CN107210953A - 电力二级网络分配***的双向通信 - Google Patents
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Abstract
公开了一种在二级网络分配***上进行双向通信的机制。一个第一边缘节点控制设备(ENCD)经由一个离网通信接口接收消息。所述第一ENCD通信耦合到二级联网分配***，并且所述二级网络分配***向多个消耗端点提供电力。该方法还包括，为响应收到的所述消息，通过所述二级网络分配***的第一ENCD，将所述消息重新发送到在多个位置处通信耦合到二级网络分配***的多个内部节点控制设备。
Description
相关申请
本申请要求2014年12月3日提交的题为“二级网通信***与方法”的临时专利申请号62/086,980的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
实施例一般涉及配电***，特别涉及电力二级网络分配***上的双向通信。
背景技术
电力通常通过传输线传送到一个或多个主要分配***。一个分配***上的电压低于传输线上的电压。例如，传输线路上的电压可以在138千伏特(kV)和765kV之间，而分配***上的电压可以在约2kV至35kV之间。主分配***将电力提供给一个或多个二级分配***。二级分配***的电压低于主分配***。例如，二级分配***上的电压可能低于约2kV。需要大量功率的一些客户可以直接耦合到主分配***。然而，绝大多数住宅和商业用户都与二级分配***相结合。
存在不同类型的二级分配***，包括例如二级径向分配***和二级网络分配***。网络分配***比径向分配***更昂贵，但提供高可靠性，因为来自主分配***的多个馈电器为二级网络分配***上的每个消耗者提供冗余电力。如果一个馈送器掉电，消耗者继续接收另一个馈送器提供的电力。在密集的城市都市区，二级网络分配***也是常用的，以至于一个馈送器下降，大量消耗者不会受到负面影响。
在二级网络分配***中有多个位置，这里称为网格节点(或“节点”)，其中电气控制或监控(ECOM)设备，例如保护装置，开关装置和电气转换装置，向二级网络分配***提供所需的功能。在某些地区，可能存在大量的这种ECOM设备，并且这些ECOM设备中的一些或全部可以被安置在相应的地下保险库中。ECOM设备通常不耦合到诸如铜缆或光纤线路的通信线路，ECOM设备可以通过该线路与保险库外的其他设备进行通信。
然而，通常希望实现与ECOM设备的双向通信来监控和控制该设备，而不需要人员去设备的位置并进入地下储存库。此外，可能期望基本同时或以预定的顺序控制位于不同位置的一个或多个ECOM设备。然而，向ECOM设备运行通信线路可能是非常昂贵的，并且与地下保险库中的ECOM设备的无线通信也许是不可能的。虽然存在一些用于与ECOM设备从主分配***通信到二级分配***的机制，但是这样的机制相对昂贵，并且通常需要在变压器处安装附加设备。此外，地下电力线路的信号比架空线路更快地流失，大大降低了信号范围。
发明内容
实施例涉及电力二级网络分配***上的双向通信。这些实施例便于一个耦合到二级网络分配***的边缘节点控制设备和一个耦合到所述二级网络分配***的多个内部节点控制设备之间的通信。所述内部节点控制设备可以在电气控制或监视所在的位置处耦合到二级网络分配***。所述边缘节点控制设备从离网接口接收消息，并且基于该消息，通过二级网络分配***将指令传递给一个或多个内部节点控制设备。
除其他优点之外，这些实施例有助于双向通信，而不需要一套相对昂贵的设备，其能够通过一个变压器从高压线路通往低压线路，或者通过一个变压器从低电压线路传送到高压线路，因为所有通信都可以发生在二级网络分配***内。
在一个实施例中，提供了一种用于在二级网络分配***上进行通信的方法。该方法包括经由一个离网通信接口的一个第一边缘节点控制设备(ENCD)接收消息。所述第一ENCD通信耦合到二级网络分配***，并且二级网络分配***向多个消耗端点提供电力。该方法还包括，为响应接收到的信息，通过二级网络分配***的所述第一ENCD，将消息重新发送到在多个位置处通信耦合到二级网络分配***的多个内部节点控制设备。
在一个实施例中，第一ENCD位于网格节点处，并且所述网格节点容纳耦合到二级网络分配***的电气控制或监控(ECOM)设备。所述第一ENCD通信耦合到ECOM设备，并配置为向ECOM设备发送一个信号，使ECOM设备更改或监控二级网络分配***的电气特性，以响应接收到的第一个消息。
在一个实施例中，所述ECOM设备包括一变压器，一开关，一保险丝或一监控设备之一。
在一个实施例中，多个ENCD基本同时接收信息，并且所述多个ENCD在所述二级网络分配***上将所述消息重新发送到在所述多个位置处通信耦合到所述二级网络分配***的所述多个内部节点控制设备。
在一个实施例中，所述方法还包括确定所述多个内部节点控制设备接收到所述消息。
在另一个实施例中，提供了一种用于在二级网络分配***上进行通信的***。所述***包括一个边缘节点控制设备，其包括被配置为通信耦合到二级网络分配***的一个并网通信接口。二级网络分配***被配置为向多个消耗端点提供电力。所述边缘节点控制设备还包括被配置为经由离网通信技术进行通信的一个离网通信接口。一个处理设备通信耦合到并网通信接口和离网通信接口，并且被配置为经由离网通信接口接收消息。所述处理设备还被配置为，在所述二级网络分配***上将消息重新发送到在多个位置处通信耦合到所述二级网络分配***的多个内部节点控制设备，为响应接收到的所述信息。
本领域技术人员将在阅读下面结合附图的实施例的详细说明之后，将理解本公开的范围并实现其附加方面。
附图说明
附图并入本说明书的一部分，解释了本公开的几个方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
图1是可以进行实施例，一个***的一框图；
图2是根据一个实施例，用于在二级网络分配***上进行通信的方法的一流程图；
图3是根据一个实施例，一个消息的消息布局的一框图。
图4A-4B是根据一个实施例，一个二级网络分配***上的消息通信的框图；
图5A-5C是根据另一个实施例，在一个二级网络分配***上的消息存储转发通信的框图；
图6是根据一个实施例，用于确定边缘节点控制设备(ENCD)和内部节点控制设备(INCD)已经接收到消息的机制的一框图；
图7A-7B是根据另一个实施例，用于确定ENCD和INCD已经接收到消息的机制的框图；
图8A-8B是根据一个实施例，用于同步多个INCD之间的动作的机构的框图；
图9是根据一个实施例，一个计算设备的一框图；和
图10是根据一个实施例，一个边缘节点控制设备的一个框图。
具体实施方式
下面阐述的实施例发布的信息，使本领域技术人员能够实践实施例并且说明实施实施例的最佳模式。根据附图阅读以下说明，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将会认识到这些概念的应用，本文没有特别说明。应当理解，这些概念和应用在本公开和所附权利要求的范围内。
为了说明的目的，本文讨论的任何流程图必须以某些顺序进行讨论，但除非另有明确说明，实施例不限于任何特定的步骤顺序。与一个元件一起使用序数仅用于区分可能是相似或相同标签的内容，例如“第一内部节点控制设备”和“第二内部节点控制设备”，并不意味着优先权，类型，重要性或其他属性，除非另有说明。本文中使用的术语“约”与数值相结合是指比数值小10％或10％以内的任何值。
如本文所使用的，提及权利要求中的元件的物品“一”和“一个”是指该元件中的一个或多个，并且不仅仅意味着元件中的一个。
实施例涉及一个二级网络分配***上的双向通信。这些实施例便于在一个耦合到二级网络分配***的边缘节点控制设备和一个耦合到所述二级网络分配***的多个内部节点控制设备之间通信。所述内部节点控制设备可以在电气控制或监控所在的位置耦合到二级网络分配***。边缘节点控制设备从离网接口接收消息，并且基于该消息，通过二级网络分配***将指令传送到一个或多个内部节点控制设备。所述边缘节点控制设备然后确定一个或多个内部节点控制设备接收到指令。
图1是可以实践实施例的***10的一框图。***10包括一个电力主分配***12(以下简称为主要分配***12)和一个电力二级网络分配***14(以下简称为二级网络分配***14)。主分配***12从电力传输***(未示出)接收电力。主分配***12可以以任何期望的电压分配电力，但一般来说，主分配***12以非常限制的例子将相对较高的电压分配在约2kV至35kV之间。主分配***12向一个或多个二级分配***提供电力，例如二级网络分配***14。
二级网络分配***14可以以任何所需电压分配电力，但是通常二级网络分配***14以非限制性示例将电力分配在相对较低的电压低于约2kV。例如，在美国，二级网络分配***14通常以120V，240V或480V分配电力。二级网络分配***14将电力分配给多个消耗端点16。所述消耗端点16可以包括例如住宅，商业企业等。虽然在图1中仅示出了两个消耗端点16，但是应当理解，二级网络分配***14可以向任何数量的消耗端点16提供电力，并且在城市地区，可以为数万个消耗端点提供电力16。每个消耗端点16可以经由变压器18耦合到二级网络分配***14，变压器18将二级网络分配***14的电压降低到较低的电压，或者根据二级网络分配***14的电压，直接耦合到没有变压器18的二级网络分配***14。
二级网络分配***14包括多个外部节点控制设备(ENCD)20e1-20e6(通常为ENCD20e)和内部节点控制设备(INCD)20i1-20i6(通常为INCD20i)。ENCD20e和INCD20i彼此远离并且位于二级网络分配***14的对应节点22。注意，为了清楚起见，只有一些节点22用元件参考标号标注。每个节点22位于由二级网络分配***14服务的特定地理区域的特定位置24。注意，为了清楚起见，仅某些位置24用元件标号表示。节点22识别二级网络分配***14的位置24，其中电气控制或监视(ECOM)设备26位于其中。一个ECOM设备26可以包括被配置为控制，改变，停止或监视二级网络分配***14上的电力的任何设备。通过非限制性示例，一个ECOM设备26可以包括一个变压器，一个开关，一个保险丝或一个监控设备。注意，为了清楚起见，仅某些ECOM设备26用元件标号表示。
如本文所使用的短语“网络分配***”是指从主分配***12的多个馈送器28-1-28-4(通常为馈送器28)接收电力的电力分配***，而且因此多个馈送器28向相同的节点22提供电力。网络分配***的一个优点是，如果一个馈送器28下降并且不能提供电力，则二级网络分配***14继续从其他馈送器28接收电力，使得消耗端点16不会被下降的馈送器28撞击。网络分配***的一个缺点是成本。其他配电***(如径向配电***)较便宜，但无法提供由网络配电***提供的冗余。一个网络分配***经常用于高密度地区，如都市城市。
节点22中的每一个或多个可以包括一个变压器，其将从主分配***12的电压降低到二级网络分配***14的期望电压。每个变压器向二级网络分配***14的电网30提供降压电压。例如，一个ECOM设备26-1(ED)可以包括一个变压器，其从馈电器28-1接收电力，降低电压，并向电网30提供电力。类似地，一个ECOM设备26-2可以包括一个变压器，其从馈电器28-2接收电力，降低电压，并向电网30提供电力。每个节点22可以包含任何数量的ECOM设备26。
虽然为了说明的目的，消耗端点16被示为在两个节点22之间耦合到二级网络分配***14，应当理解，消耗端点16可以在节点22处耦合到二级网络分配***14。
END20e3包括一个处理装置32，一个离网通信接口34被配置为经由离网通信技术进行通信，以及一个并网通信接口36e被配置为经由并网通信技术在电网30上通信。所述并网通信接口36e可以包括一个网格接收器模块，其被配置为从网格30接收消息，以及一个被配置为将消息发送到网格30上的并网发射模块。离网通信技术可以利用任何合适的通信介质，例如有线通信介质，光纤通信介质或无线通信介质。所述离网通信技术可以利用任何公共或专有协议进行通信。
在该示例中，END20e3经由离网通信接口34与网络38通信，多个其他处理设备耦合到该网络38。特别地，监控和数据采集(SCADA)***40，馈送器智能模块(FIM)42和计算设备44可以通信耦合到网络38。如这里将更详细描述的，ENCD20e便于SCADA***40，FIM42，计算设备44和INCD20i中的一个或多个之间通信。在一个实施例中，可以通过本文公开的机制来避免使用SCADA***40。
ENCD20e3还可通信耦合到位于ENCD20e3所在的节点22处的ECOM设备26。这种关系在本文中可以被称为在相同位置处的END20e3和特定ECOM装置26之间的对应关系，使得每个ENCD20e在相同位置处通信耦合到相应的ECOM设备26。END20e3被配置为与对应的ECOM设备26通信，经由本地通信接口37e，使用任何合适的通信技术，例如，作为非限制性示例，有线或无线局域网。因此，如这里将更详细地描述的，END20e3可以经由网络38接收消息，该消息指示END20e3与对应的ECOM设备26通信。通信可以指示ECOM设备26执行一些动作，改变ECOM设备26的一些参数，从ECOM设备26或上述任何组合请求信息。ENCD20e1,20e2和20e4-20e6被配置为类似于ENCD20e3，并且类似地通信耦合到相应的ECOM设备26。
INCD20i3包括一个处理设备46和一个并网通信接口36，其被配置为经由并网通信技术在电网30上进行通信。与ENCD20e不同，INCD20i可以不具有离网通信接口34。因此，在一些实施例中，INCD20i可以仅通过并网通信技术在电网30上通信。INCD20i3还可通信耦合到并配置成经由一个本地通信接口37i与使用任何合适的通信技术与INCD20i3同时定位的ECOM设备26进行通信，例如，作为非限制性示例，有线或无线局域网。INCD20i1,20i2和20i4-20i6被配置为类似于INCD20i3，并且类似地通信耦合到对应的ECOM设备26。
在实践中，节点22可以位于受保护的位置以防止篡改。在城市环境中，节点22可以位于地下拱顶中，并且只能通过一个沙井进入。这种地下拱顶通常禁止与地面上的设备的无线通信。此外，由于成本高昂，地下拱顶经常没有连接地下拱顶的通讯线。因此，向地下保险库中的设备提供通信是不可能的，或者如果可用，则限于常规并网通信机制，其通过主分配***12与二级网络分配***14进行通信。不幸的是，这种传统的并网通信相对昂贵并且具有许多限制。此外，由于二级网络分配***14的物理扩展，一些节点22可能简单地超出位于主分配***12上的发射机的信号到达。
除了其它特征之外，这些实施例有助于二级网络分配***14上的双向通信。这种双向通信允许设备，诸如计算设备44，去控制和/或监视位于每个节点22处的ECOM设备26。这种动作可以包括ECOM设备26被配置为实现的任何合适的动作。这样的动作也可以被协调，使得ECOM设备26以特定顺序执行动作，或者ECOM设备26可以基本上同时地执行动作。
在一个实施例中，ENCD20e位于一个或多个节点22处，并耦合到离网通信机制。例如，光纤或电线可以运行到ENCD20e所在的位置24。ENCD20e的位置24的数量可以是容纳INCD20i的位置24的数量的相对小的一部分，例如1/100，1/1000，或1/10。因此，与向所有节点22运行外部通信的成本相比，向容纳ENCD20e的节点22运行外部通信的成本相对较低。
ENCD20e与计算设备44，SCADA***40和/或FIM42通信，经由各自的离网通信接口34和网络38。为了说明的目的，本文将在计算设备44的上下文中讨论许多实施例，所述计算设备44经由ENCD20e启动和控制二级网络分配***14上的通信；然而，归因于计算设备44的功能可以在一个或多个其他设备中实现，例如SCADA***40和FIM42。在一个实施例中，计算设备44包括一个处理设备48和一个存储器50。存储器50可以包括一个消息控制模块52，其实现关于计算设备44在此描述的功能中的一些或全部功能。消息控制模块52可以包括复杂的软件指令，电路和/或软件指令和电路的组合。在一些实施例中，消息控制模块52可以在专用集成电路或现场可编程门阵列中实现。
存储器50还可以包括网络拓扑54。网络拓扑54包括关于ENCD20e和INCD20i的信息，例如可以定位消息的ENCD20e和INCD20i的电子设备地址，与各个ENCD20e和INCD20i通信的ECOM设备26，ENCD20e，INCD20i和ECOM设备26的位置等。
FIM42包括处理装置56和存储器58。FIM42通信耦合到馈送器28，并且因此可以接收来自ENCD20e和INCD20i的并网通信。虽然从如主分配***12的较高电压***到如二级网络分配***14之类的较低电压分配***的下游通信可能相对昂贵并且效力有限，但是从二级网络分配***14到主要分配***12的上游通信通常成本较低，并且通常更有效。因此，在一些实施例中，如下面将更详细地讨论的，ENCD20e和INCD20i可以经由FIM42向消息控制模块52发送消息，部分地实现本文公开的双向通信。如上所述，在一些实施例中，消息控制模块52和网络拓扑54可以在FIM42而不是计算设备44中实现。
每个馈送器28可以具有分开120度的三相。这些相有时被称为“A相”，“B相”和“C相”。在二级网络分配***14中，来自每个馈送器28的A相连接在一起；B相连接在一起；并将C相连接在一起。这些互连的相位便于并行通信路径，ENCD20e或INCD20i可通过该路径向FIM42发送传输。此外，这些互连的相位有助于ENCD20e和INCD20i之间的多个通信路径。
在一个实施例中，ENCD20e和INCD20i通过电网30通信，通过在消息传输期间在二级网络分配***14的一个或多个相上注入调制电流信号，并且在消息接收期间通过在相同的一个或多个相位上接收调制电压信号。
由于发射ENCD20e或INCD20i所看到的注入点处的相位或相位的阻抗，相位或相位上的调制电流信号的注入产生相应的小调制电压信号或信号。该复阻抗随传输频率，通过电源电压和相位角(例如，120伏特，240伏特或480伏特，50Hz，60Hz，400Hz等)，和在注入点相关阶段的消耗负荷的变化而变化。这是由ENCD20e和INCD20i用于接收的所得到的调制电压信号。
由于二级联网分配***14的相位的互连性质，在注入点的所有可能方向上，以及沿着互连的相位和沿着任何交叉耦合的通信路径，调制电流信号和调制电压信号都沿原点相位或相位传播。沿相互连接的相位的信号比原始相位更快地衰减，这在一些实施例中可能导致对信号中继器的需要。
由ENCD20e或INCD20i发射的当前信号沿相位或相位传播，并且可以在通过接收和解调当前信号或信号向二级网络分配***14提供电力的变电站中的FIM42处接收。通过监测向保护继电器***和/或SCADA***40提供信号的变电站保护电流互感器(CT)的5安培(A)电流回路，可以在FIM42处获得当前信号或信号。为二级网络分配***14供电的每个相位具有相应的CT。可以通过在5A电流环路中放置小信号CT并将小信号CT的输出直接提供给FIM42来实现该监测。FIM42包含一个或多个解调器，其中每个小信号CT直接连接到对应的解调器的输入端。
此外，由于相位之间的物理接近，三相变压器和三相消耗负载的存在以及每个ENCD20e或INCD20i的传输频率，调制电流信号可以在相间电或磁交叉耦合。这进一步增加了馈送器级别的通信路径的数量，同时在二级网络分配***14的阶段创建多个通信路径。因此，在通信***中通常是一个问题的交叉耦合可以在二级网络分配***14中被利用。
调制电流信号可以使用各种调制和解调方法实现，包括但不仅限于：二进制相移键控(BPSK)，正交相移键控(QPSK)，频移键控(FSK)，多频移键控(MFSK)等。同样，可以利用多个频率，创建一个或多个离散通信信道。信道可以使用诸如在时隙结构中实现的时分多址(TDMA)或具有随机传输协议例如Aloha的未时隙结构的技术进一步分段。
图2是示出根据一个实施例的在二级网络分配***14上进行通信的方法的流程图。将结合图1讨论图2。END20e3通过离网通信接口34接收来自计算设备44的消息(图2，框1000)。该消息可以被定位到特定的INCD20i，所有INCD20i或一组INCD20i。在该示例中，假设该消息指定给两个特定的INCD20i。该消息可以包含两个INCD20i要执行的一个动作或动作脚本。为响应接收到的消息，ENCD20e3经由并网通信接口36e在二次联网分配***14上重新发送消息(图2，框1002)。并网通信接口36e可以在二级网络分配***14的特定阶段进行通信，或者可以在二级网络分配***14的所有三个阶段进行通信。重新发送的消息可以与接收到的消息相同，或者ENCD20e3可以重新格式化消息以在网格30上传输。因为INCD20i都耦合到电网30，所以INCD20i基本上同时接收消息，例如在信号从ENCD20e3传播到距离ENCD20e3最远的INCD20i所花费的时间内。
确定消息发往的两个INCD20i接收到消息(图2，框1004)。在一个实施例中，可以由计算设备44进行确定。如将在本文中更详细地讨论的，可以以任何数量的不同方式进行确定。如果已经确定一个或两个INCD20i没有接收到消息，则计算设备44可以将消息重新发送到ENCD20e3以在网格30上重新传输。
图3是示出根据一个实施例的消息的消息布局60的框图。消息布局60可被计算设备44用来向ENCD20e和INCD20i发送消息。在该实施例中，消息布局60包括一个设备地址字段62，其中计算设备44可以识别特定ENCD20e和INCD20i的设备地址或设备标识符，如果适当的话，该消息可以被特别指向。例如，计算设备44可能希望由一个或多个特定ENCD20e和/或INCD20i而不是所有ENCD20e和INCD20i采取动作。然后，计算设备44可以经由设备地址字段62来识别特定的ENCD20e和/或INCD20i。在一个实施例中，计算设备44可利用设备地址字段62中的广播设备地址来指示消息被定向到所有ENCD20e和INCD20i。
在一些实施例中，可以通过组地址字段64中的特定组地址来识别多个ENCD20e和/或INCD20i。组地址与ENCD20e和/或INCD20i的特定集合或组相关联，其可以为某些动作而联合操作以导致动作发生。动作可以基本上同时或以特定顺序执行。短语“基本上同时”是指在时间小于或等于在网格30上发送的消息到达ENCD20e和/或INCD20i中的每一个所花费时间的时间段内发生的动作。通常，这种时间是任何INCD20i和最接近的ENCD20e之间的最大距离的函数。
计算设备44可以在消息ID字段66中***唯一的消息标识符(ID)，以唯一地标识在网格30上传送的消息。在一些实施例中，ENCD20e和INCD20i可以使用确认响应中的唯一消息ID来指示消息的成功接收。
计算设备可以在消息字段68中***特定消息。所述消息可以与ENCD20e和INCD20i已知的任何所需的语法和协议相一致。在一个实施例中，一个消息类型70-1包括动作或脚本，以及在接收(即立即)时执行动作或脚本执行的指示。所述脚本可以包括一个动作列表，并且在一些实施例中可以包括语言语法，其包括条件，分支等以控制要执行哪些动作。这些动作可以包括相应的ENCD20e和INCD20i发送到与相应的ENCD20e和INCD20i共同定位的相应ECOM装置26的指令或控制信号。因此，ENCD20e和INCD20i可以响应接收到的消息来控制对应的ECOM设备26。
一个消息类型70-2包括动作或脚本，以及将来将采取的动作的指示。未来时间可能是与收到消息时相对的时间偏移，或者可能是一个确定的时间。一个消息类型70-3包括动作或脚本，以及在将来的事件中采取行动的指示。应该显而易见的是，消息布局60仅是一个可能的消息布局，并且实施例不限于任何特定消息布局。
虽然在实施例中可以使用任何合适的脚本语言，但通常，脚本语言(有时称为基于规则的语言)有助于基于事件或事件顺序，特定日期/时间，条件或其任何组合，传输由ENCD20e或INCD20i接收执行的命令序列。以下提供脚本语法和命令的非限制性示例。
脚本命令：“@T＝X；S1＝F”可以解释为：“在时间X关闭开关1”。脚本命令：“@V<125；S2＝O”可以解释为：“当电压小于125伏时，接通开关1”。脚本命令：“1@T>Y；2@V<120；S2＝0”可以解释为：“如果时间晚于X，电压小于125伏，则打开开关2”。脚本命令：“@f＝1200，ST＝0”可以解释为：“在接收1200Hz音调(tone)时，将时间设置为零”。
多个脚本可能被发送到ENCD20e或INCD20i接收并由其保留。例如，以下脚本可以发送到接收ENCD20e或INCD20i：“@T＝X；S1＝F”。@V<125；S2＝O。1@T>y；2@V<120；S2＝0。@f＝1200，ST＝0”，使得上述动作可以在适当的时间和/或事件下执行。
图4A-4B示出了根据一个实施例的二级网络分配***14上的消息的通信。在本文所讨论的图4A-4B和随后的附图中，为了清楚起见，仅分配主分配***12的部分，但是在如上所述的实施例中是有效的。图4A-4B还示出节点22与网格30的距离，仅仅是为了便于对二级网络分配***14上的消息通信的讨论。因此，在操作中，网格30的一部分耦合到ENCD20e和INCD20i，如虚线所示，并且从每个节点22延伸到网格30。
为了说明的目的，假设计算设备44在时间T1将消息72传送到ENCD20e。ENCD20e基本同时接收消息72。图4B示出了为响应接收到消息72，每个ENCD20e在时间T2开始在网格30上重新发送消息72。ENCD20e可以使用任何期望的协议在网格30上进行通信，以在共享介质上进行通信，包括作为非限制性示例的随机传输协议，例如Aloha，或者是时隙传输协议，例如时隙Aloha。在一些实施例中，其中单个ENCD20e可经由网格30到达所有INCD20i，ENCD20e可以单独地向每个INCD20i传送消息。重传的消息72可以是消息72的副本，或者可以在重传之前被ENCD20e重新格式化。注意，由于网格30是共享介质，所以重传的消息72被INCD20i中的每一个基本上同时被接收。注意，每个INCD20i可以多次接收重传的消息72。还要注意的是，重传的消息72的强度可以根据最近的发送ENCD20e和相应的INCD20i之间的距离而不同。
消息72可以被计算设备44识别为要发往每个INCD20i的广播消息，可能已经被定位到一个或多个指定的INCD20i，或者可以使用组地址被定向到一组INCD20i。每个INCD20i接收重传的消息72，检查重传的消息72以确定重传的消息72是否用于INCD20i，如果是，则执行在重传消息72中指示的动作。
图5A-5B示出了根据另一实施例的在二级网络分配***14上的消息的存储转发通信。首先参考图5A，假定如图4A所示，每个END20e从计算设备44接收到消息72。在时间T2，每个ENCD20e响应于接收到消息72而重新发送网格30上的消息72。重传的消息72可以是消息72的副本，或者可以在重传之前被ENCD20e重新格式化。注意，因为网格30是共享介质，所以重传的消息72基本上同时被接收为每个INCD20i。注意，每个INCD20i可以多次接收重传的消息72。还要注意的是，重传的消息72的强度可以根据最近的发送ENCD20e和相应的INCD20i之间的距离而不同。
参考图5B，在接收到发送的消息72之后，INCD20i1和20i4再次重发网格30上的消息72。重传的消息72由INCD20i2，INCD20i3，INCD20i5和INCD20i6接收。参考图5C，在接收到消息72之后，INCD20i2和20i5再次发送网格30上的消息72。因此，在本实施例中，消息72由INCD20i沿着网格30重复传播。这确保了与发射ENCD20e更远的INCD20i最终接收消息72，而与INCD20i距离最近的ENCD20e的距离无关。ENCD20e可以使用任何期望的协议在网格30上进行通信，以在共享介质上进行通信，包括作为非限制性示例的诸如Aloha的随机传输协议或诸如时隙Aloha的时隙传输协议。
虽然为了说明的目的，每个下游INCD20i被示出为重传消息72，在其他实施例中，只有某些INCD20i可以重传消息72。特别地，在一个实施例中，可以基于网格30的测试来确定某些INCD20i将从ENCD20e接收重传的消息72，和其他的，由于距离和/或噪音，不会。在这种情况下，只有最接近那些不接收原始消息72的INCD20i的特定INCD20i可被配置为重传消息72。例如，假设基于网格30的预定测试，确定INCD20i1,20i2,20i4和20i5将从ENCD20e的原始重传中接收具有足够信号强度的重传消息72，但是INCD20i3,20i6将不会。进一步确定INCD20i3,20i6确实接收到从INCD20i2,20i5重传的消息72。在这种情况下，只有INCD20i2,20i5可以被配置为重传消息72。
在另一个实施例中，可以动态或启发式地确定INCD20i的适当重传。特别地，基于从ENCD20e重传消息72之后从INCD20i接收的确认消息(ACK)和/或否定确认消息(NACK)，计算设备44可以确定哪些INCD20i常规地从ENCD20e接收消息72的初始重传，哪些INCD20i不是。计算设备44可以访问网络拓扑54，确定哪些INCD20i最接近那些没有从ENCD20e接收消息72的初始重传的那些INCD20i，并发送这种最接近的INCD20i配置指令，其配置INCD20i以重新发送网格30上的消息72。
在一些实施例中，在先前示例中的消息72的初始发送者计算设备44可以确定消息72所指定的ENCD20e和INCD20i是否接收到消息72。在一个实施例中，可以使用异常协议的否定确认来进行该决定，其中计算设备44确定消息72所指定的ENCD20e和INCD20i接收到消息72，除非从ENCD20e和INCD20i发送NACK。因此，在本实施例中，如果计算设备44在预定时间内没有接收到NACK，计算装置44确定消息72所指定的ENCD20e和INCD20i接收到消息72。
图6示出了根据另一实施例的用于确定ENCD20e和INCD20i接收到消息72的机制。在该实施例中，消息72所指定的每个ENCD20e和INCD20i在成功接收到消息72时发送ACK76。ACK76可以包含例如标识特定INCD20i的设备ID以及消息72的消息ID。在该示例中，假设消息72被识别为指定为每个ENCD20e和INCD20i的广播消息。在接收到消息72时，INCD20i经由二级网络分配***14将网格30上的ACK76发送到主分配***12。FIM42监视和分析主分配***12上的信号并接收ACK76。FIM42可以将ACK76传送到计算设备44。计算设备44可以维护关于每个消息ID的信息以及哪些INCD20i和ENCD20e已发送ACK76，从而可以确定哪些INCD20i和ENCD20e已经接收到消息72。尽管在图6中未示出，但是每个ENCD20e可以类似地将网格30上的ACK76经由二级网络分配***14传送到主分配***12，或者替代地，可以使用相应的离网通信接口34将ACK76直接发送到计算设备44。
图7A-7B示出了根据另一实施例的用于确定ENCD20e和INCD20i成功地接收到消息72的机制。在该实施例中，再次假设消息72被计算设备44识别为广播消息，并且被发往每个ENCD20e和INCD20i。如图7A所示，在接收到消息72后，如上所述，每个INCD20i产生ACK76，并将ACK76发送到网格30。在本实施例中，ENCD20e接收ACK76。参考图7B，每个ENCD20e使用离网通信接口34将ACK76重传到计算设备44。注意，虽然仅示出了ENCD20e1和20e2作为重发ACK76，但是ENCD20e3-20e6也可以重传接收到的ACK76。注意，虽然仅示出了ENCD20e1和20e2重传ACK76，ENCD20e3-20e6还可以重发接收到的ACK76。因为每个ENCD20e可能不知道哪个ACK76被另一个END20e重传，计算设备44可以从相同的INCD20i接收ACK76的多个副本。
图8A-8B示出了根据一个实施例的用于在多个INCD20i之间同步动作的机制。在该示例中，假设计算设备44生成去往INCD20i4，20i5的消息72。消息72基本上同时识别INCD20i4，20i5应该采取的动作。ENCD20e接收消息并将消息72发送到网格30上。INCD20i4和20i5接收消息，并且如上所述可以传送ACK76以指示接收。在该示例中，消息72是消息类型70-3(图3)，并且指示在未来事件发生时INCD20i4,20i5应该执行动作。在该示例中，未来事件被识别为网格30上的音调(tone)的检测。INCD20i4,20i5例如通过监视将音调(tone)收听到网格30。图8A示出了计算设备44发送去往ENCD20e2的消息72A。消息指示在接收到消息72A时，ENCD20e2应该向网格30应用一个音调(tone)。图8B示出了接收消息72A并将音调(tone)78应用于网格30的ENCD20e2。因为网格30是共享介质，音调(tone)78基本上同时被INCD20i4,20i5接收。INCD20i4,20i5执行消息72A中指定的动作，以响应检测的二级网络分配***14上的音调(tone)78的存在。
在其他实施例中，计算设备44可以向不同的ENCD20e和INCD20i发送一系列消息，以标识要按顺序处理的不同动作。这样的消息通信和这种消息的确定接收可以通过上述一种或多种方法来实现。每个消息可以指定在特定时间执行相应的动作，并且每个消息可以不同以确保以合适的顺序执行动作。为了确保正确的协调，ENCD20e和INCD20i可以周期性地同步内部时钟，使得这样的时钟在预定的同步之内。这种同步可以以任何期望的方式来实现。
图9是根据一个实施例的计算设备44的框图。计算设备44可以包括能够涵盖固件，硬件和/或执行软件指令以实现本文所描述的功能的任何计算或处理设备，诸如计算机服务器，工作站等。在一些实施例中，计算设备44可以是被设计为实现如本文所公开的通信电力***通信的专用计算***。计算设备44包括处理设备48，***存储器50和***总线80。***总线80提供一个接口给***组件，包括但不限于***存储器50和处理设备48。处理装置48可以是任何可商购的或专有的处理器。
***总线80可以是几种类型的总线结构中的任何一种，其可以使用各种商业可用的总线架构中的任一种进一步互连到存储器总线(具有或不具有存储器控制器)，***总线和/或本地总线。***存储器50可以包括非易失性存储器82(例如，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等)和/或易失性存储器84(例如，随机存取存储器(RAM))。基本输入/输出***(BIOS)86可以存储在非易失性存储器82中，并且可以包括有助于在计算设备44内的元件之间传送信息的基本例程。易失性存储器84还可以包括高速RAM，例如用于缓存数据的静态RAM。
计算设备44还可以包括或耦合到计算机可读存储器88，计算机可读存储器88可以包括例如内部或外部硬盘驱动器(HDD)(例如，增强型集成驱动电子装置(EIDE)或串行高级技术附件(SATA))，用于存储的HDD(例如，EIDE或SATA)，闪存等。计算机可读存储器88和与计算机可读介质和计算机可用介质相关联的其它驱动器可以提供数据，数据结构，计算机可执行指令等的非易失性存储。虽然以上的计算机可读介质的描述是指HDD，但是本领域技术人员应该理解，在示例性操作环境中也可以使用计算机可读的其他类型的媒体，例如Zip磁盘，磁带盒，闪存卡，盒式磁带等，此外，任何这样的媒体可以包含用于执行所公开架构的新颖方法的计算机可执行指令。
许多模块可以存储在计算机可读存储器88和易失性存储器84中，包括一个操作***90和一个或多个程序模块92，其可以全部或部分地实现本文所描述的功能。应当理解，可以使用各种市售操作***90或操作***90的组合来实现该实施例。
实施例的全部或部分可以被实现为计算机程序产品，存储在临时或非临时的计算机可用或计算机可读存储介质上，诸如包括复杂编程指令的计算机可读存储器88，诸如复杂的计算机可读程序代码，其被配置为使处理设备48执行本文所描述的步骤。因此，当在处理设备48上执行时，计算机可读程序代码可以包括用于实现本文描述的实施例的功能的软件指令。处理装置48结合易失性存储器84中的程序模块92可以用作计算设备44的控制器，其被配置为或适于实现本文所描述的功能。
计算设备44还可以包括适于与网络38进行通信的通信接口94。
图10是根据一个实施例的ENCD20e的框图。ENCD20e可以包括能够涵盖固件，硬件和/或执行软件指令以实现本文描述的功能的任何计算或处理设备。在一些实施例中，ENCD20e可以是被设计为实现如本文所公开的通信电力***通信的专用计算设备。ENCD20e包括处理装置46，***存储器100和***总线102。***总线102提供一个接口给***组件，包括但不限于***存储器100和处理设备46。处理装置46可以是任何可商购的或专利的处理器。
***总线102可以是几种类型的总线结构中的任一种，其可以使用各种商业可用的总线架构中的任一种进一步互连到存储器总线(具有或不具有存储器控制器)，***总线和/或本地总线。***存储器100可以包括非易失性存储器104(例如，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等)和/或易失性存储器106(例如，随机存取存储器(RAM))。基本输入/输出***(BIOS)108可以存储在非易失性存储器104中，并且可以包括有助于在ENCD20e内的元件之间传送信息的基本例程。易失性存储器106还可以包括高速RAM，例如用于缓存数据的静态RAM。
ENCD20e还可以包括或耦合到计算机可读存储器110，其可以包括例如内部或外部硬盘驱动器(HDD)(例如，增强型集成驱动电子装置(EIDE)或串行高级技术附件(SATA))，用于存储的HDD(例如，EIDE或SATA)，闪存，等等。计算机可读存储器110和与计算机可读介质和计算机可用介质相关联的其它驱动器可以提供数据，数据结构，计算机可执行指令等的非易失性存储。虽然上述的计算机可读介质的描述是指HDD，但是本领域技术人员应当理解，计算机可读的其他类型的介质，例如Zip盘，磁带盒，闪存卡，盒式磁带的其它类型的介质等，也可以在示例性操作环境中使用，此外，任何这样的介质可以包含用于执行所公开的架构的新颖方法的计算机可执行指令。
可以将多个模块存储在计算机可读存储器110和易失性存储器106中，包括操作***112和一个或多个程序模块114，其可以实现全部或部分描述的功能。应当理解，实施例可以用各种市售操作***112或操作***112的组合来实现。
实施例的全部或部分可以被实现为计算机程序产品，存储在临时或非临时的计算机可用或计算机可读存储介质上，诸如包括复杂编程指令的计算机可读存储器110，如复杂的计算机可读程序代码，被配置为使处理装置46执行本文所述的步骤。因此，当在处理设备46上执行时，计算机可读程序代码可以包括用于实现本文描述的实施例的功能的软件指令。处理装置46与易失性存储器106中的程序模块114一起可以用作ENCD20e的一个控制器，其被配置为或适于实现本文所描述的功能。
ENCD20e还可以包括被配置为与对应的ECOM设备26进行通信的本地通信接口37e，被配置为与网络38通信的离网通信接口34，以及被配置为与二级网络分配***14的网格30进行通信的并网通信接口36e。
除了INCD20i可能没有离网通信接口34之外，INCD20i可以被配置为类似于上面关于ENCD20e所讨论的那样。
本领域技术人员将认识到对本公开的优选实施例的改进和修改。所有这些改进和修改都在本文公开的概念和所附权利要求的范围内被考虑。
Claims (19)
1.一种用于在二级网络分配***上通信的方法，其特征在于，包括：
由第一边缘节点控制设备(ENCD)通过离网通信接口接收信息，所述第一ENCD通信耦合到所述二级网络分配***，所述二级网络分配***向多个消耗端点提供电力；和
为响应接收到所述消息，通过所述二级网络分配***上的所述第一ENCD，将消息重传到在多个位置处通信耦合到二级网络分配***的多个内部节点控制设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一ENCD位于网格节点处，所述网格节点容纳耦合到所述二级网络分配***的电气控制或监视(ECOM)设备，并且其中所述第一ENCD通信耦合到所述ECOM设备，并且被配置为向ECOM设备发送信号，使ECOM设备更改或监控二级网络分配***的电气特性，以响应接收信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ECOM设备包括一变压器，一开关，一保险丝或一监视设备中的其一。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述离网通信接口通过所述第一ENCD接收所述消息，还包括：
通过包括第一ENCD在内的多个ENCD，基本同时地接收消息；并且
其中，通过所述二级网络分配***上的所述第一ENCD，将所述消息重发到所述多个内部节点控制设备，所述多个内部节点控制设备在所述多个位置处通信耦合到所述二级网络分配***，还包括，通过所述二级网络分配***上的所述多个ENCD将所述消息重发到所述多个内部节点控制设备，所述多个内部节点控制设备在所述多个位置处通信耦合到所述二级网络分配***。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括确定所述多个内部节点控制设备接收到所述消息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于确定所述多个内部节点控制设备接收到所述消息包括经由所述二级网络分配***接收多个确认消息，每个确认消息由所述多个内部节点控制设备之一发送。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于确定所述多个内部节点控制设备接收到所述消息，还包括确定在预定时间帧内尚未接收到一个否定确认消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括由一内部节点控制设备接收所述消息，并在所述二级网络分配***上重新发送所述消息。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括由一个内部节点控制设备接收所述消息，并且在所述二级网络分配***上发送指示所述内部节点控制设备接收到所述消息的确认消息。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
由一个内部节点控制设备接收该消息；
确定所述消息被定向到所述内部节点控制设备；
确定所述消息标识要由所述内部节点控制设备执行的一个动作；和
执行所述动作。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述消息标识将要执行所述动作的一个将来时间；
等到所述将来时间；和
执行所述动作。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
确定所述消息标识将要触发要执行的动作的一个将来事件；
确定所述将来事件已经发生；和
执行所述动作。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述将来事件包括在二级网络分配***上一种音调(tone)显现，且还包括：
为所述音调(tone)的显现，听二级网络分配***；
检测二级网络分配***上的音调(tone)的显现；和
响应检测到二级网络分配***上的音调(tone)的显现，执行所述动作。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述消息被置于所述多个内部节点控制设备中的一个第一内部节点控制设备和所述多个内部节点控制设备中的一第二内部节点控制设备，并且所述消息标识由所述第一内部节点控制设备和所述第二内部节点控制设备同时执行的一个将来时间的一个动作。
15.一种用于在二级网络分配***上通信的***，其特征在于，包括：
一种边缘节点控制设备，包括：
一个并网通信接口，被配置为通信耦合到所述二级网络分配***，所述二级网络分配***被配置为向多个消耗端点提供电力；
一个离网通信接口，被配置为经由一个离网通信技术进行通信；和
一个第一处理设备，通信耦合到并网通信接口和离网通信接口的，并且被配置为：
通过所述离网通信接口接收消息；并且
为响应接收到所述消息，在所述二级网络分配***上将所述消息重新发送到在多个位置处通信耦合到所述二级网络分配***的多个内部节点控制设备。
16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述边缘节点控制设备还包括：
一个通信接口，被配置为与一个电气控制或监视(ECOM)设备进行通信，其被配置为耦合到所述二级网络分配***；和
其中所述第一处理设备通信耦合到所述通信接口，并且还被配置为：
为响应接收所述信息，向ECOM设备发送一个信号，使ECOM设备更改或监控二级网络分配***的电气特性。
17.根据权利要求15所述的***，其特征在于，还包括多个边缘节点控制设备，其中所述多个边缘节点控制设备中的每个边缘节点控制设备被配置为：
基本同时接收信息；和
在二级网络分配***上将消息重发到多个内部节点控制设备。
18.根据权利要求15所述的***，其特征在于，还包括：
一种计算设备，包括：
一个通信接口；和
一个第二处理设备，通信耦合到所述通信接口并被配置为：
生成消息；
将消息发送到所述边缘节点控制设备；并且
确定所述多个内部节点控制设备接收到所述消息。
19.根据权利要求18所述的***，其特征在于，为确定多个内部节点控制设备接收到消息，所述第二处理设备还被配置为经由所述二级网络分配***接收多个确认消息，每个确认消息由所述多个内部节点控制设备之一发送。
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