Spannungsleiters 20 durch ein induktives Element erforderlich. Dies wird durch einen den Spannungsleiter 20 umschließenden metallischen Kern 48 erreicht. Um die nachträgliche Installierbarkeit zu gewährleisten, ist der Kern 48 teilbar ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Klappmechanismus 50 vorgesehen, durch den ein Teil des den Spannungsleiter 20 umfassenden Kerns für die Installation aufgeklappt werden kann. Der Spannungsleiter 20 muss für die Installation des Überwachungsgeräts 14 also nicht getrennt wer- den. Das Anbringen des Überwachungsgeräts 14 kann im laufenden Betrieb und an einer bestehenden Anlage erfolgen. Die Montage kann auch bei bereits angeschlossenen Kabeln, Leitern oder Sammelschienen erfolgen.
Es wird alle 15 Minuten ein Energieparameter gespeichert, der die maximale Stromstärke innerhalb des vorangegangenen 15-Minuten-lntervalls repräsentiert. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass im nichtflüchtigen Speicher einmal pro Minute ein Wert gespeichert wird, der überschrieben wird, wenn ein größerer Wert erfasst wird. Das Intervall für den Energieparameter kann auch kürzer sein als 15 Minuten. Das Überwachungsgerät 14 kann auch auf einem Spannungspotential betrieben werden, da durch die Drahtlosverbindung keine Kabelverbindung für die Auslesung erforderlich ist. Für den Fall, dass das Überwachungsgerät 14 zum Überwachen einer Spannung verwendet werden soll, kann der Spannungswert durch die Messeinheit drahtgebunden abgegriffen werden. Dann kann der Spannungswert mit einem Zeitstempel beaufschlagt werden für spätere Leistungs- und Lastflussberechnungen. Sofern eine Überwachung der Spannung durchgeführt werden soll, kann das Überwachungsgerät 14 vorzugsweise an den Unterspannungsanschlüssen eines speisenden Transformators oder an einer Einspeisung der Niederspannungsversorgung, am Kabelabgang oder an einer Sammelschiene der Niederspannungsversorgung oder im Hausanschlusskasten erfolgen. Im Bereich der Mittelspannungsversorgung ist eine resistive Ankopplung oder ein ka- pazitiver Spannungsteiler in der Messeinheit vorstellbar. Durch die Überwachung der Spannung ist eine Lastflussbestimmung möglich.
In der Figur 4 ist eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Auslesegeräts 16 dargestellt. Dargestellt ist eine Ausführung als Tablet Computer. Alternativ kann das erfindungsgemäße Auslesegerät 16 auch als Toughbook, Smartphone bzw. Smartphone-App unter Verwendung der im Smartphone integrierten Sensoren ausgeführt sein.
Das Auslesegerät 16 umfasst eine Schnittstelle 52, die als physische An- Schlussschnittstelle (Steckverbindung), als Drahtlos-Kommunikationseinheit o- der auch als Software- Interface bzw. aus einer Kombination der zuvor genannten Schnittstellenarten ausgeführt sein kann. Die Schnittstelle 52 dient dazu, eine Gerätekennung des Überwachungsgeräts zu empfangen. Einerseits kann die Gerätekennung von einer Datenbank über eine Drahtlosverbindung 54 emp- fangen werden. Andererseits kann auch ein direktes Auslesen mittels einer an die Schnittstelle 52 angekoppelten Leseeinheit 56 erfolgen, wobei die Leseeinheit 56 als Kamera des Tablets ausgebildet sein kann. Zudem kann die Schnittstelle 52 dazu verwendet werden, den vom Überwachungsgerät empfangenen Energieparameter weiterzuleiten und beispielsweise an eine Datenbank zu übertragen. Hierzu ist üblicherweise eine Mobildatenverbindung oder eine WLAN-Verbindung vorgesehen.
Weiterhin umfasst das Auslesegerät 16 eine Abfrageeinheit 58, die zur Kommunikation mit der Kommunikationseinheit des Überwachungsgeräts ausgebildet ist. Entsprechend ist die Abfrageeinheit ebenfalls als Bluetooth-, Bluetooth- Low-Energy, NFC- oder anderer Funktransceiver ausgebildet. Über die Abfra- geeinheit 58 wird vom Auslesegerät 16 eine Anfrage an das Überwachungsgerät gesendet und die Antwort des Überwachungsgeräts mit dem im Überwachungsgerät ermittelten Energieparameter empfangen.
Um Zugang zum Überwachungsgerät zu bekommen und den Energieparame- ter abfragen zu können, umfasst das Auslesegerät 16 weiterhin eine Zugangseinheit 60. In dieser Zugangseinheit 60 wird ausgehend von der Gerätekennung des abzufragenden Überwachungsgeräts, die zuvor über die Schnittstelle empfangen wurde, eine entsprechende Zugangsinformation ermittelt. Nur wenn die Anfrage an das Überwachungsgerät auf dieser Zugangsinformation basiert, ist sichergestellt, dass die Abfrage berechtigt ist und dass das Überwachungsgerät den Energieparameter übermittelt.
Um das Überwachungsgerät mit dem Auslesegerät 16 zu verbinden, wird also eine eindeutige Identifizierung basierend auf der Gerätekennung verwendet. Nur wenn diese Gerätekennung im Auslesegerät 16 bekannt ist, kann eine Abfrage des Überwachungsgeräts erfolgen. Eine Auslesung von Überwachungsgeräten, deren Gerätekennungen nicht verfügbar sind, ist nicht möglich.
In der Figur 5 ist ein Überwachungssystem 10 dargestellt, das neben dem Über- wachungsgerät 14, dem Auslesegerät 16 und der Systemkennung 18 noch eine zentrale Informationssammelstelle 62 umfasst. Die zentrale Informationssammelstelle 62 stellt dabei eine Zentralinstanz bzw. einen Zentralserver dar. Beispielsweise kann sie als Internetserver oder Internetdatenbank ausgeführt sein. In der zentralen Informationssammelstelle ist eine Zuordnung zwischen Gerätekennungen der verschiedenen Überwachungsgeräte 14 und der Systemkennung 18 des Überwachungssystems 10 gespeichert.
5
Das Abfragen der mehreren Überwachungsgeräte 14 in einer Verteilstation kann dann derart funktionieren, dass das Auslesegerät 16 zunächst die Systemkennung 18 des Überwachungssystems 10 ausliest. Hierzu kann eine entsprechend ausgebildete Leseeinheit des Auslesegeräts 16 verwendet werden. 10 Die Systemkennung 18 wird dann an die zentrale Informationssammelstelle 62 übermittelt. Als Antwort auf diese Anfrage übermittelt die zentrale Informationssammelstelle 62 die der Systemkennung 18 zugeordneten Gerätekennungen an das Auslesegerät 16 zurück. Basierend auf den übermittelten Gerätekennungen kann das Auslesegerät 16 dann die Überwachungsgeräte 14 in der Verl s teilstation auslesen und die entsprechenden Energieparameter empfangen.
Diese Energieparameter können dann optional an die zentrale Informationssammelstelle 62 zurückübermittelt und von dort dann beispielsweise in ein entsprechendes Informationssystem (z.B. SAP) eingespeist werden.
20 Um die zentrale Informationssammelstelle 62 sowie das Überwachungssystem 10 in Betrieb zu nehmen ist es erforderlich, dass zunächst die Zuordnung zwischen Überwachungssystem 10 und Überwachungsgeräten 14 erfolgt. Hierzu ist vorzugsweise die Leseeinheit des Auslesegeräts 16 dazu ausgebildet sowohl die Systemkennung 18 als auch die Gerätekennungen der Überwachungs-
25 geräte 14 zu erfassen. Die erfassten Kennungen werden dann zum Generieren der Zuordnung an die zentrale Informationssammelstelle 62 übertragen. Nach dem einmalig erforderlichen Generieren der Zuordnung kann für folgende Auslesevorgänge auf die Zuordnung zurückgegriffen werden und es genügt, die Systemkennung zu übermitteln, um die Überwachungsgeräte 14 abzufragen.
30
Wie in der Figur 6 dargestellt ist die Systemkennung 18 vorzugsweise ebenfalls als QR-Code ausgebildet und in einem Innenbereich der Verteilstation 12 angebracht. Die Systemkennung 18 ist damit nur dann auslesbar, wenn die Tür der Verteilstation 12 geöffnet ist. Dies ist nur dann möglich, wenn eine Verriegelung der Tür gelöst ist. Lediglich entsprechend berechtigtes Personal kann somit die Systemkennung 18 auslesen und auf die Energieparameter der Über- wachungsgeräte 14 zugreifen.
Weiterhin können, wie dargestellt, zusätzlich zur Gerätekennung der Überwachungsgeräte 14 und der Systemkennung 18 des Überwachungssystems auch die einzelnen Kabelabgänge mit Satzkennungen 64 versehen sind. Hierbei kön- nen auch QR-Codes zum Einsatz kommen. Um einen einzelnen Kabelabgang eindeutig identifizierbar zu machen, werden die vier und/oder fünf Spannungsleiter eines Kabelabgangs bzw. die daran angebrachten Überwachungsgeräte einem Gerätesatz 66 zugeordnet. Die Zuordnung der verschiedenen Kabelabgänge zu einer Anlage bzw. zu einem System erfolgt basierend auf der Sys- temkennung.
In der Figur 7 ist die entsprechende hierarchische Adressierung schematisch dargestellt. Ein Überwachungssystem 10 umfasst mehrere Gerätesätze 66, die wiederum jeweils mehrere Überwachungsgeräte 14 umfassen. Jede Ebene ver- fügt separat über eine entsprechende Kennung (Systemkennung, Satzkennung und Gerätekennung). Die Verwendung der Satzkennung erfolgt dabei analog zur Verwendung der Systemkennung. Es ist also möglich, die Satzkennung auszulesen und durch Kommunikation mit der zentralen Informationssammelstelle die der Satzkennung zugeordneten Gerätekennungen zu ermitteln. Hier- für muss zunächst eine Konfiguration im Sinne einer Initialisierung vorgenommen werden. Dies erfolgt dadurch, dass bei der Inbetriebnahme mittels der Leseeinheit 56 des Auslesegeräts 16 zunächst die Systemkennung, dann die Satzkennungen und zuletzt die Systemkennung eingelesen werden, um sie zur zentralen Informationssammelstelle zu übermitteln.
In der Figur 8 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation schematisch dargestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Messens S10 einer Stromstärke und/oder einer Spannung, des darauf basierenden Ermitteins S12 eines Energieparameters, des Empfangens S14 einer Anfrage eines Auslesegeräts und des Übermitteins S16 des Energieparameters an das Auslesegerät. Ein derartiges Ausleseverfahren wird als Betriebsverfahren in einem Überwachungsgerät eingesetzt. Beispielsweise kann ein Prozessor des Überwachungsgeräts entsprechend zum Ausführen der einzelnen Verfahrensschritte konfiguriert sein. Wie dargestellt werden die Schritte des Messens S10 und des Ermitteins S12 des Energieparameters dabei zumeist wiederkehrend ausge- führt. Die Schritte des Empfangens S14 und Übermitteins S16 werden nur dann ausgeführt, wenn eine entsprechende Anfrage eines Auslesegeräts empfangen wurde.
In der Figur 9 ist der Ablauf eines Verfahrens zum Überwachen eines Energie- parameters dargestellt, das sowohl die im Überwachungsgerät als auch die im Auslesegerät ausgeführten Schritte umfasst. Neben den zuvor beschriebenen Schritten S10 bis S16 werden die Schritte des Auslesens S18 einer System- kennung, des Übermitteins S20 der Systemkennung an eine zentrale Informationssammelstelle, des Empfangens S22 einer Gerätekennung des Überwa- chungsgeräts von der zentralen Informationssammelstelle, des Ermitteins S24 einer Zugangsinformation basierend auf der Gerätekennung und des Übermitteins S26 einer Anfrage an das Überwachungsgerät ausgeführt. Nach Ab- schluss des entsprechenden Verfahrens im Überwachungsgerät wird vom Auslesegerät ein Schritt des Empfangens S28 eines Energieparameters von dem Überwachungsgerät durchgeführt.
In der Darstellung werden die auf der linken Seite dargestellten Schritte S18 bis S28 im Auslesegerät bzw. in einem Prozessor des Auslesegeräts durchgeführt. Die Schritte S10 bis S16 werden im Überwachungsgerät bzw. im Prozessor des Überwachungsgeräts durchgeführt. In der Figur 10 ist zuletzt ein Verfahren zum Inbetriebnehmen eines Überwachungssystems dargestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Anbringens S30 des Überwachungsgeräts an einen Spannungsleiter in der Verteilstation, des Anbringens S32 der Systemkennung an der Verteilstation, des Auslesens S34 der Geratekennung und der Systemkennung und des Übermitteins S36 der Geratekennung und der Systemkennung an eine zentrale Informationssammelstelle. Das Verfahren zum Inbetriebnehmen kann beispielsweise als Computerprogramm oder Smartphone/Tablet-App realisiert sein. Bei der Inbetriebnahme wird also davon ausgegangen, dass die Überwachungsgeräte bereits werksseitig mit entsprechenden Gerätekennungen versehen sind, die beim Installieren vor Ort eingelesen werden können. Zudem sind bereits Satzkennungen vorgesehen. Die Satzkennungen der verschiedenen Gerätesätze werden dann ebenfalls eingelesen und direkt, beispielsweise in Form eines Aufklebers, auf den entsprechenden Anlagenteil aufgebracht. Zudem wird der Installationsort der Anlage eindeutig festgelegt durch Anbringen der Systemkennung, wodurch alle Geräte eindeutig identifiziert sind. Der Installateur wird softwareseitig durch den Installationsprozess geleitet, um die korrekte Zuordnung der Installation sicherzustellen. Hierzu ist vorzugsweise eine Smartphone- oder Tablet-App als Auslesegerät vorgesehen. Zunächst werden die verschiedenen Kennungen in einer softwareseitig vorgegebenen Reihenfolge eingescannt. Beim Einlesen der Systemkennung werden vorzugsweise gleichzeitig die GPS-Koordinaten sowie eine Ausrichtung des Auslesegeräts (Blickrichtung) durch Erfassen des Erdmagnetfelds gespeichert. Zudem kann eine Aufforderung an das Bedienpersonal zum Erzeugen eines Bildes als weitere Zusatzinformation erfolgen. Durch die zusätzliche Erfassung der GPS- Koordinaten sowie der Ausrichtung kann eine automatische softwareseitige Zuordnung der Systemkennung, Satzkennungen und Gerätekennungen zu den systemseitigen Sachdaten (beispielsweise Name, technische Daten oder Kar- ten) erfolgen. Es versteht sich, dass bei unklarer oder unvollständiger Datenlage eine Plausibilitätsprüfung angestoßen werden kann. Für das Auslesen der Überwachungsgeräte in einer Verteilstation ist es dann lediglich erforderlich, dass der Zugang zur Überwachungsstation hergestellt wird. Dann kann erneut durch ein softwaregeleitetes Verfahren ein Auslesen der Überwachungsgeräte erfolgen. Hierzu können die Systemkennung und/o- der die Satzkennungen eingelesen werden um darauf basierend dann die Ge- rätekennungen der in der Verteilstation angebrachten Überwachungsgeräte zu erhalten. Die ermittelten Energieparameter können lokal auf dem Auslesegerät zwischengespeichert werden und optional bei verfügbarer Datenverbindung an die zentrale Informationssammelstelle übertragen werden. Die ermittelten Ener- gieparameter werden ebenfalls an die zentrale Informationssammelstelle zur weiteren systemseitigen Verarbeitung ohne Medienbrüche übertragen.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Überwachungssystem in begehbaren und nicht begehbaren Umspannstationen des Strom-Verteilnetzes sowie in Kabelverteilerschränken, Hausanschlusskästen und Mittelspannungsleitern angewendet. Ebenfalls denkbar ist eine Anwendung im Industrieumfeld bzw. in der Gebäudetechnik in Schaltschränken oder in sonstigen Anschlusskästen. In Frage kommen Anwendungen in der Ladeinfrastruktur, in Kraftwerken, in der Leittechnik, in der Industrie, in der Photovoltaik oder Windkraft, in der Mess- technik für Elektromobilität sowie in der Messtechnik für Sektorkupplungen.
Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbar- ten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche. In den Patentansprüchen schließen die Wörter„umfassen" und„mit" nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel „ein" oder„eine" schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die verschiedenen Einheiten können teilweise oder vollständig in Hard- oder auch in Software ausgeführt sein können. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, 5 dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, l o beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme, vertrieben werden. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.

Claims

Patentansprüche
1 . Überwachungsgerät (14) zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation (12), wobei das Überwachungsgerät (14) zum Anbringen an einen Spannungsleiter (20) in der Verteilstation (12) ausgebildet ist, mit:
einer Gerätekennung (32) zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungsgeräts (14), die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden;
einer Messeinheit (30) zum Messen einer Stromstärke und/oder einer Spannung eines den Spannungsleiter (20) durchfließenden Wechselstroms; einer Auswerteeinheit (34) zum Ermitteln des Energieparameters basierend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung; und
einer Kommunikationseinheit (36) zum Empfangen einer Anfrage eines Auslesegeräts (16) und zum Übermitteln des Energieparameters an das Auslesegerät (16), wenn die empfangene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, die auf der Gerätekennung (32) basiert.
2. Überwachungsgerät (14) nach Anspruch 1 , wobei
die Messeinheit (30) zum Messen der Stromstärke ausgebildet ist; und die Auswerteeinheit (34) zum Ermitteln eines Energieparameters ausgebildet ist, der eine maximale Stromstärke innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls repräsentiert.
3. Überwachungsgerät (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gerätekennung (32)
zum optischen Auslesen ausgebildet ist, bevorzugt als QR- oder Barcode; und/oder
auf einer Außenseite des Überwachungsgeräts (14) angebracht ist.
4. Überwachungsgerät (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Messeinheit (30)
zum Messen der Stromstärke ausgebildet ist; und
einen induktiven Wandler (44) mit einem den Spannungsleiter (20) um- schließenden Kern (48) umfasst, der zum Anbringen an den Spannungsleiter (20) teilbar ausgebildet ist.
5. Überwachungsgerät (14) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem induktiven Wandler (44) zum Gewinnen von Energie basierend auf dem Wechselstrom im Spannungsleiter (20).
6. Auslesegerät (16) zum Abfragen eines Überwachungsgeräts (14) in einer Verteilstation (12), mit:
einer Schnittstelle (52) zum Empfangen einer Gerätekennung (32) des Überwachungsgeräts (14);
einer Zugangseinheit (60) zum Ermitteln einer Zugangsinformation basierend auf der Gerätekennung (32); und
einer Abfrageeinheit (58) zum Übermitteln einer Anfrage an das Überwachungsgerät (14) und zum Empfangen eines Energieparameters von dem Überwachungsgerät (14),
wobei die Anfrage die Zugangsinformation enthält, und
wobei die Schnittstelle vorzugsweise zum Übermitteln des Energieparameters an eine zentrale Informationssammelstelle (62) ausgebildet ist. 7. Überwachungssystem (10) zum Überwachen von Energieparametern in einer Verteilstation (12), mit:
mindestens einem Überwachungsgerät (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
einem Auslesegerät (16) nach Anspruch 6; und
einer Systemkennung (18) zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungssystems (10), die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden.
8. Überwachungssystem (10) nach Anspruch 7, wobei das Auslesegerät (16) eine Leseeinheit (56) zum Auslesen der Geratekennung (32) und der Systemkennung (18) umfasst; und
die Schnittstelle (52) dazu ausgebildet ist, die Geratekennung (32) und die Systemkennung (18) an eine zentrale Informationssammelstelle (62) zum Speichern einer Zuordnung zwischen Geratekennung (32) und Systemkennung (18) zu übermitteln.
9. Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Auslesegerät (16) eine Leseeinheit (56) zum Auslesen der Sys- temkennung (18) umfasst;
die Schnittstelle (52) dazu ausgebildet ist, die Systemkennung (18) an eine zentrale Informationssammelstelle (62) zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung (32) und Systemkennung (18) zu übermitteln; und die Schnittstelle dazu ausgebildet ist, die Gerätekennung (32) des dem Überwachungssystem (10) zugeordneten mindestens einen Überwachungsgeräts (14) von der zentralen Informationssammelstelle (62) zu empfangen.
10. Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, mit: mindestens einem Gerätesatz (66), dem mindestens ein Überwa- chungsgerät (14) zugeordnet ist; und
mindestens einer Satzkennung (64) zum eindeutigen Kennzeichnen des mindestens einen Gerätesatzes (66), die dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden,
wobei die Leseeinheit (56) zum Auslesen der Satzkennung (64) ausge- bildet ist; und
die Schnittstelle (52) dazu ausgebildet ist, die Satzkennung (64) an die zentrale Informationssammelstelle (62) zu übermitteln und die Gerätekennung (32) des dem Gerätesatz (66) zugeordneten mindestens einen Überwachungsgeräts (14) von der zentralen Informationssammelstelle (62) zu emp- fangen.
1 1 . Überwachungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, mit einer zentralen Informationssammelstelle (62) zum Speichern einer Zuordnung zwischen Geratekennung (32) und Systemkennung (18), die dazu ausgebildet ist:
eine Systemkennung (18) und/oder eine Satzkennung (64) zu empfangen; und
mindestens eine dem Überwachungssystem (10) oder dem Gerätesatz
(66) zugeordnete Geratekennung (32) zu übermitteln.
12. Verfahren zum Überwachen eines Energieparameters in einer Verteilstation (12) mit einem Überwachungsgerät (14) zum Anbringen an einen Spannungsleiter (20) in der Verteilstation (12), mit den Schritten:
Messen (S10) einer Stromstärke und/oder einer Spannung eines den Spannungsleiter (20) durchfließenden Wechselstroms;
Ermitteln (S12) des Energieparameters basierend auf der gemessenen Stromstärke und/oder Spannung;
Empfangen (S14) einer Anfrage eines Auslesegeräts (16); und Übermitteln (S16) des Energieparameters an das Auslesegerät (16), wenn die empfangene Anfrage eine Zugangsinformation enthält, die auf einer Gerätekennung (32) zum eindeutigen Kennzeichnen des Überwachungsgeräts (14) basiert, wobei die Gerätekennung (32) dazu ausgebildet ist, aus direkter räumlicher Nähe ausgelesen zu werden.
13. Verfahren zum Abfragen eines Überwachungsgeräts (14) in einer Verteilstation (12), mit den Schritten:
Empfangen (S22) einer Gerätekennung (32) des Überwachungsgeräts (14);
Ermitteln (S24) einer Zugangsinformation basierend auf der Gerätekennung (32); und
Übermitteln (S26) einer Anfrage an das Überwachungsgerät (14), wobei die Anfrage die Zugangsinformation enthält; und
Empfangen (S28) eines Energieparameters von dem Überwachungsgerät (14).
14. Verfahren nach Anspruch 12, mit den Schritten des Verfahrens zum Abfragen eines Überwachungsgeräts (14) nach Anspruch 13 und mit den weiteren Schritten:
Auslesen (S18) einer Systemkennung (18) zum eindeutigen Kennzeichnen eines Überwachungssystems (10) aus direkter räumlicher Nähe; und
Übermitteln (S20) der Systemkennung an eine zentrale Informationssammelstelle (62) zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung (32) und Systemkennung (18),
wobei der Schritt des Empfangens der Gerätekennung (32) des Überwachungsgeräts (14) ein Empfangen der Gerätekennung (32) des dem Überwachungssystem (10) zugeordneten mindestens einen Überwachungsgeräts (14) von der zentralen Informationssammelstelle (62) umfasst.
15. Verfahren zum Inbetriebnehmen eines Überwachungssystems (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , mit den Schritten:
Anbringen (S30) des Überwachungsgeräts (14) an einen Spannungsleiter (20) in der Verteilstation (12);
Anbringen (S32) der Systemkennung (18) an die Verteilstation (12);
Auslesen (S34) der Gerätekennung (32) und der Systemkennung (18) aus direkter räumlicher Nähe; und
Übermitteln (S36) der Gerätekennung (32) und der Systemkennung (18) an eine zentrale Informationssammelstelle (62) zum Speichern einer Zuordnung zwischen Gerätekennung (32) und Systemkennung (18).
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