WO2013149784A1 - Arrangement for transmitting data in a power supply grid - Google Patents

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WO2013149784A1
WO2013149784A1 PCT/EP2013/054624 EP2013054624W WO2013149784A1 WO 2013149784 A1 WO2013149784 A1 WO 2013149784A1 EP 2013054624 W EP2013054624 W EP 2013054624W WO 2013149784 A1 WO2013149784 A1 WO 2013149784A1
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power supply
data
conductor
supply network
signal
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PCT/EP2013/054624
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Janos Gila
Leopold Resel
Martin Schiefer
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Siemens Ag Österreich
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    • E04B9/32Translucent ceilings, i.e. permitting both the transmission and diffusion of light
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    • H04B2203/5483Systems for power line communications using coupling circuits

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for transmitting data in a power supply network, in particular for so-called powerline communication, wherein the arrangement has at least two communication units as a signal transmitter and / or signal receiver and a power supply network.
  • the data can be transmitted by a data signal modulated onto a carrier frequency of the power supply network.
  • a communication unit for coupling and decoupling the data signals to the metallic infrastructure is capacitively coupled.
  • the communication unit for example, via electrodes to the infrastructure of a power supply network as asymmetric communication connected on unit.
  • a data signal transmission from this communication unit is carried out as an asymmetrical signal transmission, for example via a conductor of a power supply network.
  • asymmetric signal transmission the transmission of a data signal is performed by a voltage which varies from a reference potential.
  • Asymmetric signal transmission is thus one of the simplest ways of transmitting data signals or data. It is performed on a conductor, a voltage which is changed according to the respective data signal with respect to a reference conductor, usually the so-called mass.
  • an asymmetric communication unit uses, for example, a phase conductor for the signal voltage and another conductor (for example, neutral conductor, etc.) as a reference conductor.
  • a connection of the communication unit can be used in the near-field technique, e.g. directly - i. wired - done by means of a discrete component, in particular a capacitor or a coil.
  • symmetric signal transmission In symmetric signal transmission, the transmission of data signals does not take place as with asymmetrical signal transmission with a signal conductor but via a pair of signal conductors. Thus, an influence of the data signal to be transmitted on the transmission path on both conductors is almost identical, so that, for example, by means of subtraction of the two potentials conductor disturbances can be easily eliminated. Since two conductors are always used in the symmetrical signal transmission, a symmetrical communication unit is usually connected to two conductors such as a phase or outer conductor and the neutral conductor during data transmission via a power supply network. However, it is also possible, for example, to use two phase conductors or outer conductors for the symmetrical transmission.
  • Powerline communication or PLC refers to a technology in which existing power lines or an existing power supply network for the construction of a network for the transmission of data at least be shared. It is therefore no additional wiring for a transmission of data necessary.
  • the data or data signals to be transmitted e.g. by means of communication units (eg special adapters, etc.) modulated onto the lines (eg phase or outer conductor, neutral) of the power supply network or filtered down again by these, without the communication units for data transmission by the voltage prevailing on the power supply voltage and / or Mains frequency is disturbed.
  • PLC is a carrier frequency system which is realized via communication units such as special adapters, which are plugged into a socket and, for example, via a built-in interface (eg Ethernet interface, etc.) with a terminal (eg PC, printer, Measuring point, etc.).
  • the data signal is from a transmitting communication unit in the high frequency range (eg between 2 to 30 MHz) on the Lines of the power supply network modulated and demodulated by a receiving communication unit again.
  • Symmetrical transmission systems such as Powerline Communication, etc., however, have the disadvantage that a data transmission is interrupted or at least significantly disturbed when one of the two lines (eg outer conductor or neutral conductor) is disturbed for the transmission. Because the modulated data is always available only in these lines.
  • Common power grids such as those used in the private sector or for simple power supply, are so-called three-phase networks.
  • the so-called protective earth - usually three outer or phase conductors are provided.
  • the three phase conductors are suitable for powering to different areas within, e.g. Housing units, etc. divided. This is in the various areas ei ner residential unit, etc. in addition to neutral and protective ground always only a phase or outer conductor for the REMtragun available or modulated on the power supply data can only be received if this phase conductor is present.
  • a disturbance of the outer conductor leads to a reduction of the transmission quality, restrictions and / or interruptions in the data transmission via the power supply network.
  • phase-couplers In order to ensure data transmission in a power supply network with a plurality of external or phase conductors, such as, for example, a three-phase network, so-called phase-couplers are used, for example.
  • a phase coupler is an electronic circuit with at least one capacitor, which is used to a high-frequency bridging the whatsoever level. To allow phase conductors for a trouble-free data transmission. Due to the high-frequency bridging of the outer conductors, data transmission via corresponding communication units (eg PLC adapter, carrier frequency modem, etc.) is possible over several outer conductors.
  • corresponding communication units eg PLC adapter, carrier frequency modem, etc.
  • phase coupler has the disadvantage that phase couplers already in the installation of a power supply network - especially in three-phase - must be provided and installed.
  • phase coupler interruptions of an external or phase conductor and / or a neutral conductor for the data transmission by a phase coupler are only canceled if it is positioned between the interruption and those communication units which are used as signal transmitters and / or signal receivers.
  • interruptions of an external or phase conductor and / or a neutral conductor for the data transmission by a phase coupler are only canceled if it is positioned between the interruption and those communication units which are used as signal transmitters and / or signal receivers.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an arrangement for the transmission of data in a power supply network, through which a trouble-free transmission of data in the power supply network at any time with symmetrical transmission systems or communication units can be carried out without additional effort.
  • each communication unit has a signal reference potential, and in which a connection between each signal reference potential and at least one protective earth conductor of the power supply network is provided.
  • the main aspect of the arrangement according to the invention is that in a simple manner and without additional effort symmetric communication units such as standardized powerline communication modems or other proprietary symmetric transmission systems in a power grid - especially in a multi-phase network or in a three-phase network - can be installed.
  • symmetric communication units such as standardized powerline communication modems or other proprietary symmetric transmission systems in a power grid - especially in a multi-phase network or in a three-phase network - can be installed.
  • the protective earth conductor in a power supply network is an electrical conductor for the purpose of safety such as e.g. for protection against electric shock, contact voltages, etc. in the event of a fault in the power supply network.
  • the abbreviation for the protective earth conductor is PE, which stands for "protective earth.”
  • the protective earth conductor is connected, for example, to special protective contacts which are arranged in such a way that they are connected in front of the other contacts (eg to outer conductor and neutral conductor) and separated according to the other contacts.
  • an additional line is created, which can be used for the transmission of data - especially in the event of a fault.
  • the additional line for data transmission resulting from the connection to the protective earth conductor has, in particular via capacitive coupling capacitances existing in the power supply network, a capacitive coupling with phase or outer conductor and neutral conductor, which are used for the symmetrical transmission of the data or data signals.
  • the use of the protective earth conductor improves, above all, the quality but also the range of the symmetrical data transmission in a power network - in particular for the case in which different phase or outer conductors for the respective coupling are used by the communication units used as signal transmitters and signal receivers the power supply network are used.
  • a distributed phase coupling is realized for a symmetrical transmission of data.
  • This distributed phase coupling also ensures that a position of an optionally occurring interruption of an external or phase conductor or the neutral conductor in the power supply network plays a significantly smaller role, since the coupling of the lines - in particular by parasitic coupling capacities in the high-frequency range - always exists.
  • connection with the protective earth conductor of the power supply network is designed as a ground terminal.
  • the communication units have their own ground connection, via which the respective communication unit can be easily connected to the protective earth conductor, so that this as an additional line for the transmission of data in case of interruption of the symmetric transmission (eg in case of a fault of an external conductor or the neutral conductor, etc.) is available.
  • the communication units each have a housing made of metal, which can be used for connection to the protective earth conductor of the power supply network.
  • an isolating transformer is provided for inputting and decoupling the data signals into the power supply network.
  • a so-called isolation transformer Via a so-called isolation transformer, a symmetrical transmission of the data or data signals in the power supply network can be realized.
  • the data or data signals are switched in and out via the isolating transformer on the phase and neutral conductors as a signal line and transmitted in parallel thereto.
  • an isolating trans- Formator is referred to in the narrow sense of a network transformer, in which a mains voltage in the ratio 1: 1 is transmitted to a secondary winding.
  • a ratio 1: N for the isolating transformer. This has the advantage that in this case an optimum voltage for the power supply of the communication unit can be set.
  • the secondary winding is separated by a so-called protective separation of a mains voltage leading to the so-called ground potential related primary winding. This ensures that the communication units are potential-free.
  • the signal reference potential internal to the communication unit eg a so-called device ground
  • the isolation transformer can then be implemented as a ground connection for the connection to the protective earth conductor.
  • high-voltage capacitors with symmetrical output stages can alternatively be provided for inputting and decoupling the data signals into the power supply network.
  • a symmetrical transmission of the data or data signals in the power supply network can likewise be implemented-as by means of an isolating transformer.
  • the high-voltage capacitors with balanced output stages also make the communication unit floating, and in this case too, the signal reference potential internal to the communication unit (e.g., a so-called device ground) can be easily used as a ground terminal for connection to the protective ground conductor.
  • FIG. 1 shows schematically and by way of example an arrangement according to the invention for the transmission of data in a power supply network.
  • FIG. 1 shows, in a schematic and exemplary manner, the arrangement according to the invention for transmitting data in a power supply network.
  • the power grid is, for example, a multi-phase system such as a multi-phase system.
  • Three-phase network which usually consists of three phase and outer conductors L, a neutral conductor N and a protective earth conductor PE.
  • L three phase and outer conductors
  • N neutral conductor
  • PE protective earth conductor
  • the conductors L, N and PE have ohmic resistances R, Rl, R2 and RL, respectively.
  • the outer or phase conductor L is represented by the line resistances R and Rl, wherein the resistor Rl also represents the resistance for the transmission of the data or data signals on the outer or phase conductor L.
  • the neutral conductor is represented by the line resistances R or R2.
  • the resistance R2 is also the resistance for the transmission of the data signals on the neutral conductor N.
  • the protective earth conductor PE know the symbolic line resistances RL.
  • the arrangement according to the invention consists of two exemplary communication units KEl, KE2, although more than two communication units can be provided. In the arrangement shown by way of example in FIG.
  • a first communication unit KE1 is used, for example, as a signal transmitter, and a second communication unit KE2 is used, for example, as a signal receiver.
  • a second communication unit KE2 is used, for example, as a signal receiver.
  • so-called field devices (FID) transmitting / receiving units for industrial controls or transmitting / receiving units for so-called powerline communication (eg PLC adapter, PLC modem, etc.) can be used as communication units KE1, KE2.
  • FID field devices
  • PLC adapter transmitting / receiving units for so-called powerline communication
  • a first isolation transformer Tl is provided on the side of the first communication unit KE1.
  • the coupling to the power supply network or to the outer conductor L and the neutral conductor N is also carried out via a second isolation transformer T2.
  • a symmetrical transmission system is formed by the communication units KE1, KE2 with the power supply network or with the outer conductor L and the neutral conductor N.
  • This means that the data or data signals are coupled via the isolating transformers Tl, T2 on outer conductor L and neutral conductor N as a signal line or coupled and transferred to this parallel.
  • isolating transformers Tl, T2 it is also conceivable for the coupling of the communication units KE1, KE2 high-voltage capacitors with symmetrical output stage to use.
  • the communication units KE1, KE2 thus have an internal signal reference potential S1, S2.
  • the first communication unit KE1 in this case has a first internal signal reference potential S1.
  • the second communication unit KE2 has a second internal signal reference potential S2.
  • the signal reference potentials S1, S2 can also be regarded as so-called device ground and are each designed as ground connections for a connection VI, V2 with the communication unit KE1, KE2 with the protective earth conductor PE.
  • the signal reference potentials S1, S2 can additionally be connected to the embodiment as a ground connection or alternatively to a housing of the respective communication unit KE1, KE2.
  • the housing of the communication unit KE1, KE2 is then ideally made of metal, in which case, for example, the housing of the respective communication unit KE1, KE2 can be used for the connection VI, V2 to the protective earth conductor PE.
  • the first communication unit KE1 or the first signal reference potential of the first communication unit KE1 is connected to the protective earth conductor PE via a first connection VI, ie either a ground connection or via the metallic housing of the first communication unit KE1 connected.
  • the second communication unit KE2 has the second signal reference potential S2, which is connected to the protective earth conductor PE via a second connection V2 (eg ground connection and / or metallic housing).
  • the protective earth conductor PE is coupled by parasitic coupling capacitances C existing in the power supply network to the neutral conductor N as well as to the outer conductor L. This implements a distributed phase coupling for the symmetrical transmission system formed by communication units KE1, KE2 and outer conductor L and neutral conductor N.
  • a capacitive coupling C between the protective earth conductor PE and the neutral conductor N ensures that a transmission is possible without interference. If, in the case of a transmission of data or data signals, the outgoing conductor L is interrupted or absent because the second communication unit KE2 is coupled to another phase conductor L of the polyphase system (ie in both cases the resistor R2 is missing), a capacitive coupling C between them Protective earth conductor PE and the outer conductors L of the power supply network, the transmission of data or data signals still allows.
  • connection VI V2 of the communication units KE1, KE2 with the protective earth conductor PE of the power supply network
  • metallic infrastructure elements for example water pipe, etc.
  • the signal reference potential S1, S2 of the respective communication unit KE1, KE2 is then connected to the corresponding metallic infrastructure element via the respective earth connection and / or the respective housing of the communication unit KE1, KE2.

Abstract

The invention relates to an arrangement for transmitting data in a power supply grid (L, N), in particular for power line communication. The arrangement according to the invention has at least two communication units (KE1, KE2), as signal emitters and/or signal receivers, and a power supply grid (L, N). Data can be transmitted between communication units (KE1, KE2) by means of a data signal via the power supply grid (L, N). The data signal is transmitted by a modulation on the carrier frequency of the power supply grid (L, N). Each communication unit (KE1, KE2) provides a signal reference potential (S1, S2) in the arrangement according to the invention. A connection (V1, V2) is provided between the signal reference potential (S1, S2) and at least one protective grounding conductor (PE) of the power supply grid (L, N). Advantageously, the protective grounding conductor (PE) of the power supply grid is coupled to other conductors (L, N), in particular the outer conductors (L) and/or the neutral conductor (N) of the power supply grid. In this manner, the data transmission is not disrupted and the transmission quality is improved in a simple manner in the event of possible interruptions of the conductors (L, N).

Description

Besehreibung Besehreibung
Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Stromversorgungsnetz Arrangement for transmitting data in a power supply network
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Stromversorgungsnetz, insbesondere für so genannte Powerline Communication, wobei die Anordnung zumindest zwei Kommunikationseinheiten als Signalsender und/oder Signalempfänger sowie eine Stromversorgungsnetz aufweist. Dabei sind die Daten durch ein auf eine Trägerfrequenz des Stromversorgungsnetzes aufmoduliertes Datensignal übertragbar . The present invention relates to an arrangement for transmitting data in a power supply network, in particular for so-called powerline communication, wherein the arrangement has at least two communication units as a signal transmitter and / or signal receiver and a power supply network. In this case, the data can be transmitted by a data signal modulated onto a carrier frequency of the power supply network.
Stand der Technik State of the art
Bei einer Übertragung von Daten mittels konventioneller Radiotechnik, bei welcher Daten und/oder Informationen mittels elektromagnetischer Wellen in einem so genannten Funknetz übertragen werden, kann es in stark metallischen Umgebungen wie z.B. beim Einsatz im Industriebereich zu Störungen kommen. Daher kann eine derartige Übertragung in einer metallischen Umgebung schwer und gegebenenfalls nur mit großem Aufwand realisiert werden. In a transmission of data by means of conventional radio technology, in which data and / or information is transmitted by means of electromagnetic waves in a so-called radio network, it can be used in highly metallic environments such as e.g. when used in the industrial sector to disturbances. Therefore, such a transmission in a metallic environment difficult and possibly can be realized only with great effort.
Eine Möglichkeit diese Problematik zu lösen bzw. die Übertragung von Daten in einem stark metallischen Umfeld zu verbessern, ist beispielsweise die so genannte kapazitive Nahfeld- Technik, von welcher z.B. eine metallische Infrastruktur (z.B. Wasserrohre, elektrische Leitungen, etc.) für eine Übertragung von Daten, Informationen oder Datensignalen genutzt wird. Bei dieser Technik wird eine Kommunikationseinheit zum Ein- und Auskoppeln der Datensignale an die metallische Infrastruktur kapazitiv gekoppelt. Dazu wird die Kommunikationseinheit z.B. über Elektroden an die Infrastruktur eines Stromversorgungsnetzes als asymmetrische Kommunikati- onseinheit angeschlossen. Das bedeutet, dass eine Datensig- nalübertragung von dieser Kommunikationseinheit als asymmetrische Signalübertragung z.B. über einen Leiter eines Stromversorgungsnetzes ausgeführt wird. One way to solve this problem or to improve the transmission of data in a highly metallic environment, for example, the so-called capacitive near-field technology, of which, for example, a metallic infrastructure (eg water pipes, electrical lines, etc.) for a transmission of Data, information or data signals is used. In this technique, a communication unit for coupling and decoupling the data signals to the metallic infrastructure is capacitively coupled. For this purpose, the communication unit, for example, via electrodes to the infrastructure of a power supply network as asymmetric communication connected on unit. This means that a data signal transmission from this communication unit is carried out as an asymmetrical signal transmission, for example via a conductor of a power supply network.
Bei der asymmetrischen Signalübertragung wird die Übertragung eines Datensignals durch eine Spannung durchgeführt, welche sich gegenüber einem Bezugspotential verändert. Die asymmetrische Signalübertragung ist damit eine der einfachsten Arten der Übertragung von Datensignalen bzw. Daten. Es wird dabei auf einem Leiter eine Spannung geführt, welche entsprechend dem jeweiligen Datensignal in Bezug auf einen Referenzleiter, meist die so genannte Masse, verändert wird. Bei einem Stromversorgungsnetz wird von einer asymmetrischen Kommunikationseinheit beispielsweise ein Phasen- bzw. Außenleiter für die Signalspannung und ein anderer Leiter (z.B. Neutralleiter, etc.) als Referenzleiter genutzt. Eine Anbindung der Kommunikationseinheit kann bei der Nahfeld-Technik z.B. direkt - d.h. verdrahtet - mittels eines diskreten Bauteils, insbesondere eines Kondensators oder einer Spule, erfolgen. In asymmetric signal transmission, the transmission of a data signal is performed by a voltage which varies from a reference potential. Asymmetric signal transmission is thus one of the simplest ways of transmitting data signals or data. It is performed on a conductor, a voltage which is changed according to the respective data signal with respect to a reference conductor, usually the so-called mass. In a power supply network, an asymmetric communication unit uses, for example, a phase conductor for the signal voltage and another conductor (for example, neutral conductor, etc.) as a reference conductor. A connection of the communication unit can be used in the near-field technique, e.g. directly - i. wired - done by means of a discrete component, in particular a capacitor or a coil.
Allerdings weist die kapazitive Nahfeld-Technik einige However, the near-field capacitive technique has some
Nachteile auf. Bei der asymmetrischen Signalübertragung kann es insbesondere durch Differenzen der Referenz spannungslevel zwischen Sender- und Empfängereinheit oder durch elektromagnetische Einstreuungen zu Störungen bei der Datensignalüber- tragung kommen. Weiterhin dürfen asymmetrische Kommunikationseinheiten mit direkter Ankopplung in einem Stromnetz (d.h. mit einer Ankopplung über diskrete Bauteile wie z.B. Kondensatoren oder Spulen, welche direkt an das Stromnetz angeschlossen werden) aus Zulassungsgründen nicht verwendet werden. In diesem Fall dürfen nur Kommunikationseinheiten für eine symmetrische Signalübertragung in einem Stromversorgungsnetz eingesetzt werden. Disadvantages. In the case of asymmetric signal transmission, in particular due to differences in the reference voltage level between the transmitter and receiver unit or due to electromagnetic interference, data signal transmission may be disturbed. Furthermore, asymmetric communication units with direct coupling in a power grid (i.e., with coupling via discrete components such as capacitors or coils which are directly connected to the mains) must not be used for approval reasons. In this case, only communication units for a symmetrical signal transmission in a power supply network may be used.
Bei der symmetrischen Signalübertragung erfolgt die Übertragung von Datensignalen nicht wie bei der asymmetrischen Signalübertragung mit einem Signalleiter, sondern über ein Paar von Signalleitern. Damit ist eine Beeinflussung des zu übertragenden Datensignals auf dem Übertragungsweg auf beiden Leitern nahezu gleichartig, so dass z.B. mittels Differenzbildung der beiden Leiter-Potentiale Störungen leicht eliminiert werden können. Da bei der symmetrischen Signalübertragung stets zwei Leiter verwendet werden, wird eine symmetrische Kommunikationseinheit bei Datenübertragung über ein Stromversorgungsnetz üblicherweise an zwei Leiter wie z.B. einen Phasen- bzw. Außenleiter und den Neutralleiter angebunden. Es können aber z.B. auch zwei Phasen- bzw. Außenleiter für die symmetrische Übertragung verwendet werden. In symmetric signal transmission, the transmission of data signals does not take place as with asymmetrical signal transmission with a signal conductor but via a pair of signal conductors. Thus, an influence of the data signal to be transmitted on the transmission path on both conductors is almost identical, so that, for example, by means of subtraction of the two potentials conductor disturbances can be easily eliminated. Since two conductors are always used in the symmetrical signal transmission, a symmetrical communication unit is usually connected to two conductors such as a phase or outer conductor and the neutral conductor during data transmission via a power supply network. However, it is also possible, for example, to use two phase conductors or outer conductors for the symmetrical transmission.
Für die Übertragung von Daten bzw. Datensignalen gibt es in einem Stromversorgungsnetz als Verfahren zur symmetrischen Signalübertragung die so genannte Powerline Communication oder kurz PLC . Powerline Communication oder PLC bezeichnet dabei eine Technik, bei welcher vorhandene Stromleitungen bzw. ein vorhandenes Stromversorgungsnetz zum Aufbau eines Netzwerks zur Übertragung von Daten zumindest mitgenutzt werden. Es ist damit keine zusätzliche Verkabelung für eine Übertragung von Daten notwendig. Bei PLC werden die zu übertragenden Daten bzw. Datensignale z.B. mittels Kommunikationseinheiten (z.B. spezielle Adapter, etc.) auf die Leitungen (z.B. Phasen- bzw. Außenleiter, Neutralleiter) des Stromversorgungsnetzes aufmoduliert bzw. von diesen wieder heruntergefiltert, ohne dass die Kommunikationseinheiten für die Datenübertragung durch die auf den Stromversorgungsnetz herrschende Spannung und/oder Netzfrequenz gestört wird. For the transmission of data or data signals there are in a power supply network as a method for symmetrical signal transmission, the so-called Powerline Communication or PLC short. Powerline communication or PLC refers to a technology in which existing power lines or an existing power supply network for the construction of a network for the transmission of data at least be shared. It is therefore no additional wiring for a transmission of data necessary. In PLC, the data or data signals to be transmitted, e.g. by means of communication units (eg special adapters, etc.) modulated onto the lines (eg phase or outer conductor, neutral) of the power supply network or filtered down again by these, without the communication units for data transmission by the voltage prevailing on the power supply voltage and / or Mains frequency is disturbed.
Technisch gesehen handelt es sich bei PLC um eine Trägerfrequenzanlage, die über Kommunikationseinheiten wie z.B. spezielle Adapter realisiert wird, welche in eine Steckdose gesteckt und beispielsweise über eine eingebaute Schnittstelle (z.B. Ethernet-Schnittstelle , etc.) mit einem Endgerät (z.B. PC, Drucker, Messstelle, etc.) verbunden werden. Das Datensignal wird dabei von einer sendenden Kommunikationseinheit im Hochfrequenzbereich (z.B. zwischen 2 bis 30 MHz) auf die Leitungen des Stromversorgungsnetzes aufmoduliert und von einer empfangenden Kommunikationseinheit wieder demoduliert. Symmetrische Übertragungssysteme wie z.B. Powerline Communi- cation, etc. haben allerdings den Nachteil, dass eine Datenübertragung unterbrochen oder zumindest erheblich gestört wird, wenn eine der beiden Leitungen (z.B. Außenleiter oder Neutralleiter) für die Übertragung gestört ist. Denn die aufmodulierten Daten sind immer nur in diesen Leitungen verfügbar. Übliche Stromversorgungsnetze (Niederspannungsnetze), wie sie z.B. im Privatbereich oder auch für einfache Stromversorgung verwendet werden, sind so genannte Drehstromnetze. Bei diesen sind neben einem Neutralleiter und einem Schutzleiter - der sogenannten Schutzerde - üblicherweise drei Außen- oder Phasenleiter vorgesehen. Technically speaking, PLC is a carrier frequency system which is realized via communication units such as special adapters, which are plugged into a socket and, for example, via a built-in interface (eg Ethernet interface, etc.) with a terminal (eg PC, printer, Measuring point, etc.). The data signal is from a transmitting communication unit in the high frequency range (eg between 2 to 30 MHz) on the Lines of the power supply network modulated and demodulated by a receiving communication unit again. Symmetrical transmission systems such as Powerline Communication, etc., however, have the disadvantage that a data transmission is interrupted or at least significantly disturbed when one of the two lines (eg outer conductor or neutral conductor) is disturbed for the transmission. Because the modulated data is always available only in these lines. Common power grids (low voltage grids), such as those used in the private sector or for simple power supply, are so-called three-phase networks. In these, in addition to a neutral conductor and a protective conductor - the so-called protective earth - usually three outer or phase conductors are provided.
Die drei Phasenleiter sind allerdings für die Stromversorgun auf verschiedene Bereiche innerhalb von z.B. Wohneinheiten, etc. aufgeteilt. Damit ist in den verschiedenen Bereichen ei ner Wohneinheit, etc. neben Neutralleiter und Schutzerde immer nur ein Phasen- bzw. Außenleiter für die Datenübertragun verfügbar bzw. die auf das Stromversorgungsnetz aufmodulierten Daten können nur dann empfangen werden, wenn dieser Phasenleiter vorhanden ist. Damit führt insbesondere eine Störung des Außenleiters zu einer Reduktion der Übertragungsqua lität, Einschränkungen und/oder Unterbrechungen in der Daten Übertragung über das Stromversorgungsnetz . However, the three phase conductors are suitable for powering to different areas within, e.g. Housing units, etc. divided. This is in the various areas ei ner residential unit, etc. in addition to neutral and protective ground always only a phase or outer conductor for the Datenübertragun available or modulated on the power supply data can only be received if this phase conductor is present. In particular, a disturbance of the outer conductor leads to a reduction of the transmission quality, restrictions and / or interruptions in the data transmission via the power supply network.
Um in einem Stromversorgungsnetz mit mehreren Außen- oder Phasenleitern wie z.B. einem Drehstromnetz die Datenübertragung sicherzustellen, werden beispielsweise so genannte Pha- senkoppler eingesetzt. Ein Phasenkoppler ist eine elektronische Schaltung mit zumindest einem Kondensator, welche dazu eingesetzt wird, eine hochfrequente Überbrückung der Außenbzw. Phasenleiter für eine störungsfreie Datenübertragung zu ermöglichen. Durch die hochfrequente Überbrückung der Außenleiter ist eine Datenübertragung mittels entsprechender Kommunikationseinheiten (z.B. PLC-Adapter, Trägerfrequenzmodem, etc.) über mehrere Außenleiter hinweg möglich. Der Einsatz von Phasenkoppler weist allerdings den Nachteil auf, dass Phasenkoppler bereits bei der Installation eines Stromversorgungsnetzes - insbesondere bei Drehstrom - vorgesehen und eingebaut werden müssen. Ein nachträglicher Einbau ist meist aufwendig und kostenintensiv. Zusätzlich werden Unterbrechungen eines Außen- bzw. Phasenleiters und/oder eines Neutralleiters für die Datenübertragung durch einen Phasenkoppler nur dann aufgehoben, wenn dieser zwischen der Unterbrechung und jenen Kommunikationseinheiten positioniert ist, welche als Signalsender und/oder Signalempfänger eingesetzt werden. Damit ist auch bei einem Einbau bei der Installation eines Stromversorgungsnetzes - insbesondere im Industriebereich - eine Planung für die Positionierung von Phasenkoppler schwierig und aufwendig. In order to ensure data transmission in a power supply network with a plurality of external or phase conductors, such as, for example, a three-phase network, so-called phase-couplers are used, for example. A phase coupler is an electronic circuit with at least one capacitor, which is used to a high-frequency bridging the Außenbzw. To allow phase conductors for a trouble-free data transmission. Due to the high-frequency bridging of the outer conductors, data transmission via corresponding communication units (eg PLC adapter, carrier frequency modem, etc.) is possible over several outer conductors. The use However, of phase coupler has the disadvantage that phase couplers already in the installation of a power supply network - especially in three-phase - must be provided and installed. Subsequent installation is usually expensive and expensive. In addition, interruptions of an external or phase conductor and / or a neutral conductor for the data transmission by a phase coupler are only canceled if it is positioned between the interruption and those communication units which are used as signal transmitters and / or signal receivers. Thus, even when installed in the installation of a power supply network - especially in the industrial sector - a planning for the positioning of phase coupler difficult and expensive.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Stromversorgungsnetz anzugeben, durch welche ohne zusätzlichen Aufwand eine störungsfreie Übertragung von Daten im Stromversorgungsnetz jederzeit mit symmetrischen Übertragungssystemen bzw. Kommunikationseinheiten durchführbar ist. The invention is therefore based on the object of specifying an arrangement for the transmission of data in a power supply network, through which a trouble-free transmission of data in the power supply network at any time with symmetrical transmission systems or communication units can be carried out without additional effort.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Anordnung der eingangs angeführten Art, bei welcher jede Kommunikationseinheit ein Signalbezugspotential aufweist, und bei welcher eine Verbindung zwischen jedem Signalbezugspotential und zumindest einem Schutzerdeleiter des Stromversorgungsnetzes vorgesehen ist . The solution of this object is achieved by an arrangement of the type mentioned, in which each communication unit has a signal reference potential, and in which a connection between each signal reference potential and at least one protective earth conductor of the power supply network is provided.
Der Hauptaspekt der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass auf einfache Weise und ohne zusätzlichen Aufwand symmetrische Kommunikationseinheiten wie z.B. standardisierte Powerline Communication-Modems oder andere proprietäre symmetrische Übertragungssysteme in einem Stromversorgungsnetz - insbesondere in einem Mehrphasennetz oder in einem Drehstromnetz - installiert werden können. Durch eine gegebenenfalls auftretende Unterbrechung oder Störung eines Außen- bzw. Pha- senleiters und/oder des Neutralleiters dieses Stromversor- gungsnetzes wird allerdings die Datenübertragung nicht nega- tiv beeinflusst - d.h. es kommt zu keiner Störung oder Unter- brechung der Datenkommunikation The main aspect of the arrangement according to the invention is that in a simple manner and without additional effort symmetric communication units such as standardized powerline communication modems or other proprietary symmetric transmission systems in a power grid - especially in a multi-phase network or in a three-phase network - can be installed. By an optionally However, the interruption or malfunction of an external or phase conductor and / or the neutral conductor of this power supply network does not adversely affect the data transmission - ie there is no disruption or interruption of the data communication
Der Schutzerde- bzw. Schutzleiter in einem Stromversorgungsnetz ist ein elektrischer Leiter zum Zweck der Sicherheit wie z.B. zum Schutz gegen einen elektrischen Schlag, Berührungsspannungen, etc. im Falle eines Fehlers im Stromversorgungsnetz. Das Kurzzeichen für den Schutzerdeleiter ist PE, welches für „protective earth" steht. Bei Steckverbindungen mit dem Stromversorgungsnetz wird der Schutzerdeleiter beispielsweise an besondere Schutzkontakte angeschlossen, welche so angeordnet sind, dass diese vor den anderen Kontakten (z.B. zu Außenleiter und Neutralleiter) verbunden sind und nach den anderen Kontakten getrennt werden. The protective earth conductor in a power supply network is an electrical conductor for the purpose of safety such as e.g. for protection against electric shock, contact voltages, etc. in the event of a fault in the power supply network. The abbreviation for the protective earth conductor is PE, which stands for "protective earth." In the case of plug connections to the power supply network, the protective earth conductor is connected, for example, to special protective contacts which are arranged in such a way that they are connected in front of the other contacts (eg to outer conductor and neutral conductor) and separated according to the other contacts.
Durch die Verbindung eines Signalbezugspotentials einer Kommunikationseinheit mit zumindest einem Schutzerdeleiter des Stromversorgungsnetzes entsteht eine zusätzliche Leitung, welche für die Übertragung von Daten - vor allem im Fall einer Störung - genutzt werden kann. Die durch die Verbindung mit dem Schutzerdeleiter entstehende zusätzliche Leitung zur Datenübertragung weist insbesondere über im Stromversorgungsnetz existierende, parasitäre Kopplungskapazitäten eine kapazitive Kopplung mit Phasen- bzw. Außenleiter und Neutralleiter auf, welche für die symmetrische Übertragung der Daten bzw. Datensignale verwendet werden. Durch die Verwendung des Schutzerdeleiters wird vor allem die Qualität, aber auch die Reichweite der symmetrischen Datenübertragung in einem Stromnetz verbessert - insbesondere für jenen Fall, bei welchem von den jeweils als Signalsender und Signalempfänger eingesetzten Kommunikationseinheiten unterschiedliche Phasen- bzw. Außenleiter für die jeweilige Ankopplung an das Stromversorgungsnetz genutzt werden. Durch die Verbindung des Signalbezugspotentials einer Kommunikationseinheit mit zumindest einem Schutzerdeleiter des Stromversorgungsnetzes wird so zu sagen eine verteilte Phasenkopplung für eine symmetrische Übertragung von Daten realisiert. Von dieser verteilten Phasenkopplung wird auch sichergestellt, dass eine Position einer gegebenenfalls auftretenden Unterbrechung eines Außen- bzw. Phasenleiters oder des Neutralleiters im Stromversorgungsnetz eine wesentlich geringer Rolle spielt, da die Verkopplung der Leitungen - insbesondere durch parasitäre Kopplungskapazitäten im hochfrequenten Bereich - immer existiert. By connecting a signal reference potential of a communication unit with at least one protective earth conductor of the power supply network, an additional line is created, which can be used for the transmission of data - especially in the event of a fault. The additional line for data transmission resulting from the connection to the protective earth conductor has, in particular via capacitive coupling capacitances existing in the power supply network, a capacitive coupling with phase or outer conductor and neutral conductor, which are used for the symmetrical transmission of the data or data signals. The use of the protective earth conductor improves, above all, the quality but also the range of the symmetrical data transmission in a power network - in particular for the case in which different phase or outer conductors for the respective coupling are used by the communication units used as signal transmitters and signal receivers the power supply network are used. By the connection of the signal reference potential of a communication unit with at least one protective earth conductor of the power supply network, so to speak, a distributed phase coupling is realized for a symmetrical transmission of data. This distributed phase coupling also ensures that a position of an optionally occurring interruption of an external or phase conductor or the neutral conductor in the power supply network plays a significantly smaller role, since the coupling of the lines - in particular by parasitic coupling capacities in the high-frequency range - always exists.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Verbindung mit dem Schutzerdeleiter des Stromversorgungsnetzes als Erdungsanschluss ausgeführt ist. Das bedeutet, dass die Kommunikationseinheiten einen eigenen Erdungsanschluss aufweisen, über welche auf einfache Weise die jeweilige Kommunikationseinheit mit dem Schutzerdeleiter verbunden werden kann, damit dieser als zusätzliche Leitung für die Übertragung der Daten im Falle einer Unterbrechung der symmetrischen Übertragung (z.B. bei einer Störung eines Außenleiters oder des Neutralleiters, etc.) zur Verfügung steht . It is advantageous if the connection with the protective earth conductor of the power supply network is designed as a ground terminal. This means that the communication units have their own ground connection, via which the respective communication unit can be easily connected to the protective earth conductor, so that this as an additional line for the transmission of data in case of interruption of the symmetric transmission (eg in case of a fault of an external conductor or the neutral conductor, etc.) is available.
Es ist dabei auch denkbar, den Erdungsanschluss mit metallischen Infrastrukturelementen (z.B. Gehäuse, etc.) zu verbinden. Daher ist es auch günstig, wenn die Kommunikationseinheiten jeweils ein Gehäuse aus Metall aufweisen, welches zur Verbindung mit dem Schutzerdeleiter des Stromversorgungsnetzes verwendbar ist. It is also conceivable to connect the grounding connection with metallic infrastructure elements (for example housings, etc.). Therefore, it is also advantageous if the communication units each have a housing made of metal, which can be used for connection to the protective earth conductor of the power supply network.
Idealer Weise ist für eine Ein- wie eine Auskopplung der Datensignale in das Stromversorgungsnetz ein Trenntransformator vorgesehen. Über einen so genannten Trenntransformator kann eine symmetrische Übertragung der Daten bzw. Datensignale im Stromversorgungsnetz realisiert werden. Das bedeutet, die Daten bzw. Datensignale werden über den Trenntransformator auf Phasen- und Neutralleiter als Signalleitung ein- bzw. ausgekoppelt und auf diesen parallel übertragen. Als Trenntrans- formator wird im engeren Sinne ein Netztransformator bezeichnet, bei welchen eine Netzspannung im Verhältnis 1:1 auf eine Sekundärwicklung übertragen wird. Es kann aber auch ein Verhältnis 1:N für den Trenntransformator gewählt werden. Das hat den Vorteil, dass in diesem Fall eine optimale Spannung für die Stromversorgung der Kommunikationseinheit eingestellt werden kann. Die Sekundärwicklung ist durch eine so genannte Schutztrennung von einer Netzspannung führenden, auf das so genannte Erdpotential bezogenen Primärwicklung getrennt. Dadurch ist sicher gestellt, dass die Kommunikationseinheiten potentialfrei sind. Durch den Einsatz des Trennungstransformators kann dann das in der Kommunikationseinheit interne Signalbezugspotential (z.B. eine so genannte Gerätemasse) als Erdungsanschluss für die Verbindung mit dem Schutzerdeleiter ausgeführt werden. Ideally, an isolating transformer is provided for inputting and decoupling the data signals into the power supply network. Via a so-called isolation transformer, a symmetrical transmission of the data or data signals in the power supply network can be realized. This means that the data or data signals are switched in and out via the isolating transformer on the phase and neutral conductors as a signal line and transmitted in parallel thereto. As an isolating trans- Formator is referred to in the narrow sense of a network transformer, in which a mains voltage in the ratio 1: 1 is transmitted to a secondary winding. However, it is also possible to choose a ratio 1: N for the isolating transformer. This has the advantage that in this case an optimum voltage for the power supply of the communication unit can be set. The secondary winding is separated by a so-called protective separation of a mains voltage leading to the so-called ground potential related primary winding. This ensures that the communication units are potential-free. By using the isolation transformer, the signal reference potential internal to the communication unit (eg a so-called device ground) can then be implemented as a ground connection for the connection to the protective earth conductor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung können alternativ für eine Ein- wie eine Auskopplung der Datensignale in das Stromversorgungsnetz Hochspannungskondensatoren mit symmetrischen Endstufen vorgesehen sein. Durch einen Einsatz von Hochspannungskondensatoren mit symmetrischer Endstufe kann ebenfalls - wie mittels eines Trenntransformators - eine symmetrische Übertragung der Daten bzw. Datensignale im Stromversorgungsnetz implementiert werden. Durch die Hochspannungskondensatoren mit symmetrischen Endstufen ist die Kommunikationseinheit ebenfalls potentialfrei und auch in diesem Fall kann das in der Kommunikationseinheit interne Signalbezugspotential (z.B. eine so genannte Gerätemasse) sehr einfach als Erdungsanschluss für die Verbindung mit dem Schutzerdeleiter genutzt werden. In a preferred embodiment of the arrangement according to the invention, high-voltage capacitors with symmetrical output stages can alternatively be provided for inputting and decoupling the data signals into the power supply network. By using high-voltage capacitors with a symmetrical output stage, a symmetrical transmission of the data or data signals in the power supply network can likewise be implemented-as by means of an isolating transformer. The high-voltage capacitors with balanced output stages also make the communication unit floating, and in this case too, the signal reference potential internal to the communication unit (e.g., a so-called device ground) can be easily used as a ground terminal for connection to the protective ground conductor.
Kurzbeschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing
Die Erfindung wird nachfolgend schematisch in beispielhafter Weise anhand der beigefügten Figur 1 erläutert. Figur 1 zeigt dabei schematisch und beispielhaft eine einfindungsgemäße Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Stromversorgungsnetz . Ausführung der Erfindung The invention is explained schematically below by way of example with reference to the attached FIG. FIG. 1 shows schematically and by way of example an arrangement according to the invention for the transmission of data in a power supply network. Embodiment of the invention
Figur 1 zeigt in schematischer und beispielhafter Weise die erfindungsgemäße Anordnung zum Übertragen von Daten in einem Stromversorgungsnetz. Bei dem Stromversorgungsnetz handelt es sich beispielsweise um ein Mehrphasensystem wie z.B. Drehstromnetz, welches üblicherweise aus drei Phasen- bzw. Außenleitern L, einem Neutralleiter N und einem Schutzerdeleiter PE besteht. Der Einfachheit halber ist in Figur 1 bei der beispielhaften Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung nur ein beispielhafter Außen- bzw. Phasenleiter L, ein Neutralleiter N sowie ein Schutzerdeleiter PE dargestellt. FIG. 1 shows, in a schematic and exemplary manner, the arrangement according to the invention for transmitting data in a power supply network. The power grid is, for example, a multi-phase system such as a multi-phase system. Three-phase network, which usually consists of three phase and outer conductors L, a neutral conductor N and a protective earth conductor PE. For the sake of simplicity, only an exemplary external or phase conductor L, a neutral conductor N and a protective earth conductor PE are shown in FIG. 1 in the exemplary illustration of the arrangement according to the invention.
Die Leiter L, N und PE weisen ohmsche Leitungswiderstände R, Rl, R2 bzw. RL auf. Dabei wird der Außen- bzw. Phasenleiter L durch die Leitungswiderstände R bzw. Rl repräsentiert, wobei der Widerstand Rl auch den Widerstand für die Übertragung der Daten bzw. Datensignale auf dem Außen- bzw. Phasenleiter L darstellt. Der Neutralleiter wird durch die Leitungswider- stände R bzw. R2 repräsentiert. Der Widerstand R2 ist dabei auch der Widerstand für die Übertragung der Datensignale auf dem Neutralleiter N. Der Schutzerdeleiter PE weißt die symbolischen Leitungswiderstände RL auf. Weiterhin besteht die erfindungsgemäße Anordnung aus zwei beispielhaften Kommunikationseinheiten KEl, KE2, wobei allerdings auch mehr als zwei Kommunikationseinheiten vorgesehen sein können. Bei der in Figur 1 beispielhaft dargestellten Anordnung wird eine erste Kommunikationseinheit KEl z.B. als Signalsender eingesetzt und eine zweite Kommunikationseinheit KE2 z.B. als Signalempfänger verwendet. Als Kommunikationseinheiten KEl, KE2 können dabei beispielsweise so genannte Field Devices (FID) , Sende-/Empfangseinheiten für industrielle Steuerungen oder Sende-/Empfangseinheiten für so genannte Powerline Communication (z.B. PLC-Adapter, PLC-Modem, etc.) verwendet werden . Für eine Emkopplung von Datensignalen ist auf der Seite der ersten Kommunikationseinheit KE1 ein erster Trenntransformator Tl vorgesehen. Auf der Empfängerseite bzw. auf der Seite der zweiten Kommunikationseinheit KE2 erfolgt die Ankopplung an das Stromversorgungsnetz bzw. an den Außenleiter L und den Neutralleiter N ebenfalls über einen zweiten Trenntransformator T2. Durch einen Einsatz des ersten bzw. zweiten Trenntransformators Tl, T2 wird von den Kommunikationseinheiten KE1, KE2 mit dem Stromversorgungsnetz bzw. mit Außenleiter L und Neutralleiter N ein symmetrisches Übertragungssystem gebildet. Das bedeutet, die Daten bzw. Datensignale werden über die Trenntransformatoren Tl, T2 auf Außenleiter L und Neutralleiter N als Signalleitung ein- bzw. ausgekoppelt und auf diesen parallel übertragen. Anstelle von Trenntransformatoren Tl, T2 ist es auch denkbar für die Ankopplung der Kommunikationseinheiten KE1, KE2 Hochspannungskondensatoren mit symmetrischer Endstufe einzusetzen. The conductors L, N and PE have ohmic resistances R, Rl, R2 and RL, respectively. In this case, the outer or phase conductor L is represented by the line resistances R and Rl, wherein the resistor Rl also represents the resistance for the transmission of the data or data signals on the outer or phase conductor L. The neutral conductor is represented by the line resistances R or R2. The resistance R2 is also the resistance for the transmission of the data signals on the neutral conductor N. The protective earth conductor PE know the symbolic line resistances RL. Furthermore, the arrangement according to the invention consists of two exemplary communication units KEl, KE2, although more than two communication units can be provided. In the arrangement shown by way of example in FIG. 1, a first communication unit KE1 is used, for example, as a signal transmitter, and a second communication unit KE2 is used, for example, as a signal receiver. For example, so-called field devices (FID), transmitting / receiving units for industrial controls or transmitting / receiving units for so-called powerline communication (eg PLC adapter, PLC modem, etc.) can be used as communication units KE1, KE2. For an emkopplung of data signals, a first isolation transformer Tl is provided on the side of the first communication unit KE1. On the receiver side or on the side of the second communication unit KE2, the coupling to the power supply network or to the outer conductor L and the neutral conductor N is also carried out via a second isolation transformer T2. By using the first or second isolating transformer T1, T2, a symmetrical transmission system is formed by the communication units KE1, KE2 with the power supply network or with the outer conductor L and the neutral conductor N. This means that the data or data signals are coupled via the isolating transformers Tl, T2 on outer conductor L and neutral conductor N as a signal line or coupled and transferred to this parallel. Instead of isolating transformers Tl, T2, it is also conceivable for the coupling of the communication units KE1, KE2 high-voltage capacitors with symmetrical output stage to use.
Durch die Trenntransformatoren Tl, T2 bzw. auch durch Hoch- spannungskondensatoren mit symmetrischer Endstufe ist sichergestellt, dass die jeweilige Kommunikationseinheit KE1 bzw. KE2 potentialfrei ist. Die Kommunikationseinheiten KE1, KE2 weisen damit ein internes Signalbezugspotential Sl, S2 auf. Die erste Kommunikationseinheit KE1 weist dabei ein erstes internes Signalbezugspotential Sl auf. Die zweite Kommunikationseinheit KE2 hat dabei ein zweites internes Signalbezugspotential S2. Die Signalbezugspotentiale Sl, S2 können auch als so genannte Gerätemasse betrachtet werden und sind jeweils als Erdungsanschlüsse für eine Verbindung VI, V2 mit der Kommunikationseinheit KE1, KE2 mit dem Schutzerdeleiter PE ausgeführt. Die Signalbezugspotentiale Sl, S2 können zusätzlich zur Ausführung als Erdungsanschluss oder alternativ dazu mit einem Gehäuse der jeweiligen Kommunikationseinheit KE1, KE2 verbunden sein. Das Gehäuse der Kommunikationsein- heit KE1, KE2 ist dann idealer Weise aus Metall ausgeführt, wobei dann beispielsweise das Gehäuse der jeweiligen Kommunikationseinheit KE1, KE2 für die Verbindung VI, V2 zum Schutzerdeleiter PE eingesetzt werden kann. Im in Figur 1 dargestellten Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist z.B. die erste Kommunikationseinheit KE1 bzw. das erste Signalbezugspotential der ersten Kommunikationsein- heit KE1 über eine erste Verbindung VI - d.h. entweder einem Erdanschluss oder über das metallische Gehäuse der ersten Kommunikationseinheit KE1 - mit dem Schutzerdeleiter PE verbunden. Die zweite Kommunikationseinheit KE2 weist das zweite Signalbezugspotential S2 auf, welches über eine zweite Ver- bindung V2 (z.B. Erdanschluss und/oder metallisches Gehäuse) mit dem Schutzerdeleiter PE verbunden ist. By means of the isolating transformers T1, T2 or also by high-voltage capacitors with a symmetrical output stage, it is ensured that the respective communication unit KE1 or KE2 is potential-free. The communication units KE1, KE2 thus have an internal signal reference potential S1, S2. The first communication unit KE1 in this case has a first internal signal reference potential S1. The second communication unit KE2 has a second internal signal reference potential S2. The signal reference potentials S1, S2 can also be regarded as so-called device ground and are each designed as ground connections for a connection VI, V2 with the communication unit KE1, KE2 with the protective earth conductor PE. The signal reference potentials S1, S2 can additionally be connected to the embodiment as a ground connection or alternatively to a housing of the respective communication unit KE1, KE2. The housing of the communication unit KE1, KE2 is then ideally made of metal, in which case, for example, the housing of the respective communication unit KE1, KE2 can be used for the connection VI, V2 to the protective earth conductor PE. In the example of the arrangement according to the invention shown in FIG. 1, the first communication unit KE1 or the first signal reference potential of the first communication unit KE1 is connected to the protective earth conductor PE via a first connection VI, ie either a ground connection or via the metallic housing of the first communication unit KE1 connected. The second communication unit KE2 has the second signal reference potential S2, which is connected to the protective earth conductor PE via a second connection V2 (eg ground connection and / or metallic housing).
Durch die Verbindungen VI, V2 der Signalbezugspotentiale Sl, S2 der Kommunikationseinheiten KE1, KE2 mit dem Schutzerde- leiter PE wird der Schutzerdeleiter PE durch im Stromversorgungsnetz existierende parasitäre Kopplungskapazitäten C an den Neutralleiter N wie an den Außenleiter L angekoppelt. Damit wird eine verteilte Phasenkopplung für das durch Kommunikationseinheiten KE1, KE2 und Außenleiter L sowie Neutrallei- ter N gebildete, symmetrische Übertragungssystem implementiert . Through the connections VI, V2 of the signal reference potentials S1, S2 of the communication units KE1, KE2 to the protective earth conductor PE, the protective earth conductor PE is coupled by parasitic coupling capacitances C existing in the power supply network to the neutral conductor N as well as to the outer conductor L. This implements a distributed phase coupling for the symmetrical transmission system formed by communication units KE1, KE2 and outer conductor L and neutral conductor N.
Wenn bei einer Übertragung z.B. der Neutralleiter N gestört oder unterbrochen ist - d.h., dass beispielsweise der Wider- stand Rl fehlen würde, so ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung über eine kapazitiven Kopplung C zwischen Schutzerdeleiter PE und Neutralleiter N sichergestellt, dass eine Übertragung störungsfrei möglich ist. Ist bei einer Übertragung von Daten bzw. Datensignalen der Außerleiter L unterbrochen oder fehlt dieser, weil die zweite Kommunikationseinheit KE2 an einem anderen Außenleiter L des Mehrphasensystems angekoppelt ist (d.h. in beiden Fällen fehlt der Widerstand R2 ) , so wird durch eine kapazitive Kopplung C zwischen Schutzerdeleiter PE und den Außenleitern L des Stromversorgungsnetzes die Übertragung der Daten bzw. Datensignale trotzdem ermöglicht. If, in a transmission, e.g. the neutral conductor N is disturbed or interrupted - that is to say that the resistor R 1 would be missing, for example, in the arrangement according to the invention a capacitive coupling C between the protective earth conductor PE and the neutral conductor N ensures that a transmission is possible without interference. If, in the case of a transmission of data or data signals, the outgoing conductor L is interrupted or absent because the second communication unit KE2 is coupled to another phase conductor L of the polyphase system (ie in both cases the resistor R2 is missing), a capacitive coupling C between them Protective earth conductor PE and the outer conductors L of the power supply network, the transmission of data or data signals still allows.
Durch die kapazitive Phasenkopplung C zwischen Schutzerdeleiter PE und Außenleiter L bzw. Neutralleiter N, welche durch die Verbindungen VI, V2 der Kommunikationseinheiten KE1, KE2 mit dem Schutzerdeleiter PE hergestellt wird, ist die Position einer Unterbrechung bzw. Störung in Neutralleiter N bzw. Außenleiter L für die Übertragung der Daten bzw. Datensignale unerheblich. Bei Mehrphasensystemen spielt es auch keine Rolle mehr, an welchen Außenleiter L die jeweilige Kommunikationseinheit KE1, KE2 angekoppelt wird. Es ist ohne zusätzlichen Aufwand bzw. genauer vorheriger Planung möglich, die Kommunikationseinheiten KE1, KE2 beliebig an das Stromversor- gungsnetz für die Datenübertragung anzukoppeln. Die Datenübertragung ist durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung weder durch Unterbrechungen auf Neutralleiter N bzw. Außenleiter L noch durch einen Einsatz unterschiedlicher Außenleiter L gestört, behindert oder unterbrochen. Due to the capacitive phase coupling C between protective earth conductor PE and outer conductor L or neutral conductor N, which by the connections VI, V2 of the communication units KE1, KE2 is made with the protective earth conductor PE, the position of an interruption or disturbance in the neutral conductor N or outer conductor L is irrelevant for the transmission of the data or data signals. In multi-phase systems, it also does not matter to which outer conductor L the respective communication unit KE1, KE2 is coupled. It is possible without any additional effort or precise prior planning to couple the communication units KE1, KE2 as desired to the power supply network for the data transmission. The data transmission is disturbed, hindered or interrupted by the use of the arrangement according to the invention neither by interruptions to neutral N or outer conductor L nor by using different outer conductor L.
Alternativ zu einer Verbindung VI, V2 der Kommunikationseinheiten KE1, KE2 mit dem Schutzerdeleiter PE des Stromversorgungsnetzes, ist es auch denkbar, für diese Verbindung VI, V2 metallische Infrastrukturelemente (z.B. Wasserleitung, etc.) heranzuziehen. Das Signalbezugspotential Sl, S2 der jeweiligen Kommunikationseinheit KE1, KE2 ist dann über den jeweiligen Erdanschluss und/oder das jeweilige Gehäuse der Kommunikationseinheit KE1, KE2 mit dem entsprechenden metallischen Infrastrukturelement verbunden. As an alternative to a connection VI, V2 of the communication units KE1, KE2 with the protective earth conductor PE of the power supply network, it is also conceivable to use metallic infrastructure elements (for example water pipe, etc.) for this connection VI, V2. The signal reference potential S1, S2 of the respective communication unit KE1, KE2 is then connected to the corresponding metallic infrastructure element via the respective earth connection and / or the respective housing of the communication unit KE1, KE2.

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zur Übertragung von Daten in einem Stromversorgungsnetz (N, L) , insbesondere für so genannte Powerline Communication, mit zumindest zwei Kommunikationseinheiten1. Arrangement for transmitting data in a power supply network (N, L), in particular for so-called powerline communication, with at least two communication units
(KE1, KE2) als Signalsender und/oder Signalempfänger sowie einem Stromversorgungsnetz (N, L) , über welches Daten durch ein auf eine Trägerfrequenz aufmoduliertes Datensignal zwischen den zumindest zwei Kommunikationseinhei- ten (KE1, KE2) übertragbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kommunikationseinheit (KE1, KE2) ein Signalbezugspotential (Sl, S2) aufweist, und dass eine Verbindung (VI, V2) zwischen jedem Signalbezugspotential (Sl, S2) und zumindest einem Schutzerdeleiter (PE) des Stromversorgungsnetzes (L, N) vorgesehen ist. (KE1, KE2) as a signal transmitter and / or signal receiver and a power supply network (N, L), via which data can be transmitted by a modulated onto a carrier frequency data signal between the at least two Kommunikationsseinhei- thes (KE1, KE2), characterized in that each Communication unit (KE1, KE2) has a signal reference potential (Sl, S2), and that a connection (VI, V2) between each signal reference potential (Sl, S2) and at least one protective earth conductor (PE) of the power supply network (L, N) is provided.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (VI, V2) mit dem Schutzerdeleiter (PE) des Stromversorgungsnetzes (L, N) als Erdungsan- schluss ausgeführt ist. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connection (VI, V2) with the protective earth conductor (PE) of the power supply network (L, N) is designed as grounding connection.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch 3. Arrangement according to one of claims 1 to 2, characterized
gekennzeichnet, dass die Kommunikationseinheiten (KE1, KE2) jeweils ein Gehäuse aus Metall aufweisen, wel- ches zur Verbindung (VI, V2) mit dem Schutzerdeleiter in that the communication units (KE1, KE2) each have a housing made of metal, which for connection (VI, V2) to the protective earth conductor
(PE) des Stromversorgungsnetzes (L, N) verwendbar ist. (PE) of the power grid (L, N) is usable.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, dass für eine Ein- wie eine Auskopp- lung der Datensignale in das Stromversorgungsnetz (L, N) ein Trenntransformator (Tl, T2) vorgesehen ist.  in that an isolating transformer (T1, T2) is provided for inputting and decoupling the data signals into the power supply network (L, N).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized
gekennzeichnet, dass für eine Ein- wie eine Auskopp- lung der Datensignale in das Stromversorgungsnetz (L, N) characterized in that for an input and a decoupling of the data signals into the power supply network (L, N)
Hochspannungskondensatoren mit symmetrischen Endstufen vorgesehen sind. High-voltage capacitors are provided with balanced amplifiers.
PCT/EP2013/054624 2012-04-04 2013-03-07 Arrangement for transmitting data in a power supply grid WO2013149784A1 (en)

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ATA402/2012 2012-04-04
AT4022012A AT512668B1 (en) 2012-04-04 2012-04-04 Arrangement for transmitting data in a power supply network

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