DE102016108519A1

DE102016108519A1 - Non-invasive load monitoring

Info

Publication number: DE102016108519A1
Application number: DE102016108519.7A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Hoffmann
Original assignee: RWE International SE
Current assignee: Innogy SE
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-09

Abstract

Signaleinkopplungsvorrichtung, umfassend eine Signalisierungseinrichtung eingerichtet zum Erzeugen eines einer Last eindeutig zugewiesenen Fingerabdrucksignals, eine Koppeleinrichtung eingerichtet zur Kopplung der Signalisierungseinrichtung mit einer elektrischen Zuleitung zu einer Last, wobei die Signalisierungseinrichtung das Fingerabdrucksignal an die Koppeleinrichtung übermittelt und die Koppeleinrichtung das Fingerabdrucksignal in die Zuleitung einkoppelt.A signal input device comprising a signaling device configured to generate a fingerprint signal uniquely assigned to a load, a coupling device configured to couple the signaling device to an electrical supply line to a load, wherein the signaling device transmits the fingerprint signal to the coupling device and the coupling device couples the fingerprint signal into the supply line.

Description

Der Gegenstand betrifft eine Signaleinkopplungsvorrichtung, eine Erfassungsvorrichtung, ein System mit diesem sowie ein Verfahren zur nichtinvasiven Lastbeobachtung.The subject matter relates to a signal injection device, a detection device, a system with the same and a method for non-invasive load monitoring.

Nichtinvasive Lastbeobachtung (Non-Intrusive Load Monitoring) ist hinlänglich bekannt und wird gegenständlich eingesetzt. Mit Hilfe eines Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) kann der Stromverbrauch mehrerer Geräte (Lasten) mit nur einer einzigen zentralen Messstelle den jeweiligen Geräten zugeordnet werden. Ein NILM Messsystem kann in der Regel über eine einzige Messstelle eine gemeinsame Zuleitung zu mehreren Geräten überwachen. Durch Extraktion elektrischer Parameter, wie beispielsweise Wirkleistungen, Blindleistungen, Phasenwinkel, Oberwellen, Frequenzspektren und dergleichen können einzelne Lasten charakterisierende Kennzeichen, auch Lastsignatur genannt, auf dieser gemeinsamen Zuleitung ermittelt werden. Insbesondere durch eine Frequenzanalyse, beispielsweise auch unter Verwendung von Wavelets, lassen sich aus dem auf der Zuleitung vorhandenen, von verschiedenen Lasten beeinflussten Summensignal charakteristische Eigenschaften von bestimmten elektrischen Lasten ermitteln. Wird eine solche Eigenschaft ermittelt, kann auf den Einsatz einer solchen Last in dem Netz geschlossen werden.Non-intrusive load monitoring is well known and used objectively. Non-intrusive load monitoring (NILM) allows the power consumption of several devices (loads) to be assigned to the respective devices with just a single central measuring point. As a rule, a NILM measuring system can monitor a common supply line to several devices via a single measuring point. By extraction of electrical parameters, such as active power, reactive power, phase angle, harmonics, frequency spectra and the like, individual loads characterizing characteristics, also called load signature, can be determined on this common supply line. In particular, by a frequency analysis, for example, using wavelets, can be determined from the present on the feed, influenced by different loads sum signal characteristic properties of certain electrical loads. If such a property is determined, the use of such a load in the network can be deduced.

Mit Hilfe von NILM ist eine sogenannte Load Disaggregation möglich. Das heißt, dass auf einem Summensignal, beispielsweise an einer Zuleitung, an der mehrere Geräte angeschlossen sind, eine Unterscheidung vorgenommen werden kann, welches Gerät gegebenenfalls zuständig für welche Eigenschaft des Summensignals ist. Diese bekannten Verfahren, wie sie beschrieben sind, kommen auch gegenständlich zum Einsatz.With the help of NILM a so-called load disaggregation is possible. This means that a distinction can be made on a sum signal, for example on a supply line to which several devices are connected, which device is optionally responsible for which characteristic of the sum signal. These known methods, as described, are also used objectively.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass Load Disaggregation mittels NILM mit Nachteilen behaftet ist. Verbraucher mit variablen Lastgängen, beispielsweise Motoren mit Frequenzumsetzern, sind durch stark wechselnde elektrische Charakteristika gekennzeichnet. Hierdurch ist eine klare Unterscheidung zwischen einzelnen Lasten nicht mehr möglich, wenn lediglich ein herkömmliches NILM eingesetzt wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass bei einer großen Anzahl an Verbrauchern, insbesondere auch desselben Typs, diese mittels herkömmlichen NILM ebenfalls nicht mehr voneinander unterschieden werden können.However, it has been shown that load disaggregation using NILM has disadvantages. Variable load consumers, such as frequency converter motors, are characterized by greatly varying electrical characteristics. As a result, a clear distinction between individual loads is no longer possible if only a conventional NILM is used. Another disadvantage is that with a large number of consumers, especially of the same type, these can no longer be distinguished from each other by conventional NILM also.

Jede einzelne Last hat in der Regel ein für diese Last typisches Signal (Lastsignatur). Das heißt, dass ein solches typisches Signal, wenn nur eine solche Last an einer gemeinsamen Zuleitung angeschlossen ist, regelmäßig sicher erkannt werden kann. Sind jedoch mehrere gleiche oder ähnliche Lasten gleichzeitig betrieben, so überlagen sich deren charakteristischen Lastsignaturen und eine eindeutige Zuordnung ist häufig nicht mehr möglich.Every single load usually has a signal typical for this load (load signature). This means that such a typical signal, if only one such load is connected to a common supply line, can be detected regularly with certainty. However, if several identical or similar loads are operated simultaneously, their characteristic load signatures overlap and a clear assignment is often no longer possible.

Somit lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, nicht invasive Lastbeobachtung robuster gegenüber Fehlern zu machen.Thus, the object of the object was based on making non-invasive load monitoring more robust against errors.

Diese Aufgabe wird gegenständlich dadurch gelöst, dass zusätzlich zu einem durch die Last selbst erzeugten, lastspezifischen elektrischen Signal auf einer Zuleitung zumindest ein weiteres Signal identifiziert wird. Wie nachfolgend noch dargelegt werden wird, sind zwei Optionen, die alternativ oder kumulativ sind, vorhanden. Zum einen ist es möglich, dem elektrischen Signal der Last ein elektrisches Fingerabdrucksignal aufzuprägen und dieses zu erkennen. Zum anderen ist es möglich, neben dem elektrischen Signal der Last eine weitere die Last charakterisierende Messgröße außerhalb der zu der Last führenden elektrischen Leitung zu detektieren und diese Messgröße zur Identifizierung der Last zu verwenden.This object is objectively achieved in that in addition to a self-generated by the load load-specific electrical signal on a supply line at least one further signal is identified. As will be explained below, there are two options that are alternative or cumulative. On the one hand, it is possible to impose an electrical fingerprint signal on the electrical signal of the load and to recognize this. On the other hand, it is possible to detect, in addition to the electrical signal of the load, another measured variable characterizing the load outside the electrical line leading to the load and to use this measured variable to identify the load.

Für die erste Option, bei dem ein zusätzliches Fingerabdrucksignal erzeugt wird, wird vorgeschlagen, dass eine Signalisierungseinrichtung zum Erzeugen eines einer Last eindeutig zugewiesenen Fingerabdrucksignals eingerichtet ist.For the first option, in which an additional fingerprint signal is generated, it is proposed that a signaling device is set up to generate a fingerprint signal uniquely assigned to a load.

Für die zweite eigenständig erfinderische Option kann zur besseren Identifizierung einer Last eine weitere Messgröße außerhalb der Last erfasst werden. Eine solche Messgröße kann beispielsweise Schall, Schalldruck, Licht, Infrarotstrahlen, elektromagnetische Abstrahlung oder dergleichen sein. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert werden. Die zweite Option ist eigenständig mit allen hier beschriebenen Merkmalen kombinierbar.For the second, independently inventive option, a further measured variable outside the load can be detected to better identify a load. Such a measured variable may be, for example, sound, sound pressure, light, infrared rays, electromagnetic radiation or the like. This will be explained in more detail below. The second option can be combined independently with all features described here.

Ein Fingerabdrucksignal kann ein charakteristisches Signal sein, welches z. B. durch eine bestimmte Frequenz und beispielsweise einen bestimmten Phasenwinkel gekennzeichnet ist. Es ist möglich, bei einer Installation einer Signalkupplungseinrichtung oder eines gegenständlichen Systems festzulegen, welcher Last welches Fingerabdrucksignal zugewiesen wird. So ist es möglich, dass für jede Last eineindeutig ein Fingerabdrucksignal erzeugt wird. Eine Vielzahl an disjunkten Signalen lassen sich als Fingerabdrucksignale, auch Signatur genannt, erzeugen, welche beispielsweise im Frequenzspektrum eindeutig voneinander unterschieden werden können. Fingerabdrucksignale zeichnen sich in der Regel durch eine hohe Frequenz bei geringer Leistung aus. Dadurch verursachen die Fingerabdrucksignale an der Last selber keine Instabilitäten. Vorzugsweise sind Fingerabdrucksignale Energiesignale mit endlicher Signalenergie. Die Leistung des Fingerabdrucksignals ist in der Regel um den Faktor 10, vorzugsweise um den Faktor 100 geringer, als die mittlere Leistung des eigentlichen Signals der Last.A fingerprint signal may be a characteristic signal which z. B. is characterized by a certain frequency and, for example, a certain phase angle. It is possible, when installing a signal coupling device or an objective system, to determine to which load which fingerprint signal will be assigned. Thus, it is possible for each load to be uniquely generated a fingerprint signal. A large number of disjoint signals can be generated as fingerprint signals, also called signature, which can be clearly distinguished from one another in the frequency spectrum, for example. Fingerprint signals are usually characterized by a high frequency at low power. As a result, the fingerprint signals on the load itself cause no instabilities. Preferably, fingerprint signals are energy signals with finite signal energy. The power of the fingerprint signal is usually a factor of 10, preferably by a factor of 100 less than the average power of the actual signal of the load.

Ein Signal einer Last kann so verstanden werden, dass sich Strom und Spannung auf einer Leitung charakteristisch für eine Last verhalten. Das heißt, dass Frequenzen, Phasenlagen, Ein-Ausschaltverhalten, Signalamplituden oder dergleichen typisch für eine Last sind.A signal from a load can be understood to mean that current and voltage on a line are characteristic of a load. That is, frequencies, phase angles, on-off characteristics, signal amplitudes or the like are typical of a load.

Mit Hilfe der Signalisierungseinrichtung kann ein Fingerabdrucksignal erzeugt werden. Dieses Fingerabdrucksignal kann gegenständlich mit Hilfe einer Koppeleinrichtung weiter verarbeitet werden. Die Koppeleinrichtung ist dazu eingerichtet, mit einer elektrischen Zuleitung zu der Last gekoppelt zu werden. Die elektrische Zuleitung zu der Last ist vorzugsweise derart, dass nur die eine zu identifizierende Last an dieser Zuleitung betrieben wird. Somit kann es zu einer 1:1 Beziehung zwischen der elektrischen Zuleitung und der Last kommen. Wenn die Koppeleinrichtung mit dieser elektrischen Zuleitung verbunden ist, so ist sie auch eindeutig der damit verbundenen Last zugeordnet. Wird, wie vorgeschlagen, das Fingerabdrucksignal von der Signalisierungseinrichtung an die Koppeleinrichtung übermittelt und von der Koppeleinrichtung in die Zuleitung eingekoppelt, so liegt auf der Zuleitung das lastspezifische Signal summiert mit dem Fingerabdrucksignal an.With the aid of the signaling device, a fingerprint signal can be generated. This fingerprint signal can be further processed objectively by means of a coupling device. The coupling device is adapted to be coupled to an electrical supply line to the load. The electrical supply line to the load is preferably such that only one load to be identified is operated on this supply line. Thus, there can be a 1: 1 relationship between the electrical supply and the load. If the coupling device is connected to this electrical supply, so it is also clearly associated with the associated load. If, as proposed, the fingerprint signal transmitted from the signaling device to the coupling device and coupled from the coupling device in the supply line, so is on the supply line, the load-specific signal summed with the fingerprint signal.

Das somit vorliegende Signal lässt sich mittels NILM auswerten. Da ein Fingerabdrucksignal eineindeutig sein kann, lässt es sich mittels NILM eindeutig identifizieren. Somit kann unmittelbar die Last identifiziert werden, da das Fingerabdrucksignal vorzugsweise bei einem Anlernen der Last zugewiesen wurde.The signal thus present can be evaluated by means of NILM. Since a fingerprint signal can be one-to-one, it can be uniquely identified by NILM. Thus, the load can be immediately identified since the fingerprint signal was preferably assigned when the load was learned.

Vorzugsweise wird nicht nur das Fingerabdrucksignal mittels NILM detektiert, sondern auch das Signal der Last selber und durch eine Bewertung der erkannten Signaturen hinsichtlich einer Übereinstimmung mit gespeicherten Signaturen kann festgestellt werden, ob tatsächlich eine bestimmte Last betrieben wird oder nicht.Preferably, not only the fingerprint signal is detected by means of NILM, but also the signal of the load itself and by an evaluation of the detected signatures for a match with stored signatures can be determined whether a particular load is actually operated or not.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung galvanisch mit der elektrischen Zuleitung verbunden ist. Durch eine galvanische Kopplung kann die Koppeleinrichtung unmittelbar die elektrischen Größen auf der Zuleitung, beispielsweise Spannung und/oder Strom beeinflussen. Insbesondere kann durch Aufprägen eines Fingerabdrucksignals eine Spannung auf der Zuleitung variiert werden. Durch das Einprägen von Oberwellen ist es insbesondere möglich, das Fingerabdrucksignal einzuprägen, ohne auf die Funktion der eigentlichen Last Einfluss zu nehmen.According to one embodiment, it is proposed that the coupling device is galvanically connected to the electrical supply line. By means of a galvanic coupling, the coupling device can directly influence the electrical quantities on the supply line, for example voltage and / or current. In particular, by impressing a fingerprint signal, a voltage on the supply line can be varied. By impressing harmonics, it is possible in particular to impress the fingerprint signal without influencing the function of the actual load.

Die Koppeleinrichtung kann dabei beispielsweise als Zwischenstecker für die elektrische Zuleitung gebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Koppeleinrichtung in der Form einer Anschlussklemme mit der elektrischen Zuleitung verbunden ist. Mit Hilfe der Koppeleinrichtung wird das Fingerabdrucksignal in den elektrischen Schaltkreis über die elektrische Zuleitung eingeprägt. Auch ist es möglich, dass die Koppeleinrichtung unmittelbar in das Kabel der elektrischen Zuleitung integriert sein kann. Auch kann die Koppeleinrichtung in einer Anschlussdose oder Anschlussbuchse unmittelbar angeordnet werden.The coupling device can be formed, for example, as an intermediate connector for the electrical supply line. It is also possible that the coupling device is connected in the form of a connection terminal with the electrical supply line. With the aid of the coupling device, the fingerprint signal is impressed into the electrical circuit via the electrical supply line. It is also possible that the coupling device can be integrated directly into the cable of the electrical supply line. Also, the coupling device can be arranged directly in a junction box or socket.

Wie bereits erläutert, ist es möglich, Fingerabdrucksignale eindeutig bestimmten Lasten zuzuordnen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in einer Anlernphase jeweils eine Last mit einer Signaleinkopplungsvorrichtung betrieben wird und empfängerseitig in einer Erfassungsvorrichtung das empfangene Signal ausgewertet wird. Bei dieser Auswertung lässt sich das Fingerabdrucksignal zusammen mit der Signatur der Last mittels NILM erfassen und auswerten. Hierbei lassen sich bestimmte Charakteristika erkennen, welche der Last zugeordnet abgespeichert werden können. Dieser Vorgang kann für jede einzelne Last durchgeführt werden. Im Regelbetrieb überlagen sich dann die Signale der verschiedenen Lasten und Fingerabdrucksignale und können mittels NILM voneinander unterschieden werden. Beim NILM kann beispielsweise ein Frequenzspektrum analysiert werden und bestimmte erkannte Frequenzen oder Frequenzmustern können bestimmten Fingerabdrucksignalen und/oder bestimmten Lasten zugeordnet werden.As already explained, it is possible to assign fingerprint signals uniquely to specific loads. According to one exemplary embodiment, it is proposed that in each case a load is operated with a signal injection device in a learning phase and the received signal is evaluated on the receiver side in a detection device. In this evaluation, the fingerprint signal can be recorded and evaluated together with the signature of the load by means of NILM. In this case, certain characteristics can be identified, which can be stored assigned to the load. This process can be performed for each individual load. In normal operation, the signals of the various loads and fingerprint signals then overlap and can be distinguished from one another by means of NILM. For example, in NILM, a frequency spectrum may be analyzed and certain detected frequencies or frequency patterns may be associated with particular fingerprint signals and / or loads.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung galvanisch getrennt von der elektrischen Zuleitung induktiv oder kapazitiv mit der elektrischen Zuleitung gekoppelt ist. Bei einer solchen Kopplung ist es möglich, dass Signal auf der elektrischen Zuleitung passiv zu beeinflussen. Durch Beeinflussen des elektrischen und/oder magnetischen Feldes um die elektrische Zuleitung herum lässt sich das Signal auf der elektrischen Zuleitung verändern. Durch geeignete Dämpfung oder durch Einprägen von Schwingungen lässt sich das Fingerabdrucksignal passiv oder aktiv in die elektrische Zuleitung einkoppeln. Hierzu ist insbesondere eine elektromagnetische, z. B. induktiv, kapazitiv, Kopplung zwischen der Zuleitung und der Koppeleinrichtung vorteilhaft.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the coupling device is coupled inductively or capacitively to the electrical supply line galvanically separated from the electrical supply line. With such a coupling, it is possible to passively influence the signal on the electrical supply line. By influencing the electrical and / or magnetic field around the electrical supply line, the signal on the electrical supply line can be changed. By suitable damping or by impressing vibrations, the fingerprint signal can be passively or actively coupled into the electrical supply line. For this purpose, in particular an electromagnetic, z. B. inductive, capacitive, coupling between the supply line and the coupling device advantageous.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals dieses elektrisch auf die Zuleitung aufzuprägen. Ein solches Aufprägen kann als aktive Kopplung verstanden werden. Das heißt, dass zusätzlich zum eigentlichen Signal auf der elektrischen Zuleitung ein Fingerabdrucksignal in die Zuleitung eingeprägt wird.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the coupling device is set up to impart it electrically to the supply line when the fingerprint signal is coupled in. Such imprinting can be understood as active coupling. This means that in addition to the actual signal on the electrical supply line, a fingerprint signal is impressed into the supply line.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass die Koppeleinrichtung dazu eingeachtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals das auf der Zuleitung vorhandene Signal zu variieren. Dies kann als passive Einkopplung verstanden werden. Die passive Einkopplung bewirkt eine Veränderung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes im Umfeld der elektrischen Zuleitung, was sich auch auf das Signal auf der Zuleitung auswirkt. Hierdurch kann beispielsweise durch geeignete Dämpfung das elektrische Signal auf der Zuleitung verändert werden. Diese Veränderung kann entsprechend dem Fingerabdrucksignal erfolgen. According to a further exemplary embodiment, it is possible for the coupling device to be adapted to vary the signal present on the supply line when the fingerprint signal is coupled in. This can be understood as passive coupling. The passive coupling causes a change in the electrical and / or magnetic field in the environment of the electrical supply line, which also affects the signal on the supply line. As a result, for example, by appropriate damping, the electrical signal can be changed on the supply line. This change can be made according to the fingerprint signal.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung als aktiver Sender das Fingerabdrucksignal elektrisch auf der Zuleitung aussendet. Wie bereits erwähnt, kann bei einem aktiven Sender ein Signal mit einer Signalleistung auf die Zuleitung aufgeprägt werden. Dieses Signal kann dem Fingerabdrucksignal entsprechen.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the coupling device, as an active transmitter, emits the fingerprint signal electrically on the supply line. As already mentioned, with an active transmitter, a signal with a signal power can be impressed on the supply line. This signal may correspond to the fingerprint signal.

Auch ist es gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel möglich, dass die Koppeleinrichtung als passiver Sender das auf der Zuleitung durch die Last vorhandene Signal entsprechend dem Fingerabdrucksignal elektrisch variiert. Insbesondere wird dabei die Signalstärke des elektrischen Signals der Last auf der Zuleitung gedämpft. Vorzugsweise prägt der passive Sender kein Energiesignal auf die elektrische Zuleitung ein, sondern verändert nur den elektrischen Zustand auf der Zuleitung, wenn ohnehin ein Signal der Last anliegt.It is also possible according to a further embodiment that the coupling device as a passive transmitter electrically varies the signal present on the supply line through the load in accordance with the fingerprint signal. In particular, the signal strength of the electrical signal of the load on the supply line is attenuated. Preferably, the passive transmitter does not impress an energy signal on the electrical supply line, but only changes the electrical state on the supply line, if in any case a signal of the load is present.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung einer aktiven Last an der Zuleitung eingerichtet ist. Durch beispielsweise einen Hall Sensor, eine Rogowski Spule, ein elektronisches Bauteil oder dergleichen kann erkannt werden, ob auf der elektrischen Zuleitung ein Strom fließt. Wenn ein Strom fließt, kann darauf geschlossen werden, dass die Last aktiv ist. Auch ist es möglich, dass ein Grenzwert für einen Strom festgelegt werden kann, der eine aktive Last repräsentiert. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn sogenannte Stand-by-Ströme ohnehin fließen, ohne dass die Last tatsächlich in Betrieb genommen wurde. Wird eine solche Aktivierung einer Last erkannt, kann es sinnvoll sein, erst dann das Fingerabdrucksignal auf die Zuleitung aufzuprägen. Dies führt dazu, dass sowohl die Signalisierungseinrichtung als auch die Koppeleinrichtung nur dann aktiv sein können, wenn die Last auch aktiv ist. Dies spart erheblich Energie in der Signaleinkopplungsvorrichtung. Daher wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer erkannten aktiven Last zumindest die Kopplungseinrichtung und die Signalisierungseinrichtung zu aktivieren.According to one exemplary embodiment, it is proposed that a detection device is set up to detect an active load on the supply line. By, for example, a Hall sensor, a Rogowski coil, an electronic component or the like, it can be detected whether a current flows on the electrical supply line. When a current is flowing, it can be concluded that the load is active. It is also possible to set a threshold for a current representing an active load. This can be useful, for example, when so-called stand-by currents are flowing anyway without the load actually being put into operation. If such activation of a load is detected, it may be useful to impose the fingerprint signal on the supply line only then. This means that both the signaling device and the coupling device can only be active when the load is active. This significantly saves energy in the signal injection device. It is therefore proposed that the detection device is set up to activate at least the coupling device and the signaling device when a detected active load is detected.

Auf der anderen Seite kann die Erkennungseinrichtung dazu eingerichtet sein, bei dem Erkennen eines Abschaltens einer Last die entsprechende Signalisierungseinrichtung und die Koppeleinrichtung zu deaktivieren. Dies führt dazu, dass Koppeleinrichtung und Signalisierungseinrichtung nur dann aktiv sind, wenn auch die Last aktiv ist. Dies führt auch dazu, dass auf der Seite der Erfassungsvorrichtung nur dann Fingerabdrucksignale anliegen, wenn eine Last aktiv ist. Dies verringert die Varianz des Summensignals in der Erkennungsvorrichtung, da nur dann Fingerabdrucksignale anliegen, wenn die entsprechenden Lasten auch aktiv sind. Bei sehr vielen Lasten kann dies vorteilhaft sein, um so die jeweiligen Lasten besser voneinander unterscheiden zu können. Die Unterscheidung wird umso besser, je weniger Fingerabdrucksignale anliegen. Das heißt, wenn nur die aktiven Lasten mit entsprechenden Fingerabdrucksignalen gekennzeichnet werden, die Erkennung verbessert wird.On the other hand, the detection device may be configured to deactivate the corresponding signaling device and the coupling device when a load is switched off. As a result, the coupling device and signaling device are only active if the load is also active. This also leads to the fact that on the side of the detection device only fingerprint signals are present when a load is active. This reduces the variance of the sum signal in the recognition device, since fingerprint signals are present only when the corresponding loads are also active. For very many loads, this can be advantageous in order to be able to better distinguish the respective loads from one another. The different the better the less fingerprint signals are applied. That is, if only the active loads are marked with corresponding fingerprint signals, the recognition is improved.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Koppeleinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals den Phasenwinkel des Stroms und/oder der Spannung auf der Zuleitung entsprechend dem Fingerabdrucksignal zu verändern. Neben der Veränderung des Phasenwinkels, als auch der Beeinflussung von Wirk- zu Blindleistung kann es auch sinnvoll sein, Oberwellen auf die Zuleitung aufzuprägen.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the coupling device is set up to change the phase angle of the current and / or the voltage on the supply line in accordance with the fingerprint signal when the fingerprint signal is coupled in. In addition to changing the phase angle, as well as the influence of active to reactive power, it may also be useful to impose harmonics on the supply line.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Prozessor dazu eingerichtet ist, programmierbar eines aus einer Vielzahl von Fingerabdrucksignalen aus einem Speicher zu laden. Der Prozessor kann in der Signaleinkopplungsvorrichtung angeordnet sein. In dem Speicher kann eine Vielzahl von vorzugsweise disjunkten Fingerabdrucksignalen hinterlegt sein. In einem Anlernprozess ist es möglich, ein bestimmtes Fingerabdrucksignal für eine Last auszuwählen und auf die Zuleitung aufzuprägen. Auf Seiten der Erfassungsvorrichtung wird dann das Signal erfasst und abgespeichert, welcher Last dieses zugeordnet ist. Dieser Vorgang kann für jede einzelne Last individuell durchgeführt werden, wobei für jede neue Last ein anderes Fingerabdrucksignal aus dem Speicher durch den Prozessor geladen wird. Anschließend wird abgespeichert, mit welchem Fingerabdrucksignal eine bestimmte Last angelernt wurde. Im Regelbetrieb wird der Prozessor dann auf dieses Fingerabdrucksignal zugreifen, wenn mittels der Signalisierungseinrichtung und der Koppeleinrichtung das Fingerabdrucksignal aufgeprägt werden soll.In one embodiment, it is proposed that a processor is configured to programmably load one of a plurality of fingerprint signals from a memory. The processor may be located in the signal injection device. A multiplicity of preferably disjoint fingerprint signals can be stored in the memory. In a learning process, it is possible to select a particular fingerprint signal for a load and apply it to the lead. On the side of the detection device, the signal is then detected and stored, which load is assigned to this. This process can be performed individually for each individual load, with a different fingerprint signal being loaded from the memory by the processor for each new load. Subsequently, it is stored with which fingerprint signal a certain load has been trained. In normal operation, the processor will then access this fingerprint signal if the fingerprint signal is to be impressed by means of the signaling device and the coupling device.

Ein weiterer Aspekt ist eine Erfassungsvorrichtung. Diese Erfassungsvorrichtung verfügt über eine Leseeinrichtung, eingerichtet zur Erfassung eines zeitlichen Verlaufs zumindest einer elektrischen Größe auf einer elektrischen Leitung. Diese Leseeinrichtung kann beispielsweise in einem Verteilkasten, an dem Zuleitungen zu einer Vielzahl von Lasten abzweigen, angeordnet sein. Insbesondere kann die Leseeinrichtung auch an einer zentralen Position angeordnet sein, an der über eine einzige Leitung eine Mehrzahl von Zuleitungen zu Lasten abzweigen. An der einzigen Leitung kann die Leseeinrichtung dann den zeitlichen Verlauf der zumindest einen elektrischen Größe auslesen. Dies kann beispielsweise durch Beobachtung der Spannung und/oder des Stroms sein. Werden hierbei auch noch Phasenwinkel mit ermittelt, lässt sich beispielsweise Blind- und Wirkleistung bestimmen. Durch eine hochfrequente Abtastung kann beispielsweise auch eine Frequenzanalyse des Signals auf der Leitung durchgeführt werden.Another aspect is a detection device. This detection device has a reading device, configured to detect a time course of at least one electrical variable on an electrical line. These Reading device can be arranged, for example, in a distribution box, on which supply lines to a plurality of loads branch. In particular, the reading device can also be arranged at a central position at which a plurality of supply lines branch off at a single line. On the single line, the reading device can then read the time profile of the at least one electrical variable. This can be for example by observing the voltage and / or the current. If, in this case, phase angles are also determined, blind and active power, for example, can be determined. By a high-frequency sampling, for example, a frequency analysis of the signal on the line can be performed.

Die Analyse der erfassten elektrischen Größen wird gegenständlich in einer Auswerteeinrichtung durchgeführt. Die Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, eine nicht invasive Lastbeobachtung durchzuführen. Diese nicht invasive Lastbeobachtung ist hinlänglich bekannt und wird beispielsweise als NILM und/oder Load Disaggregation verstanden. Hierbei kann insbesondere mittels Frequenzanalyse das Frequenzspektrum des Signals auf der elektrischen Leitung ausgewertet werden.The analysis of the detected electrical quantities is carried out objectively in an evaluation device. The evaluation device is set up to perform a non-invasive load observation. This non-invasive load observation is well known and is understood, for example, as NILM and / or load disaggregation. In this case, in particular by means of frequency analysis, the frequency spectrum of the signal on the electrical line can be evaluated.

Die Auswerteeinrichtung ist dazu eingerichtet, mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest ein Fingerabdrucksignal zu erkennen. Wird ein Fingerabdrucksignal erkannt, ist eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, um das erkannte Fingerabdrucksignal mit gespeicherten Fingerabdrucksignalen zu vergleichen. Anschließend ist es möglich, das erkannte Fingerabdrucksignal einem erkannten Fingerabdrucksignal zuzuordnen. Ist während des Anlernens einem bestimmten Fingerabdrucksignal eine bestimmte Last zugeordnet worden, ergibt sich daraus auch eine Zuordnung zu einer bestimmten Last. Das heißt, dass mit Hilfe der Vergleichseinrichtung erkannt werden kann, welche Last gerade in Betrieb ist.The evaluation device is set up to detect at least one fingerprint signal by means of the non-invasive load observation. When a fingerprint signal is detected, comparison means are provided to compare the detected fingerprint signal with stored fingerprint signals. It is then possible to assign the detected fingerprint signal to a recognized fingerprint signal. If a certain load has been assigned to a particular fingerprint signal during learning, this also results in an assignment to a specific load. This means that it can be detected with the help of the comparator, which load is currently in operation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Leseeinrichtung dazu eingerichtet ist, auf der elektrischen Leitung ein Summensignal anhand der elektrischen Größe zu erfassen. Ein Summensignal zeichnet sind dadurch aus, dass hierauf Signaturen von zumindest zwei Lasten mit zumindest zwei Fingerabdrucksignalen anliegen. Das heißt, dass über die elektrische Leitung zumindest zwei Lasten gleichzeitig angeschlossen sind. Jede der Lasten erzeugt ein für diese Last charakteristisches Signal, eine Lastsignatur. Zusätzlich wird gegenständlich ein Fingerabdrucksignal für jede Last erzeugt und auf der Zuleitung zu der Last aufgeprägt. Die Fingerabdrucksignale und die Lastsignaturen summieren sich auf der elektrischen Leitung zu dem Summensignal. Durch eine zentrale Erfassungsvorrichtung ist es möglich, mittels NILM und Load Disaggregation die einzelnen Fingerabdrucksignale voneinander zu unterscheiden und einzelnen Lasten zuzuweisen. Daher wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung aus dem Summensignal mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest ein Fingerabdrucksignal erfasst.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the reading device is set up to record a sum signal on the electrical line on the basis of the electrical variable. A sum signal records are characterized in that abut signatures of at least two loads with at least two fingerprint signals. This means that at least two loads are connected simultaneously via the electrical line. Each of the loads generates a signal characteristic of this load, a load signature. In addition, a fingerprint signal is physically generated for each load and impressed on the feed line to the load. The fingerprint signals and the load signatures add up to the sum signal on the electrical line. By means of a central detection device, it is possible to differentiate the individual fingerprint signals from each other by means of NILM and load disaggregation and to assign them to individual loads. It is therefore proposed that the evaluation device detect at least one fingerprint signal from the sum signal by means of the noninvasive load observation.

Wie bereits erläutert, ist es möglich, dass das Fingerabdrucksignal Oberwellen auf die elektrische Leitung aufprägt oder auch Einfluss nimmt auf den Phasenwinkeln der elektrischen Größen. Daher wird auch vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Phasenwinkel oder ein Frequenzspektrum des Summensignals auszuwerten und hieraus das Fingerabdrucksignal zu ermitteln.As already explained, it is possible that the fingerprint signal imposes harmonics on the electrical line or also influences the phase angles of the electrical quantities. Therefore, it is also proposed that the evaluation device is set up to evaluate a phase angle or a frequency spectrum of the sum signal and to determine therefrom the fingerprint signal.

Gemäß einem eigenständig erfinderischen Ausführungsbeispiel, welches mit allen hier beschriebenen Merkmalen kombiniert werden kann, wird vorgeschlagen, dass eine Empfangseinrichtung zur Erfassung zumindest einer Messgröße außerhalb der elektrischen Leistung eingerichtet ist. Das Vorsehen der Empfangseinrichtung ist kumulativ oder alternativ zu verstehen. Die Empfangseinrichtung kann kumulativ oder alternativ zur Leseeinrichtung vorgesehen sein. Im Falle einer Empfangseinrichtung ist die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet, die empfangene Messgröße auszuwerten und der Vergleichseinrichtung zuzuführen. In der Vergleichseinrichtung wird dann nicht das Fingerabdrucksignal erkannt, sondern ein Charakteristikum der Messgröße. Dieses wird mit anderen Charakteristika verglichen umso anhand der Messgröße gegebenenfalls auf eine entsprechende Last schließen zu können. Mit Hilfe der Empfangseinrichtung ist es eigenständig erfinderisch möglich, die Signatur der Last um eine weitere Information anzureichen, nämlich die erfasste Messgröße.According to an independently inventive embodiment, which can be combined with all features described here, it is proposed that a receiving device for detecting at least one measured variable outside the electrical power is set up. The provision of the receiving device is cumulative or alternative to understand. The receiving device may be provided cumulatively or alternatively to the reading device. In the case of a receiving device, the evaluation device is configured to evaluate the received measured variable and to supply it to the comparison device. In the comparison device then the fingerprint signal is not detected, but a characteristic of the measured variable. This is compared with other characteristics so as to be able to conclude on the basis of the measured variable, if necessary, to a corresponding load. With the help of the receiving device, it is independently inventively possible to submit the signature of the load by a further information, namely the detected measured variable.

Es ist erkannt worden, dass bestimmte Lasten bestimmte physikalische Eigenschaften haben, die sich mit Hilfe von Messgrößen erfassen lassen. Solche physikalischen Eigenschaften können Eigenfrequenzen, Wärmeabstrahlungen, elektromagnetische Abstrahlungen oder dergleichen der Last sein. Werden diese zusätzlich oder alternativ zu Fingerabdrucksignalen ausgewertet, kann mittels NILM eine Last besser detektiert werden. Wenn beispielsweise mittels NILM eine Lastsignatur detektiert wird, diese jedoch nicht eindeutig ist und zusätzlich die Messgröße verwendet wird, kann die Last besser identifiziert werden. Da die Messgröße zusätzlich Informationen zu der aktuellen Last liefert, ist es beispielsweise möglich, zwei verschiedene Lasten, die beispielsweise ähnliche Lastsignaturen haben, jedoch andere physikalische Eigenschaften und somit andere Messgrößen erzeugen, voneinander zu unterscheiden. Die Messgröße reichert daher die Information, die mittels klassischen NILM erfasst wird, an.It has been recognized that certain loads have certain physical properties that can be detected using measurements. Such physical properties may be natural frequencies, heat radiation, electromagnetic emissions or the like of the load. If these are evaluated additionally or alternatively to fingerprint signals, a load can be better detected by means of NILM. If, for example, a load signature is detected by means of NILM, but this is not clear and in addition the measured variable is used, the load can be better identified. For example, since the measured quantity provides information about the current load, it is possible to differentiate between two different loads, which for example have similar load signatures but generate different physical properties and thus different measured quantities. The measured quantity therefore enriches the information, which is captured using classical NILM.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Messgröße ein Luftschall, ein Körperschall, eine Infrarotstrahlung und/oder eine elektromagnetische Strahlung ist. Die Empfangseinrichtung kann ein Mikrofon, ein Körperschallsensor, ein Infrarotsensor, eine Funkantenne oder dergleichen sein. Diese kann außerhalb der Erfassungsvorrichtung an geeigneten Orten, beispielsweise in räumlicher Nähe zu einer zu beobachtenden Last angeordnet werden. According to one exemplary embodiment, it is proposed that the measured variable is an airborne sound, a structure-borne noise, an infrared radiation and / or an electromagnetic radiation. The receiving device may be a microphone, a structure-borne sound sensor, an infrared sensor, a radio antenna or the like. This can be arranged outside the detection device at suitable locations, for example in spatial proximity to a load to be observed.

In einer Anlernphase können die Lasten betrieben werden und die Messgrößen erfasst werden. Anschließend können bestimmte Eigenschaften der Messgrößen ausgewertet und abgespeichert werden. Diese Eigenschaften können der angelernten Last zugeordnet werden. Im Betrieb können die dann erfassten Messgrößen analysiert und deren Eigenschaften ermittelt werden. Anschließend kann ein Vergleich der ermittelten Eigenschaften mit gespeicherten Eigenschaften erfolgen. Tritt eine Übereinstimmung oder eine Ähnlichkeit auf, wird ermittelt, welcher Last diese Eigenschaften zugeordnet wurden, wodurch eine Last bestimmt werden kann.In a learning phase, the loads can be operated and the measured variables can be recorded. Subsequently, certain properties of the measured variables can be evaluated and stored. These properties can be assigned to the learned load. In operation, the measured variables then captured can be analyzed and their properties can be determined. Subsequently, a comparison of the determined properties with stored properties can take place. If a match or similarity occurs, it is determined to which load those properties were assigned, whereby a load can be determined.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, den zeitlichen Verlauf der Messgröße mit gespeicherten Vergleichsgrößen zu vergleichen und zumindest einer Vergleichsgröße zuzuordnen. Nicht nur ein momentaner Wert einer Messgröße, sondern insbesondere auch ein zeitlicher Verlauf einer Messgröße kann charakteristisch für eine Last sein. Werden Vergleichsgrößen für bestimmte Lasten in einer Anlernphase gespeichert, kann im Betrieb die Messgröße mit diesen Vergleichsgrößen verglichen werden. So kann ermittelt werden, von welcher Last die erfasste Messgröße stammt.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the evaluation device is set up to compare the time profile of the measured variable with stored comparison variables and to allocate it to at least one comparison variable. Not only an instantaneous value of a measured variable, but in particular a temporal course of a measured variable may also be characteristic for a load. If comparison variables for specific loads are stored in a learning phase, the measured variable can be compared with these comparison variables during operation. Thus, it can be determined from which load the acquired measured quantity originated.

Um die Last eindeutig erkennen zu können, ist insbesondere eine zeitliche Korrelation, insbesondere eine zeitliche Übereinstimmung zwischen einem Fingerabdrucksignal und einer erfassten Messgröße wesentlich. Das Fingerabdrucksignal wird in der Regel im Betrieb der Last aufgeprägt. Wird die Last betrieben, erzeugt diese auch die für sie charakteristischen Messgrößen. Tritt das Fingerabdrucksignal zeitlich zu der charakteristischen Messgröße auf, kann die Last sicher erkannt werden.In order to be able to clearly recognize the load, in particular a temporal correlation, in particular a temporal correspondence between a fingerprint signal and a detected measured variable, is essential. The fingerprint signal is usually impressed during operation of the load. When the load is operated, it also generates the characteristic quantities that are characteristic of it. If the fingerprint signal occurs in time to the characteristic measured variable, the load can be reliably detected.

Eine Positionsbestimmung ist zusätzlich möglich, wenn gemäß einem Ausführungsbeispiel zwei, vorzugsweise zumindest drei Empfangseinrichtungen die Messgrößen unabhängig voneinander empfangen. Durch Vergleich der Laufzeiten ist mittels Triangulation dann eine Positionsbestimmung einer bestimmten Last möglich. Hierzu wird eine zeitliche Korrelation der Messgrößen zueinander durchgeführt und eine Positionsbestimmung ermöglicht.A position determination is additionally possible if, according to one embodiment, two, preferably at least three receiving devices receive the measured variables independently of one another. By comparing the transit times, a position determination of a specific load is then possible by means of triangulation. For this purpose, a temporal correlation of the measured variables is carried out to one another and a position determination is made possible.

Ein weiterer Aspekt ist ein System mit einer zuvor beschriebenen Signaleinkopplungseinrichtung und einer Erfassungsvorrichtung. Vorzugsweise ist jeweils eine Signaleinkopplungsvorrichtung pro elektrische Last an der jeweiligen elektrischen Zuleitung angeschlossen.Another aspect is a system having a previously described signal injection device and a detection device. Preferably, one signal coupling device per electrical load is connected to the respective electrical supply line.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Erfassungsvorrichtung mit einer Mehrzahl an elektrischen Zuleitungen über eine einzige elektrische Verbindung verbunden. Das bedeutet, dass es nicht notwendig ist, sternförmig ausgehend von der Erfassungsvorrichtung jeweils eine elektrische Zuleitung zu einer Last anzuordnen. Dies würde ein NILM unnötig machen, da dann jeweils der Zustand der jeweiligen Zuleitung überwacht werden könnte. Gegenständlich wird jedoch ermöglicht, eine einzige elektrische Verbindung zu überwachen, von der elektrische Zuleitungen zu mehreren Lasten abzweigen. Somit ist mit nur einer Erfassungsvorrichtung das Überwachen einer Mehrzahl von Lasten möglich.According to one embodiment, a detection device is connected to a plurality of electrical leads via a single electrical connection. This means that it is not necessary to arrange star-shaped starting from the detection device in each case an electrical supply line to a load. This would make a NILM unnecessary, since then the state of the respective supply line could be monitored. However, it is objectively possible to monitor a single electrical connection from which electrical supply lines branch off to several loads. Thus, with only one detection device, it is possible to monitor a plurality of loads.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Erfassungsvorrichtung mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest zwei Fingerabdrucksignale gleichzeitig erkennt. Auf der einzigen elektrischen Verbindung können Fingerabdrucksignale einer Mehrzahl von Lasten anliegen. Durch geeignete Wahl der Fingerabdrucksignale lassen sich diese beispielsweise mittels Frequenzanalyse voneinander unterscheiden. Somit kann in der Erfassungsvorrichtung ein Fingerabdrucksignal gegenüber einem anderen unterschieden werden.According to one exemplary embodiment, it is proposed that the detection device simultaneously detect at least two fingerprint signals by means of the noninvasive load observation. Fingerprint signals of a plurality of loads may be present on the single electrical connection. By a suitable choice of the fingerprint signals, they can be distinguished from one another, for example by means of frequency analysis. Thus, in the detection device, one fingerprint signal can be distinguished from another.

Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur nichtinvasiven Lastbeobachtung. Bei diesem Verfahren können einerseits an zumindest zwei Lasten auf jeweils einer elektrischen Zuleitung der jeweiligen Last jeweils zumindest ein Fingerabdrucksignal die jeweilige Last kennzeichnend eingekoppelt werden und andererseits (alternativ oder kumulativ) können Messgrößen mittels Empfangseinrichtungen erfasst werden. Alternativ oder kumulativ ist es so möglich, mittels des Fingerabdrucksignals und Charakteristika der erfassten Messgrößen eine Last zu identifizieren.Another aspect is a method for non-invasive load monitoring. In this method, on the one hand at least two loads on each of an electrical supply line of the respective load at least one fingerprint signal each characteristic load coupled and on the other hand (alternatively or cumulatively) measured variables can be detected by means of receiving devices. Alternatively or cumulatively, it is thus possible to identify a load by means of the fingerprint signal and characteristics of the acquired measured variables.

Dabei wird vorgeschlagen, dass entfernt von den Lasten eine gemeinsame elektrische Zuleitung zu den Lasten mittels nichtinvasiver Lastbeobachtung elektrische Größen auf der gemeinsamen Zuleitung ermittelt werden. Im Falle der Verwendung von Fingerabdrucksignalen können zumindest zwei Fingerabdrucksignale detektiert werden. Im Falle der Verwendung von Messgrößen können Charakteristika den Messgrößen detektiert werden. Zusätzlich ist es mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung auch möglich, bestimmte elektrische Eigenschaften der Lasten zu detektieren. Somit können die Lasten auch ohne die Verwendung eines Fingerabdrucksignals in der Regel erkannt werden. Nur bei unspezifischen Lasten, mit vorzugsweise stark wechselnden elektrischen Eigenschaften, beispielsweise Motoren, ist die nichtinvasive Lastbeobachtung fehlerbehaftet. Daher wird vorgeschlagen, dass die nichtinvasive Lastbeobachtung ergänzt wird durch die Verwendung der Fingerabdrucksignale und/oder der Messgrößen.It is proposed that, apart from the loads, a common electrical supply line to the loads is determined by means of noninvasive load monitoring of electrical variables on the common supply line. In the case of using fingerprint signals, at least two fingerprint signals can be detected. In the case of the use of measured variables characteristics can be detected the measured variables. In addition, non-invasive load monitoring also makes it possible to detect certain electrical properties of the loads. Thus, the loads can usually be detected even without the use of a fingerprint signal. Only with unspecific Loads, preferably with strongly changing electrical properties, such as motors, the non-invasive load monitoring is faulty. Therefore, it is proposed that the non-invasive load observation be supplemented by the use of the fingerprint signals and / or the measured quantities.

Anhand der detektierten Fingerabdrucksignale und/oder der detektierten Messgrößen können die Lasten anschließend sicher erkannt werden.Based on the detected fingerprint signals and / or the detected measured variables, the loads can then be reliably detected.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass kumulativ oder alternativ zum Einkoppeln des Fingerabdrucksignals und der nichtinvasiven Lastbeobachtung eine zusätzliche Messgröße erfasst wird und die zusätzliche Messgröße zur Erkennung der Last verwendet wird. Insbesondere erfolgt die nichtinvasive Lastbeobachtung auch ohne das Einkoppeln des Fingerabdrucksignals und bei einer nicht erkannten Last kann z. B. zusätzlich die Messgröße verwendet werden, um gegebenenfalls die Last doch noch erkennen zu können.According to one exemplary embodiment, it is proposed that an additional measured variable is detected cumulatively or alternatively for the coupling of the fingerprint signal and the non-invasive load observation, and the additional measured variable is used to detect the load. In particular, the non-invasive load monitoring also takes place without the coupling of the fingerprint signal and, in the case of an unrecognized load, z. B. in addition, the measured variable can be used to possibly even recognize the load yet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine zeitliche Korrelation zwischen einem erkannten Fingerabdrucksignal und einer erfassten Messgröße ermittelt wird. Das Fingerabdrucksignal und die erfasste Messgröße müssen vorzugsweise zeitgleich anliegen, um diese einer einzigen Last zuordnen zu können.According to one exemplary embodiment, it is proposed that a temporal correlation between a detected fingerprint signal and a detected measured variable is determined. The fingerprint signal and the detected measured variable must preferably be present at the same time so that they can be assigned to a single load.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass Fingerabdrucksignale zweier Lasten disjunkt sind. Disjunkte Signale lassen sich in einer zeitlichen und/oder Frequenzauflösung eindeutig voneinander unterscheiden.According to one embodiment, it is proposed that fingerprint signals of two loads are disjoint. Disjoint signals can be clearly distinguished from each other in a temporal and / or frequency resolution.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The article will be explained in more detail with reference to drawings showing an exemplary embodiments. In the drawing show:

1 eine Topologie eines Teilnehmernetzes mit einer Hauptzuleitung sowie elektrischen Zuleitungen zu einzelnen Lasten; 1 a topology of a subscriber network with a main lead and electrical leads to individual loads;

2a einen schematischen Aufbau einer Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; 2a a schematic structure of a signal input device according to a first embodiment;

2b einen schematischen Aufbau einer Signalkopplungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 2 B a schematic structure of a signal coupling device according to a second embodiment;

3a eine schematische Ansicht einer Signalkopplungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3a a schematic view of a signal coupling device according to an embodiment;

3b eine schematische Ansicht einer Erfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3b a schematic view of a detection device according to an embodiment;

4 einen Aufbau eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel. 4 a structure of a system according to an embodiment.

1 zeigt einen Netzabschluss 2, der zwischen einem Teilnehmernetz 4 und einem Verteilnetz 6 angeordnet ist. 1 shows a network termination 2 that is between an affiliate network 4 and a distribution network 6 is arranged.

Das Verteilnetz 6 ist vorzugsweise ein Niederspannungsnetz, vorzugsweise auf einer 0,4 kV Spannungsebene. Es ist jedoch auch möglich, dass das Verteilnetz 6 ein Mittelspannungsnetz, insbesondere mit einer Spannung zwischen 1 kV und 10 kV ist.The distribution network 6 is preferably a low voltage network, preferably on a 0.4 kV voltage level. However, it is also possible that the distribution network 6 a medium-voltage network, in particular with a voltage between 1 kV and 10 kV.

Über den Netzanschluss 2 ist das Teilnehmernetz 4 mit dem Verteilnetz 6 elektrisch verbunden. Das Teilnehmernetz 4 ist vorzugsweise ein Niederspannungsnetz, kann jedoch auch ein Mittelspannungsnetz sein.About the mains connection 2 is the affiliate network 4 with the distribution network 6 electrically connected. The participant network 4 is preferably a low voltage network, but may also be a medium voltage network.

Sowohl das Teilnehmernetz 4 als auch das Verteilnetz 6 können mehrphasig, insbesondere dreiphasig, sein.Both the subscriber network 4 as well as the distribution network 6 may be multiphase, in particular three-phase.

In dem Netzabschluss 2 kann neben beispielsweise einem Schütz ein Stromzähler 8 vorgesehen. Der Stromzähler 8 kann ein intelligenter Zähler sein, beispielsweise ein elektronischer Haushaltszähler (eHZ). Der Stromzähler 8 kann als Smart Meter ausgebildet sein. Der Stromzähler 8 dient in dem Teilnehmernetz 4 zur Erfassung der von dem Verteilnetz 6 bezogenen elektrischen Energie. Neben dem Stromzähler 8 kann in dem Netzanschluss 2 eine Erfassungsvorrichtung 10 vorgesehen sein. Die Erfassungsvorrichtung 10 erfasst die Signale auf einer gemeinsamen Zuleitung 12 zu einem Verteilkasten 14.In the network termination 2 In addition to, for example, a contactor, an electricity meter 8th intended. The electricity meter 8th can be an intelligent meter, such as an electronic household meter (eHZ). The electricity meter 8th can be designed as a smart meter. The electricity meter 8th serves in the subscriber network 4 to capture the from the distribution network 6 related electrical energy. In addition to the electricity meter 8th can in the power connector 2 a detection device 10 be provided. The detection device 10 captures the signals on a common supply line 12 to a distribution box 14 ,

Die Erfassungsvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, über beispielsweise Spektralanalysen, Frequenzanalysen, Wavelet Analysen oder dergleichen, Charakteristika des elektrischen Signals auf der Zuleitung 12 zu erkennen. Mit Hilfe dieser Analysen kann in der Erfassungsvorrichtung 10 ein Load Disaggregation erfolgen. Das heißt, dass aus einem auf der Zuleitung 12 anliegenden Summensignal Charakteristika verschiedenster Lasten voneinander unterschieden werden können. Somit ist es möglich, in der Erfassungsvorrichtung 10 mittels NILM und/oder Load Disaggregation den Status einzelner Lasten innerhalb des Teilnehmernetzes 4 zu erkennen, ohne dass an jeder Last selbst ein entsprechendes Messgerät vorgesehen sein muss.The detection device 10 is set up, for example, spectral analyzes, frequency analyzes, wavelet analyzes or the like, characteristics of the electrical signal on the supply line 12 to recognize. With the help of these analyzes, in the detection device 10 a load disaggregation take place. That is, from one on the supply line 12 adjacent sum signal characteristics of different loads can be distinguished from each other. Thus, it is possible in the detection device 10 using NILM and / or load disaggregation the status of individual loads within the subscriber network 4 to recognize, without having to be provided on each load even a corresponding meter.

Das Teilnehmernetz 4 hat vorzugsweise ausgehend von dem Verteilkasten 14 eine Sternstruktur, bei der elektrische Zuleitungen jeweils vorzugsweise abgesichert über eine Sicherung 18 zu einzelnen Lasten 20a bis 20d verzweigen.The participant network 4 preferably has starting from the distribution box 14 a star structure, in the electrical supply lines preferably each secured via a fuse 18 to individual loads 20a to 20d branch.

Im Betrieb benötigen die Lasten 20a–d elektrische Energie und erzeugen dabei auf den elektrischen Zuleitungen 16a–d Strom/Spannungsverläufe, die als Signatur oder Fingerabdruck einer Last 20a–d verstanden werden können. Hierbei ist insbesondere der zeitliche Verlauf von Strom und Spannung, deren Amplitude als auch deren Phasenwinkel relevant. Insbesondere können Oberschwingungen und transiente Verläufe charakteristisch für eine bestimmte Last 20 sein.In operation, the loads need 20a -D electrical energy and generate it on the electrical supply lines 16a -D current / voltage waveforms that act as a signature or fingerprint of a load 20a -D can be understood. In this case, in particular the temporal course of current and voltage, their amplitude and their phase angle is relevant. In particular, harmonics and transients can be characteristic of a given load 20 be.

Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei stark dynamischen Lasten, beispielsweise elektrischen Motoren oder dergleichen, die elektrischen Charakteristika abhängig vom Arbeitspunkt stark unterschiedlich sein können. Dies beeinträchtigt die Zuverlässigkeit der Erkennung in der Erfassungsvorrichtung 10 enorm. Außerdem hat sich herausgestellt, dass es durchaus in einem Teilnehmernetz 4 eine Mehrzahl gleicher Lasten geben kann. Werden diese gleichen Lasten auch noch zu einer gleichen Zeit betrieben, so kommt es auf der elektrischen Zuleitung 12 zu einem Überlagern von einander ähnlichen Signalen. Auch dies führt dazu, dass die Erfassungsvorrichtung 10 mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit feststellen kann, welche Last tatsächlich betrieben wird.However, it has been found that with highly dynamic loads, such as electric motors or the like, the electrical characteristics may vary widely depending on the operating point. This affects the reliability of detection in the detection device 10 enormously. In addition, it has been found that it is quite in an affiliate network 4 can give a plurality of equal loads. If these same loads are still operated at the same time, then it comes on the electrical supply line 12 to a superimposition of similar signals. This also causes the detection device 10 with a lower probability can determine which load is actually operated.

Zur Behebung dieses Problems wird nun zusätzlich zu der Signatur einer Last, die lastspezifisch und lasttypisch ist, eine zusätzliche Signaleinkopplungsvorrichtung vorgeschlagen. Die Signaleinkopplungsvorrichtung ist gegenständlich vorzugsweise im Bereich der elektrischen Zuleitung 16a–d vorgesehen. Sie kann aber auch in der Klemme einer der Sicherungen 18 angeordnet sein. Vorzugsweise ist jeweils eine Signaleinkopplungsvorrichtung genau einer Last 20a–d zugeordnet. Die Signaleinkopplungsvorrichtung kann als Zwischenstecker, Buchse, Klemmleiste oder dergleichen, vorzugsweise außerhalb der Last 20 angeordnet sein. Insbesondere sind elektrische und/oder mechanische Eingriffe in die Lasten 20a–d selbst nicht notwendig.To remedy this problem, an additional signal injection device is now proposed in addition to the signature of a load that is load-specific and load typical. The signal coupling device is representatively preferably in the region of the electrical supply line 16a -D provided. But it can also be in the terminal of one of the fuses 18 be arranged. Preferably, in each case one signal coupling device is exactly one load 20a -D assigned. The signal input device can be used as an adapter, socket, terminal block or the like, preferably outside the load 20 be arranged. In particular, electrical and / or mechanical interference in the loads 20a -D yourself not necessary.

2a zeigt eine Last 20a mit einer Signaleinkopplungsvorrichtung 22. Zu erkennen ist, dass die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 im Bereich der elektrischen Zuleitung 16a angeordnet ist. Vorliegend ist die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 als Zwischenstecker in der elektrischen Zuleitung 16a angeordnet. 2a shows a load 20a with a signal injection device 22 , It can be seen that the signal injection device 22 in the area of the electrical supply line 16a is arranged. The present invention is the signal injection device 22 as an intermediate plug in the electrical supply line 16a arranged.

Die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 gemäß der 2a ist galvanisch mit der elektrischen Zuleitung 16a verbunden. Die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 kann gemäß der 2a als aktives Element aktiv Signale auf die elektrische Zuleitung 16a aufprägen.The signal injection device 22 according to the 2a is galvanic with the electrical supply line 16a connected. The signal injection device 22 can according to the 2a as an active element active signals to the electrical supply line 16a impress.

2b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der eine Signaleinkopplungsvorrichtung 24 an einer Last 20b angeordnet ist. Auch hier ist zu erkennen, dass die Signaleinkopplungsvorrichtung 24 im Bereich der elektrischen Zuleitung 16b angeordnet ist. Anders als bei der 2a ist die Signaleinkopplungsvorrichtung 24 galvanisch getrennt von der elektrischen Zuleitung 16a. Durch Manipulation des elektrischen und/oder magnetischen Feldes im Bereich um die elektrische Zuleitung 16b herum ist es möglich, das Signal auf der elektrischen Zuleitung 16b zu beeinflussen. Die Signaleinkopplungsvorrichtung 24 kann dabei einerseits passiv sein und lediglich durch Beeinflussung des elektrischen und/oder magnetischen Feldes der elektrischen Zuleitung 16b das Signal hierauf verändern. Insbesondere durch induktive oder kapazitive Kopplung kann das Signal auf der elektrischen Zuleitung 16b beeinflusst werden. Auch kann die Signaleinkopplungsvorrichtung 24 aktiv ein elektrisches Feld oder ein magnetisches Feld erzeugen und somit das Signal auf der elektrischen Zuleitung 16b verändern. 2 B shows a further embodiment in which a signal input device 24 on a load 20b is arranged. Again, it can be seen that the signal injection device 24 in the area of the electrical supply line 16b is arranged. Unlike the 2a is the signal injection device 24 galvanically isolated from the electrical supply line 16a , By manipulation of the electrical and / or magnetic field in the area around the electrical supply line 16b around it is possible the signal on the electrical supply line 16b to influence. The signal injection device 24 can be both passive and only by influencing the electrical and / or magnetic field of the electrical supply line 16b change the signal on it. In particular, by inductive or capacitive coupling, the signal on the electrical supply line 16b to be influenced. Also, the signal injection device 24 actively generate an electric field or a magnetic field and thus the signal on the electrical supply line 16b change.

Die Signaleinkopplungsvorrichtung 22, 24 können nachträglich in die elektrischen Zuleitung 16a, 16b der Lasten 20a, 20b eingebaut werden. Zum Einbauzeitpunkt ist es möglich, dass die Signaleinkopplungsvorrichtung 22, 24 angelernt werden. Das heißt, dass in dem Moment der Montage oder auch zu jedem anderen Zeitpunkt, Fingerabdrucksignale aus einer Mehrzahl von Fingerabdrucksignalen in den Signaleinkopplungsvorrichtungen ausgewählt werden können. Nach einer Auswahl ist es möglich, die Erfassungsvorrichtung 10 so anzulernen, dass für das ausgewählte Fingerabdrucksignal die jeweils an der entsprechenden Signaleinkopplungsvorrichtung 22, 24 angeordnete Last 20a, 20b bestimmt und zugeordnet wird. Dann ist es im Betrieb möglich, aus dem Summensignal an der Zuleitung 12 zu erkennen, welche der Lasten 20a, 20b in Betrieb sind, wenn gleichzeitig die Signaleinkopplungsvorrichtung 22, 24 die entsprechenden Fingerabdrucksignale auf die Zuleitung 16a, 16b aufprägen.The signal injection device 22 . 24 can be retrofitted in the electrical supply line 16a . 16b the loads 20a . 20b to be built in. At installation time, it is possible for the signal injection device 22 . 24 be trained. That is, at the moment of assembly, or at any other time, fingerprint signals may be selected from a plurality of fingerprint signals in the signal injection devices. After a selection, it is possible to use the detection device 10 in such a way that for the selected fingerprint signal the respectively at the corresponding signal injection device 22 . 24 arranged load 20a . 20b is determined and assigned. Then it is possible in operation, from the sum signal on the supply line 12 to recognize which of the loads 20a . 20b are in operation, if at the same time the signal injection device 22 . 24 the corresponding fingerprint signals on the supply line 16a . 16b impress.

Finger 3a zeigt eine Signaleinkopplungsvorrichtung 22. Die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 verfügt über einen zentralen Prozessor 26, in dem die Funktionen der Signaleinkopplungsvorrichtung 22 abgearbeitet werden. Insbesondere kann der Prozessor 26 ein Softwareprogramm geladen haben, welches zur Ausführung des gegenständlichen Verfahrens geeignet ist. Dieses Programm kann beispielsweise in einem Speicher 28 gespeichert sein. Auch kann der Speicher 28 Informationen zu einer Mehrzahl von Fingerabdrucksignalen speichern.finger 3a shows a signal injection device 22 , The signal injection device 22 has a central processor 26 in which the functions of the signal injection device 22 be processed. In particular, the processor can 26 have loaded a software program which is suitable for carrying out the subject method. For example, this program can be stored in memory 28 be saved. Also, the memory can 28 Store information about a plurality of fingerprint signals.

Darüber hinaus kann die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 eine Signalisierungseinrichtung 32 sowie eine Kopplungseinrichtung 34 aufweisen. Schließlich ist eine Erkennungseinrichtung 30 vorgesehen.In addition, the signal injection device 22 a signaling device 32 and a coupling device 34 exhibit. Finally, a recognition device 30 intended.

Die Erkennungseinrichtung 30 überwacht den elektrischen Zustand der Zuleitung 16 und erkennt beispielsweise eine Veränderung in Strom und/oder Spannung auf der Zuleitung 16. Eine solche Veränderung, insbesondere ein Überschreiten eines Grenzwertes, kann als Aktivieren einer Last 20 gedeutet werden. Welche Grenzwerte hier einzuhalten sind oder überschritten werden müssen, kann in dem Prozessor 26 lastspezifisch programmiert sein. The recognition device 30 monitors the electrical condition of the supply line 16 and detects, for example, a change in current and / or voltage on the supply line 16 , Such a change, in particular an exceeding of a limit value, can be considered activation of a load 20 be interpreted. Which limit values have to be met or exceeded here can be found in the processor 26 be programmed load-specific.

Wird durch die Erkennungseinrichtung 30 eine aktive Last 20 detektiert, so steuert der Prozessor 26 die Signalisierungseinrichtung 32 und die Kopplungseinrichtung 34 an. Wird in der Erkennungseinrichtung 30 detektiert, dass eine Last ausgeschaltet wurde, beispielsweise durch Unterschreiten eines lastspezifischen Grenzwertes, kann der Prozessor 26 die Signalisierungseinrichtung 32 und Koppelungseinrichtung 34 deaktivieren.Is by the detection device 30 an active load 20 detected, so the processor controls 26 the signaling device 32 and the coupling device 34 at. Is in the detection device 30 detects that a load has been turned off, for example, by falling below a load-specific limit, the processor 26 the signaling device 32 and coupling device 34 deactivate.

Beim Aktivieren der Signalisierungseinrichtung 32 übermittelt der Prozessor 26 Informationen zu dem Fingerabdrucksignal, welches erzeugt werden soll. Diese Informationen wurden beim Anlernen für eine bestimmte Last 20 in dem Prozessor 26 hinterlegt.When activating the signaling device 32 the processor transmits 26 Information about the fingerprint signal to be generated. This information was obtained while learning for a given load 20 in the processor 26 deposited.

Die Signalisierungseinrichtung 32 erzeugt dann das Fingerabdrucksignal mit Hilfe von Signalgeneratoren.The signaling device 32 then generates the fingerprint signal by means of signal generators.

Anschließend wird über die Kopplungseinrichtung 34 das erzeugte Fingerabdrucksignal in die elektrische Leitung 16 eingeprägt. Hierbei kann es entweder über eine galvanische Kopplung oder über eine induktive bzw. kapazitive Kopplung zum Einprägen des Fingerabdrucksignals kommen.Subsequently, via the coupling device 34 the generated fingerprint signal in the electrical line 16 imprinted. This can occur either via a galvanic coupling or via an inductive or capacitive coupling for impressing the fingerprint signal.

3b zeigt eine Erfassungsvorrichtung 10. Die Erfassungsvorrichtung 10 verfügt über einen Speicher 36, einen Prozessor 38, eine Analyseeinrichtung 40 sowie eine Leseeinrichtung 42. Die Leseeinrichtung 42 ist vorzugsweise galvanisch gekoppelt mit der elektrischen Zuleitung 12. Die Leseeinrichtung 42 erfasst das Summensignal auf der Zuleitung 12. 3b shows a detection device 10 , The detection device 10 has a memory 36 , a processor 38 , an analysis facility 40 and a reading device 42 , The reading device 42 is preferably galvanically coupled to the electrical supply line 12 , The reading device 42 detects the sum signal on the supply line 12 ,

Das gelesene Signal wird von der Leseeinrichtung 42 an die Analyseeinrichtung 40 weitergegeben. In der Analyseeinrichtung 40 erfolgt vorzugsweise eine Spektralanalyse des Summensignals. Hierbei kommen Techniken aus dem NILM zum Einsatz. Diese Techniken ermöglichen es, aus einem Summensignal Charakteristika bestimmter Lasten zu ermitteln und mittels Load Disaggregation die einzelnen Lasten voneinander zu separieren bzw. die Signale der einzelnen Lasten voneinander zu separieren. Durch das Load Disaggregation ist es möglich, aus einem Summensignal auf der Zuleitung 12 Charakteristika bestimmter Lasten bzw. bestimmte Fingerabdrucksignale zu extrahieren.The read signal is read by the reader 42 to the analyzer 40 passed. In the analyzer 40 Preferably, a spectral analysis of the sum signal is performed. Here, techniques from the NILM are used. These techniques make it possible to determine characteristics of specific loads from a summation signal and to separate the individual loads from one another by means of load disaggregation or to separate the signals of the individual loads from one another. Due to the load disaggregation, it is possible to use a sum signal on the supply line 12 Characteristics of certain loads or to extract certain fingerprint signals.

Die Analyseeinrichtung 40 übermittelt die Analyseergebnisse an den Prozessor 38. Dies können beispielsweise Frequenzspektren, Signalverläufe, Phasenwinkelverläufe oder Kombinationen davon sein. In dem Prozessor 38 werden die analysierten Signale mit gespeicherten Signalen verglichen. Hierzu ist in einem Speicher 36 eine Mehrzahl an verschiedenen Signalcharakteristika hinterlegt. Jede Signatur eines Signals kann einer bestimmten Last 20 zugeordnet werden. Dies kann während des Anlernens des Systems erfolgen. Durch einen Ähnlichkeitsvergleich der analysierten Signale mit den gespeicherten Signalen kann der Prozessor 38 entscheiden, ob ein analysiertes Signal einem gespeicherten Signal ähnlich ist oder nicht. Dies kann beispielsweise durch Kreuzkorrelation der gespeicherten Signale mit den analysierten Signalen erfolgen und bei einem Überschreiten eines Grenzwertes durch einen Betrag einer Kreuzkorrelationsfunktion kann beispielsweise bestimmt werden, ob ein Signal ausreichend ähnlich zu einem gespeicherten Signal ist.The analysis device 40 sends the analysis results to the processor 38 , These can be, for example, frequency spectra, signal curves, phase angle profiles or combinations thereof. In the processor 38 the analyzed signals are compared with stored signals. This is in a memory 36 a plurality of different signal characteristics deposited. Each signature of a signal can be a given load 20 be assigned. This can be done while learning the system. By a similarity comparison of the analyzed signals with the stored signals, the processor 38 decide whether an analyzed signal is similar to a stored signal or not. This can be done, for example, by cross-correlation of the stored signals with the analyzed signals and, when a limit value is exceeded by an amount of a cross-correlation function, it can be determined, for example, whether a signal is sufficiently similar to a stored signal.

Mit Hilfe des Prozessors 38 kann somit erkannt werden, ob bestimmte Fingerabdrucksignale in dem analysierten Signal vorhanden sind. Dies ist dadurch möglich, dass die Fingerabdrucksignale besondere Spezifika haben, die sich mit Hilfe der Analyseeinrichtung 40 besonders einfach ermitteln lassen. Insbesondere können dies bestimmte Frequenzmuster sein, die sich im Frequenzspektrum besonders einfach ablesen lassen.With the help of the processor 38 can thus be detected whether certain fingerprint signals are present in the analyzed signal. This is possible due to the fact that the fingerprint signals have particular specificities which can be determined with the aid of the analysis device 40 particularly easy to determine. In particular, these may be certain frequency patterns that are particularly easy to read in the frequency spectrum.

Außerdem ist es möglich, dass das Fingerabdrucksignal zusammen mit dem lasttypischen Signal empfangen wird und in der Analyseeinrichtung 40 ausgewertet wird. Somit liegen zwei Informationen zu einer Last vor, nämlich das Fingerabdrucksignal einerseits und das lasttypische Signal andererseits. Durch einen geeigneten Algorithmus kann in dem Prozessor 38 bestimmt werden, ob eine bestimmte Last aktiv ist oder nicht, wenn eine ausreichende Ähnlichkeit zwischen einem bestimmten Fingerabdrucksignal und einem gespeicherten Fingerabdrucksignal sowie einem bestimmten lasttypischen Signal und einem gespeicherten lasttypischen Signal vorliegt. Gegebenenfalls kann der Prozessor 38 dann ein Signal ausgeben, welches signalisiert, welche Lasten 20 tatsächlich detektiert wurden.It is also possible that the fingerprint signal is received together with the load-typical signal and in the analyzer 40 is evaluated. Thus, there are two pieces of information about a load, namely the fingerprint signal on the one hand and the load-typical signal on the other hand. By a suitable algorithm, in the processor 38 determine whether a certain load is active or not, if there is sufficient similarity between a particular fingerprint signal and a stored fingerprint signal and a specific load-typical signal and a stored load-typical signal. Optionally, the processor 38 then output a signal which signals which loads 20 actually detected.

4 zeigt ein gegenständliches System, bei dem eine Erfassungsvorrichtung 10 an einer gemeinsamen Zuleitung 12 angeordnet ist. Von der gemeinsamen Zuleitung 12 zweigen elektrische Zuleitungen 16a, 16b zu Lasten 20a, 20b ab. An den Zuleitungen 16a, 16b sind beispielsweise die Signaleinkopplungsvorrichtungen 22, 24 angeordnet. 4 shows an objective system in which a detection device 10 on a common supply line 12 is arranged. From the common supply line 12 branch electrical supply lines 16a . 16b at the expense 20a . 20b from. On the supply lines 16a . 16b For example, the signal coupling devices 22 . 24 arranged.

Im Betrieb erzeugt die Last 20a beispielsweise den gezeigten Spannungsverlauf 20a'. Dieser Spannungsverlauf 20a' kann charakteristisch für die Last 20a sein. Wird erkannt, dass die Last 20a aktiv ist, so erzeugt die Signaleinkopplungsvorrichtung 22 ein Fingerabdrucksignal 22', welches der Last 20a in einem Anlernprozess zugeordnet wurde. Dieses Fingerabdrucksignal 22' wird mit dem Spannungssignal 20a' überlagert und es ergibt sich ein gemeinsames Signal der Last 20a und der Signaleinkopplungsvorrichtung 22 auf der Zuleitung 16a.In operation generates the load 20a for example, the voltage curve shown 20a ' , This voltage curve 20a ' can be characteristic of the load 20a be. Will recognize that the load 20a is active, then generates the signal injection device 22 a fingerprint signal 22 ' which of the load 20a was assigned in a learning process. This fingerprint signal 22 ' comes with the voltage signal 20a ' superimposed and there is a common signal of the load 20a and the signal injection device 22 on the supply line 16a ,

Dasselbe kann an der Last 20b erfolgen, die entsprechend ein Spannungssignal 20b' erzeugt. Diesem Spannungssignal 20b' kann durch die Signaleinkopplungsvorrichtung 24 das Fingerabdrucksignal 24' überlagert werden.The same can be done at the load 20b take place, the corresponding voltage signal 20b ' generated. This voltage signal 20b ' can by the signal injection device 24 the fingerprint signal 24 ' be superimposed.

Zu erkennen ist, dass die Spannungssignale 20a', 20b' voneinander unterschiedlich sind und somit die Lasten gegebenenfalls voneinander anhand dieses Signal unterschieden werden können. Um eine Erkennung in der Erkennungsvorrichtung 10 zu verbessern, werden die Fingerabdrucksignale 22', 24' den Signalen 20a', 20b' respektive überlagert. Zu erkennen ist, dass die Fingerabdrucksignale 22', 24' unterschiedliche Frequenzen haben. Ein ausreichend großer Frequenzabstand zwischen zwei Fingerabdrucksignalen 22', 24' ermöglicht es durch eine Spektralanalyse in der Erfassungsvorrichtung 10 eindeutig zu erkennen, welches der beiden Fingerabdrucksignale 22', 24' aktiviert ist. Auch können beide Fingerabdrucksignale 22', 24' gleichzeitig anliegen, da ihre Frequenzspektren stark voneinander unterschiedlich sind. Auf der Zuleitung 12 werden die beiden bereits überlagerten Signale erneut überlagert und in der Erfassungsvorrichtung 10 erfolgt ein NILM mit dem die Signalcharakteristika detektiert werden können.It can be seen that the voltage signals 20a ' . 20b ' are different from each other and thus the loads can optionally be distinguished from each other by this signal. To a detection in the recognition device 10 to improve the fingerprint signals 22 ' . 24 ' the signals 20a ' . 20b ' respectively superimposed. It can be seen that the fingerprint signals 22 ' . 24 ' have different frequencies. A sufficiently large frequency spacing between two fingerprint signals 22 ' . 24 ' allows it through a spectral analysis in the detection device 10 clearly identify which of the two fingerprint signals 22 ' . 24 ' is activated. Also, both fingerprint signals 22 ' . 24 ' at the same time because their frequency spectra are very different from each other. On the supply line 12 the two already superimposed signals are superimposed again and in the detection device 10 A NILM with which the signal characteristics can be detected.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Erkennung von einer bestimmten Last 20a, 20b auch durch eine Kombination eines herkömmlichen NILM in der Erfassungsvorrichtung 10 erfolgen. Die Fingerabdrucksignale 22', 24' können verwendet werden oder weggelassen werden. Bei dieser Ausgestaltung können Messeinrichtungen 44a, 44b, 44c physikalische Größen der Lasten 20a, 20b erfassen. Solche physikalischen Größen können beispielsweise Luftschall, Körperschall, Infrarotstrahlung, elektromagnetische Strahlung, Licht oder dergleichen sein. Die von den Messeinrichtungen 44 erfassten Signale können an die Erfassungsvorrichtung 10 übermittelt werden und dort durch eine zeitliche Korrelation mit den elektrischen Signalen auf der Zuleitung 12 kombiniert werden. Durch geeignetes Anlernen kann in der Erfassungsvorrichtung 10 angelernt werden, welche bestimmten physikalischen Größen und deren Verläufe die Messeinrichtung 44 für eine bestimmte Last 20a, 20b messen. Wird im Betrieb dann so ein Signalverlauf in einer Messeinrichtung 44 gemessen und der Erfassungsvorrichtung 10 gemeldet und gleichzeitig in der Erfassungsvorrichtung 10 beispielsweise mittels NILM ohnehin erkannt, dass es wahrscheinlich ist, dass eine bestimmte Last aktiv ist, mittels der gemessenen physikalischen Größe die Genauigkeit der Bestimmung, ob eine Last 20a, 20b aktiv ist, verbessert werden.Additionally or alternatively, detection of a particular load 20a . 20b also by a combination of a conventional NILM in the detection device 10 respectively. The fingerprint signals 22 ' . 24 ' can be used or omitted. In this embodiment, measuring devices 44a . 44b . 44c physical quantities of the loads 20a . 20b to capture. Such physical quantities may be, for example, airborne sound, structure-borne noise, infrared radiation, electromagnetic radiation, light or the like. The of the measuring equipment 44 detected signals can be sent to the detection device 10 be transmitted and there by a temporal correlation with the electrical signals on the supply line 12 be combined. By appropriate training can in the detection device 10 are taught, which specific physical variables and their gradients, the measuring device 44 for a given load 20a . 20b measure up. If in operation then such a waveform in a measuring device 44 measured and the detection device 10 reported and simultaneously in the detection device 10 detected by NILM anyway, that it is likely that a particular load is active, by means of the measured physical quantity, the accuracy of the determination of whether a load 20a . 20b is active, to be improved.

Auch können die Messeinrichtungen 44 in räumlichen Abständen zueinander angeordnet sein. Dann ist es beispielsweise bei Körperschall oder bei Luftschall möglich, durch einen Laufzeitvergleich der Signallaufzeiten zwischen den verschiedenen Messeinrichtungen 44a–c eine Triangulation durchzuführen und die Position des Ursprungs eines Signals bestimmen zu können. Vorliegend in der 4 ist dies beispielsweise die Last 20a.Also, the measuring equipment can 44 be arranged in spatial distances from each other. Then it is possible, for example, for structure-borne noise or airborne sound, by a transit time comparison of the signal transit times between the different measuring devices 44a -C can perform triangulation and determine the position of the origin of a signal. Present in the 4 For example, this is the load 20a ,

Durch räumliche Zuordnung der Lasten 20a, 20b in einem Positionsplan hat eine Last eine bestimmte Position. Durch die Triangulation der Messeinrichtung 44a, 44c kann eine Position eines Ursprungs eines Signals bestimmt werden. Stimmt diese Position mit der Position einer Last 20a überein, kann darauf geschlossen werden, dass dieses Signal von dieser Last 20a stammt.By spatial allocation of the loads 20a . 20b in a position plan, a load has a certain position. By the triangulation of the measuring device 44a . 44c For example, a position of an origin of a signal can be determined. Takes this position with the position of a load 20a agree, it can be concluded that this signal from this load 20a comes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: NetabschlussNetabschluss
44: Teilnehmernetzsubscriber network
66: Verteilnetzdistribution
88th: Stromzählerelectric meter
1010: Erfassungsvorrichtungdetection device
1212: Zuleitungsupply
1414: Verteilkastendistribution box
1616: Zuleitungsupply
1818: Sicherungfuse
20a–d20a-d: Lastenweigh
22, 2422, 24: SignaleinkopplungsvorrichtungSignaleinkopplungsvorrichtung
2626: Prozessorprocessor
2828: SpeicherStorage
3030: Erkennungseinrichtungrecognizer
3232: Signalisierungseinrichtungsignaling device
3434: Kopplungseinrichtungcoupling device
3636: SpeicherStorage
3838: Prozessorprocessor
4040: Analyseeinrichtunganalyzer
4242: Leseeinrichtungreader
4444: Messeinrichtungmeasuring device

Claims

Signaleinkopplungsvorrichtung, umfassend – eine Signalisierungseinrichtung eingerichtet zum Erzeugen eines einer Last eindeutig zugewiesenen Fingerabdrucksignals, – eine Koppeleinrichtung eingerichtet zur Kopplung der Signalisierungseinrichtung mit einer elektrischen Zuleitung zu einer Last, wobei – die Signalisierungseinrichtung das Fingerabdrucksignal an die Koppeleinrichtung übermittelt und die Koppeleinrichtung das Fingerabdrucksignal in die Zuleitung einkoppelt.A signal injection device, comprising - a signaling device configured to generate a load signal uniquely assigned to a load, - A coupling device adapted for coupling the signaling device with an electrical supply line to a load, wherein - the signaling device transmits the fingerprint signal to the coupling device and the coupling device couples the fingerprint signal into the supply line.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Koppeleinrichtung galvanisch mit der elektrischen Zuleitung verbunden ist, insbesondere, dass die Koppeleinrichtung als Zwischenstecker für die elektrische Zuleitung gebildet ist.Signaling device according to claim 1, characterized in that - the coupling device is galvanically connected to the electrical supply line, in particular that the coupling device is formed as an intermediate connector for the electrical supply line.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Koppeleinrichtung galvanisch getrennt von der elektrischen Zuleitung induktiv oder kapazitiv mit der elektrischen Zuleitung gekoppelt ist.Signaling device according to claim 1, characterized in that - the coupling device is electrically or capacitively coupled to the electrical supply line, separated from the electrical supply line.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Koppeleinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals dieses elektrisch auf die Zuleitung aufzuprägen oder die Koppeleinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals das auf der Zuleitung vorhandene Signal entsprechend zu variieren und/oder dass die Koppeleinrichtung als aktiver Sender das Fingerabdrucksignal elektrisch auf der Zuleitung aussendet oder dass die Koppeleinrichtung als passiver Sender das auf der Zuleitung durch die Last vorhandene Signal entsprechend dem Fingerabdrucksignal elektrisch variiert.Signaleinkopplungsvorrichtung according to any one of the preceding claims, characterized in - that the coupling device is adapted to impart this when electrically injecting the fingerprint signal on the supply line or the coupling device is adapted to vary when coupling the fingerprint signal, the signal present on the supply line accordingly / / or that the coupling device as the active transmitter emits the fingerprint signal electrically on the supply line or that the coupling device as a passive transmitter electrically varies the signal present on the supply line through the load in accordance with the fingerprint signal.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Erkennungseinrichtung zur Erkennung einer aktiven Last an der Zuleitung eingerichtet ist und dass die Erkennungseinrichtung dazu eingerichtet ist, bei einer erkannten aktiven Last zumindest die Koppeleinrichtung und die Signalisierungseinrichtung zu aktivieren.Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that - a detection device for detecting an active load on the supply line is set up and that the detection device is adapted to activate at a detected active load at least the coupling device and the signaling device.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Koppeleinrichtung dazu eingerichtet ist, beim Einkoppeln des Fingerabdrucksignals den Phasenwinkel des Stroms und/oder der Spannung auf der Zuleitung entsprechend dem Fingerabdrucksignal zu verändern.Signaling device according to one of the preceding claims, characterized in that - the coupling device is adapted to change the phase angle of the current and / or the voltage on the supply line according to the fingerprint signal when coupling the fingerprint signal.

Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Prozessor dazu eingerichtet ist, programmierbar eines aus einer Vielzahl von Fingerabdrucksignalen aus einem Speicher zu laden.A signal injection apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that - a processor is arranged to programmably load one of a plurality of fingerprint signals from a memory.

Erfassungsvorrichtung, umfassend – eine Leseeinrichtung, eingerichtet zur Erfassung eines zeitlichen Verlaufs zumindest einer elektrischen Größe auf einer elektrischen Leitung, – eine Auswerteeinrichtung eingerichtet zur nichtinvasive Lastbeobachtung der erfassten elektrischen Größe, insbesondere mittels zumindest einer Frequenzanalyse, wobei – die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest ein Fingerabdrucksignal zu erkennen und – eine Vergleichseinrichtung eingerichtet zum Vergleich des erkannten Fingerabdrucksignals mit gespeicherten Fingerabdrucksignalen und zum Zuordnen eines erkannten Fingerabdrucksignals zu einem gespeicherten Fingerabdrucksignal.Detecting device comprising A reading device, which is designed to detect a time profile of at least one electrical variable on an electrical line, - An evaluation device configured for non-invasive load observation of the detected electrical variable, in particular by means of at least one frequency analysis, wherein - The evaluation device is adapted to detect by means of the non-invasive load observation at least one fingerprint signal, and - A comparison means arranged for comparing the detected fingerprint signal with stored fingerprint signals and for associating a detected fingerprint signal to a stored fingerprint signal.

Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Leseeinrichtung auf der elektrischen Leitung ein Summensignal anhand der elektrischen Größe erfasst, – dass die Auswerteeinrichtung aus dem Summensignal mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest ein Fingerabdrucksignal erfasst.Detection device according to claim 8, characterized in that - the reading device detects a sum signal based on the electrical variable on the electrical line, - that the evaluation device detects at least one fingerprint signal from the sum signal by means of the non-invasive load observation.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, einen Phasenwinkel oder ein Frequenzspektrum des Summensignals auszuwerten und hieraus das Fingerabdrucksignal zu ermitteln.Detection device according to one of the preceding claims, characterized -, the evaluation device is adapted to evaluate a phase angle or a frequency spectrum of the sum signal and to determine therefrom the fingerprint signal.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass eine Empfangseinrichtung zur Erfassung zumindest einer Messgröße außerhalb der elektrischen Leitung eingerichtet ist.Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - a receiving device is arranged for detecting at least one measured variable outside the electrical line.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Messgröße ein Luftschall, ein Körperschall, eine Infrarotstrahlung und/oder eine elektromagnetische Strahlung ist.Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - the measured variable is an airborne sound, a structure-borne noise, an infrared radiation and / or an electromagnetic radiation.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Messgröße zu Analysieren und einer bestimmten Last zuzuordnen. Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - the evaluation device is adapted to analyze the measured variable and to assign a specific load.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, den zeitlichen Verlauf der Messgröße mit gespeicherten Vergleichsgrößen zu vergleichen und zumindest einer Vergleichsgröße zuzuordnen.Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - the evaluation device is adapted to compare the time course of the measured variable with stored comparison variables and at least to assign a comparison variable.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass die Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, eine zeitliche Korrelation zwischen der Messgröße und dem Fingerabdrucksignal zu erkennen.Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - the evaluation device is adapted to detect a temporal correlation between the measured variable and the fingerprint signal.

Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei Empfangseinrichtungen die Messgröße unabhängig voneinander empfangen und dass durch zeitliche Korrelation der Messgrößen zueinander die Empfangseinrichtung eine Positionsbestimmung durchführt.Detection device according to one of the preceding claims, characterized in that - at least two, preferably at least three receiving devices receive the measured variable independently of each other and that by temporal correlation of the measured variables to each other, the receiving device performs a position determination.

System mit zumindest einer Signaleinkopplungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer Erfassungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.System having at least one signal injection device according to one of the preceding claims and a detection device according to one of the preceding claims.

System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, – dass die Erfassungsvorrichtung mit einer Mehrzahl an elektrischen Zuleitungen über eine einzige elektrisch Verbindung verbunden ist.System according to claim 17, characterized in that - the detection device is connected to a plurality of electrical leads via a single electrical connection.

System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, – dass die Erfassungsvorrichtung mittels der nichtinvasiven Lastbeobachtung zumindest zwei Fingerabdrucksignale gleichzeitig erkennt.System according to claim 17 or 18, characterized in that - the detection device detects at least two fingerprint signals simultaneously by means of the non-invasive load observation.

Verfahren zur nichtinvasiven Lastbeobachtung bei dem – an zumindest zwei Lasten auf jeweils einer elektrischen Zuleitung der jeweiligen Last jeweils zumindest ein Fingerabdrucksignal die jeweilige Last kennzeichnend eingekoppelt wird, – entfernt von den Lasten auf einer gemeinsamen elektrischen Zuleitung zu den Lasten mittels nichtinvasive Lastbeobachtung elektrische Größen auf der gemeinsamen Zuleitung ermittelt werden und die zumindest zwei Fingerabdrucksignale detektiert werden und, – anhand der detektierten Fingerabdrucksignale die Lasten erkannt werden.Method for non-invasive load monitoring in the - At least two loads on each of an electrical supply line of the respective load in each case at least one fingerprint signal, the respective load is coupled characteristic, Remote from the loads on a common electrical lead to the loads, by means of non-invasive load monitoring electrical quantities on the common lead are detected and the at least two fingerprint signals are detected and - The loads are detected on the basis of the detected fingerprint signals.

Verfahren nach Anspruch 20, bei dem kumulativ oder alternativ zum Einkoppeln des Fingerabdrucksignals und der nichtinvasiven Lastbeobachtung eine zusätzliche Messgröße erfasst wird und die zusätzliche Messgröße zur Erkennung der Last verwendet wird.The method of claim 20, wherein cumulatively or alternatively for coupling the fingerprint signal and the noninvasive load observation, an additional measurement is detected and the additional measurement is used to detect the load.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass eine zeitliche Korrelation zwischen einem erkannten Fingerabdrucksignal und einer erfassten Messgröße ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - a temporal correlation between a detected fingerprint signal and a detected measured variable is determined.

Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass Fingerabdrucksignale zweier Lasten disjunkt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - fingerprint signals of two loads are disjoint.