Anordnung zum Schützen, Steuern und/oder Überwachen einer elektrischen Schalt- oder Energieversorgungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung, die zum Schützen, Steuern und/oder Überwachen einer elektrischen Schalt- oder Energieversorgungsanlage geeignet ist. Eine solche Anordnung umfasst eine zentrale Steuereinrichtung, zumindest ein Endgerät, das zum Messen von Energie, Schalten von Energie und/oder Übertragen von Zu- standsdaten einer an das Endgerät angeschlossenen Energiequelle oder eines an das Endgerät angeschlossenen Energieverbrauchers geeignet ist, sowie ein Kommunikationsnetz.

Um eine funktionsbezogene Kommunikation - also eine Kommunikation, die die individuellen Geräteeigenschaften der Endgeräte berücksichtigt - zwischen der zentralen Steuereinrichtung und den Endgeräten über das Kommunikationsnetz zu ermöglichen, müssen die Endgeräte der zentralen Steuereinrichtung bekannt sein, und die zentrale Steuereinrichtung muss darüber hinaus wissen, welche individuellen Geräteeigenschaften die jeweiligen Endgeräte aufweisen. Wird nun die Anordnung verändert, indem beispielsweise ein neues Endgerät über das Kommunikationsnetz an die zentrale Steuereinrichtung angeschlossen wird, muss eine entsprechende Gerätetypbeschreibung für das neu angeschlossene Endgerät der zentralen Steuereinrichtung bekannt gemacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Anordnung anzugeben, das eine Inbetriebnahme bzw. einen Weiterbetrieb der Anordnung nach einer Umkonfigu- ration, insbesondere nach einem Hinzuschalten eines neuen Endgeräts, mit geringem Aufwand, insbesondere ohne den Eingriff von Servicetechnikern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach dem An- schließen eines Endgeräts an das Kommunikationsnetz die zentrale Steuereinrichtung dem Endgerät Netzwerkkonfigurationsdaten zuweist, das Endgerät seine Typkennung unter Verwendung der zugewiesenen Netzwerkkonfigurationsdaten an die zentrale Steuereinrichtung sendet und die funktionsbezogene Kommunika- tion zwischen dem Endgerät und der zentralen Steuereinrichtung unter Heranziehung einer der Typkennung entsprechenden Gerätetypbeschreibung betrieben wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass bei diesem kein Eingriff von Servicepersonal nach einem Anschließen eines neuen Endgeräts an die zentrale Steuereinrichtung erforderlich ist; denn nach dem Anschließen des Endgeräts an das Kommunikationsnetz weist die zentrale Steuereinrichtung dem Endgerät erfindungsgemäß Netz- werkkonfigurationsdaten zu, und das neu angeschlossene Endgerät sendet erfindungsgemäß seine Typkennung an die zentrale Steuereinrichtung. Ab diesem Zeitpunkt weiß die zentrale Steuereinrichtung somit, wie die Anordnung verändert wurde und wie sie zukünftig weiter betrieben werden muss.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die zentrale Steuereinrichtung unter Heranziehung der empfangenen Typkennung aus einer Typen- datenbank eine die Funktion des Endgeräts beschreibende Gerä- tetypbeschreibung für das Endgerät ausliest und die funkti- onsbezogene Kommunikation zwischen dem Endgerät und der zentralen Steuereinrichtung unter Heranziehung der ausgelesenen Gerätetypbeschreibung betrieben wird.

Alternativ oder zusätzlich kann vorsehen werden, dass das Endgerät sowohl seine Typkennung und als auch eine seine Funktion beschreibende Gerätetypbeschreibung an die zentrale Steuereinrichtung sendet und die funktionsbezogene Kommunikation zwischen dem Endgerät und der zentralen Steuereinrichtung unter Heranziehung der gesendeten bzw. empfangenen Gerätetypbeschreibung betrieben wird. Besonders bevorzugt erfolgt die automatische Zuweisung der

Netzwerkkonfigurationsdaten durch die zentrale Steuereinrichtung gemäß dem DHCP-Protokoll (DHCP: Dynamic Host Configura- tion Protocol = Dynamisches Gastgeberkonfigurationsprotokoll) .

Die automatische Zuweisung erfolgt vorzugsweise, nachdem die zentrale Steuereinrichtung von dem Endgerät eine Anfrage auf Zuteilung von Netzwerkkonfigurationsdaten erhalten hat. Eine solche Anfrage auf Zuteilung von Netzwerkkonfigurationsdaten kann beispielsweise durch eine "DHCPDISCOVER"-Nachricht gemäß DHCP-Protokoll erfolgen. Hierbei sendet das Endgerät seine Typkennung vorzugsweise an alle an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Geräte unter Verwendung einer Multicast- Adresse, beispielsweise in Form einer Nachricht mit Absender- IP-Adresse 0.0.0.0, Zieladresse 255.255.255.255, UDP- Quellport 68 und UDP-Zielport 67. Nach dem Empfang der Netzwerkkonfigurationsdaten sendet das Endgerät seine Typkennung vorzugsweise ebenfalls an alle an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Geräte, beispielsweise unter Verwendung einer Multicast-Adresse . Durch das Senden der Typkennung an alle Geräte lässt sich in einfacher Weise erreichen, dass alle Geräte über die Konfiguration der gesamten Anordnung informiert sind und ihre Arbeitsweise entsprechend anpassen können. Für das Senden seiner Typkennung wird das Endgerät vorzugsweise das LLDP-Protokoll (LLDP: Link Layer Discovery Protocol = Verbindungsschichtentdeckungsprotokoll ) verwenden. Das LLDP-Protokoll ist ein herstellerunabhängiges Schichte- Protokoll nach der IEEE-802.1-Norm .

Die zentrale Steuereinrichtung liest die Gerätetypbeschrei- bung vorzugsweise aus einer zentralen Typendatenbank aus. Ei ^¬ ne zentrale Typendatenbank bietet den Vorteil, dass diese einfach aktualisiert werden kann, so dass neue Endgeräte und/oder Veränderungen existierender Geräte ohne großen Aufwand in das System eingepflegt werden können.

Alternativ oder zusätzlich kann die zentrale Steuereinrichtung die Gerätetypbeschreibung aus einer endgeräteeigenen Ty- pendatenbank und damit aus dem Endgerät selbst auslesen. Diese Vorgehensweise ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn - aus welchen Gründen auch immer - eine zentrale Typendatenbank nicht zur Verfügung steht oder beispielsweise temporär nicht auslesbar ist.

Dem Endgerät kann außerdem ein geräteindividueller Erweiterungsdatensatz zugeordnet sein, der eine oder mehrere zusätzliche Funktionen des Endgeräts beschreibt, die nicht oder nicht vollständig in der Gerätetypbeschreibung definiert sind. In einem solchen Fall wird der geräteindividuelle Erweiterungsdatensatz vorzugsweise von der zentralen Steuereinrichtung aus dem Endgerät ausgelesen.

Nach dem Auslesen eines geräteindividuellen Erweiterungsdatensatzes ist die zentrale Steuereinrichtung vorzugsweise geeignet, eine oder mehrere in dem geräteindividuellen Erweiterungsdatensatz beschriebene Funktionen des Endgeräts zu akti- vieren und zu handhaben.

Als vorteilhaft wird es außerdem angesehen, wenn die Anordnung mit einer die Konfiguration der Anordnung beschreibenden Systemkonfigurationsdatei betrieben wird und nach dem An- schließen eines neuen Endgeräts an das Kommunikationsnetz eine neue Systemkonfigurationsdatei, die die alte Systemkonfigurationsdatei ersetzt und die Eigenschaften des neu angeschlossenen Endgeräts berücksichtigt, unter Heranziehung der Gerätetypbeschreibung des neuen Endgeräts gebildet wird.

Mit einer Systemkonfigurationsdatei gemäß dem IEC61850- Standard lässt sich die Anordnung besonders einfach betreiben. Demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die alte und die neue Systemkonfigurationsdatei SCD-Dateien nach dem IEC61850-Standard sind. Die Gerätetypbeschreibung des Endgeräts ist vorzugsweise in einer ICD-Datei nach dem

IEC61850-Standard enthalten.

Die zentrale Steuereinrichtung kann beispielsweise eine an das Endgerät angeschlossene Energiequelle oder einen an das

Endgerät angeschlossenen Energieverbraucher schützen, steuern und/oder überwachen. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anordnung zum Schützen, Steuern, Regeln und/oder Überwachen einer elektrischen Schalt- oder Energieversorgungsanlage. Erfindungsgemäß ist bei einer solchen Anordnung vorgesehen, dass eine zentrale Steuereinrichtung geeignet ist, nach dem Anschließen eines Endgeräts an das Kommunikationsnetz dem Endgerät Netzwerkkonfigurationsdaten zuzuweisen, das Endgerät geeignet ist, seine Typkennung unter Verwendung der zugewie- senen Netzwerkkonfigurationsdaten an die zentrale Steuereinrichtung zu senden, und die zentrale Steuereinrichtung außerdem geeignet ist, die funktionsbezogene Kommunikation mit dem Endgerät unter Heranziehung einer der Typkennung entsprechenden Gerätetypbeschreibung zu betreiben.

Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung sei auf die oben erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen, da die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens denen der erfindungsgemäßen Anordnung im Wesentlichen entsprechen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung ist vorgesehen, dass die zentrale Steuereinrichtung zum

Schützen, Steuern und/oder Überwachen einer an das Endgerät angeschlossenen Energiequelle oder eines an das Endgerät an ^¬ geschlossenen Energieverbrauchers geeignet ist. Außerdem ist die zentrale Steuereinrichtung vorzugsweise geeignet, unter Heranziehung der empfangenen Typkennung aus einer Typendatenbank eine die Funktion des Endgeräts beschreibende Gerätetyp- beschreibung für das Endgerät auszulesen und die funktionsbe- zogene Kommunikation mit dem Endgerät unter Heranziehung der ausgelesenen Gerätetypbeschreibung zu beginnen bzw. durchzu ^¬ führen . Das Endgerät ist vorzugsweise zum Messen von Energie, Schalten von Energie und/oder Übertragen von Zustandsdaten einer an das Endgerät angeschlossenen Energiequelle oder eines an das Endgerät angeschlossenen Energieverbrauchers geeignet. Außerdem ist es vorzugsweise geeignet, seine Typkennung an alle an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Geräte zu senden .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

Figur 1 Ausführungsbeispiel für eine erfindungs gemäße Anordnung, bei der an eine zentrale Steuereinrichtung über ein Kommunikationsnetz drei Endgeräte angeschlossen sind,

Figuren 2-3 beispielhaft die Arbeitsweise der Anordnung gemäß Figur 1, nachdem ein viertes Endgerät an das Kommunikationsnetz angeschlossen wor- den ist, anhand der Figuren 1-3 wird auch das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert, und

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, anhand derer eine andere Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens beispielhaft erläutert wird.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet . In der Figur 1 erkennt man eine Anordnung 10 mit einer zentralen Steuereinrichtung 20, die an ein Kommunikationsnetz 30 angeschlossen ist. Mit dem Kommunikationsnetz 30 stehen darüber hinaus drei Endgeräte El, E2 und E3 in Verbindung, die über das Kommunikationsnetz 30 mit der zentralen Steuereinrichtung 20 kommunizieren können. Bei dem Kommunikationsnetz 30 kann es sich beispielsweise um ein Internet-basiertes Kommunikationsnetz handeln, also ein Kommunikationsnetz, das nach dem Internet-Protokoll arbeitet.

Die zentrale Steuereinrichtung 20 steht darüber hinaus mit einer Typendatenbank TDB in Verbindung, in der für eine Vielzahl unterschiedlicher Gerätetypen jeweils eine Gerätetypbe- schreibung hinterlegt ist, die die jeweilige Arbeitsweise des erfassten Gerätetyps beschreibt.

Darüber hinaus steht die zentrale Steuereinrichtung 20 mit einer Gerätedatenbank GDB in Verbindung, in der alle diejenigen Geräte abgespeichert sind, die über das Kommunikations- netz 30 mit der zentralen Steuereinrichtung 20 in Verbindung stehen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind in der Gerätedatenbank GDB Datensätze gespeichert, die die an das Kommunikationsnetz 30 angeschlossenen Endgeräte El, E2 und E3 identifizieren und beschreiben. Beispielsweise enthalten die Datensätze jeweils Gerätetypbeschreibungen G(E1), G(E2) und G(E3), die aus der Typendatenbank TDB für die drei Endgeräte El, E2 und E3 ausgelesen worden sind.

Durch Zugriff auf die Gerätedatenbank GDB ist es der zentra- len Steuereinrichtung 20 möglich, mit jedem der angeschlosse ^¬ nen Endgeräte El, E2 und E3 funktionsbezogen zu kommunizieren. Unter einer funktionsbezogenen Kommunikation wird dabei verstanden, dass die zentrale Steuereinrichtung 20 mit jedem der Endgeräte El, E2 und E3 jeweils unter Bezugnahme auf die jeweiligen individuellen Gerätefunktionen kommuniziert: Handelt es sich bei einem Endgerät beispielsweise um ein Messge- rät, so wird die zentrale Steuereinrichtung 20 unter Verwen- dung der in der Gerätedatenbank GDB gespeicherten Gerätetyp- beschreibung beispielsweise Messdaten auslesen und entsprechende Messdatenabfragebefehle an das Messgerät senden. Handelt es sich bei einem Endgerät um ein Steuergerät oder einen Schalter, das bzw. der durch Steuerbefehle gesteuert oder ge- schaltet wird, so wird die zentrale Steuereinrichtung 20 unter Bezugnahme auf die jeweilige Gerätetypbeschreibung, die in der Gerätedatenbank GDB hinterlegt ist, geeignete Steuerbefehle erzeugen und über das Kommunikationsnetz 30 zu dem Steuergerät bzw. Schalter übersenden.

In der Figur 1 ist darüber hinaus eine Laufzeitdatenbank LDB erkennbar, die an die zentrale Steuereinrichtung 20 angeschlossen ist. In der Laufzeitdatenbank LDB speichert die zentrale Steuereinrichtung 20 beispielsweise ab, in welcher Reihenfolge die einzelnen Endgeräte El, E2 und E3 zwecks Kommunikation angesprochen werden sollen.

Die Figur 2 zeigt beispielhaft die Anordnung 10 gemäß Figur 1, nachdem ein neues Endgerät E4 an das Kommunikationsnetz 30 angeschlossen worden ist. Um eine automatische Umkonfigurati- on der Anordnung 10 ohne Eingriff von Servicepersonal zu ermöglichen, wird die Anordnung 10 vorzugsweise wie folgt betrieben : Das Endgerät E4 erzeugt nach einem Anschließen an das Kommunikationsnetz 30 vorzugsweise automatisch eine DHCPDISCOVER- Nachricht N und sendet diese über das Kommunikationsnetz 30 unter anderem an die zentrale Steuereinrichtung 20. Die Nach- rieht N wird nach dem DHCP-Protokoll erzeugt, um die zentrale Steuereinrichtung 20 aufzufordern, dem neu angeschlossenen Endgerät E4 Netzwerkkonfigurationsdaten zu übermitteln, auf deren Basis eine zukünftige Kommunikation erfolgen soll.

Die zentrale Steuereinrichtung 20 empfängt die Nachricht N und erzeugt anfragegemäß Netzwerkkonfigurationsdaten für die zukünftige Kommunikation über das Kommunikationsnetz 30. Die Netzwerkkonfigurationsdaten werden in Form eines Netzwerkkon- figurationsdatensat zes D über das Kommunikationsnetz 30 zu dem Endgerät E4 übertragen. Der Netzwerkkonfigurationsdatensatz D umfasst beispielsweise eine IP (IP: Internet Protokoll ) -Adresse , die das Endgerät E4 zukünftig für die Kommuni ^¬ kation nach dem Internet-Protokoll über das Kommunikations- netz 30 verwenden soll.

Nachdem das Endgerät E4 den Netzwerkkonfigurationsdatensatz D mit der zu verwendenden IP-Adresse erhalten hat, sendet das Endgerät E4 eine Typkennung T4, die in dem Speicher 40 des Endgeräts E4 gespeichert ist, über das Kommunikationsnetz 30 zu allen an das Kommunikationsnetz 30 angeschlossenen Geräten, also zu den Endgeräten El, E2 und E3 sowie zu der zentralen Steuereinrichtung 20. Dies zeigt beispielhaft die Figur 3.

Mit dem Empfang der Typkennung T4 ist die zentrale Steuereinrichtung 20 in der Lage, aus der Typendatenbank TDB eine dem Endgerät E4 entsprechende Gerätetypbeschreibung G(E4) auszulesen und in der Gerätedatenbank GDB abzuspeichern. Auch kann das Endgerät E4 nun in der Laufzeitdatenbank LDB berücksichtigt werden. Die Gerätetypbeschreibung G(E4) ergänzt in der Gerätedatenbank GDB nun die Gerätetypbeschreibungen G(E1), G(E2) und G(E3) der drei bereits zuvor angeschlossenen Endgeräte El, E2 und E3.

Die Änderung in der Gerätedatenbank GDB sowie in der Lauf- zeitdatenbank LDB ist ebenfalls schematisch in der Figur 3 dargestellt. Es lässt sich erkennen, dass die beiden Datenbanken GDB und LDB durch Aufnahme des Endgerätes E4 entsprechend ergänzt worden sind. Mit der Aufnahme des Endgerätes E4 in der Gerätedatenbank GDB und in der Laufzeitdatenbank LDB ist die Steuereinrichtung 20 nun in der Lage, eine geräteindividuelle bzw. gerätefunkti- onsbezogene Kommunikation auch mit dem Endgerät E4 durchzuführen und dieses entsprechend der zu dem Endgerät E4 passen- den Gerätetypbeschreibung G(E4)) zu betreiben.

Die Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung 10, bei der das Endgerät E4 in seinem Speicher 40 zusätzlich einen Erweiterungsdatensatz EDS aufweist, der eine zusätzli- che Funktion des Endgeräts E4 beschreibt, die nicht oder nicht vollständig in der in der Gerätedatenbank GDB für das Endgerät E4 abgespeicherten Gerätetypbeschreibung G(T4) definiert ist. Um auch die im Erweiterungsdatensatz EDS beschriebenen zusätzlichen Funktionen des Endgeräts E4 nutzen zu können, ist die zentrale Steuereinrichtung 20 in der Lage, den Erweiterungsdatensatz EDS aus den Speicher 40 des Endgerätes E4 über das Kommunikationsnetz 30 auszulesen und in der Gerätedaten- bank GDB zusätzlich abzuspeichern (vgl. Figur 4). Alternativ kann das Übermitteln des Erweiterungsdatensatzes EDS auch von dem Endgerät E4 ausgelöst werden, indem das Endgerät E4 den Erweiterungsdatensatz EDS selbsttätig an die zentrale Steuereinrichtung 20 übermittelt.

Nach Empfang des Erweiterungsdatensatzes EDS ist es der zent- ralen Steuereinrichtung 20 möglich, die funktionsbezogene

Kommunikation mit dem Endgerät E4 nicht nur auf der Basis der in der Gerätetypbeschreibung G(T4) beschriebenen Gerätefunktionen, sondern zusätzlich auch auf der Basis der in dem Erweiterungsdatensatz EDS definierten Zusatzfunktionen fortzu- setzen.

Bezugszeichenliste

10 Anordnung

20 Steuereinrichtung

30 Kommunikationsnetz

40 Speicher

N DHCPDISCOVER-Nachricht

D Netzwerkkonfigurationsdatensatz

EDS Erweiterungsdatensatz

El Endgerät

E2 Endgerät

E3 Endgerät

E4 Endgerät

GDB Gerätedatenbank

G Gerätetypbeschreibung

LDB Laufzeitdatenbank

T Typkennung

TDB Typendatenbank