通過網際網路與管理電能的分布式設備的通信的製作方法
2023-05-04 02:04:56 1
專利名稱：通過網際網路與管理電能的分布式設備的通信的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過網際網路與管理(handling)電能的分散的或分布式的設備通信的方法。
背景技術：
DE102009003173A1公開了在電カ網中電能的定向傳輸的方法。在此，數據包和能
量包被路由至接收器，該接收器可以由該數據包中的信息確定。DE102007022879A1公開了 ー種數據網絡，多個提供電能的設備連接到該數據網絡。這些設備包括輪流連接到光伏發電機的逆變器(inverter)。也可以提供其他發電機。數據網絡和逆變器一起形成ー個通信単元。通過該數據網絡，控制單元以將各個逆變器組合成關於它們至AC電網的饋入的全部參數的虛擬電力單元的方式來控制各個逆變器。特別地，各個逆變器可以連接到網際網路。隨後，逆變器按照基於客戶端-伺服器方法的常見網際網路協議，通過網際網路啟動到它們的通信夥伴的通信連接。由W02009/103291已知ー種提供連接至網際網路的客戶端之間連通性的方法。在此，第一客戶端連接到控制伺服器，關於該第一客戶端的客戶端特定連接信息在該控制伺服器被註冊。如果運行在第一客戶端上的網頁瀏覽器應用通過包括特定URI (統ー資源定位符)的查詢的方式，請求與第二客戶端的連接，控制伺服器調解(mediate)第一客戶端與由特定URI確定的第二客戶端的直接連接。這一點對點連接被用來傳輸與網頁瀏覽器應用相關的數據到客戶端。網際網路中的點對點連接調解屬於所謂的平等參與者之間通信的對等(peer topeer)方法，其中平等參與者可既是服務的提供者也是服務的使用者。網際網路中的點對點連接可以通過不同的協議調解，例如所謂的會話初始化協議(SIP)或者所謂的NAT的會話遍歷工具，其中後者協議用於穿透防火牆和各個客戶端的路由器以能夠建立雙向通信連接，而不管通常由這些防火牆和路由器設置的限制如何。仍然存在對通過網際網路與管理電能的分布式設備通信的方法的需求，其滿足了對與這些設備通信的特殊需求。這不僅包括用於通過多個這樣的設備的協同控制來運行虛擬電廠的手段，還包括用於服務、遠程診斷、遠程監視、運行參數的數據收集、這些設備的運行參數的修改等的手段。
發明內容
本發明提供ー種管理電能的分布式設備通過網際網路與通信夥伴通信的方法。該方法包括提供伺服器和在伺服器中對編程規則。該規則確定在至少ー個設備中的哪ー個和至少一個通信夥伴中的哪一個之間，基於設備的類屬(generic)性質、通信夥伴的類屬性質以及初始化時變數據(datum)，調解通信連接。通信連接選自由通過網際網路的點對點、點對多點以及多點對多點連接組成的連接組。該方法還包括通過網際網路從每個設備向伺服器傳送數據，該數據包括設備的通信地址和指示設備的類屬性質的屬性，以及通過網際網路從每個通信夥伴向伺服器傳送另外數據，其中另外數據包括通信夥伴的通信地址和指示通信夥伴的類屬性質的屬性。該方法還包括響應於由規則定義的初始化時變數據的值，調解由該規則確定的至少一個設備和至少一個通信夥伴之間的通信連接。在核對附圖以及詳細描述時，本發明的其它特性以及優點對於本領域技術人員將變得明了。所有這些額外的特性和優點都意在包括在由權利要求定義的本發明的範圍內。
通過參考附圖，本發明能夠更好地被理解。附圖中的組件尺寸不必是按比例的，重點在於清楚表明本發明的原理。在附圖中，類似的參考數字指明幾幅圖中相應的部件。圖1示出通過網際網路與管理電能的分布式設備的通信。
具體實施例方式管理電能的分布式設備可以是任何產生、提供、轉換或者消耗電能或者測量或監控電能流的設備。該定義，例如覆蓋了電廠和太陽能電廠以及發電機、電池、電池管理系統、變換器、逆變器、變壓器、測量設備、電錶、電網連接點和電網節點，以及電能的所有消費者。往往，實際上與之發生通信的這些設備的部件是設備的控制器或者監控或測量設備的裝置。這些控制器或裝置甚至可以是分離的單元，其與管理電能的設備的其餘部分分開。風力發電廠和太陽能發電廠的一個共同的特性是它們中單獨的一個無法提供特別高的電能。然而，多個這樣的設備能夠提供可與大型常規電廠相當的電能。但是，常規電廠以外，由於各個設備在相 對較大的區域上的空間分布，因此存在通信的問題，例如各個設備的電能提供何時必須被調整到電網中電能的實際需求量，其中，所有設備都連接到該電網。在根據本發明的通過網際網路與管理電能的分布式設備通信的方法中，設備以及它們的潛在通信夥伴通過網際網路傳送數據到伺服器。來自每個設備或者通信夥伴的數據包括通信地址。響應於初始化時變數據，該伺服器通過網際網路調解至少一個規定的設備和至少一個規定的通信夥伴之間的通信連接。該通信連接是點對點連接、點對多點連接(其也可以是多點對多點連接)，以及多點對多點連接。除通信地址外，由設備傳送到伺服器的數據還包括表明設備的類屬性質的屬性。相應地，由通信夥伴傳送到伺服器的數據附加地包括表明通信夥伴的類屬性質的屬性。伺服器中被編程的規則確定在至少一個設備的哪個以及至少一個通信夥伴的哪個之間，基於設備的屬性和通信夥伴的屬性以及初始化時變數據來調解通信連接。由屬性表明的設備或者通信夥伴的類屬性質是該設備或者通信夥伴以與其他設備和/或通信夥伴包括該性質的相同方式包括的性質。這意味著類屬性質沒有像單個通信地址那樣個性化設備或者通信夥伴，儘管可能僅有一個設備或者通信夥伴具有特定性質。例如，這類類屬性質包括製造者、模型、類型、設計、結構、運行狀態(開/關)以及所有與衡量各個設備或者各個通信夥伴相關的信息。進一歩，固件的狀態、所有者或操作者、設備所屬的上級系統的名稱、電網連接區域和各個設備或各個通信夥伴的空間位置區域都屬於這樣的類屬性質。根據該定義沒有類屬性質是單個設備標誌或者各個設備或通信夥伴的通信地址，或者像當前提供、消耗或者轉換電能的它們運行參數的當前值。初始化時變數據可以是隨時間改變的任何數據值。該定義特別包括在伺服器中產生的定時信號。然而，其也可以是除通信地址和屬性外，被包括在由設備或者通信夥伴傳輸到伺服器的數據中的數據。特別地，其可以是對聯繫(contact)的請求。然而，在本發明的方法中，初始化時變數據不是對調解與由它們的通信地址定義的某設備或者某通信夥伴的通信連接的請求，而是，對於基於哪個伺服器確定在哪個設備和哪個通信夥伴之間的通信連接被調解的聯繫的類屬請求。對於聯繫的類屬請求被理解為對於與設備或通信夥伴的聯繫的請求，該設備或通信夥伴並非定向於特定各個設備或各個通信夥伴而是定向於通過它們的屬性和/或它們當前運行數據選擇的設備或通信夥伴。對於聯繫的類屬請求仍未個性化聯繫所需要的各個設備和通信夥伴。這樣的對於聯繫的類屬請求還可以被解釋為規則的一部分，根據該規則伺服器確定在哪個設備或哪些設備與哪個通信夥伴或哪些通信夥伴之間，通信連接被調解。換句話說，這樣的對於聯繫的請求還可以被解釋為在伺服器中對規則臨時編程。除根據本發明的通信外，本發明的方法還可以接受並滿足對於與特定各個設備或特定各個通信夥伴的通信連接的調解的請求，該設備或通信夥伴由它們的通信地址標識。初始化時變數據尤其可以是ー個設備的目前或當前運行參數，各個設備將其傳輸給伺服器。一個設備的運行參數可以包括所有，特別是包括描述該設備的當前運行狀態的所有物理值。這尤其包括但不限於由各個設備當前提供的電能。此外，運行參數可以包括在輸入側和輸出側的所有當前電流和電壓、所有溫度、控制信號、效率、電カ儲備、漏電壓、絕緣電阻等。在該新方法中，使用在伺服器中編程的規則，不是基於對特定設備或特定通信夥伴的請求導致對通信連接的調解，而是僅基於關於設備和其潛在通信夥伴的類屬信息以及還基於類屬初始化時變數據導 致調解。應理解，對於至少ー個設備和至少ー個通信夥伴之間的通信連接的實用的或實際的調解，需要它們的通信地址。然而，這些通信地址未包括在是否調解通信連接以及在誰之間調解通信連接的決策中。僅需要它們來調解已由伺服器基於另ー準則決定的通信連接。在根據本發明的方法中在伺服器中編程的規則可以強烈地變化。規則的一個例子是連接那些其運行參數表明逆變器的製造商的服務計算機故障的逆變器。另ー個規則可以是連接當前向網絡操作者的控制計算機饋入的電能高出向特殊區域的AC電網饋入的額定電能的預定百分比的那些設備，以將饋入的電能減少到預定百分比。規則還可以包括定時目標，根據該定時目標特定連接被以特定時間間隔重複地調解。由於在調解連接之後，在相同連接(儘管其仍然與在伺服器中編寫的規則一同編譯)再次被調解之前必須經過特定時間間隔，這些定時目標可以被編程。在根據本發明的方法中被調解的通信連接可以是點對點連接或者點對多點連接包括多點對點連接或者甚至是多點對多點連接；在各種情況中，在連接被建立之後，伺服器不再包括在連接中。因此，伺服器可以與出現在這些通信連接之上的數據傳輸保持自由；並且避免例如通過伺服器的安全相關數據的傳輸。例如，在至少一個設備和至少一個通信夥伴之間的通信連接可以被用於從通信夥伴到設備傳送數據傳輸請求和/或命令，並且從設備到通信夥伴傳送數據和/或命令確認。然而，通常對通過通信連接可以傳輸的數據沒有限制。根據本發明的產生通信的設備特別包括作為光伏發電厂部件的設備，例如將電能從光伏發電機饋送給AC電網的所謂的太陽能逆變器。潛在的通信夥伴可以是，例如，用於管理電能的設備本身，或者用於測量、監控或用於設備的服務計算機、移動終端或通過網際網路可以從中取回數據的數據記錄儀。在根據本發明的方法的一個實施例中，設備以特定間隔定期地傳輸其當前運行參數或其所有數據，和/或根據這些數據的值的預定改變定期地將它們的所有數據傳輸到伺服器。數據傳輸的規律性保證與規則的應用相關的所有數據存在於伺服器中。以特定間隔的數據的定期傳輸，即在此同時未被改變的數據的定期傳輸，還可以被用作各個設備通常能夠通信的指示。通信夥伴還可以將它們的數據的至少一部分以特定間隔定期地轉發，和/或根據它們數據的值的預定改變將它們數據的至少一部分定期地轉發到伺服器。在此再次，在一個實施例中，以特定間隔的規律性可以優於僅具有表明通信夥伴的一般通信能力的特定改變的規律性。然而，通常，從設備傳輸到伺服器的數據和從通信夥伴傳輸到伺服器的數據都可以包括額外的通信準備就緒信號。伺服器中的規則可以通過從通信夥伴向伺服器傳輸程序數據而是可編程的。在一個實施例中，伺服器中規則的這一編程可以被限制到具有特定性質或屬性的通信夥伴。
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伺服器中的規則可以容易地允許提供或管理電能的設備本身作為其他設備的潛在通信夥伴。並且，根據哪個包括時間上重疊的通信連接可以在一個設備以及各種通信夥伴和/或一個通信夥伴和各種設備之間被調解，該規則在伺服器中被編程。除了通過根據規則由伺服器調解的通信連接的數據傳輸外，信息數據還可以由伺服器傳輸，其中，從通信夥伴傳輸到伺服器的數據包括對於信息的類屬請求，並且其中規則在伺服器中被編程，根據該規則基於對於信息和設備屬性的類屬請求信息數據被傳輸到通信夥伴。這些信息數據可以根據來自設備運行參數的規則由伺服器產生，或者它們可以已經由伺服器產生或者否則對於伺服器是可用的。例如，這些信息數據可以是具有特定性質或屬性的設備的運行數據的概要。通過網際網路對這些信息的請求不僅可能來自通信夥伴，該通信夥伴通常還可以進入與各個設備的直接通信連接，該請求還可以來自類似例如通過訪問公共網站的其它終端。本發明的方法還可以被用於實現用於管理電能的設備的運行數據的「虛擬」數據記錄儀。為了該目的，伺服器可以以規則的時間間隔調解設備和作為它們的通信夥伴的數據記錄儀之間的通信連接，通過通信連接運行數據可以被傳輸到數據記錄儀。存儲在數據記錄儀中的運行數據可以從其他通信夥伴取回，其中用於該目的的通信連接可以根據本發明的方法按照基於類屬信息的規則由伺服器調解。由於並不位於或者接近各個設備而是在其他位置，至今為止這樣的數據記錄儀是「虛擬的」，以至於在各個設備的位置沒有對數據記錄儀的直接物理訪問是可能的。現在，更詳細地參考附圖，圖1的雲描繪網際網路I。通過網際網路1，通信在空間分布式的設備3以及通信夥伴5之間發生，設備3將電能饋送至AC電網2，或者消耗來自AC電網2的電能，或者以其它方式管理電能，而通信夥伴5本身並不管理電能。特別地，通過點對點連接4發生通信。根據規則由伺服器6調解該點對點連接4。該規則基於設備3的屬性以及運行參數，除了設備3的通信地址外，其也包括在傳輸到伺服器6的數據7中。進ー歩，這些規則基於包括在從通信夥伴5傳送到伺服器6的數據8中的屬性，數據8中還包括通信夥伴5的通信地址，並且基於初始化時變數據，該初始化時變數據或者在伺服器6中產生或者包括在一個設備3的運行數據中，或者被從具有其數據8的ー個通信夥伴5傳送到伺服器6。數據7和8中的通信地址僅用於最終調解點對點連接4。然而，它們不用於決定在哪些設備3之間或者在哪個設備3與哪個通信夥伴5之間，點對點連接4被調解。伺服器6中的規則可以經由通信夥伴5藉助包括在數據8中的程序數據進行編程。這包括在數據8中可以包括對聯繫的請求，數據8可與伺服器6中編程的規則一同用於調解通信夥伴5和設備3之間的通信連接。圖1還描繪了終端9，其僅通過網際網路1，發送對信息10的類屬請求至伺服器6，並且反過來接收來自伺服器6的信息數據11，其中伺服器6已經基於包括在設備3的數據7中的設備3的屬性以及設備3的運行參數生成該信息數據。響應於包括在來自通信夥伴5的數據8中的對通信的請求，這樣的信息數據11還可以被傳送到通信夥伴5，通信夥伴5通常還能夠與設備3之一直接通信，這可以不是包括終端設備9的情形。通信夥伴5之一是數據記錄儀12，基於規則該數據記錄儀12重複地通過通信連接4被伺服器6連接到設備3以為存儲目的請求設備的所有或者特定運行參數。通過伺服器6，存儲在數據記錄儀12中的運行數據對於其他通信夥伴5是可訪問的，其中當調解通信連接4時，數據記錄儀12可以被伺服器6視為設備3。在不脫離本發明精神 和原理的實質下，本發明最佳實施例可以做出許多變型和修改。所有這些修改和變型都意在包括在由所附權利要求定義的本發明的範圍之內。
權利要求
1.一種管理電能的分布式設備通過網際網路與通信夥伴通信的方法，所述方法包括 提供伺服器； 在所述伺服器中對規則編程，所述規則確定在多個設備的哪一個至少一個設備與多個通信夥伴的哪一個至少一個通信夥伴之間，基於所述設備的類屬性質、所述通信夥伴的類屬性質以及初始化時變數據來調解通信連接，所述通信連接選自由通過所述網際網路的點對點、點對多點以及多點對多點連接組成的連接組； 通過所述網際網路從每個設備向所述伺服器傳送數據，所述數據包括各個設備的通信地址和指示各個設備的類屬性質的屬性； 通過所述網際網路從每個通信夥伴向所述伺服器傳送另外的數據，所述另外的數據包括各個通信夥伴的通信地址和指示各個通信夥伴的類屬性質的屬性；以及 響應於所述初始化時變數據的值和所編程的規則，調解由所述規則確定的至少一個設備和至少一個通信夥伴之間的所述通信連接。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，管理電能的所述設備選自包括產生電能的設備、提供電能的設備、轉換電能的設備、測量電能流的設備、監控電能流的設備、消耗電能的設備以及這些設備的控制器的設備組。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述設備組包括發電機、逆變器、變換器、變壓器、電池、電池管理系統、電網連接點以及電網節點。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述設備組包括至少一個光伏發電廠或者至少一個風力發電廠的部件。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述通信夥伴選自包括通過所述網際網路可訪問的至少一個所述設備、用於所述設備的測量計算機、用於所述設備的測量計算機、用於所述設備的監控計算機、用於所述設備的服務計算機、移動終端和數據記錄儀的夥伴組。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述設備的類屬性質和所述通信夥伴的類屬性質選自包括它們的製造商、它們的模型、它們的類型、它們的固件、它們的固件的狀態、它們的設計、它們的結構、它們的運行狀態、它們的尺寸、它們的所有者、它們的操作者、上級系統的名稱、它們的電網連接區域和它們的空間位置區域的性質組。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述初始化時變數據包括在所述伺服器中產生的定時信號。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述初始化時變數據包括一數據，所述數據包括在除它的各個通信地址和各個屬性以外，從至少一個所述設備和至少一個所述通信夥伴傳送到所述伺服器的數據中。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述初始化時變數據選自至少一個設備的當前運行參數和至少一個通信夥伴的類屬聯繫請求。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，所述設備配置為以固定間隔向所述伺服器傳送它們的數據的至少一部分。
11.根據權利要求1所述的方法，其中，所述設備配置為在所有它們的數據中的任意數據的值預定改變時，向所述伺服器傳送這些數據。
12.根據權利要求1所述的方法，其中，所述通信夥伴配置為以固定間隔向所述伺服器傳送它們的數據的至少一部分。
13.根據權利要求1所述的方法，其中，所述通信夥伴配置為根據所有它們數據中的任意數據的值的預定改變向所述伺服器傳送這些數據。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，由至少一個所述設備和至少一個所述通信夥伴向所述伺服器傳送的數據還包括通信就緒信號。
15.根據權利要求1所述的方法，其中，通過從至少一個所述通信夥伴向所述伺服器傳送程序數據，對所述伺服器中的所述規則編程。
16.根據權利要求1所述的方法，其中，通過從包括預定性質的至少一個所述通信夥伴向所述伺服器傳送程序數據，對所述伺服器中的所述規則編程。
17.根據權利要求1所述的方法，其中，所述伺服器中的所述規則調解在至少一個所述設備和不同的通信夥伴之間或者在至少一個所述通信夥伴和不同設備之間的具有時間上的重疊的不同通信連接。
18.根據權利要求1所述的方法，還包括通過所述通信連接從所述至少一個通信夥伴向所述至少一個設備傳送至少一個數據傳輸請求，以及從所述至少一個設備向所述至少一個通信夥伴傳送至少一個請求的數據。
19.根據權利要求1所述的方法，還包括通過通信連接從所述至少一個通信夥伴向所述至少一個設備傳送至少一個命令，以及從所述至少一個設備向所述至少一個通信夥伴傳送至少一個命令確認。
20.根據權利要求1所述的方法，其中，響應於通過所述網際網路的對信息的類屬請求，基於由所述設備傳送的所述屬性，所述伺服器傳輸由所述伺服器根據所述設備的所述運行參數產生的信息數據。
全文摘要
一種管理電能的分布式設備通過網際網路與通信夥伴通信的方法包括在伺服器中對規則編程。所述規則確定在哪個設備與哪個通信夥伴之間，基於設備的類屬性質、通信夥伴的類屬性質以及初始化時變數據來調解通信連接。通信連接是通過網際網路的點對點、點對多點或多點對多點連接。通過網際網路從每個設備和每個通信夥伴向伺服器傳送數據。這些數據包括設備或通信夥伴的通信地址和分別指示設備或通信夥伴的類屬性質的屬性。響應於由規則定義的初始化時變數據的值，由規則確定的設備和通信夥伴之間調解通信連接。
文檔編號H04L29/08GK103036944SQ201210433539
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者R·蒂爾, V-D·孔茨, D·施洛特 申請人:艾思瑪太陽能技術股份公司