CN100340048C - 用于电力网数据发送的方法、系统和设备 - Google Patents

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Abstract

描述了在两个电控制设备间的电力线上发送/接收或通讯数据和/或信息的方法和系统，包括：电气用户(HA)，特别是具有第一电子控制系统和至少第一电负载的家用设备；监测或控制设备(SA)，具有第二电子控制系统，所述设备(SA)被设置在电源和所述第一电负载间的所述线路上。根据本发明，通过在所述用户(HA)和所述设备(SA)间的电力调制完成数据和/或信息的发送/接收或通讯，反之亦然。

Description

用于电力网数据发送的方法、系统和设备
技术领域
本发明涉及用于在配备电力控制系统的两个设备间的电力线上发送或通讯数据和/或信息的方法、系统和设备。
背景技术
人们早就需要采用电力网作为通讯手段来发送数据或信息；这种需要在称为家庭自动化或家用(domotica)的领域尤其突出，在这里，就节能和总体性能改进而言，在不同电气用户间的对话具有明显的优点。
因为电力网本身也能够用作双向通讯线路，所以显然可以避免采用额外的线路系统，同时即使对于相隔较远或难以接通的位置(诸如车库、阁楼、地窖等等)，也确保能与所有电气用户完全接通。
许多普通的电力网数据发送系统基于采用所谓的波变换或电力线，使用能够发送和接收信息的适宜的调制解调器，后者通过特定的分别叠加在网络电压上的小电信号分别进行调制和解调制。
最常用的两种调制技术是FSK(频移键控)技术和ASK(振幅键控)技术，它们分别依据特殊的频率或振幅调制。基于FSK调制的电力线发送系统与基于ASK调制的系统相比，对电子干扰具有较高的坚固性；不过，它们相应的调制解调器都较为昂贵。总之，在这两种情况中，用于家用电气设备(诸如洗衣机、冰箱、电熨斗、电炉等等)的通讯系统费用通常过于昂贵，以致不能直接使用。
因此，由于费用的原因，所谓通讯节点(也就是在家用用户和其它外围设备间的电力网上允许信息交换的元件)不能包含在家用设备之内，而是建议作为可选设备分开处理。
但是，对电气用户的控制系统而言，也需要较高的费用。在此系统中，电子系统需要具有用于通讯节点的可能对话的适宜接口，并需要具有用于电气用户内部设备的适宜机械外壳。
为此，事实上电力网通讯的概念只涉及高价位电气用户，也就是适于能够承受不可避免的费用的较高建模范围，所以这实质上防碍了大规模生产。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述缺点，并提供用来在电力网上发送或通讯数据或信息的具体方法、系统和相关设备，它们是可替换和/或可补充的，并且可使家用电气用户(特别是家用设备)的大规模生产成本低廉。
在下面，依靠在电力网上发送或通讯数据或信息的方法、系统和相关设备，将使本发明提供的具有附加权利要求的特征并作为说明书一部分的这些目标和其它目标更为清楚。
根据本发明的电力网的数据发送/接收具体涉及通过可互补的调制和解调制技术，在两个电子设备间的二进制信息的交换。
根据本发明的电力线上的第一数据发送技术利用适宜的通过固体开关(比如是用作发送的二进制信息编码装置的三端双向可控硅开关)完成的受控电力网中断或故障(下面称作“网络间隙”或“电压间隙”)。
反之，根据本发明的在电力线上采用“受控功率吸收”的第二数据发送技术也能通过作为二进制信息编码器件的固体开关(三端开关)来完成。
在上述两种情况中，二进制信息通过特别的“功率调制”模式编码，这形成了本发明的主核；因此，上述发送技术分别称作“源功率调制模式”和“吸收功率调制模式”。显然，通过功率调制的数据编码将与用于将接收的数据解码的适宜解调制电路有关。
根据本发明，上述电力网的两种发送技术既可用作单一步骤也可用于组合步骤，这是有益的。
本发明最重要的应用例将这两种电力线的数据发送技术结合起来，涉及各个用HA(家用设备)表示的电气用户和用SA(智能适配器)表示的用于电子设备自身操作的监控设备的电控设备间的通讯。
本发明第二个重要的应用例是把一个相同的监测装置用于几个电气用户HA的集中监控，这称作MSA(多个智能适配器)，为此目的需要预先安排。
最后，本发明的第三个应用例涉及具有吸收功率消耗的家用设备(比如冰箱、冷冻箱、煤气切压器(hob)、煤气灶)的场合，在这里就采用吸收功率调制/解调制技术(也即基于受控功率吸收的技术)是特别有利的。
附图说明
通过参考附图阅读下面的由不加限制的例子提供的详细描述，读者将更清楚本发明的其它目的、特征和优点，其中：
图1示出根据本发明，在监测设备SA(智能适配器)和任意电气用户HA(家用设备)间连接过程；
图2示出二进制信息发送级或发送器的示例，包含在图1中采用根据本发明的电气用户HA的源功率调制模式的监测装置SA的控制系统中；
图3a示出二进制信息接收级或接收器的示例，包含在图1中采用根据本发明的通过监测装置SA的对用户的源功率解调制模式的电气用户的控制系统中；
图3b，3c和3d进一步示出包含在图1的电气用户HA的控制系统的二进制信息接收级的实施例中，它们分别通过根据本发明的监测装置SA对这样的用户采用源功率解调制模式；
图4示出包含在图1的电气用户HA的控制系统中的二进制信息发送级或发送器的例子，使用根据本发明的相同用户的吸收功率调制模式。
图5示出包含在图1的监控设备SA的控制系统的二进制接收级或接收器，使用根据本发明的电气用户HA的吸收功率解调制模式；
图6a示出描述总体数据信息发送的流程图，使用根据本发明的功率调制技术；这个流程图可与作为本发明目的的两种发送技术(图2和4)相关；
图6b示出与根据本发明的采用功率调制技术的数据信息接收级相关的流程图；这个流程图可与作为本发明目的的两种接收技术(图3和5)相关；
图7示出图1的监测装置SA的可能物理结构的方框图；
图8示出根据本发明的能够与几个电气用户对话的监测设备的特定实施例的方框图；
图9示出图8的监测装置有利应用的例子；
图10示出特别有利的应用例，其中电气用户HA(用冰箱表示)，用其馈电软线对外围环境的系统信息发送，只采用根据本发明的吸收功率调制/解调制模式。
具体实施方式
如上所述，本发明的目的涉及两个电子控制设备间的二进制信息发送或交换，可通过两种不同的调制和解调制技术完成，下面将主要参考图1分别描述。图1描述由SA(智能适配器)代表的监测装置和由HA(家用设备)代表的任意家用电气用户间的连接方式。
设备在图1中的电流源插座(用插座表示)和电气用户HA间的装置SA是电气用户本身执行监测和控制功能的设备；总体上，假定监测设备SA反映US-A-4,644,320或EP-A-0 550 263描述的类型。
1.电力网的第一种数据发送/接收技术：源功率调制模式
根据本发明的电力网的第一种数据发送/接收技术采用电力网的适宜受控间隙或中断作为二进制信息的编码设备，在此称作网络间隙或电压间隙；该技术表现为两个实质特征，如下所述：
-发射器，能够根据被发送的二进制信息产生网络间隙或电压间隙；在图2的上部示出了这个发射器的一种可能的布线图；
-接收器，能够探测并解码这些网络间隙；在图3a的上部示出了这种接收器的一种可能的布线图。在图3b，3c和3d的上部示出了这种接收器的可能的实施例。
具有根据本发明基本应用的源功率调制/解调制模式的电力网的数据发送/接收技术提供了网络电压各个半波比特，因此，可为每个网络间隙(涉及各个半波)分配固定的时间，诸如5毫秒或视应用而定的另一个相应值。因此，如果网络频率是50或60Hz(欧洲/美国，日本)，则相应的数据波特率分别等于100或120bps(每秒比特)。
1.1网络间隙发射器的描述
参考图2，描述了根据本发明的网络间隙发射器。
根据本发明的基础文本，与监测设备SA的控制系统有关的发射器根据固体开关或继电器(由图2的三端开关T表示)，产生具有预定时间间隔的时控网络间隙，其启动信号G(应用于三端开关T的栅)与探测网络电压零交叉点的信号ZD适当同步。
如果不需要数据发送，也就是不产生网络间隙，三端开关T位于平行于相应的能够控制电气用户HA电流的机电继电器的标准封闭的接触RC位置。而且，三端开关还能够保护接触RC，在它切换以避免发生电火花(光电弧)和其后的磨损以前全时间工作。
根据本领域的普通技术人员熟知的一个步骤，可以取得通常具有封闭三端开关T的继电器的接触RC的切换，用下面三个步骤可以进行概括：
1.关闭三端开关T；
2.向继电器线圈RC供电(断电)；
3.在继电器RC的接触终止其切换步骤并达到稳定态(非接触反跳)后，打开三端开关T。
继电器RC，三端开关T和同步信号ZD由图2中由M1表示的微控制器控制。
对于发送的二进制数据编码逻辑，根据本发明的基本原则提供了两种可用的步骤：
-正逻辑编码：逻辑(电平)“1”表示在用于数据发送的时间间隔中具有网络间隙，逻辑(电平)“0”表示在在用于数据发送的时间间隔中没有网络间隙；
-负逻辑编码：逻辑(电平)“0”表示在用于数据发送的时间间隔中具有网络间隙，逻辑(电平)“1”表示在在用于数据发送的时间间隔中没有网络间隙；
图2下部的示图是采用正逻辑编码的8位序列发送示例(不起限制作用)，其中逻辑“1s”相应的网络间隙时间段等于四分之一周期(5毫秒，即网络频率为50Hz)。开始信号“开始”以后是用时间为网络半周期(10毫秒，即网络频率为50Hz)的网络间隙表示的位序列(是不起限制作用的示例)。
图2上部的示图表示更改的半波网络电压的暂时序列(装置SA将电压A施加到用户HA)，而图2下部的示图表示微控制器M1根据各个被发送的比特的逻辑电平对三端开关T的门(gate)的信息G的脉冲。
图6a是不起限制作用的流程图，表示根据图2示出的本发明实施例的电力网数据信息发送可采用的通讯协议。
在流程图中，方框1是开始方框；方框2是测试方框，其中控制程序检查可能的发送开始条件。如果发送开始条件不能通过验证，则控制停留在方框2，不然则进入方框3。
方框3是测试方框，其中控制程序搜索网络电压零交叉点的同步条件。如果同步条件不能通过验证，则控制停留在方框3，不然则进入开始发送的方框4。方框4、5和6代表三个二进制数据发送级(是不起限制作用的例子)，如下：
1.发送发送开始信号(STX)，也就是图2中用“开始”表示的信号；
2.发送与发送的数据信息有关的固定位序列；
3.发送关于发送位序列的校验和控制信号。
一旦发送了校验和，控制进入方框7，方框7是通过控制系统测试图2的电气用户HA是否正确接收的确认信号ACK的测试方框。
如果没有信号ACK，则控制进入方框8，方框8是检查是否超时的测试方框，通过它接收装置HA的信号ACK可以到达。
如果信号ACK在规定的超时后还末到达，则控制回到方框3以完成发送循环，而如果上述纠正信号接收在规定的超时内到达，则控制进入作为发送结束方框的方框9。
1.2网络间隙接收器的描述
根据本发明的网络间隙接收器的描述参考图3a，3b和3c，其中三个可能的电路实施例分别由不起限制作用的实施例示出。
根据本发明基本观点的网络间隙接收器的第一电路实施例示于图3a，其中TF(变压器)表示包含于电气用户HA的控制卡中的标准变压器；RB(整流器电桥)表示用于对变压器TF第二级输出电压整流的二极管电桥；FC(滤波电容)表示滤波电容；VR(电压整流器)表示电压整流器，并且M2表示控制电气用户HA控制系统的微控制器。
在图3a中示出与电气用户HA有关的控制系统的接收器，通过两个阳极位于变压器TF次级端的二极管D1和D2对图2中变压器生成的网络间隙进行编码，
由二极管D1和D2整流的变压器TF次级输出半波通过电阻R1和R2组成的电阻分压器施加到晶体管TR1的基极，当晶体管TR1锁定时产生正脉冲(在较低基极0.6伏电压)。
于是，如果没有网络间隙，符合晶体管TR1并施加到微控制器M2输入SD的信号B通常是小的，节省了网络电压零交叉点，其中如图3a左侧的详细示图所示，产生二极管TR1放大的来自二极管D1和D2公共阴极输出信号的正脉冲。为简化起见，在此详细讨论中，电阻R2值假设比电阻R1中的一个略高；因此，当二极管D1和D2的阴极电压低于0.6伏时，二极管TR1被认为是锁定的。
通常，因为上述零交叉点脉冲的强度依赖于分压器R1-R2(在本发明中是可选择的)；不过，并不限制本发明的普遍性。
相反，在网络间隙中，由于采用负载电阻R3，晶体管TR1支管(manifold)的信号B取等于Vcc的高值(在电压整流器VR整流的输出电压)。于是，信号B(在图3a的下部用黑体示出)的走向表示为信号A(在相同示图的下部用黑体示出)的函数，并通过监测设备SA施加到电气用户HA。
在图3b中示出用于根据本发明的网络间隙接收器的第二种可用的电路实施例，其中TF是电气用户HA的控制卡的变压器，RB是用于对变压器TF次级输出电压整流的二极管电桥，D1是用于对变压器TF输出去耦合的二极管，FC是滤波电容器，VR是电压整流器且M2是控制用户HA的控制系统的微控制器。
与现有电路实施例相比，取代图3a的两个二极管D1和D2，来自变压器TF的输出半波由二极管电桥RB整流。提供到二极管基极TR1的信号通常通过电阻分压器R1-R2。
在图3b左侧的详细图示中可见，从二极管TR1的支管取得的信号B具有基本上与已参考图3a描述的信号基本匹配的走向。
在图3b下部的示图中，依赖于信号A的信号B用黑体表示，它与图3a示出的信号相似。
在上述两例方案中(图3a和图3b)，施加到微控制器M2的输入SD的信号是数字信号，而根据脉冲产生的持续时间将由解码信号带来的各种信息分开。
参考上述脉冲的持续时间，需要考虑三种信息类型：
1.短零交叉点脉冲，其持续时间基本依赖于电阻分压器R1-R2值，在图中相应于被发送的逻辑“零”(假设选择正逻辑)；
2.持续时间等于网络间隙的脉冲，在图中匹配四分之一网络周期，相应地被发送的逻辑“一”(假设选择负逻辑)；
3.开始脉冲(用“开始”表示)，其持续时间等于网络半周期。
图3c示出根据本发明的第三网络间隙的可能电路实施例，其中TF是电气用户HA的控制卡的变压器，RB是用于变压器TF的次级输出电压整流的二极管电桥，D1是用于变压器TF的次级输出电压去耦合的二极管，FC是滤波电容，VR是电压整流器，且M2是控制用户HA控制系统的微控制器。
与图3b的电路实施例相比，唯一的不同点是施加到微控制器M2的输入SD的信号用数字信号代替了模拟信号。这个信号将通过适宜的模/数转换器解码到微控制器M2。
图3c的示图上部示出作为信号A函数的信号B走向，在图中下部用黑体示出，并通过监测装置SA施加到电气用户HA。
可注意到，上述三个网络间隙接收器的电路实施例具有事实上与标准的零交叉点探测电路匹配的最小电子成本。不过，考虑到这样的电路需要用于电气用户HA的正常控制系统，显然根据本发明的网络间隙的探测将几乎为零花费。
图6b表示不作为限制的报告可能的通讯协议的流程图，以用来接收电力网的数字信息，并根据图3a，3b和3c示出的本发明实施例通过网络间隙技术的发送。
在该流程图中方框10是开始方框；方框11是测试方框，其控制程序检查前面用“开始”表示的STX信号的到达，其中“开始”表示监测装置SA的控制系统开始发送。如果没有检查到开始发送条件，则控制保持在方框11；不然，控制进入方框12。
方框12是计数器N的起始方框，其中存储了在发射中提供的比特NBT值。
然后，控制从方框12移到方框13，方框13是测试方框，其中控制控制程序到达与网络电压零交叉点相关的同步条件。
如果没有检查到同步条件，则控制停留在方框13；不然则进入开始实际接收过程的方框14。
方框14是测试方框，在其中验证接收比特的逻辑电平。如果逻辑电平为“1”，该值存储在接收比特的相关寄存器；不然，如果在网络半波周期中没有与逻辑“1”相关的脉冲(方框16，其中当网络频率为50Hz时可变“超时”为10毫秒)，则存储“0”(方框17)。
随后，控制进入方框18，其中寄存器N中的值由一个单元减小。
接着，进入测试方框19，在其中检查寄存器内容N。如果N远比0高，则控制进入通过通常的校验和控制技术检查比特质量的测试方框20。
如果校验和的验证具有负值，控制回到方框11，在方框11由监测装置SA重复整个发送过程；反之，如果该验证是合格的，则控制进入到方框21，在方框21将通过监测装置SA发送数据信息纠正接收的确认信号ACK。
然后方框21将控制转到方框22，也就是，循环结束。
1.3电力网数据发送技术的普遍化：
源功率调制/解调制模式
根据本发明，在电力网上的具有源功率调制/解调制模式的上述数据发送技术的更为普遍的应用可提供与各个网络电压半波相关的几个比特。例如，利用对各个网络间隙的变量持续时间(表示为相应于最短比特(比特0＝20*D0→0，1毫秒；比特1＝21*D0→0，2毫秒；比特2＝22*D0→0，4毫秒；比特3＝23*D0→0，8毫秒；)的聚集的多个基本的持续时间D0(例如D0＝0，1毫秒))可以实现。
在此例中，根据所采用的调制模式，与现有基本示例(网络间隙持续时间固定，与各个半波的比特有关)相比发射速率可明显地增加。
为简化起见，假定采用正逻辑，采用下面过程，发射或接收的二进制数据的编码和解码可根据本发明在其更普遍的实施例中执行。这是与“半字节”有关的编码/解码过程(不加以限制)，也就是，各个网络电压半波为4位二进制结构；根据上述过程的一些编码/解码实例如下：
半字节＝“0000”：即十进制“0”的发射/接收，相应总体上没有网络间隙；
半字节＝“0001”：即十进制“1”的发射/接收，相应的网络间隙持续时间为0，1毫秒；
半字节＝“0011”：即十进制“3”的发射/接收，相应的网络间隙持续时间为0，3毫秒；
半字节＝“0110”：即十进制“10”的发射/接收，相应的网络间隙持续时间为1毫秒；
半字节＝“1111”：  即十进制“15”的发射/接收，相应的网络间隙持续时间为1，5毫秒；
因此，随后的发送速度等于400或480bps，其网络频率分别是50或60Hz。
1.4不带有电压变压器的控制系统的电气用户的情况
在配备有通过用适宜的阻抗(诸如R-C串联来取代变压器)从网络直接供电的电子控制系统的特定电气用户HA的情况中，上述的发送和接收过程将被限制到只能一个半波中：即通过网络电压的一个降压阻抗向电控制系统供电。在此情况中，在一秒(波特率)中被发送的信息量明显减半，不过其发送逻辑仍依照本发明所授的原则。
在图3d中示出与上例相似的网络间隙接收器，它用于配备通过电容阻抗直接由网络电压供电的电子控制系统的电气用户HA。在该图中，DZ1表示使电源电压稳定的齐纳二极管，FC是滤波电容器，Z1是直接从网络电压向系统供电的降压阻抗(由串联的电容C1和电阻R1’组成)；M2是HA的控制系统的微控制器，R2’是拾取零交叉点信号的阻抗(具有高值：典型值为1兆欧)；D1’，D2’，D3’分别是保护微控制器M2输入SD不受可能的暂时电压破坏的两个二极管和电阻。
不具有网络间隙时，在微控制器M2的输入SD通过电阻R2’拾取并由R3’表示的同步信号通常由50％的工作周期和等于网络频率周期(例如：TR＝10毫秒，则网络频率为50Hz)的TR周期的方波组成。与之相反，如图3d左侧的详细示图所示，与网络周期TR相比，两个在后正边缘间的暂时间隙TRB较高。在此情况中，有用的信息只涉及提供HA控制系统的半波，并(例如)被包含在将信号B从其在后的正边缘与其负边缘分离的时间间隙中，从而如图3d的底部示图所示，逻辑“1”的间隔TU与逻辑“0”的间隔TZ很好地分离。
显然，在不背离本发明发明精神的情况下，本领域的普通技术人员可认识到其它用于网络间隙接收器电路方案和其它可能的编码信息译码过程。
最后，很明白，上述简化的接收器具有成本最小的优点，而电气用户HA的电子控制系统需要配备变压器，但不需要在其逻辑块和网络电压间进行电隔离。
2.电力网的第二数据发送/接收技术：吸收功率调制模式
根据本发明的电力网第二数据发送技术采用受控功率吸收作为二进制信息的编码方法，它具有两个主要部件：
-发送器，能够根据将要被发送的二进制信息进行受控功率吸收；在图4上部示出了这种发送器的一种可用电路图；
-接收器，能够探测和解码这种功率吸收；在图5上部示出了这种接收器的一种可用的电路图。
根据本发明的基本应用，在电力网上采用吸收功率调制/解调制模式的数据发送技术为各个比各个功率吸收所设置的预定阈值SS(例如SS＝3W)高的网络电压半波提供比特。在此例中，若网络频率为50或60Hz，则数据波特率分别等于100或120bps(比特每秒)。
2.1受控功率吸收发送器的描述
根据本发明的受控功率吸收发送器的描述请参见图4。
根据本发明的基本观点，对电气用户HA控制系统中的发送器编程，并使用固体开关或继电器(在图4中用三端开关T1表示)以产生受控功率吸收，其启动信号01由微控制器M2控制，依靠电压整流器PS(电源)提供，并与探测网络电压零交叉点的信号ZD基本同步。
三端开关T1连接到在电气用户HA间选用的通用电负载L1。
在较普通的情况中，电气用户HA不具有三端开关控制的负载(负载可由机电继电器控制)，而在本发明中可采用由小的三端开关(例如具有塑料外壳TO92的0，8A的器件)组成用于低负载电阻抗(例如10W)的低成本方案。
根据本发明的基本观点，对于被发送的二进制数据的编码逻辑，提供两个可用的过程，如下：
-正逻辑编码：逻辑“1”相应于存在比预定阈值SS(例如SS＝3W)高的功率吸收，而逻辑“0”对应于没有功率吸收；
-负逻辑编码：逻辑“0”相应于存在比预定阈值SS(例如SS＝3W)高的功率吸收，而逻辑“1”对应于没有功率吸收；
在图4的下部图中，示出采用正逻辑编码的8位发送示例(不作为限制)，其中对应于逻辑“1”的功率吸收等于负载L1临时功率的一半，并相当于网络周期的四分之一(对5毫秒，网络周期为50Hz)。
在“开始”信号后开始比特序列，它由负载L1的全功率吸收表示(不作为限制)，与网络周期对应(20毫秒相应的网络频率为50Hz)。图4的上部图示出三端开关T1终端的电压A，而图4的下部图示出根据被发送的各个比特的逻辑，由微控制器M2施加到三端开关T1门电路的脉冲01。在图6的流程图中示出基于受控功率吸收根据上述技术在电力线上为发送数据信息而采用的可能通讯协议；因此，该协议能够完美地匹配与上述网络间隙发送器相应的协议(网络间隙发送器描述-1.1节)。
2.2受控功率吸收接收器的描述
根据本发明的受控功率吸收接收器的描述请参见图5，其中PM(功率计)是通用功率计，S(分路器)是电阻性电流探测器而M1是上述配备监测装置SA的微控制器。
根据本发明的基本观点，在监测装置SA中控制接收的微控制器M1将通过用户HA探测功率吸收并通过装置PM对各个网络电压半波在线提供的功率的连续测量确定功率数量。
在图5下部图中示出根据本发明的受控功率吸收的解码(不作为限制)，采用正逻辑(即：逻辑“1”表示各个半波的功率吸收)。
图5的下部图是在用于电气用户HA通讯的三端开关T1终端测量的网络电压A的走向，而图上部是由装置PM测量的功率B。
图5中的电流探测器S(不作为限制)是具有低热系数的精密电阻器(例如S＝5mΩ1％)，根据欧姆定律，其两端电压(V2)正比于其电流。
更具体地说，根据本发明，该探测器S可是其它电流探测器(比如电流变换器、霍尔效应检测器等等)。
在图6b的流程图中示出基于受控功率吸收的根据上述技术的用于接收电力网信息的可能的通讯协议；因此，须注意，该协议能够完美地与上述网络间隙接收器相应的协议相匹配(参考网络间隙接收器一节)。
最后，根据本发明的基本观点，对于被接收的二进制数据的解码逻辑，上述过程需要参考发送设备(见受控功率吸收发送器的描述部分2.1)。
2.3具有吸收功率调制/解调制模式的电力网数据发送技术的一般化
根据本发明，具有上述吸收功率调制/解调制模式的电力网数据发送技术的更普遍的应用可推广到地各个网络电压半波用几个比特。这可通过对各个受控功率吸收施加可变的量值来取得，表示为与多个最小比特(比特0＝20*P0→1W；比特1＝21*P0→2W；比特2＝22*P0→4W；比特3＝23*P0→8W；)匹配的基本吸收P0(例如P0＝1瓦)的若干倍。
在此例中，与前面的基本例(即各个半波相应为1比特)相比，发送速度可明显增加；假定用简化起见采用正逻辑，根据本发明更一般的观点，被发送或接收的二进制数据的编码和/或解码可分别通过下面的步骤执行。
该编码/解码步骤对各个网络电压半波用半字节，即4-位二进制结构；下面是根据上述步骤的少量编码/解码实例：
半字节＝“0000”：十进制数“0”的发送/接收，即没有功率吸收；
半字节＝“0001”：十进制数“1”的发送/接收，即功率吸收等于1瓦；
半字节＝“0011”：十进制数“3”的发送/接收，即功率吸收等于3瓦；
半字节＝“0110”：十进制数“10”的发送/接收，即功率吸收等于10瓦；
半字节＝“1111”：十进制数“15”的发送/接收，即功率吸收等于15瓦；
产生的发送速度等于400或480bps，对小节13所述的例子，其网络频率分别是50或60Hz。
3.根据本发明的功率调制模式的例子
如上所述，对于上述电力网的源功率或吸收功率这两种数据发送技术，这种调制模式称作功率调制。
根据本发明，上述电力网的数据发送技术可有利地用于个别步骤和组合步骤；而且，本发明可基于其基本观点或其更一般的观点而使用。
根据本发明的基本观点(即，对各个网络半波的一比特发送/接收)，下面将描述具有功率调制的两种发送技术的组合使用。
该应用涉及分别由电气用户HA和电气用户操作监测装置SA表示的电子控制装置间的通讯，如图1所示。
本发明的第二个可能的应用是从前一个应用中推广得到，更具优点。在下面将描述用于受控功率吸收的基于发送技术使用的第三个可能的应用。
3.1功率调制技术的第一个例子
如上所述，图1描述了监测设备SA和家用电气用户HA间的连接步骤。
设置在电源插座和电气用户HA间的装置SA执行所述电气用户的监测和控制功能(如上所述，装置SA可采用US-A-4,664,320或EP-A-0 550 236所述装置)。
根据本发明上述应用，由监测装置SA执行的基本功能是下面功能中的一项或多项：
a)测量电气用户HA的瞬时电流吸收；
b)测量电气用户HA的电压；
c)测量由HA表示的电负载的功率因子(cosφ)；
d)测量由电气用户瞬时吸收的瞬时功率；
e)测量并在特别的非易失性存储器中存储由电气用户HA消耗的电能；
f)测量并在特别的非易失性存储器中存储在特定时间间隙中网络电压的过电压和烧毁；
g)采用继电器远程控制电气用户HA；
h)生成并在特别的非易失性存储器中存储涉及电气用户HA工作状态的信息；
i)生成并在特别的非易失性存储器中存储涉及电气用户HA操作的静态数据和使用电气用户个人的使用过程；
j)生成并在特别的非易失性存储器中存储涉及电气用户操作的诊断信息，这基于SA测量的电流方向；
k)通过适宜的通讯技术(电力线，无线频率，偶极天线等等)与外部环境的对话能力。
在图7中示出装置SA的可能物理应用，示出该装置的方框图和具有电气用户HA(用洗衣机表示)的互相连络步骤。
图7所示的方框PLM(电力线调制解调器)采用Echelon(美国)的收发器PLT-22(不作为限制)，其目的是保证通过LonTalk协议(ANSI EIA-709)向外部环境的双向电力线通讯。在方框中的NC是目前由Toshiba和Cypress制造的NeuronChip装置NC(LonTalk和NeuronChip是美国公司Echelon公司注册的商标)。
因此，由PLM和NC系列方框构成在图7中用虚线框出的通讯节点。
模块M1(微控制器)可是8-位微控制器(不作为限制，不必需但最好配备闪存)，其目的是控制装置SA。
模块PS(电源)是根据装置SA所有有源部件的电学特性，确保其稳定性的模块。
模块MEM是由类似非易失存储器的电可擦只读存储器(Eeprom)构成的存储器模块，适宜连接到微控制器M1，其中后者存储由测量模块PM(功率计)探测的从电气用户HA操作的一个或多个电量方向测量中得到的所有信息。
模块PM执行测量电气用户HA操作的一个或多个各种电量的重要任务，并将测量值发送给与其相连的微控制器M1。
模块PM是Cirrus Logic(美国)制作的装置CS5460(不作为限制)，能够测量电流，电压，功率因子(cosφ)，功率和能量。
根据更简化和更经济的观点，模块PM可简化为电流探测器，诸如电阻性分路器或环形分路器，其生成电压正比于由相关电气用户消耗的电流，通过其配备的适宜的模数转换波道电路由微控制器M1(在放大时或其后)读取。
显然，与上述限定的两例相比，本发明的目的完全包括具有中等复杂性的其它PM装置。在图7所述的装置PM的情况中，主电量用负载HA(电压加在其两端)吸收的电流表示，并通过由适宜的电阻性分路器(电阻性或环形分路器或其它电流探测器)分用模块S(分路器)和V1表示的终端所探测到的测量电压V2来测量，这没有示出，因为它位于模块PM内部。然后，这样得到的诸如cosφ的电量，功率和能量通过由装置CS5460或模块PM进行的适宜的数字分析得到，并可由微控制器M1使用以作进一步的分析。在图7中，TCR表示三端开关T和普通封闭式继电器的接触RC的模块，其功能在上述对图2的描述中已有叙述。
最后，为便于其后图8的简化描述，图7的模块PM，TCR和S包括在用虚线框出的模块PMR中。
根据本发明，模块PM是用于以受控功率吸收的形式接收用户HA发送信息的模块，如上所述的技术，而模块TCR表示上述网络间隙技术编码的信息监测装置SA的发送模块。
反之，洗衣机HA的控制系统包含两个合适的功率模块：一个用于采用受控功率吸收技术发送数据信息(参见前述图4的描述)，而另一个用于接收采用网络间隙技术通过监测设备SA发送的数据信息(参见图3a，3b和3c的描述)。
须注意，在上述功能中，标记“j”(诊断信息的产生)表示装置SA最重要的功能，这种功能是电气用户HA的远程支持和预防维护中非常重要的概念。
但是，这也是最危险的，因为它假定监测装置SA具有间接探测电气用户HA的故障或事故的能力，即只根据功率吸收值和/或其它能够由功率计PM测量的类似电学量。
根据现有技术，这样的危险情况只能通过监测装置SA和电气用户HA间(假定后者具有电子控制系统和自诊断能力)的直接诊断解决。
不过，这样的直接诊断不易于使用常规技术取得，因为它们过于昂贵(电力线发送系统)或难以实用(通过特定电缆的直接连接包括了电气用户的制作和安装的复杂性和成本)。
与之相反，应用本发明包含的功率调制发送技术，能够不添加任何成本就完全并实用地解决装置SA和用户HA间的直接诊断问题。
回到图1的实施例，根据本发明，电气用户HA(在此例中是洗衣机)能够发送所有其电子系统能够逐日向装置SA取得或发生的信息；为此目的，将采用基于受控功率吸收的吸收功率调制/解调制模式。
当在图7的装置SA的存储模块MEM中需要时存储时，这些信息可被存储：让我们以诊断信息为例，它能够随后为用户SA用于技术协助服务(例如，通过远程数据分析中心，通过根据LonTalk通讯协议控制的PLM模块)。
类似地，根据本发明的监测装置DA能够发送各种信息到洗衣机HA，诸如涉及其电负载的功率吸收的信息(用于诊断目的)和其它类似的从外部环境取得的信息(在图7中用虚线方框N示出的电力线通讯系统)；为此目的将采用基于网络间隙的吸收功率调制/解调制模式。
结果是，假定装置SA适当地设置在洗衣机HA机箱内部，上述应用显示了用于制作能够产生重要信息(类似功能，诊断和统计的功率)并将它们通过适宜的通讯系统输送到外部环境的产品的特别有效的方案。
最后，需要指出，在不背离本创新想法的新精神的情况下，可用简单的电流计(主要量)代替由Cirrus Logic的装置CS5460执行严格功率测量(导出量)。
在此例中，不危害本发明任何的创新能力，由“吸收电流”的概念简单地取代了图4和图5中“吸收功率”的概念。
3.2功率调制技术的第二个实例
图8示出具有根据本发明的功率调制并利用了两种数据发送技术的第二个可用的应用例。
该图表示具有作为图1或图7应用中所描述的装置SA推广例的MSA(多智能适配器)整体的监测装置方框图。
该装置MSA事实上来源于图7的装置SA；可注意到，代替图7中的底部模块PMR(包括模块PM，模块TCR和模块S)，这个装置MSA提供一系列的模块PMR，在图8中可见，这系列模块共有5个，分别用PMR1到PMR5表示。
可见，通过适宜的双向串联采用相同的微控制器(用MC表示)控制的几个模块PMR可使得用HA1-HA5表示的许多电气用户可同时对话。
因为装置SA最昂贵的部件用存在于符合模块PLM的所述电力线调制解调器和符合图7中模块NC的神经元芯片中的通讯节点N表示，根据本发明，配备“k”个PMR模块的装置MSA(图8例中k＝5)将无疑比采用“k”个装置SA更便利和易用。
在图9中示出采用四个模块PMR的装置MSA的应用例，这里四个有关的电气用户HA1-HA4分别是带护罩的炉圈，电烤箱，洗碟机和冰箱。
可见，该结构在内置家用设备领域(即家用设备集成在家具中)特别有益。
3.3吸收功率调制/解调制模式技术例
图10示出有益地采用了基于受控功率吸收的数据发送技术的本发明的第三个应用例，其中由家用冰箱表示的电气用户HA通过其电源线发送信息到外部环境。
根据本发明通过上述功率吸收用于数据发送的电负载是冰箱隔箱灯(不作为限制)，在图10中用“灯”表示，由图4描述的上述步骤中的三端开关控制对灯进行控制。
根据本发明通过受控功率吸收示出怎样使用数据发送技术的简单例子能够制造(不需任何额外花费)能够发送信息到外部环境的电气用户而不需要任何特别的通讯节点。
当然，在图10例中，连接到冰箱HA的电网络将采用一个合适的接收器，它能够将用灯表示的电负载吸收的电功率解调制。
通过上述描述写清了本发明的特征。
特别地，描述了用于电力网数据发送的方法和系统，具体涉及两个电子设备间的二进制信息交换，能够通过两种作为单独步骤和/或组合步骤使用的不同技术实现。例如，源功率调制能够很好地用于发送信息到电气用户；吸收功率调制能够很好地从电气用户发送信息。
对这两种技术，通过特别的“功率调制”模式编码二进制信息。
称为“源功率调制/解调制”的第一种数据发送技术采用合适的电力网受控中断或故障，定义为二进制信息编码/解码方式的“网络间隙”或“电压间隙”。
与之相反，第二种数据发送技术称作“吸收功率调制/解调制”，采用“受控功率吸收”作为二进制信息的编码/解码方式。
在附加的权利要求中符合本发明的方法、系统和设备的特征。
对本领域的普通技术人员而言，在不背离本发明思想的创新精神的情况下，将上述的方法、系统和装置进行许多可能的改变是显然的。
举例说，如上所述，符合吸收功率调制模式的发送器一般能够用于相关用户的任何由三端开关或类似的受控固体开关控制的电负载。
因此，如果该负载具有最大功率，用户控制系统需要编程以将最小的网络电压部分用于这样的负载。同时也很清楚，用户控制系统能够探测由“三端开关T+电负载L1”系统(见图4)组成的发送级可能的故障或事故，为那个目的，控制系统可适时地确定采用另一个“三端开关+电负载”级以发送信息到外部环境；在图4中示出了这样的一个例子，其中L2和LN进一步表示另外由微控制器M2控制的三端开关T2和TN所控制的用户HA的电负载，它们能够完美地代替T1产生符合本发明的受控功率吸收。
结果是，如果探测到“主”发送级L1-T1的故障，用户HA的控制系统将能够通过吸收功率调制模式将这样的诊断问题完美地发送信号到外部环境，以用于“次”级中一个的目的(例如L2-T2)。
本发明特别描述了在家用电气用户领域的应用(特别是家用电子设备)，但显然它也可应用于需要或采用的两个电子受控电气设备间的发送或数据通讯的任意领域。

Claims (45)

1.一种在各自带有电子控制系统的两个设备之间的电力线上进行数据或信息的发送/接收的方法，包括：
-电气用户(HA；HA1-HA5)，具有第一电子控制系统和至少第一电负载(L1；L2，LN)
-监测或控制装置(SA；MSA)，具有第二电子控制系统，所述监测或控制装置(SA；MSA)设置在电源插座和所述第一电负载(L1；L2，LN)间的所述电力线上，
通过电功率调制装置进行从所述用户(HA；HA1-HA5)向所述监测或控制装置(SA；MSA)以及/或从所述监测或控制装置(SA；MSA)向所述用户(HA；HA1-HA5)的在所述电力线上的数据或信息的发送/接收，其特征在于，
-在所述电力线上从所述用户(HA；HA1-HA5)向所述监测或控制装置(SA ；MSA)的数据或信息的传送是在所述第一电子控制系统的控制下通过对由所述第一电负载(L1；L2，LN)吸收的电功率或电流进行调制而取得，由所述用户(HA；HA1-HA5)发送的数据或信息通过所述第一电负载(L1；L2，LN)的电功率或电流的受控吸收而被编码，且
-数据或信息的接收是由所述监测或控制装置(SA；MSA)的所述第二电子控制系统通过解码所述受控吸收来执行的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将每个网络电压半波与一个比特相关，为每个所述受控吸收施加一比预定阈值(SS)的更高的值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将要从所述用户(HA；HA1-HA5)发送到所述监测或控制装置(SA.MSA)的二进制数据被编码
-以正逻辑编码时，其中逻辑“1”对应于存在一个比预定阈值更高的所述的受控吸收，而逻辑“0”对应不存在功率吸收，或
-以负逻辑编码时，其中逻辑“0”对应于存在一个比预定阈值更高的所述的受控吸收，而逻辑“1”对应不存在功率吸收。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受控吸收具有一持续时间，等于网络半周期的一部分。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述受控吸收等于所述第一电负载(L1)在四分之一个网络周期中吸收的瞬时功率或电流。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在从所述用户(HA；HA1-HA5)发送到所述监测或控制装置(SA；MSA)的由比特形成的二进制数据序列之前发送开始信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述开始信号由一功率吸收来表示，所述功率吸收等于关联于一网络周期的所述第一电负载(L1)的全功率。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为每个网络电压半波与几个比特相关联。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，为各个所述受控吸收设置可变量值，所述可变量值表现为基本吸收的倍数。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，将4位二进制结构或“半字节”与各个网络电压半波相关联。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一电子控制系统只施加一部分网络电压到所述第一电负载(L1；L2，LN)。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述电力线上的所述监测或控制装置(SA；MSA)和所述用户(HA；HA1-HA5)间提供数据或信息的二进制交换，其中，
-在所述第二电子控制系统的控制下，通过对提供到用户(HA；HA1-HA5)的电功率或电流的调制进行在所述电力线上从所述监测或控制装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)的数据和/或信息的传送，通过从所述监测或控制装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)的电网络的供电受控中断来对由所述监测或控制装置(SA；MSA)传送的数据或信息进行编码，且
-通过解码所述受控中断由所述用户(HA；HA1-HA5)的所述第一电子控制系统来执行数据或信息的接收。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将一个比特与每个网络电压半波进行相关，为与各个电压半波相关的每个所述受控中断设定一预定的持续时间。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将要从所述监测或控制装置(SA；MSA)发送到所述用户(HA；HA1-HA5)的所述二进制数据被编码
-以正逻辑编码时，其中逻辑“1”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“0”对应不存在，或
-以负逻辑编码时，其中逻辑“0”对应于存在一个所述的受控中断，而逻辑“1”对应不存在。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述受控中断的持续时间等于网络半周的一部分。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述受控中断的持续时间等于网络周期的四分之一。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在将要从所述监测或控制装置(SA；MSA)发送到所述用户(HA；HA1-HA5)的由比特形成的二进制数据序列之前发送开始信号。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述开始时间由所述受控中断中的一个来表示，所述受控中断中的一个的持续时间比实际数据的一个比特的持续时间要长。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，将每个网络电压半波与几个比特相关联。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，为各个所述受控中断设置可变持续时间，所述持续时间表现为基本持续时间倍数。
21.如权利要求19或20所述的方法，其特征在于，将4位二进制结构或“四位字节”与各个网络电压半波相关联。
22.一种在分别具有电子控制系统的两个设备间的电力线上发送/接收数据或信息的系统，包括：
-电气用户(HA；HA1-HA5)，具有第一电子控制系统和至少第一电负载(L1；L2，LN)；
-监测或控制装置(SA；MSA)，具有第二电子控制系统，所述监测或控制装置(SA；MSA)设置在电源和所述第一电负载(L1；L2，LN)间的所述电力线上，
提供了用于通过电功率调制进行从所述用户(HA；HA1-HA5)向所述监测或控制装置(SA；MSA)和/或从所述监测或控制装置(SA；MSA)向所述用户(HA；HA1-HA5)的在所述电力线上的数据和/或信息的发送/接收的装置，其特征在于，所述发送/接收装置包括：
-所述用户(HA；HA1-HA5)的发送级或发送器(L1，T1，O1；L2，T2，O2，LN，TN，LN)，由所述第一电子控制系统控制以执行对所述第一电负载(L1；L2，LN)吸收的电功率或电流的调制，所述用户的所述发送器包括用于通过由所述第一电负载(L1；L2，LN)的电功率或电流的受控吸收来编码数据或信息的装置(L1，T1，O1；L2，T2，O2，LN，TN，LN)，和
-所述监测或控制装置(SA；MSA)的接收级或接收器(PM，S，ZD)，由所述第二电子控制系统控制以对所述由所述第一电负载(L1；L2，LN)吸收的电功率或电流的调制进行解码，所述监测或控制装置的接收器包括用于对由所述受控吸收表示的数据或信息进行解码的装置(PM，S，ZD)。
23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述编码装置包括与所述第一电负载(L1；L2，LN)相关联的固体开关或继电器。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述固体开关或继电器(T1；T2，TN)的启动信号(O1；O2，ON)由所述电气用户的微控制器(M2)控制，并与探测网络电压零交叉值的信号(ZD)同步。
25.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述解码(PM，S，ZD)的装置包括电功率计(PM)。
26.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述解码(PM，S，ZD)的装置包括电流探测器(S)。
27.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第二电子控制系统包括一装置，用于探测由所述第一电负载(L1；L2，LN)吸收的功率或电流的存在，并通过连续测量各个网络电压半波的供电功率或电流来探测所述功率或电流吸收的存在。
28.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述发送/接收装置还包括：
-所述监测或控制装置(SA；MSA)的发送级或发送器(T，RC，G，ZD)，由所述第二电子控制系统控制以执行对从所述监测或控制装置(SA；MSA)向所述用户(HA；HA1-HA5)所提供的电功率或电流的调制，所述监测或控制装置(SA；MSA)的发送器包括用于通过对从所述监测或控制装置(SA；MSA)到所述用户(HA；HA1-HA5)的电网络供电的受控中断来编码数据或信息的装置(T，RC，G，ZD)，和
-所述用户(HA；HA1-HA5)的接收级或接收器(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’，D2’)，由所述第一电子控制系统控制以对由所述监测或控制装置(SA；MSA)提供的所述电功率或电流的调制进行解码，所述用户的所述接收器包括用于解码由所述受控中断表示的数据或信息的装置(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’D2’)。
29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述监测或控制装置(SA；MSA)的发送器(T，RC，G，ZD)的编码(T，RC，G，ZD)装置包括固体开关或继电器，所述固体开关或继电器的启动信号(G)与探测网络电压零交叉值的同步信号(ZD)同步。
30.如权利要求29所述的系统，其特征在于，所述固体开关或继电器(T)与一机电继电器的正常闭触点(RC)并联。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，所述机电继电器(RC)，所述固体开关或继电器(T)和所述同步信号(ZD)由作为所述第二电子控制系统的一部分的微控制器(M1)来管理。
32.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述电气用户的接收器(PM，S，ZD)的解码装置(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’D2’)包括两个二极管(D1，D2)，所述两个二极管的阳极都位于所述第一电子控制系统的变压器(TF)的次级端。
33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，由所述二极管(D1，D2)整流的从所述变压器(TF)的次级端输出的半波通过电阻分压器(R1，R2)施加到晶体管(TR1)的基极，以产生施加到所述电气用户的微控制器(M2)的数字信号输入端(SD)的脉冲。
34.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述电气用户的接收器(PM，S，ZD)的解码装置(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’D2’)包括二极管电桥(RB)，用于整流从所述第一电子控制系统的变压器(TF)的输出半波，并通过分压电阻器(R1，R2)将它们施加到晶体管(TR1)基极，以产生传输到所述电气用户的微控制器(M2)的数字信号输入端(SD)的脉冲。
35.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述电气用户的接收器(PM，S，ZD)的解码装置(D1，D2，R1-R3，TR1，SD；RB，R1-R3，TR1，SD；RB，R1，R2，SD；DZ1，C1，R1’-R3’，D1’D2’)包括二极管电极(RB)，用于整流所述第一电子控制系统的变压器(TF)次级端的输出电压的并产生一信号，所述信号通过分压电阻器(R1，R2)施加到所述电气用户的微控制器(M2)的模拟信号输入(SD)。
36.一种监控或控制设备，可操作地安装到将电源连接到电气用户(HA；HA1-HA5)的电负载(L1；L2，LN)的电力线上，用于实施权利要求1到21中的一种或多种方法，和/或用于使用在如权利要求22到35所述的一种或多种系统中，所述设备(SA；MSA)包括电子控制系统和用于通过解码所述电负载(L1；L2；LN)的电功率或电流的受控吸收而接收数据或信息的装置。
37.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括从下面的组中选出的一种或多种装置：用于测量由所述用户(HA；HA1-HA5)瞬时吸收的电流的装置(PM，S)；用于测量施加到所述用户(HA；HA1-HA5)的网络电压的装置(PM)；用于测量由所述用户(HA；HA1-HA5)所表示的电负载的功率因子(cosφ)的装置(PM)；用于测量所述用户(HA；HA1-HA5)瞬时吸收的功率的装置(PM，S)；用于测量所述用户(HA；HA1-HA5)消耗的电功率能量的装置(PM)；用于测量在给定时间间隔中网络电压的过电压和减电压的装置(PM)；用于所述用户(HA；HA1-HA5)的远程控制的装置(N，RC)；用于产生关于所述用户(HA；HA1-HA5)的工作状态的信息的装置；用于产生关于所述用户(HA；HA1-HA5)工作的统计数据和/或操作所述用户的个人的使用模式的装置；用于产生关于所述用户(HA；HA1-HA5)工作的诊断信息的装置；具有外部环境(N)的诊断装置。
38.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括包含调制解调器(PLM)的通信节点(N)。
39.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括存储装置(MEM)，其中存储了来自所述用户(HA；HA1-HA5)的信息或数据。
40.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括多个功率计(PM)。
41.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括多个电流计(S)。
42.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括多个相应的发送器(T，RC，G，ZD)，用于对施加到对应数量的电气用户(HA1-HA5)的电功率或电流进行调制。
43.如权利要求36所述的设备，其特征在于，包括多个相应的接收器(PM，S，ZD)，用于对由对应数量的电气用户(HA1-HA5)的负载(L1；L2，LN)吸收的电功率或电流的调制进行解码。
44.一种设备，可操作地通过电力线连接到电源，所述设备是一电气用户，用于实施权利要求1到21中的一种或多种方法和/或用于使用在权利要求22到35中的一种或多种系统中，所述电气用户(HA；HA1-HA5)包括电子控制系统、电负载(L1；L2，LN)和通过所述电负载(L1；L2，LN)的电功率或电流的受控吸收的数据或信息发送器。
45.如权利要求44所述的设备，其特征在于，包括多个替换使用的相应的发送器(L1，T1，O1，L2，T2，O2，LN，TN，LN)，并且所述电子控制系统包括一装置，用于探测所述发送器中至少第一个(L1，T1，O1)的可能发生的故障，从而为了数据或信息发送或通讯而使用所述发送器中的第二个发送器(L2，T2，O2，LN，TN，LN)。
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