用于定位配电网中的干扰的方法和设备与流程

本发明涉及一种用于位置上界定配电网、特别是电力配电网中的干扰的方法和装置。

背景技术：

大型发电厂和分散式能源生产商产生的电力通过电缆电网输送给负载。桥接较长距离的电功率通常首先通过高压或超高压电网传导，然后再分布在中压电网上。各个工业用户已经可以直接连接在中压电网中。然而，绝大多数负载，特别是私人家庭，通过中压电网下游的低压电网获取电力。

通常，高压或超高压电网以及中压电网都有电网监控设施，并在控制中心进行密切监控，以便及早发现并可能消除故障。在此，电网监控允许精确定位电网中的干扰的位置，以便直接对干扰的位置采取行动以消除干扰或至少在短期内将干扰的位置与电网的其余部分隔离，从而干扰不蔓延到电网的其他领域。

通常在低压电网中不设置有这种详细的监控。相反，例如，低压配电网的操作员经常通过第三方、例如终端客户指出例如电力故障的干扰报告并且然后开始搜索故障。在此，对于运营商而言，在最好的情况下，已经能够基于一个或多个报告来界定其配电网的高概率存在干扰的区域。例如，如果操作员接收到用户已经失去电力的消息，则干扰的原因可能是例如首先怀疑在从电力供应点到低压配电网的传导路径和用户的地址。然而，不太可能以大范围来定位该干扰。因此，操作员必须费力地搜索故障的实际位置。

从现有技术中已知的方法和装置可以更精确地定位低压配电网中的干扰。因此，例如，欧洲专利申请ep2806572a1提出了一种装置，其中可以通过并且在连接到低压配电网的电流表(“智能电表”)(该智能电表通过电网线路实现)之间测定，是否出现可测量的信号衰减或通信中止。后者可以提供干扰位置的指示。

这样的现有技术的缺点在于，为了定位配电网中的干扰，必须强制性地设置特殊电流表，即智能电表。特别是对于现有的电网，以智能电表替换现有的传统电表非常昂贵且复杂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于位置上界定配电网中的干扰的方法和装置，其中从现有技术中已知的缺点不再出现或至少仅在更小的程度上出现。

该目的通过根据独立权利要求的方法和根据独立权利要求11的装置来实现。有利的改进是从属权利要求的主题。

因此，本发明涉及一种用于局部界定配电网中的干扰的方法，该配电网具有包括位置确定模块的接收单元，并且具有包括关于连接到配电网的设备的位置信息的数据库，这些设备发射可由接收单元识别的并与相应设备相关联的无线电信号，该方法包括以下步骤：

a.根据由接收设备附近的启用设备发射的可识别的并与这些设备相关联的无线电信号，来测定接收设备附近的启用设备；

b.通过位置确定模块确定接收单元的位置；

c.基于接收单元的所测定的位置，从数据库中得出位于接收单元附近的设备；

d.通过将所测定的启用的设备与所得出的位于接收设备附近的设备进行比较，来测定接收设备附近的停用的设备；并且

e.通过评估所测定的启用的和停用的设备的位置信息来界定配电网中的干扰。

此外，本发明涉及一种用于位置上界定配电网中的干扰的装置，包括：具有位置确定模块的接收单元；具有关于连接到配电网的设备的位置信息的数据库，该设备发射能由接收单元识别的和与相应的设备相关联的无线电信号；以及计算机，其中，计算机设计为，根据由接收单元的位置确定模块所测定的位置从数据库的中测定位于接收单元附近的设备并根据来自接收单元所接收的无线电信号检查如此得出的设备中的哪些是启用的以及哪些是停用的。

首先，更详细地解释与本发明有关的一些术语：

在可以从接收的无线电信号导出至少一个可区分的识别特征时，设备发射的无线电信号“在本发明的含义内是可识别的并且可以与相应的设备相关联”，这适于将无线电信号与作为唯一源的单个设备相关联。因此，例如，除了电网的标识符(“服务集标识符”，ssid)之外，用于数字无线电电网的发射机(例如，“无线局域网”，wlan)重复发送用于识别的无线电信号(“信标”)，通常还具有识别发送者或设备的标识符(“媒体访问控制”地址，mac地址)，使得在接收到无线电信号时，可以将设备识别为发送者。这同样适用于其他无线电网络的信号，特别是数字无线电网络。

如果设备发送的无线电信号原则上可以由接收单元接收并且可以被识别并与设备相关联，则该设备被认为是“启用的”。然后，如果虽然原理上适于发送适当的无线电信号以便被认为是本发明意义上的启用设备，但是在执行根据本发明的方法时它不发射无线电信号，该设备被认为是“停用的”。不能发射原理上可识别和可相关联的无线电信号的装置不是本发明含义内的“设备”。

在根据本发明的用于界定配电网中的干扰的方法中，将由接收单元实际接收的无线电信号与来自位于接收单元的位置附近的设备的在原理上预期的无线电信号进行比较，该无线电信号基于接收单元的位置从数据库中得出。根据该比较，可以测定在接收单元附近哪些设备是停用的。有关启用的和停用的设备的信息可用于界定配电网中的干扰位置。原则上，本发明基于：连接到配电网的启用设备在配电网中发生干扰、例如电源故障或跳闸而由于供电失效被停用。

本发明中使用的数据库包括关于连接到配电网的设备的位置信息，其原则上能够发送可识别和可相关联的无线电信号。位置信息可以包括关于地理位置的数据，例如以地理坐标的形式，和/或电网拓扑中的位置。“电网拓扑中的位置”是明确地指示设备连接到哪个配电网的线路或通过配电网的哪个线路节点向设备提供电力的数据。

除了位置信息之外，还可以在数据库中存储关于各个设备的更多信息。例如，已知仅在某些时间或某些时段发射无线电信号的设备。这种情况的典型示例是公共设施中的wlan接入点，其例如仅在相应的打开时间期间是启用的。为了确保相应的、仅暂时启用的并且在本发明的方法中作为停用的设备被错误地视为电网中可能的干扰的指示，尽管它仅由于预定的时间计划而被停用，但是数据库可以包括连接到配电网的至少一部分设备的关于时间相关的启用和停用的信息。因此，可以仅检查临时启用设备，是否由于相应的调度而被停用，或者设备被测定作为停用的设备是否可以指示电网中的干扰。

数据库还可能包含有关连接到配电网的设备是否具有不间断电源(usv)的信息。具有usv的相应设备在原理上还在电网中发生干扰的情况下以及例如通过配电网的电力供应失效的情况下在预定的时间段上发送无线电信号，该无线电信号作为启用的设备的指示由接收单元检测到。为了避免即使在存在干扰的情况下相应的无线电信号被检测为正常运行的供电网的指示，在定位配电网中的干扰时，数据库中的适当信息可用于免除具有不间断电源的设备。

在根据本发明的方法中，首先测定位于接收单元附近的、启用的设备，该测定根据由这些启用设备发射的无线电信号来实现，这些无线电信号可以由接收单元识别并可与相应的设备相关联。例如，该测定可以产生位于接收单元附近并且实际上是启用的设备的列表。

随后，通过其分配的位置测定模块测定接收单元的位置。接收单元的位置可以通过现有技术中已知的方法测定。因此，除了经由卫星导航信号(例如，gps，伽利略，glonass)测定接收单元的位置之外，还可以根据接收单元识别的并能与设备相关联的无线电信号进行位置测定。如果已知其无线电信号被接收的设备的位置，则可以从中导出接收单元的近似位置。所讨论的设备的位置可以来自例如上述数据库。特别地，当接收单元是一个静态单元，其位置在原则上是不变的，该位置信息，其中，也可以存储在存储器中，从该位置测定模块调出该信息。该存储器在此可以直接分配给接收单元或设计成数据库的形式，然后位置模块例如通过接收单元的唯一标识符可以从数据库中调出所存储的位置。特别是对于移动接收单元，还可以将最后测定的位置定期存储在存储器中。如果存在测定接收单元位置的请求，则可以使用存储在存储器中的位置。如果在请求时的实际位置测定是不可能的，例如因为缺少可评估的无线电信号，则这是特别有利的。

接收单元的位置可以以地理坐标的形式和/或作为电网拓扑中的位置来映射，类似于设备的位置。接收单元的位置的映射类型将尤其取决于测定接收单元的位置的类型以及接收单元设计为移动的或固定的单元。

尤其地，在用于位置确定的位置确定模块与启用的设备的所接收的无线电信号无关时，则还可以并行地或在测定位于接收单元附近的启用设备之前确定接收模块的位置。

如果测定了接收单元的位置，则基于所测定的接收单元的位置从数据库中得出位于接收单元附近的设备。换句话说，通过数据库得出，接收单元由于其位置将在原理上必须从哪些设备接收无线电信号，如果可用的话当然可以考虑关于设备的时间相关的启用和停用的信息。

通过比较所得出的在附近的设备和先前测定的启用的设备，可以测定位于接收单元附近的停用的设备。

假设至少相当大部分由此测定的停用的设备是由于电网中的干扰被停用的，通常已经可以通过评估所测定的启用的和停用的设备的来自从数据库的位置信息来界定配电网中的干扰的位置：

-如果接收单元没有从连接到配电网的设备接收无线电信号，或者只接收来自具有不间断电源的相应设备的无线电信号，则表明位于接收单元附近的配电网中的所有线路都受到干扰的影响。根据电网的拓扑结构，这可以指示干扰位于接收单元附近的线路上游的公共线路上。

-如果接收单元根据数据库从附近的所有设备接收无线电信号，则接收单元附近的线路不太可能受到配电网中的干扰的影响。根据电网拓扑结构，这也可以从所述的线路上游的公共线路的不受干扰度推导出来。

-如果无线电信号仅由接收单元从根据数据库位于附近的设备中的一部分接收，则这表明至少大部分被测定为停用的设备在配电网中受到干扰。由于同时位于附近的设备中的另一部分显然是启用的，因此可以测定电网的无干扰区域和电网的受干扰影响的部分之间的边界。

在此，从根本上来说，数据库中的设备的位置信息是以地理位置信息还是电网拓扑中的位置的形式存在是无关紧要的。在充分了解包括线路的位置的电网拓扑的情况下，如果需要，可以以足够的精度将位置信息从一种形式转换为另一种形式。

优选地，数据库包括来自未连接到配电网的设备的位置信息，并且发出可以由接收单元识别并且可以与相应设备相关联的无线电信号。只要接收单元的位置确定基于所接收的无线电信号来进行，则当所有位于附近且连接到配电网的设备的位置停用时，例如由于电网中的干扰，则仍然可以进行位置测定。未连接到配电网的设备的示例是电池运行的设备，诸如加热控制或警报系统的无线窗口触点、无线电恒温器等。

连接到配电网的设备可以优选地包括电网运营商自己的设备，例如电表和/或配电箱。相应的设备提供了以下优点，即其直接地具有在电网拓扑中地明确位置，这可以简化对干扰的局部界定。

接收单元可以是(智能)电表或移动终端、特别是所谓的智能电话或平板电脑，其可以优选地通过移动无线电网络进行通信。如果接收单元是电表，则其优选地具有用于发送和接收数据的通信模块。应该注意的是，与现有技术不同配电网的所有电表都不必是相应配备的电表。

如果接收单元是移动电话，则当界定配电网中的干扰时，可以将电池充电状态和/或射到移动电话的相机上的光作为关于接收单元的区域中的配电网的状态的附加信息考虑在内。如果移动电话确认充电过程突然改变、例如中断，则可以推测移动电话的充电器所连接的线路受到供电网的干扰的影响。如果在夜间可以在相机中确认有大量的光进入，则可以推测至少通过供电网对电灯的供应不受干扰的影响。

原则上，数据库可以直接布置在接收单元上。然而优选的是，数据库在空间上与接收单元保持分离。这提供了以下优点，即数据库可以由几个接收单元同时使用，并且可以更容易地确保接收单元使用的数据库是最新的。接收单元和数据库之间的通信可以至少在其他通信路径发生干扰的情况下，例如通过配电网本身，优选地通过移动无线电网络来执行。移动无线电网络的组件通常具有应急电源，因此即使在供电电网发生故障的情况下，移动电网也可以正常地继续可用。位于接收单元附近的设备或停用设备的测定可以由接收单元、数据库或连接到数据库和接收单元的计算机来执行。例如，可以在电网运营商的控制中心中设置相应的计算机。

优选的是，数据库是自学习的，并且优选地根据需要更新关于到配电网的连接和/或各个设备的不间断电源的信息。例如，如果在供电电网线路故障的情况下确认与其连接的设备的无线电信号一段时间延迟之后才消失或者根本不消失，则可以推测该设备具有不间断电源。如果识别出完全未知设备的无线电信号，则这在原理上可以推出在配电网上有新设备连接。数据库可以相应地扩展，其中，位置信息可以根据接收单元的位置自动地估计并且例如随时间变得更精确，例如通过在每次接收到该设备的无线电信号时检查，其位置信息是否在原则上合适的方式。在后一种情况下，位置信息按计划改变。当然，即使使用自学数据库，也可以手动检测各个设备或更新其数据集。

优选地，可以由接收单元识别并且可以与设备相关联的无线电信号是wlan、蓝牙、zigbee、z-wave和/或enocean信号。

参考现有的实施方式来阐述根据本发明的装置。

附图说明

现在将根据有利实施例参考附图示例性地描述本发明。图中示出：

图1：根据本发明的装置的第一实施例，其中，供电电网处于无干扰状态；和

图2a-b：图1的装置的不同电网状态。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了配电网1，其在连接点2处与(未示出的)上游的电网连接并且从那里过来的电缆通过分支线路网络3分布。

在配电网1上连接有多个设备4.1至4.11，其在启用状态中分别发射由后面描述的接收单元9.1至9.3中的一个识别的并明确地与设备4.1-4.11相关联的无线电信号。相应的无线电信号的范围由相应的设备4.1-4.11周围的虚线圈表示。设备4.2具有不间断电源6，使得其在配电网1发生故障时也能继续运行。设备4.6通过计时器7连接到配电网1，并且仅在9:00到17:00的时间里是启用的。

另外，还设置有另外的设备8，其还发送可识别的和可相关联的无线电信号，然而完全独立于配电网1而利用电池运行。

在配电网1的区域中，图1中还示出了三个接收单元9.1、9.2和9.3。这些接收单元9.1、9.2和9.3是移动电话或智能电话，其设计用于接收由处于启用状态的设备4.1-4.11、8发出的无线电信号，并且还具有用于确定相应的接收单元9.1、9.2、9.3的位置的位置确定模块(未示出)。接收单元9.1、9.2和9.3还具有通信模块，使得涉及接收单元9.1、9.2、9.3的位置的数据和由接收单元9.1、9.2、9.3接收的无线电信号能够经由移动无线电杆10表示的移动无线电网络发送到计算机11。计算机11还可以访问数据库12。

在数据库12中记录有所有设备4.1-4.11、8的位置信息，其中，该信息包括关于地理坐标形式的地理位置的数据和关于电网拓扑中的位置的数据，即相应的设备4.1-4.11、8连接在供电电网1中的哪一条线路3上。此外，在数据库12中注意到设备4.2具有不间断电源6，设备4.6仅在一天中的特定时间启用并且设备8是电池运行的。

通常在确认一个或多个无线电信号突然消失时，或者根据用户的明确命令，接收单元9.1、9.2、9.3通过移动电网10将关于所接收的无线电信号的信息发送给计算机11，其中，基于这些所接收的无线电信号，可识别设备4.1-4.11、8并且各个无线电信号能够明确地与单个的设备4.1-4.11、8相关联。另外，接收单元9.1、9.2、9.3仍然发送由它们各自的位置确定模块测定的接收单元9.1、9.2、9.3的位置。在本实施例中，通过gps信号来实现位置确定，其中，可以通过评估wlan信号以公知的方式提高定位精度，例如这些信号是可以通过设备4.1-4.11、8发射的无线电信号。接收单元9.1、9.2、9.3的位置由地理坐标确定。

计算机11可以基于从接收单元9.1、9.2、9.3接收的位置借助于数据库12来测定，那些设备4.1-4.11、8在原理上位于相应的接收单元9.1、9.2、9.3附近。换句话说，只要设备4.1-4.11、8是启用的，则可以测定接收单元9.1、9.2、9.3该从哪个设备4.1-4.11、8根据相应的范围5在原理上接收无线电信号。在所示实施例中，例如，对于接收单元9.1是设备4.3、4.4和4.7，对于接收单元9.2是设备4.1、4.2、4.5、4.6和8，以及对于接收单元9.3是设备4.6、4.9和4.10。

在图1中所示的供电网1的无干扰状态中，所有的设备4.1-4.11、8是启用的，并进而发射无线电信号，只要这些信号处于相应的范围5中，则它们可以由接收单元9.1、9.2、9.3接收。由接收单元9.1、9.2、9.3发送的针对所接收的无线电信号的信息可由计算机11在数据库12的帮助下明确地与分别发射无线电信号的设备4.1-4.11、8相关联，在这种情况下完全与先前作为接收单元9.1、9.2、9.3附近测定的设备一致。由计算机11执行的比较表明供电电网1中没有干扰，因为连接到电网4.1-4.7，4.9，4.10的所有可验证的设备显然是启用的。如果所提到的设备之一无法接收到无线电信号，则通常可以推测受干扰的设备处于停用状态，这又可以是对电网中的干扰的指示。

图2a示出了根据图1的供电网1的第一干扰情况。实际干扰标记为x，并且完全中断了对从连接点2开始位于干扰后的设备的供电。因此，设备4.1，4.2，4.3和4.4受到干扰。

如果现在对接收单元9.1、9.2、9.3实际接收的无线电信号与根据数据库12来说必须接收的无线电信号进行先前描述的比较，则可以针对每个接收单元9.1、9.2、9.3来测定启用的和停用的设备4.1-4.11、8。

对于接收单元9.1来说因此可以确认，即在原理上应当接收到其无线电信号的设备4.3，4.4显然是停用的，而设备4.7仍然发送无线电信号，因此设备4.7是启用的。已经由这些信息可以从电网拓扑中导出、可能由计算机11自动地导出干扰可能在线路分支3.1和设备4.4之间。

其他接收单元9.2和9.3的结果可以证实这一推测。由于接收单元9.3还接收到设备4.9和4.10的无线电信号，因此可以推测连接点2与设备4.9之间的线路无干扰。然而，由设备4.6没有接收到无线电信号的事实没有指示其供电线路中有干扰，因为该设备4.6在图2a所示的状态下被定时器7关闭，因此按计划被停用。由于关于设备4.6的临时停用的相应信息存储在数据库12中，因此计算机11可以将设备4.6的无线电信号的消失识别为适当的并且不识别为指示有电网干扰的状态。

而且，接收单元9.2不能够再接收设备4.6的无线电信号，但是这也不能基于来自数据库12的信息推断为供电网1的干扰情况。由于接收单元9.2此外没接收到来自设备4.1的信号，而是仅接收到了来自设备4.2、4.5和8的信号，所以还指示在线路3中有干扰，该干扰从线路分支3.1开始被引导至设备4.1。由于从数据库12中已知设备4.2具有不间断电源，因此避免了该设备4.2的无线电信号被错误地视为通过供电电网1的设备4.2的正常供电的指示。

图2b示出了根据图2的供电电网1的另一种干扰情况。在这种情况下，标记为x的干扰出现在设备4.3和4.4之间的线路中。

对于接收单元9.2和9.3，关于图2a的干扰情况的情况不变，因此参考那里实施方式。

然而，与上述干扰情况不同，接收单元9.1在根据图2b的干扰的情况下另外接收设备4.4的无线电信号。作为计算机11的评估结果，如结合图1和图2b所描述的，可以直接地确认干扰可能在设备4.3和4.4之间的线路中。

设备4.1-4.11、8发射的无线电信号是wlan信号，特别是wlan信标，可以接收和评估这些信号，而无需例如接收单元9.1、9.2、9.3连接到相应的wlan。