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Plug’n’Control – Gerätekopplung im Smart Grid – Strommodulierte Nachrichten zur Geräteidentifikation und Lokalisation

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Angebotsbeschreibung

Ref.-Nr. 4057

Plug’n’Control ermöglicht die systemübergreifende Kopplung von Geräten mit Steuerungssystemen in Smart Grids und Smart Homes. Dazu nutzt die Technologie die spezifischen Kanaleigenschaften sowie die typische Baumtopologie eines Niederspannungsnetzes, um einen Verbraucher eindeutig einem Steuerungssystem zuzuordnen und ein kaskadiertes Management aufzubauen.

Keywords: Elektromobilität, Ladevorgang, Datenübertragung, strommodulation, Stromleitung, Authentifizierung, Identifizierung, Electromobility, loading, data transmission, current modulation, power line, authentication, identification

In der Abbildung ist ein solches systemübergreifendes Steuerungssystem dargestellt. Zur Kopplung wird initial eine strom-modulierte Nachricht mit einer auf die Netzimpedanz abgestimmten Frequenz versendet, die die Kopplungsinformationen (MAC, Puiblic Key) enthält. Die Verbraucherimpedanzen sind um Größenordnungen höher als die Netzimpedanz. Aus diesem Grund breitet sich die Nachricht unidirektional in Richtung der Ortsnetzstation aus (grüner Pfad in Abbildung). In Seitenpfaden sind die Nachrichten typischerweise nicht empfangbar. Controller in Haupt- und Unterverteilungen bis hin zur Ortsnetzstation können sich mit dem Verbaucher koppeln, sofern diese auf dem Strompfad zwischen Trafostation und Verbraucher platziert sind (grün markierte Steuerungsmodule). Benachbarte Steuerungen in Nebenzweigen (z.B. Nachbargebäude, benachbarte Stichleitung) können die Kopplungsnachricht nicht empfangen (rot markiert). Die Steuerungssysteme spannen somit Zonen auf, deren unterlagerten Verbraucher sie erfassen können und sich mit ihnen für Steuerungszwecke koppeln können. Eine  sinnvolle Kombination bietet eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC) als Kommunikationsinterface (Ref. Nr. 4824). So lässt sich die Sendeeinheit in die Stromversorgung eines Endverbrauchers einbinden.

Kommerzielle Anwendung

Einsatzgebiete werden insbesondere im Netzengpassmanagement (Leitungen, Transformatoren) und Meteringsystemen für mobile Verbraucher (Elektrofahrzeuge) gesehen. Das Verfahren ist "Plug’n’Play"-fähig und kommt ohne eine aufwändige IT-Infrastrukturerweiterung aus, bestehende Netzanschlüsse wie Schuko-Steckdosen sind ausreichend. Die Generierung der strommodulierten Nachrichten kann mit Hilfe von gängigen Schaltnetzteilen sehr einfach umgesetzt werden. Da Infrastrukturerweiterungen nur im sehr geringen Umfang notwendig sind, ist das Verfahren sehr kostengünstig realisierbar.

Vorteile

  • Automatisierte Identifikation von Verbrauchern in Niederspannungsnetz, die einem Controller hinterlagert sind
  • Entfall von QR-Codes und RFID/NFC zur Identifikation an Ladepunkten
  • Automatisierte Kopplung von Verbrauchern mit Steuerungssystemen z.B. Energie- und Engpassmanagement
  • Aufbau eines kaskadierten Steuerungssystems
  • Hohe Abhörsicherheit
  • Kompatibel zur bestehenden Infrastruktur. Nur geringer Erweiterungsaufwand notwendig
  • Geringer Implementierungsaufwand

Aktueller Stand                                                                                                      

Eine deutsche Patentanmeldung wurde eingereicht. Das Verfahren wurde simulatorisch und experimentell verifiziert.

Im Namen der Technischen Universität Dortmund bieten wir interessierten Unternehmen die Möglichkeit zu Lizensierung und zur Weiterentwicklung der Technologie.


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Andreas Brennemann
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ab@provendis.info

Andreas Brennemann

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