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Dokumentenidentifikation DE10147772C1 11.09.2003
Titel Verfahren zum Betreiben eines Übertragungssystems und Übertragungssystem in einem Energieversorgungsnetz
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Ruhnke, Helko, 81479 München, DE;
Siebert, Harry, 82178 Puchheim, DE
DE-Anmeldedatum 27.09.2001
DE-Aktenzeichen 10147772
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.09.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.09.2003
IPC-Hauptklasse H04B 3/58
IPC-Nebenklasse H04B 3/54   
Zusammenfassung Zumindest eine zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) ist über die Energieversorgungsleitungen des Energieversorgungsnetzes mit dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) verbunden, wobei bei nicht ausreichender Übertragungsreichweite der zentralen zu dezentralen Übertragungseinrichtungen (UEZ, UED) eine dezentrale Repeaterfunktion (RF) im Energieversorgungsnetz (EVN) entsprechend positioniert ist. Erfindungsgemäß ist ein Teil der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) zusätzlich mit Repeaterfunktionen (RF) derart ausgestaltet, dass sie über die zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) als dezentrale Übertragungseinrichtung (UED) und/oder als dezentrale Übertragungseinrichtung (UED/RF) mit Repeaterfunktion (RF) konfigurierbar sind. Hierdurch kann bei einer Nichterreichbarkeit von dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) ein alternativer Pfad ermittelt und automatisch das Übertragungssystem rekonfiguriert werden.

Beschreibung[de]

Neben den drahtgebundenen und drahtlosen Telekommunikationsleitungen werden in zunehmendem Maße die Energieversorgungsleitungen von Energieversorgungsnetzen für die Übertragung von Informationen, insbesondere Informationen des Internet, eingesetzt. Hierbei ist meist zumindest eine zentrale Übertragungseirrichtung - in der Fachwelt als Powerline-Modem bezeichnet - vorgesehen, die über die Energieversorgungsleitungen des Energieversorgungsnetzes mit dezentralen Übertragungseinrichtungen verbunden ist, wobei bei einer Internet- Informationsübertragung die zentrale Einrichtung direkt mit dem Internet und die dezentralen Übertragungseinrichtungen mit einem Internet-Endgerät, beispielsweise einem Computer, verbunden ist. Da die Übertragungsreichweite der Übertragungseinrichtungen begrenzt ist, wird bei nicht ausreichender Übertragungsreichweite der zentralen zur dezentralen Übertragungseinrichtungen im Energieversorgungsnetz zumindest eine Repeater-Übertragungseinrichtung, d. h. eine dezentrale Repeaterfunktion, derart im Energieversorgungsnetz positioniert, dass eine Übertragung der Informationen von den zentralen zu den dezentralen Übertragungseinrichtungen und umgekehrt möglich ist. Meist ist die Repeater-Übertragungseinrichtung derart positioniert, dass die Informationsübermittlung auf kürzestem bzw. direktem Weg erfolgt. Um bei Ausfall von derartigen Repeater-Übertragungseinrichtungen eine Informationsübermittlung zu gewährleisten, sind in den Energieversorgungsnetzen redundante Repeater-Übertragungseinrichtungen vorzuhalten, über die die Informationsübermittlung per Netzmanagementfunktion des Übertragungssystems umgesteuert wird. Dies erfordert einen zusätzlichen, wirtschaftlichen Aufwand.

Aus der DE 195 04 587 A1 ist ein Zweiwegekommunikationssystem zur Datenübertragung zwischen einer Zentrale in der Leitebene eines elektrischen Energieversorgungsnetzes und Endverbraucher-Einrichtungen bekannt, bei dem die Modems der Sendeeinrichtungen der Endverbraucher eine Repeaterfunktion aufweisen. Diese kann genutzt werden, um eine Kommunikation von der Zentrale über ein Telekommunikationsnetz zu einem Knotencontroller eines Kommunikationsnetzes im Niederspannungsnetz und von diesem zu einem Endverbraucher dieses Niederspannungsnetzes durchzuführen - siehe Spalte 3, Zeile 68 bis Spalte 4, Zeile 7, Anspruch 1.

Aus der DE 199 14 324 C1 ist ein weiteres Kommunikationssystem zur Datenübertragung über Energieversorgungsleitungen bekannt, bei dem zur Signalübermittlung fest positionierte Zwischenverstärker eingesetzt werden - siehe hierzu Spalte 7, Zeile 40 sowie Ansprüche 1 und 2.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, den Aufwand für die Redundanz der Repeater-Übertragungseinrichtungen zu verringern. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum Betreiben eines Übertragungssystems in einem Energieversorgungsnetz bzw. einem Übertragungssystem gemäss den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 7 jeweils durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.

Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Übertragungsssytems ist darin zu sehen, dass zumindest ein Teil der dezentralen Übertragungseinrichtungen zusätzlich jeweils eine konfigurierbare Repeaterfunktion aufweisen und dass diese Übertragungseinrichtungen von der dezentralen Übertragungseinrichtung Repeater-Übertragungseinrichtung konfiguriert werden. Der wesentliche Vorteil der Integration der Repeater-Übertragungseinrichtung bzw. der Repeaterfunktion in die dezentralen Übertragungseinrichtungen ist darin zu sehen, dass ein Großteil der in den dezentralen Übertragungseinrichtungen vorhandenen Komponenten, wie Ankoppelungs- und Übertragungstechnik, für die Realisierung der Repeaterfunktion mitbenutzt werden kann und somit eine erhebliche Reduzierung des wirtschaftlichen Aufwands für die Repeaterfunktion erreicht wird. Lediglich die Protokollrechner der dezentralen Übertragungseinrichtungen sind mit einer allgemeinen Protokollplattform auszustatten, mit denen sowohl die Funktionen der dezentralen Übertragungseinrichtung als auch die Funktionen der Repeaterfunktion realisiert werden, wobei aufgrund der steigenden Leistungen der Prozessoren bzw. Rechner und der Speicher bei gleichzeitiger Kostenreduzierung eine wirtschaftliche Realisierung der Protokollplattform erreicht wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Rekonfiguration automatisch ohne Mithilfe von Wartungspersonal gesteuert wird, wobei die Informationsübermittlung der nicht von der Rekonfiguration betroffenen Übertragungseinrichtungen nicht gestört wird.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen, dezentralen Übertragungseinrichtung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße, dezentrale Übertragungseinrichtung anhand zweier zeichnerischen Darstellungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild schematisch ein Übertragungssystem in einem Energieversorgungsnetz und

Fig. 2 in einem Blockschaltbild schematisch das nach Fig. 1 ausgestaltete und rekonfigurierte Übertragungssystem nach einem Teilausfall des Energieversorgungsnetzes.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen je ein Energieversorgungsnetz ENV - durch eine ovale Linie angedeutet - an deren Energieversorgungsleitungen - nicht dargestellt - mehrere Übertragungseinrichtungen UE angeschlossen sind, die zusammen ein Übertragungssystem für die Übermittlung von Informationen über ein Energieversorgungsnetz EN bilden. Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass eine zentrale Übertragungseinrichtung UEZ und die verbleibenden Übertragungseinrichtungen UE als dezentrale Übertragungseinrichtungen UED an das Energieversorgungsnetz EVN angeschlossen sind. Ein derartiges Übertragungssystem dient beispielsweise dazu, an die dezentralen Übertragungseinrichtungen UED angeschlossene Personalcomputer über das Energieversorgungsnetz EVN und die zentrale Übertragungseinrichtung UEZ mit dem Internet zu verbinden - nicht dargestellt - wobei das Einrichten und Auflösen der für den Internet-Informationsaustausch erforderlichen Verbindungen - einschließlich des Ressourcen- und Netzmanagements - durch die zentrale Übertragungseinrichtung UEZ koordiniert wird.

Die dezentralen Übertragungseinrichtungen UED sind erfindungsgemäß als dezentrale Übertragungseinrichtungen UED mit und ohne Repeaterfunktion RF konfigurierbar, d. h. die dezentralen Übertragungseinrichtungen UED können durch eine Netzmanagementfunktion, die innerhalb oder außerhalb des Übertragungssystems realisiert ist, entsprechend den geographischen Verhältnissen des Energieversorgungsnetzes EVN und den Übertragungsreichweiten der Übertragungseinrichtungen UE hinsichtlich ihrer Eigenschaften ferneingestellt werden, wobei die Übertragungsreichweiten im wesentlichen durch die verwendeten Übertragungsverfahren und die Ausbreitungsbedingungen bestimmt werden.

Beim Ausführungsbeispiel sind in dem Reichweitenbereich 1 der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ zwei Übertragungseinrichtungen UED1 ohne Repeaterfunktion RF und an den Grenzen des Reichweitenbereichs 1 jeweils zwei Übertragungseinrichtungen UED1/RF mit Repeaterfunktion RF konfiguriert. Jeder der Übertragungseinrichtungen UED1/RF mit Repeaterfunktion RF ist jeweils ein Reichweitenbereich 2,3 - durch punktierte Linien angedeutet - zugeordnet. In diesen Reichweitenbereichen 2,3 sind weitere Übertragungseinrichtungen UED2, UED3 an das Energieversorgungsnetz EVN angeschlossen, wobei diese Übertragungseinrichtungen UED2, UED3 außerhalb des Reichweitenbereichs 1 der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ angeordnet sind. Mit Hilfe der Repeaterfunktion RF in den dezentralen Übertragungseinrichtungen UED/RF können weiter entfernte, dezentrale Übertragungseinrichtungen UED, die ansonsten nicht mehr mit der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ kommunizieren können, mit der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ verbunden werden, wobei die Repeaterfunktion RF im wesentlichen den Empfang der relevanten Übertragungssignale und das Wiederaussenden der Übertragungssignale realisiert. Durch das Wiederaussenden wird ein weiterer Reichweitenbereich 2,3 gebildet, über den weiter entfernte, dezentrale Übertragungseinrichtungen UED erreicht und mit der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ im Sinne eines Datenaustausches beispielsweise für Internetverbindungen kommunizieren können. Dies bedeutet, dass die Pfade für den Informationsaustausch zwischen der zentralen und den dezentralen Übertragungseinrichtungen UEZ, UED festgelegt sind und diese Pfade einschließlich der Konfiguration der Übertragungseinrichtungen UE mit oder ohne Repeaterfunktion RF definiert und in der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ als Topologie des Übertragungssystems gespeichert sind. Hierzu gehören auch die Reichweitenbereiche 1. . .3 der jeweiligen Übertragungseinrichtungen UED/RF, die durch die Übertragungsreichweite der jeweiligen Übertragungseinrichtungen UE gegeben ist.

Mit der zunehmenden Verfügbarkeit preiswerter Komponenten der Übertragungseinrichtungen UE wie preiswerte Speicher oder Rechner - kann basierend auf vorhandenen Komponenten, wie Gehäuse, Netzteil und Leiterplatten und insbesondere vorhandener Ankoppelungstechnik und Übertragungstechnik die Repeaterfunktion RF besonders wirtschaftlich zusätzlich in die Übertragungseinrichtungen UE integriert werden. Lediglich eine programmtechnische Plattform für die verschiedenen Protokolle, die für die dezentrale Funktion der Übertragungseinrichtungen UEZ und für die Repeaterfunktion RF erforderlich ist, ist zusätzlich zu realisieren, wobei die programmtechnische Realisierung besonders wirtschaftlich erfolgen kann. Die Aktivierung bzw. Konfigurierung der Repeaterfunktion RF in den dezentralen Übertragungseinrichtungen UED wird durch eine Netzmanagementfunktion gesteuert, die in der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ oder in übergeordneten, mit der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ verbundenen Netzmanagementzentralen - nicht dargestellt - realisiert ist.

Wird durch beispielsweise eine temporäre oder ständige Überwachung des Übertragungssystems oder durch eine Mitteilung eines das Übertragungssystem nutzenden Teilnehmers festgestellt, dass eine dezentrale Übertragungseinrichtung UED nicht mehr erreichbar ist, so wird in der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ oder in einem übergeordneten Netzmanagementsystem - nicht dargestellt - anhand der dort gespeicherten Topologiedaten des Übertragungssystems ein alternativer Pfad ermittelt, und die dezentralen Übertragungseinrichtungen UED werden hinsichtlich ihrer Repeaterfunktion RF derart konfiguriert, dass die nicht erreichbare Übertragungseinrichtung UE wieder erreicht werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass die ursprüngliche Konfiguration des Übertragungssystems bereits derart konfiguriert ist, dass ein alternativer Pfad möglich ist. Beim Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass an der in Fig. 2 mit X gekennzeichneten Stelle eine Unterbrechung der Übertragung zwischen der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ und einer der dezentralen Übertragungseinrichtungen UED 1 auftritt bzw. gemeldet wird und die dezentrale Übertragungseinrichtung UED1 nicht mehr von der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ erreicht werden kann.

In der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ oder durch die Netzmanagementfunktion wird ein alternativer Pfad von der dezentralen zu der nicht mehr erreichbaren, dezentralen Übertragungseinrichtung UED1 ermittelt. Der neu ermittelte Pfad führt von der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ über dessen, aufgrund der Störung im Energieversorgungsnetz eingeschränkten Reichweitenbereich 1 zu der dezentralen Übertragungseinrichtung UED1/RF mit dem zugeordneten Reichweitenbereich 2 und zu der dezentralen Übertragungseinrichtung UED2, die an der Grenze deren Reichweitenbereichs 2 angeordnet ist. Diese bisher ohne Repeaterfunktion RF konfigurierte Übertragungseinrichtung UED2 ist beim neu ermittelten Pfad mit einer Repeaterfunktion RF auszustatten, wodurch diese einen Reichweitenbereich 4 aufweist, mit dem die dezentrale Übertragungseinrichtung UED1/RF mit dem Reichweitenbereich 3 erreicht wird. Da die nicht erreichbare Übertragungseinrichtung UED1 in dem Reichweitenbereich 3 der Übertragungseinrichtung UED1/RF angeordnet ist, kann diese beim neu ermittelten Pfad über die Übertragungseinrichtung UED1/RF mit dem Reichweitenbereich 3 erreicht werden. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Netzmanagementfunktion in der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ oder in einer übergeordneten Einrichtung - nicht dargestellt - die dezentrale Übertragungseinrichtung UED2 an der Grenze des Reichweitenbereichs 2 mit einer Repeaterfunktion RF mit einem Reichweitenbereich 4 konfiguriert, und die dezentrale Übertragungseinrichtung UED1/RF mit dem Reichweitenbereich 3 wird als Übertragungseinrichtung UED3/RF konfiguriert, die nicht mehr von der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ, sondern von der Übertragungseinrichtung UED4/RF mit dem Reichweitenbereich 4 erreicht wird, wobei die im Reichweitenbereich 3 angeordneten Übertragungseinrichtungen UED3 über die dezentrale Übertragungseinrichtung UED3/RF erreicht werden.

Sowohl das Erkennen der Nichterreichbarkeit von dezentralen Übertragungseinrichtungen UED als auch die gesamte Rekonfiguration des Übertragungssystems einschließlich des Ermittelns von alternativen Pfaden kann automatisch ohne Mithilfe von Wartungspersonal durch eine Netzmanagementfunktion in der zentralen Übertragungseinrichtung UEZ oder einer übergeordneten Einrichtung - beispielsweise einer Netzmanagementzentrale - durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass an den an der Rekonfiguration nicht beteiligten Übertragungseinrichtungen UE die Übertragung von Informationen nicht gestört wird, d. h. die Rekonfigurationsmaßnahmen bleiben auf die Übertragungseinrichtungen UE beschränkt, deren Repeaterfunktion RF konfiguriert und deren Zuordnung zu Übertragungseinrichtungen UED mit Repeaterfunktion RF oder zu anderen Reichweitenbereichen 1. . .4 geändert wird.

Eine vorteilhafte Rekonfiguration von Übertragungseinrichtungen UE kann bei einer strategischen Projektierung der Konfiguration des Übertragungssystems unter Berücksichtigung von Ausfallbereichen erreicht werden. Hierbei können im Übertragungssystem die Übertragungseinrichtungen UE, die mit Repeaterfunktion RF ausgestattet sind und mit Reichweitenbereichen konfiguriert werden können, derart positioniert werden, dass bei einer Nichterreichbarkeit von Übertragungseinrichtungen UE über diese Übertragungseinrichtungen UE mit Repeaterfunktion RF und deren Reichweitenbereiche alternative Pfade zu den nicht erreichbaren Übertragungseinrichtungen UED ermittelt und konfiguriert werden können.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Betreiben eines Übertragungssystems in einem Energieversorgungsnetz (EVN), bei dem zumindest eine zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) über die Energieversorgungsleitungen des Energieversorgungsnetzes (EVN) mit dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) verbunden ist, bei dem bei nicht ausreichender Übertragungsreichweite der zentralen zur dezentralen Übertragungseinrichtungen (UEZ, UED) eine dezentrale Repeaterfunktion (RF) im Energieversorgungsnetz (EVN) entsprechend positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) zusätzlich jeweils eine konfigurierbare Repeaterfunktion (RF) aufweisen und dass diese Übertragungseinrichtungen (UED/RF) im Bedarfsfall über die zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) als dezentrale Übertragungseinrichtungen (UED/RF) mit jeweils einer Repeaterfunktion (RF) konfiguriert werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) mit Hilfe einer in der zentralen Übertragungseinrichtung (UEZ) oder im Energieversorgungsnetz (EVN) und in den dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) realisierten Netzmanagementfunktion konfiguriert werden, wobei die Repeaterfunktion (RF) in den dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) in Abhängigkeit von der Netztopologie des Energieversorgungsnetzes (EVN) und den Übertragungsreichweiten der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) konfiguriert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Nichterreichbarkeit einer dezentralen Übertragungseinrichtung (UED) die anderen, dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) und deren Repeaterfunktion (RF) mit Hilfe der Netzmanagementfunktion und der der Netzmanagementfunktion zugeordneten Netztopologie des Energieversorgungsnetzes (EVN) derart automatisch rekonfiguriert werden, dass eine Kommunikation der zentralen mit den dezentralen Übertragungseinrichtungen (UEZ, UED) möglich ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Nichterreichbarkeit einer der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) mit Hilfe der Netzmanagementfunktion ein alternativer Pfad für die Übermittlung der Informationen von der zentralen zur nicht erreichbaren Übertragungseinrichtung (UEZ, UED) ermittelt wird, und dass die betroffenen, dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) entsprechend des alternativ ermittelten Pfades mit den erforderlichen Repeaterfunktionen (RF) konfiguriert werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Initialisierung oder im Rahmen der Erweiterung oder Reduzierung vorgesehenen Rekonfiguration des Übertragungssystems über Energieversorgungsleitungen mit Hilfe der Netzmanagementfunktion und der der Netzmanagementfunktion zugeordneten Netztopologie des Energieversorgungsnetzes (EVN) die dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) und deren Repeaterfunktionen (RF) derart konfiguriert werden, dass eine möglichst kurze Übertragungsstrecke erreicht wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungssystem derart konfiguriert ist, dass bei Nichterreichbarkeit von dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) ein Teil der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED/RF) mit Repeaterfunktion (RF) ausgebildet und derart positioniert ist, dass alternative Pfade zu den nicht erreichbaren Übertragungseinrichtungen (UED) ermittelt und die betroffenen Übertragungseinrichtungen (UE) hinsichtlich ihrer Repeaterfunktion (RF) und der ihrem Reichweitenbereich (1. . .4) zugeordneten Übertragungseinrichtungen (UE) konfiguriert werden können.
  7. 7. Übertragungssystem in einem Energieversorgungsnetz (EVN), bei dem zumindest eine zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) über die Energieversorgungsleitungen des Energieversorgungsnetzes mit dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) verbunden ist, bei dem bei nicht ausreichender Übertragungsreichweite der zentralen zu den dezentralen Übertragungseinrichtungen (UEZ, UED) eine dezentrale Repeaterfunktion (RF) im Energieversorgungsnetz (EVN) entsprechend positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der dezentralen Übertragungseinrichtungen (UED) zusätzlich jeweils eine konfigurierbare Repeaterfunktion (RF) aufweisen und dass diese Übertragungseinrichtungen (UE/RF) im Bedarfsfall über die zentrale Übertragungseinrichtung (UEZ) als dezentrale Übertragungseinrichtung (UED/RF) mit jeweils einer Repeaterfunktion (RF) konfiguriert werden.
  8. 8. Übertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Übertragungssystem oder diesem zugeordnet eine Netzmanagementfunktion zum Konfigurieren der zentralen und dezentralen Übertragungseinrichtungen (UEZ, UED) vorgesehen ist.






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