Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes, insbesondere im Niederspannungsbereich. An den Energieeinspeisepunkt ist eine Anzahl an ersten und an zwei- ten Knoten angeschlossen oder anschließbar, wobei ein jeweiliger Knoten ein Energieerzeuger, ein Energieverbraucher oder eine Prosumer ist.

In der vorliegenden Beschreibung sind erste Knoten solche Knoten, welche über Kommunikationsmittel verfügen und mit einer das Verfahren ausführenden Vorrichtung kommunizieren können. Zweite Knoten sind solche Knoten, die über keine Kommunikationsmittel verfügen und daher auch nicht eine Kommunikation mit der das Verfahren ausführenden Vorrichtung durchfüh- ren können.

Unter einem Prosumer ist eine Komponente zu verstehen, die sowohl Energie erzeugen und in das Energieversorgungsnetz einspeisen kann als auch Energie verbrauchen und aus dem Energieversorgungsnetz aufnehmen kann. Ein Beispiel hierfür sind beispielweise elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge, welche zum Laden ihrer Batterie Energie aus dem Energieversorgungsnetz beziehen oder zu Spitzenlastzeiten Energie aus ihrem Speicher in das Energieversorgungsnetz einspeisen können.

Über einen (zentralen) Energieeinspeisepunkt kann eine Mehrzahl an elektrischen Lasten oder Quellen mit dem Energieversorgungsnetz verbunden sein. Lasten und Quellen stellen Knoten im Sinne der Erfindung dar. Beispielsweise können an ei- nen solchen Energieeinspeisepunkt mehrere Ladestationen für

Elektrofahrzeuge und/oder Photovoltaik-Anlagen und/oder Generatoren angeschlossen sein. Da in der Regel nicht alle Knoten gleichzeitig mit maximaler Leistungsaufnahme bzw. -abgäbe ak- tiv sind, ist der Energieeinspeisepunkt des Energieversorgungsnetzes häufig so ausgelegt, dass die summierte, maximal mögliche Leistungsaufnahme oder -abgäbe (bzw. Stromaufnahme oder -abgäbe) aller Knoten größer ist als die maximal mögli- che bzw. zulässige Leistung (bzw. Strom) am Energieeinspeisepunkt. Ein Schutzgerät am Energieeinspeisepunkt, z.B. in Gestalt einer Schmelzsicherung oder eines Schutzes, sorgt dafür, dass die maximal zulässige Leistung am Energieeinspeisepunkt nicht überschritten werden kann. Das Schutzgerät löst spätes- tens beim Überschreiten eines vorgegebenen Maximalstromes aus und unterbricht damit die elektrische Verbindung der an den Energieeinspeisepunkt angeschlossenen Knoten zu dem Energieversorgungsnetz . Um ein plötzliches Auslösen des Schutzgerätes zu vermeiden, können im einfachsten Fall einzelne Knoten, die an den Energieeinspeisepunkt angeschlossen sind, derart ausgelegt werden, dass die maximale Stromentnahme oder -abgäbe aller Knoten grundsätzlich unterhalb des vorgegebenen Maximalstroms des Energieeinspeisepunkts verbleibt. In diesem Fall ist keine Steuerung erforderlich. Allerdings ist eine derartige Auslegung aus Kostengründen ungünstig.

Ebenso ist es möglich, zum Steuern des Leistungsflusses eine Kommunikation zwischen einer Überwachungseinrichtung am Energieeinspeisepunkt und dem an diesen angeschlossenen Knoten vorzusehen. Eine solche Vorgehensweise erweist sich dann als schwierig, wenn die Knoten und/oder die Überwachungsvorrichtung am Energieeinspeisepunkt in der Sphäre unterschiedlicher Betreiber sind. Hier muss eine reibungslose Kommunikation sichergestellt werden, um aufgrund der zwischen der Überwachungsvorrichtung und dem Knoten durchgeführten Kommunikation einen Überlastfall zu vermeiden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes anzugeben, mit denen mit hoher Zuverlässigkeit ein Überlastfall am Energieeinspeisepunkt vermieden werden kann, wobei gleichzeitig jedoch das System möglichst nahe am vorgegebenen Maximalstrom des Energieeinspeisepunkts betrieben werden können soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes, wobei an den Energieeinspeisepunkt eine Anzahl an ersten und zweiten Knoten angeschlossen ist oder anschließbar ist, wobei ein jeweiliger Knoten ein Energieerzeuger, ein Energieverbraucher oder ein Prosumer ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Energieversorgungsnetz um ein Energieversorgungsnetz im Niederspannungsbereich. Die Spannungen für ein einphasiges und dreiphasiges Netz sind dabei von Land zu Land unterschiedlich. In Deutschland beträgt die Spannung bei einem einphasigen Netz 230 V, bei einem dreiphasigen Netz 400 V. In anderen Ländern sind teilweise andere Spannungswerte gewählt.

Bei dem Verfahren werden nachfolgende Schritte durchgeführt: a) An dem Energieeinspeisepunkt wird ein die Stromaufnahme oder -abgäbe repräsentierender Iststrom durch eine Mess- und Überwachungseinrichtung erfasst.

b) Eine von einem ersten Knoten erhaltene Strominformation, die eine beabsichtigte und/oder eine maximal mögliche Stromaufnahme oder -abgäbe des ersten Knotens repräsentiert, wird verarbeitet, indem überprüft wird, ob ein Stromwert der Strominformation ein vorgegebenes Kriterium in Bezug auf einen möglichen Stromwert des Energieeinspeisepunkts erfüllt.

c) Der mögliche Stromwert wird durch eine Differenzbildung aus dem vorgegebenen Maximalstrom des Energieeinspeisepunkts und dem Iststrom ermittelt. d) Schließlich wird in Abhängigkeit der Erfüllung oder

Nicht-Erfüllung des Kriteriums an den ersten Knoten eine Nachricht übertragen, welche dem ersten Knoten die

Stromaufnahme oder -abgäbe bestätigt oder ablehnt.

Die Erfindung schafft weiter eine Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes, insbesondere im Niederspannungsbereich, wobei an den Energieeinspeisepunkt eine Anzahl an ersten und zweiten Knoten ange- schlössen ist oder anschließbar ist, wobei ein jeweiliger

Knoten ein Energieerzeuger, ein Energieverbraucher oder ein Prosumer ist. Die Vorrichtung umfasst eine Mess- und Überwachungseinrichtung zur Messung eines die Stromaufnahme oder - abgäbe repräsentierenden Iststroms am Energieeinspeisepunkt. Eine Kommunikationseinrichtung ist zum Austausch von Daten mit dem ersten Knoten vorgesehen. Eine Recheneinheit dient zur Verarbeitung einer von einem der ersten Knoten erhaltenen Strominformation, die eine beabsichtigte und/oder eine maximal mögliche Stromaufnahme oder -abgäbe des ersten Knotens repräsentiert. Dabei ist durch die Recheneinheit überprüfbar, ob ein Stromwert der Strominformation ein vorgegebenes Kriterium in Bezug auf einen möglichen Stromwert des Energieeinspeisepunkts erfüllt. Dabei ist der mögliche Stromwert durch die Recheneinheit durch eine Differenzbildung aus dem vorge- gebenen Maximalstrom des Energieeinspeisepunkts und dem Iststrom ermittelbar. Durch die Kommunikationseinrichtung ist in Abhängigkeit der Erfüllung oder Nicht-Erfüllung des Kriteriums an den ersten Knoten eine Nachricht übertragbar, welche dem ersten Knoten die Stromaufnahme oder -abgäbe bestätigt oder ablehnt.

Das vorgeschlagene Vorgehen ermöglicht eine dynamische Anpassung der maximalen Strom-/Leistungsaufnähme bzw. -abgäbe am Energieeinspeisepunkt. Hierdurch können präventiv drohende Überlasten, aber auch Engpässe erkannt und vermieden werden. Das Vorgehen macht sich dabei den Umstand zunutze, dass in Zukunft ein Teil der Strombezieher und/oder Lieferanten die Möglichkeit besitzt, mit einer Vorrichtung am Energieeinspei - sepunkt zu kommunizieren. Die Kommunikation dient dabei lediglich dazu, anhand der permanent durchgeführten messtechnischen Erfassung des Iststromes einzelnen Knoten, die sich mit dem Energieeinspeisepunkt verbinden möchten, die Stromaufnah- me oder -abgäbe in Abhängigkeit des gegenwärtigen Zustandes zu bestätigen oder abzulehnen. Dies bedeutet, die Knoten fragen am Energieeinspeisepunkt, ob die von ihnen beabsichtigte Stromaufnahme oder -abgäbe möglich ist. Anhand des messtechnisch vorhandenen Iststromes entscheidet der Energieeinspei- sepunkt, ob der anfragende Knoten sich elektrisch mit dem Energieeinspeisepunkt verbinden kann oder nicht.

Anstelle der Strombetrachtung könnte auch eine Leistungsbetrachtung erfolgen. Wenn in der nachfolgenden Beschreibung von der Verarbeitung eines Stromes die Rede ist, könnte stattdessen ebenfalls eine Betrachtung der Leistung erfolgen.

Im Gegensatz zu technisch komplexeren Lösungen aus dem Stand der Technik erfolgt dabei keine Steuerung von einzelnen Kno- ten durch den Energieeinspeisepunkt bzw. die den Energieeinspeisepunkt überwachende Vorrichtung. Die Knoten erhalten lediglich eine Information, ob und gegebenenfalls in welcher Höhe sie Strom beziehen oder abgeben können. Inwieweit die Knoten diese Informationen umsetzen, wird nicht durch das Verfahren bzw. die Vorrichtung beeinflusst. Hierdurch ist lediglich ein geringer Datenaustausch zwischen der Vorrichtung und dem anfragenden Knoten erforderlich. Dies ermöglicht es insbesondere auch solchen Komponenten, welche von unterschiedlichen Herstellern stammen oder sich in der Sphäre un- terschiedlicher Betreiber finden, miteinander zu kommunizieren. Aufwändige, proprietäre Kommunikationsprotokolle sind dabei entbehrlich.

Das Vorgehen stellt sicher, dass zumindest durch die ersten Knoten kein Überlastfall auftreten kann. Gleichzeitig ist es jedoch möglich, näher an die Belastungsgrenzen des Energieeinspeisepunkts zu gehen und gleichzeitig die Anzahl von überlastbedingten Netzabschaltungen zu verringern. Wie aus der weiteren Beschreibung besser ersichtlich werden wird, können zudem auch solche Knoten an den Energieeinspeisepunkt angebunden werden, welche sich nicht an der Kommuni - kation mit der Vorrichtung beteiligen können. Die Berücksichtigung der von diesen zweiten Knoten aus dem Energieeinspeisepunkt bezogenen bzw. gelieferten Energie erfolgt auf implizite Weise durch die Messung des Iststroms einerseits und andererseits dem Wissen der an den Energieeinspeisepunkt ange- schlossenen ersten Knoten und deren durch vorhergehende Kommunikation bekannten maximalen Strombezug bzw. -abgäbe.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Kriterium erfüllt, wenn der Stromwert der Strominformation kleiner als der Betrag des möglichen Stromwerts ist. Möchte der erste

Knoten Strom aus dem Energieeinspeisepunkt beziehen, so gibt dieser mittels der Strominformation einen Stromwert an, den er beziehen möchte. Ist dieser Stromwert kleiner als ein sich aus der Differenz des vorgegebenen Maximalstroms und dem Ist- ström ermittelter Differenzwert, so kann sich der erste Knoten mit dem Energieeinspeisepunkt elektrisch verbinden, ohne dass ein Überlastfall eintritt.

Andererseits ist das Kriterium nicht erfüllt, wenn der Strom- wert der Strominformation größer als der Betrag des möglichen Stromwerts ist. In diesem Fall wird der Energieeinspeisepunkt bereits nahe oder an seiner Belastungsgrenze betrieben. Der Differenzwert zwischen dem vorgegebenen Maximalstrom und dem gemessenen Iststrom ist bereits so gering, dass der Bezug ei- nes weiteren Stroms, wie durch den Stromwert der Strominformation übermittelt, den Maximalstrom am Energieeinspeisepunkt nach elektrischer Verbindung überschreiten würde. Dies würde zu einem nicht erwünschten Überlastfall führen. Die oben beschriebenen Schritte a) bis d) werden zweckmäßigerweise für jeden ersten Knoten, der Strom aufnehmen oder abgeben möchte, separat durchlaufen. Hierdurch kann die das Verfahren durchführende Vorrichtung des Energieeinspeise- punkts für jeden ersten Knoten entscheiden, ob er sich mit dem Energieeinspeisepunkt verbinden kann oder nicht. Hierdurch kann die Kommunikation zwischen dem ersten Knoten und der Vorrichtung auf den Austausch von lediglich zwei Nach- richten (einer Anfrage des ersten Knotens und einer Antwort der Vorrichtung an den ersten Knoten) beschränkt werden. Darüber hinaus kann die Dynamik des Strombezugs bzw. der Stromabgabe durch die den Energieeinspeisepunkt überwachende Vorrichtung gering gehalten werden.

Um im Falle einer drohenden Überlast einzelne erste Knoten dezidiert zur Reduktion ihrer Stromaufnahme oder -abgäbe ansprechen zu können, ist vorgesehen, die Strominformation zusammen mit einem Kennzeichner des ersten Knotens abzuspei- ehern. Dies kann beispielsweise in einem lokalen Speicher der das Verfahren ausführenden Vorrichtung erfolgen. Alternativ könnte ebenfalls ein zentraler Speicher des Energieversorgungsnetzes genutzt werden, wobei in diesem Fall die genannten Informationen an eine zentrale Recheneinheit des zentra- len Speichers übertragen werden müssen.

Die Strominformation umfasst entweder einen durch den ersten Knoten gemessenen Stromwert oder einen in dem ersten Knoten hinterlegten Stromwert oder eine den Stromwert repräsentie- rende Information, wobei im letzten Fall eine Recheneinheit des Energieeinspeisepunkts von der Information auf den Stromwert schließen kann. Eine solche Information könnte beispielsweise eine Typbezeichnung des Knotens sein, welche unmittelbar mit einem Anschlusswert verknüpft ist. Beispiels- weise kann hierzu eine Datenbank vorgesehen sein, in der die Anschlusswerte von Komponenten unterschiedlicher Hersteller hinterlegt sind. Eine entsprechende Information kann dann dazu genutzt werden, den im Betrieb regelmäßig anfallenden Stromwert zu ermitteln.

In der Nachricht, welche dem ersten Knoten die Stromaufnahme oder -abgäbe bestätigt oder diese ablehnt, wird eine maximal erlaubte Höhe der Stromaufnahme oder -abgäbe übertragen, wo- bei die maximal erlaubte Höhe kleiner oder gleich dem in der Strominformation enthaltenen Stromwert ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es der das Verfahren ausführenden Vorrichtung einen angefragten Stromwert nicht nur lediglich mit „ja" oder „nein" zu bestätigen oder abzulehnen, sondern auch eine von dem in der Anfrage des ersten Knotens abweichende Stromhöhe als maximal erlaubten Stromwert zu übertragen. Fragt beispielsweise der erste Knoten für den Bezug eines Stromes in Höhe von 50 A an, so kann durch die Vorrichtung als maximal erlaubter Strom ein Stromwert in Höhe von 25 A an den ersten Knoten übertragen werden. Der erste Knoten kann dann selbst entscheiden, ob er die Entnahme von Strom in Höhe von 25 A durchführen möchte oder nicht. Ebenso kann ein Faktor als Antwort übertragen werden. Beispielsweise bedeutet „0,6" bzw. „1,3" als Antwort auf den angefragten Strom in Höhe von 50 A, dass 30 A (d.h. das 0,6-fache) bzw. 65 A (d.h. das 1,3 -fache) übertragen werden dürfen.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass eine elektrische Verbindung des Energieeinspeisepunkts zu dem Energieversorgungsnetz aufgetrennt wird, wenn der gemessene Iststrom den Maximalstrom erreicht oder überschreitet. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine zu große Anzahl an zweiten Knoten, welche bezüglich einer Stromaufnahme oder -abgäbe nicht mit der das Verfahren ausführenden Vorrichtung kommunizieren, mit dem Energieeinspeisepunkt verbunden ist.

Ebenso kann ein Überlastfall dann auftreten, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung an einzelne oder alle ersten Knoten eine Nachricht übertragen wird, die Stromaufnahme oder - abgäbe zu reduzieren oder zu beenden, wenn der Iststrom einen Stromschwellwert erreicht hat, welcher kleiner als oder maximal gleich dem vorgegebenen Maximalstrom ist. Da der erste Knoten auf eine derartige Nachricht selbsttätig entscheiden kann, ob er die Stromaufnahme oder -abgäbe reduziert oder beendet, kann es bei Nichtbeachtung der Anfrage zu dem erwähnten Überlastfall kommen. In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, die obige Nachricht zur Reduzierung oder Beendung der Stromaufnahme oder - abgäbe als Broadcast-Nachricht an die ersten Knoten zu übertragen. Demgegenüber erfolgt die Kommunikation, ob sich ein Knoten mit dem Energieeinspeisepunkt zwecks Stromaufnahme o- der -abgäbe verbinden darf, individuell.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird überprüft, ob im zeitlichen Verlauf eine, insbesondere in etwa konstante, Ab- weichung zwischen dem aus der Strominformation gewonnenen

Stromwert und einem durch die Recheneinheit gemessenen Ist- Stromwert vorliegt, wenn der erste Knoten nach der Nachricht, welche dem ersten Knoten die Stromaufnahme oder -abgäbe bestätigt oder diese ablehnt, entsprechend der Vorgabe der Nach- rieht Strom aufnimmt oder abgibt, wobei die Recheneinheit bei einer oberhalb der vorgegebenen Schranke festgestellten Abweichung die dem ersten Knoten zugeordnete Strominformation durch eine entsprechend dem durch die Recheneinheit ermittelten Ist-Stromwert korrigierte Strominformation ersetzt. Der- artige Diskrepanzen können beispielsweise durch die Dynamik des Betriebs des ersten Knotens auftreten. Ebenso können solche Diskrepanzen jedoch auch wirkungsgradbedingt sein. Kann der erste Knoten beispielsweise nur mit einem wesentlich schlechteren Wirkungsgrad, z.B. aufgrund äußerer Umstände, betrieben werden, so kann die tatsächliche Stromaufnahme oder -abgäbe von dem vorher vereinbarten Stromwert abweichen. Mit einer solchen Abweichung wird die das Verfahren ausführende Vorrichtung überwacht und in einem Speicher dokumentiert, um für weitere erste Knoten eine genaue verfügbare „Reststrom- menge" vorliegen zu haben.

Auf die Stromaufnahme oder -abgäbe der Gesamtheit der zweiten Knoten, welche nicht zur Nachrichtenübertragung oder zum Nachrichtenempfang fähig sind, wird aus der Differenz zwi- sehen dem Iststrom und der Summe der Strominformationen der ersten Knoten, welche Strom aufnehmen oder abgeben, geschlossen. Hierdurch können die statistisch fluktuierenden Stromwerte der zweiten Knoten ermittelt werden. Aus der Statistik des fluktuierenden Stromwertes und dem gemessenen Ist- Stromwert aller zweiten Knoten kann ermittelt werden, welcher maximale Stromwert für die Summe aller ersten Knoten freigegeben werden kann. Die Stromwerte aller zweiten Knoten kann aus der Differenz des Ist-Stromwertes und den in dem Speicher hinterlegten Stromwerten für sämtliche registrierten ersten Knoten ermittelt werden.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Maximalstrom des Energieeinspeisepunkts durch eine übergeordnete Einheit des Energieversorgungsnetzes vorgegeben wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist über die eingangs erwähnten Komponenten eine Schutzeinrichtung auf, durch die eine elektrische Verbindung zu dem Energieversorgungsnetz auftrennbar ist, wenn der durch die Messeinrichtung gemessene Iststrom den Maximalstrom erreicht oder überschreitet.

Darüber hinaus weist die Vorrichtung weitere Mittel zur

Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens auf .

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts eines Energieversorgungsnetzes, an das mehrere Knoten angeschlossen sind, und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, das das Vorgehen des erfindungsgemäßen Verfahrens illustriert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung eines Energieeinspeisepunkts ESP eines Energieversorgungsnetzes EVN. Die Vorrichtung stellt eine Schutzvorrichtung SG dar, welche als Kombination aus einem Leistungsüberwachungsgerät und einem Schutz - Schalter angesehen werden kann. Die Schutzvorrichtung SG ist zwischen dem Energieeinspeisepunkt ESP und dem Energieversorgungsnetz EVN angeordnet. Lediglich beispielhaft ist die Leitung zwischen der Schutzvorrichtung SG und dem Energieeinspeisepunkt ESP dreiphasig ausgebildet, wodurch an den Ener- gieeinspeisepunkt ESP angeschlossene Knoten KU, K12, K13 und K2 beispielsweise mit einer Spannung von 400 V versorgt werden. Ebenso könnten die die Knoten KU, K12, K13, K2 mit der Schutzvorrichtung SG verbindenden Leitungen einphasig ausgeführt sein. In diesem Fall würden die Knoten KU, K12, K13, K2 beispielsweise mit einer VersorgungsSpannung von 230 V versorgt. Die genannten Spannungswerte gelten für ein Energieversorgungsnetz des Niederspannungsbereichs in Deutschland. In anderen Ländern sind die Spannungen eines dreiphasigen und eines einphasigen Energieversorgungsnetzes in einer dem Fachmann bekannten Weise teilweise anders gewählt.

Die Schutzvorrichtung SG umfasst einen Schutzschalter SV, eine Kommunikationseinrichtung KOM, eine Messeinrichtung ME und eine Recheneinheit RE . Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einem Schutzschalter SV die Rede ist, so kann hierunter ein gesteuerter Schalter, aber auch eine Schmelzsicherung o- der ein Schütz verstanden werden. Allgemein kommen als

Schutzschalter solche Komponenten in Betracht, welche bei einem über den Schutzschalter SV fließenden Strom, der einen vorgegebenen Maximalstrom übersteigt, die elektrische Verbindung des Energieeinspeisepunkts zu dem Energieversorgungsnetz EVN auftrennen.

Die Aufgabe der Messeinheit ME besteht darin, den über den Schutzschalter SV fließenden Strom (Iststrom) zu erfassen. Dieser entspricht den am Energieeinspeisepunkt sich durch Stromaufnahme oder -abgäbe der Knoten KU, K12, K13, K2 fließenden Strom. Überschreitet der Iststrom den vorgegebenen Maximalstrom, so löst der Schutzschalter SV entweder selbstän- dig aus oder trennt, gesteuert durch die Recheneinheit RE, die Verbindung zwischen dem Energieversorgungsnetz EVN und dem Energieeinspeisepunkt ESP auf. Die Kommunikationseinrichtung KOM ist dazu eingerichtet, mit ersten Knoten KU, K12, K13 zu kommunizieren. Die ersten Knoten verfügen über korrespondierende Kommunikationsmittel (nicht dargestellt) . Demgegenüber stellt der Knoten K2 bei- spielhaft einen zweiten Knoten dar, der über keine Kommunikationsmittel verfügt und daher auch nicht die nachfolgend beschriebene Kommunikation durchführen kann. Der zweite Knoten K2 könnte auch derart ausgebildet sein, dass dieser zwar über Kommunikationsmittel verfügt, welche jedoch nicht geeignet sind, mit der Kommunikationseinrichtung KOM der Schutzvorrichtung SG zu kommunizieren.

Die Kommunikation zwischen der Schutzvorrichtung SG und dem ersten Knoten KU, K12, K13 kann wahlweise leitungsbasiert oder drahtlos sein. Der Kommunikationskanal ist in der Figur schematisch mit L2 gekennzeichnet.

Vorteilhaft basiert die Kommunikation zwischen der Schutzvorrichtung SG und dem ersten Knoten KU, K12, K13 auf einem of- fenen Standard, wie z.B. einer Powerline Communication (PLC) , WiFi oder ZigBee. Bevorzugt erfolgt eine Kommunikation via PLC, wobei hier die Stromleitungen zur Übertragung von Datensignalen genutzt werden können. Die Verwendung eines offenen Standards ist zweckmäßig, da die Schutzvorrichtung SG auf der einen Seite und die daran angeschlossenen ersten Knoten KU, K12, K13 auf der anderen Seite unterschiedlichen Besitzern oder Betreibern gehören können, unterschiedlicher Art oder von unterschiedlichen Herstellern bereitgestellt sein können. Typischerweise wird die Schutzvorrichtung SG vom Betreiber des Energieversorgungsnetzes EVN betrieben bzw. befindet sich in dessen Hoheit. Die mit dem Schutzgerät über den Kommunikationskanal L2 kommunizierenden ersten Knoten KU, K12, K13 befinden sich dahingegen häufig in der Hand von Kunden des Betreibers des Energieversorgungsnetzes EVN. Bei den ersten und dem zweiten Knoten KU, K12, K13, K2 handelt es sich beispielsweise entweder um Energieerzeuger (beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage) , Energieverbraucher (beispielsweise eine zu ladende Batterie eines Elektrofahr- zeugs) oder einen sog. Prosumer. Ein Prosumer ist eine Komponente, die Energie verbrauchen, aber auch Energie erzeugen und in das Energieversorgungsnetz einspeisen kann. Beispielsweise kann die Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs auch als Quelle benutzt werden, beispielsweise zum Ab- bau von kurzzeitigen Lastspitzen.

Über einen schematisch angedeuteten Kommunikationskanal LI, welcher leitungsgebunden oder kabellos sein kann, kann die Schutzvorrichtung SG darüber hinaus optional mit einer nicht dargestellten Leitwarte des Energieversorgungsnetzes EVN kommunizieren. Über diesen Kommunikationskanal LI kann beispielsweise der über den Energieeinspeisepunkt ESP fließende, vorgegebene Maximalstrom vorgegeben oder verändert werden. Die Recheneinheit RE verarbeitet den von der Messeinrichtung ME erfassten Iststrom sowie die im Rahmen einer Kommunikation ausgetauschten Informationen.

Der Ablauf des Verfahrens zur Überwachung des Energieeinspei - sepunkts ESP wird nachfolgend näher anhand von Fig. 2 erläutert. Das Vorgehen geht davon aus, dass die ersten Knoten KU, K12, K13, welche über Kommunikationsmittel zum Austausch von Daten mit der Kommunikationseinrichtung KOM der Schutzvorrichtung SG verfügen, zumindest vor ihrer Aktivierung, d.h. vor der Aufnahme oder Abgabe von Strom, bei der Schutzvorrichtung SG anfragen, wie viel Strom sie übertragen können bzw. dürfen.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ablauf sind neben der Schutz - Vorrichtung SG beispielhaft die ersten Knoten KU und K12 sowie der zweite Knoten K2 dargestellt. Der Ablauf der Kommunikation erfolgt in Fig. 2 in zeitlicher Reihenfolge von oben nach unten. Der erste Knoten KU, ein Energieverbraucher, möchte einen Strom von beispielsweise 50 A beziehen. Der beispielhaft genannte Stromwert in Höhe von 50 A wird als Strominformation SI in einer Nachricht R(SI_K11) an die Schutzvorrichtung SG übertragen. Der Stromwert kann dabei einem Nenn- oder Maximalstromwert des Knotens KU entsprechen. Ebenso kann der Stromwert, der in der Nachricht R(SI_K11) an die Schutzvorrichtung SG übertragen wird, geringer als der Nennoder Maximalstromwert sein, beispielsweise weil der Betrieb des ersten Knotens KU mit diesem geringeren Strom durchge- führt werden kann oder soll.

Die Schutzvorrichtung SG (d.h. deren Recheneinheit RE) nimmt nun eine Überprüfung vor, ob der in der Nachricht R(SI_K11) übertragene Stromwert an den ersten Knoten KU freigegeben werden kann. Hierzu wird zunächst eine Differenzbildung aus dem vorgegebenen Maximalstrom, z.B. 1000 A, des Energieeinspeisepunkts ESP und dem gemessenen Iststrom zum gegenwärtigen Zeitpunkt ermittelt. Beispielsweise beträgt der Iststrom derzeit 800 A, so dass bis zum Eintreten eines Überlastfalles noch ein Strombezug in Höhe von 200 A möglich ist. Die Freigabe der Stromaufnahme durch den ersten Knoten KU kann, da der mögliche Strom (200 A) größer als der angefragte Stromwert (50 A) ist, erfolgen, ohne dass der Überlastfall eintritt. In einer Antwort A(MW_K11) der Schutzvorrichtung SG an den ersten Knoten KU wird daher der angefragte Strom in Höhe von 50 A freigegeben. Die Freigabe kann in der einfachsten Variante durch eine binäre Information, welche einem „ja" o- der einem „nein" entspricht, erfolgen. Ebenso kann der maximal durch den anfragenden ersten Knoten KU beziehbare Strom übertragen werden, in diesem Fall 50 A. Aufgrund der positiven Bestätigung erfolgt durch den ersten Knoten KU das Setzen einer Stromaufnahme, SCD1. Gleichzeitig speichert die Schutzvorrichtung SG den von dem ersten Knoten KU angefragten bzw. durch die Schutzvorrichtung freigegebenen Stromwert (50 A) in Verbindung mit einem Kennzeichner des ersten Knotens KU. Im weiteren Verlauf erfolgt der oben beschriebene Vorgang ebenfalls durch den ersten Knoten K12, der beispielsweise Strom in Höhe von 100 A beziehen möchte. Der Stromwert wird als Strominformation SI des ersten Knotens K12 in der Nach- rieht R(SI_K12) an die Schutzvorrichtung SG übertragen. Entsprechend der oben beschriebenen Überprüfung verbleibt eine Reststrommenge von 150 A bis zum Eintreten des Überlastfalls. Da die angefragte Stromhöhe kleiner als der Differenzwert aus Maximalstrom und Iststrom ist, kann der Anfrage des ersten Knotens K12 stattgegeben werden. Die Schutzvorrichtung SG überträgt in einer Nachricht A(MW_K12) daher den Stromwert MW = 100 A als möglichen Strom. Gleichzeitig speichert die

Schutzvorrichtung SG den von dem ersten Knoten K12 angefragten bzw. durch die Schutzvorrichtung freigegebenen Stromwert (100 A) in Verbindung mit einem Kennzeichner des ersten Knotens K12. Anschließend setzt der erste Knoten K12 eine Stromaufnahme in Höhe von 100 A.

Anstelle der Übertragung eines Stromwertes in der Strominfor- mation könnte ebenfalls eine den Stromwert repräsentierende

Information von dem anfragenden ersten Knoten KU, K12 an die Schutzvorrichtung SG übertragen werden. Beispielsweise könnte eine Hersteller- und Typbezeichnung des ersten Knotens KU, K12 in der Strominformation übertragen werden. Aus einer Ta- belle, welche beispielsweise lokal in der Schutzvorrichtung SG gespeichert ist, könnte dann eine Zuordnung dieser Information zu einem angefragten Stromwert, beispielsweise einem Nennstrom, erfolgen. Die Schutzvorrichtung SG prüft durch Analyse des zeitlichen Verlaufs des Iststroms, ob die von den ersten Knoten KU, K12 angefragten Stromwerte plausibel sind oder ob es Abweichungen gibt. Bei systematischen Abweichungen kann das Schutzgerät die dem betreffenden Knoten zugeordnete Strominformation durch den ermittelten Stromwert ersetzen. Ebenso könnten Korrekturfaktoren eingesetzt werden. Konkret bedeutet dies, dass beispielsweise der erste Knoten K12, der Stromwert in Höhe von 100 A abgefragt hat, tatsächlich Strom in Höhe von 80 A bezieht. Dies hat zur Folge, dass tatsächlich als Reststrommenge bis zum Erreichen des Überlastfalls nicht lediglich 50 A, sondern 50 A + 20 A = 70 A zur Verfügung stehen. Obwohl tatsächlich durch das Schutzgerät lediglich der über den Energieeinspeisepunkt ESP fließende Strom ermittelt wird, ist eine Zuordnung zu den einzelnen Geräten möglich, da eine sequentielle Kommunikation und Zuschaltung einzelner erster Knoten an den Energieeinspeisepunkt erfolgt. Beispielsweise kann die Kommunikation bzw. die Beantwortung der Anfrage ei- nes weiteren ersten Knotens erst dann erfolgen, wenn nach einer bestimmten Karenzzeit der Unterschied zwischen einer angefragten Stromhöhe und dem tatsächlichen Strombezug des zuletzt hinzugekommenen Knotens ermittelt werden konnte. Im Ablaufdiagramm der Fig. 2 geht nun im weiteren Verlauf der zweite Knoten K2 ans Netz und bezieht einen Strom in einer der Schutzvorrichtung SG zunächst nicht bekannten Höhe. Es wird davon ausgegangen, dass es sich bei dem zweiten Knoten um eine Vielzahl kleinerer Lasten handelt. Diese werden sta- tistisch betrieben. Aus der Differenz zwischen dem von der

Schutzvorrichtung SG gemessenen Ist-Stromwert und den von den ersten Knoten übertragenen Strominformationen ermittelt die Schutzvorrichtung SG den statistisch fluktuierenden Stromwert aller zweiten Knoten K2. Aus der Statistik des fluktuierenden Stromwertes und dem aktuellen Ist-Stromwert aller nicht kommunizierenden zweiten Knoten ermittelt die Schutzvorrichtung SG, welchen Maximalstromwert es für die Summe aller kommunizierenden Lasten freigeben kann. Beispielsweise ergibt der zeitliche Verlauf eines fluktuierenden Stromwertes, dass der Stromwert der zweiten Knoten maximal zwischen ±50 A schwankt, in einem Zeitintervall, in dem erste Knoten sicher abgeschaltet werden können. Der

Stromwert der zweiten Knoten beträgt aktuell beispielsweise 100 A. Damit kann die Schutzvorrichtung bis zu 850 A Stromentnahme oder 1050 A Rückspeisung freigeben. Im Beispiel des Ablaufplans gemäß Fig. 2 führt der zusätzliche Strombezug des zweiten Knotens K2 dazu, dass eine drohende Überlast detektiert wird, DOTC1. Dies erfolgt durch die Auswertung des Ist-Stromwertes durch die Schutzvorrichtung SG. Daraufhin überträgt die Schutzvorrichtung SG eine Nachricht R1(RED_K12) gezielt an den ersten Knoten K12 die Stromaufnahme zu reduzieren. Da die ersten Knoten KU, K12, K13 durch die Schutzvorrichtung nicht gesteuert oder geregelt werden, steht es dem ersten Knoten KU frei, auf diese Anfra- ge zu reagieren oder auch nicht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel reduziert der erste Knoten K12 die Stromaufnahme durch das Setzen eines neuen, geringeren Strombezugswertes SCD2 ¹ . Kurz darauf erhöht der zweite Knoten K2 seine Stromaufnahme. Die Schutzvorrichtung SG registriert daraufhin erneut eine drohende Überlast, DT0C2. In kurzer zeitlicher Folge oder gleichzeitig werden nun Nachrichten R2 (RED_K11) und

R3(RED_K12) an die ersten Knoten KU, K12, die Stromaufnahme zu reduzieren, übertragen. Während der erste Knoten K12 reagiert und sich abschaltet, SO, reagiert der erste Knoten KU nicht. Nachdem die Schutzvorrichtung SG nunmehr eine Überlast, d.h. einen Strom von mehr als 1000 A im vorliegenden Ausführungsbeispiel, detektiert (DOC) , erfolgt über den

Schutzschalter SV eine Netztrennung, DISC.

Mit der beschriebenen Schutzvorrichtung ist die Überlegung verbunden, dass größere Lasten, wie z.B. DC- Schnellladestationen, und Quellen, wie z.B. Photovoltaik- Anlagen, nur an das Energieversorgungsnetz EVN angeschlossen werden dürfen, wenn sie über die beschriebenen Kommunikationsmittel verfügen. Hierdurch soll verhindert werden, dass Ladestationen für Elektrofahrzeuge mit einer hohen Leistungsaufnahme ans Netz gehen und sofort den Schutzschalter SV aus- lösen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn bereits mehrere Ladestationen parallel aktiv sind und der Energieeinspeisepunkt mit einem hohen Strom belastet ist. Ähnliches gilt in umgekehrter Richtung, wenn mehrere Energieerzeuger über denselben Energieeinspeisepunkt Strom in das Energieversorgungsnetz einspeisen wollen.

Durch das vorgeschlagene Vorgehen kann die maximale Stromauf- nähme oder -abgäbe des Energieeinspeisepunkts dynamisch ange- passt werden. Das Vorgehen ist vorteilhaft, damit der Netz- betreiber präventiv aufgrund von Überlasten oder Engpässen in übergeordneten Teilbereichen des Energieversorgungsnetzes reagieren kann.

Die Schutzvorrichtung kann mit einem Datenspeicher ausgerüstet sein. Dieser kann für die statistische Auswertung des fluktuierenden Stromes nicht kommunizierender Lasten, d.h. der zweiten Knoten, verwendet werden. Der Speicher kann dazu benutzt werden, um Fehler oder Informationen über defekte

Knoten abzulegen. Damit kann gegebenenfalls auch eine Fehleranalyse nach dem Abschalten realisiert oder eine weitere Abschaltung nach Wiederherstellen einer Netzanbindung verhindert werden.

Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung ermöglicht es, näher an die Belastungsgrenze des Energieverteilnetzes zu gehen. Ebenso kann die Anzahl der überlastbedingten Netzabschaltungen verringert werden.

Sämtliche für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Komponenten können in der Schutzvorrichtung am Energieeinspeisepunkt integriert werden. Hierbei ist eine Realisierung mit geringer Komplexität möglich.

Die Schutzvorrichtung steuert dabei nicht direkt die Knoten, sondern liefert diesen lediglich Informationen bezüglich der maximalen Stromstärke einer Leistungsaufnahme oder -abgäbe. Die angeschlossenen Knoten steuern sich selbst auf Basis der erhaltenen Informationen von der Schutzvorrichtung.