CN103534661A

CN103534661A - 排队接入共享电源

Info

Publication number: CN103534661A
Application number: CN201280019721.6A
Authority: CN
Inventors: 埃迪森·阿尔梅达; 乔纳森·O·斯塔尔
Original assignee: Yi Ke Co
Current assignee: Yi Ke Co; eCurv Inc
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: MX2013009839A; CA2828221C; ZA201307183B; IL228115A; CA2828221A1; US9594363B2; EP2678750B1; US20140350744A1; US10474114B2; US8798802B2; EP2678750A4; US8219258B1; WO2012116205A3; CN103534661B; WO2012116205A2; KR20140024291A; EP2678750A2; US20120277925A1; US20170277145A1; RU2013142696A

Abstract

一种排队接入由一组电气接入点所共享的电源的方法。所述接入点彼此独立地接通并且因此具有独立的功耗。每个接入点在接通时具有特定功耗。接入点中的每一个的接通状态和关联的功耗被识别，并且用于每个接入点的负荷持续时间曲线被归一化（即，与来自其它接入点的（一个或多个）负荷持续时间曲线组合）成概率分布函数。所述概率分布函数是说明相对于一组接入点可能发生（当共同地查看时）的一组变化的“操作状态”的归一化的负荷持续时间曲线。每个操作状态具有关联的出现概率。当一组（接入点）的操作状态改变时，对所述电源的接入被选择性地排队或者出队（如果先前被排队）。

Description

排队接入共享电源

本申请基于并且要求2011年2月25日提交的序号61/463,946的优先权。

技术领域

本公开的主题总体上涉及调节电力。

背景技术

现代电力企业工业始于19世纪80年代。它由气体和电碳弧商业和街道照明系统演变而来。第一个发电站通过以现代电力企业系统的四个关键元素：可靠的中心发电、有效的配电、成功的最终使用（电灯泡）以及竞争价格为特征而引进工业。当电力的主要和唯一的最终使用是夜间电灯泡时，可靠的中心发电意味着电力供应服务所有时间可用于所有的电力需求。在19世纪80年代末期，用于电动机的电力需求将主要夜间照明带到24小时服务并且大大地提高了对用于运输和工业需要的电力需求。此外，原始的直流电（DC）电力系统迅速地被低频（50-60Hz）交流电（AC）系统代替。

由于电力在社会的经济发展中的至关重要性，对于可靠的电力供应的核心电力系统工程计划要求根据所有时间针对所有电力需求最终使用的电源可用性的假定而被广泛地定义。电力系统在历史上已被尺寸定制为处理其每年一致性的峰值需求。资费是基于当存在峰值需求时的情况的。所有这些假定导致电力基础设施的工程技术，其中供应增长（以瓦特为单位的发电容量功率）不变地追过需求增长（以瓦特为单位的平均需求功率）。电力发电容量自工业开始以来已经比平均需求容量更快地增长，而平均需求功率对发电容量功率的比值（容量因子）已经稳定地在40-50%之间。如今，设备可以具有对电力的无限制的接入。许多传感器自动化的设备在没有人工交互的情况下对环境因素做出响应。例如，天气变化使得功耗（power draw）与诸如冰箱和空调的温度感测设备同步。当多个设备同步地汲取功率时，发生谐振一致性峰值需求现象。

电力企业有责任100%地将电力输送到它们的最终用户消费者。那些相同的消费者为对电力的直接接入支付以服务他们的需要，从而应用该电力以驱动满足特定最终用户要求的广泛的一系列电力设备。峰值需求发生在对电力的需要，即用来操作他们的电力设备的电力的消费利用，超过本地ISO/RSO网络的基本负荷发电容量时。这个一致性的峰值事件触发通过公用事业提供商的附加的/较高的成本发电容量的采集以满足它们的可靠性义务，其成本常常被直接地传递给它们的消费者。

电力企业消费者可能有具有许多操作设备的单个房屋/地产和/或遍布一个或多个大城市地理（操作环境）的许多房屋/地产。在给定房屋/地产或大城市服务区域（MSA）内，一组常见的内部和外部环境因素将是明显的，如在MSA内的空气温度之外+或-2华氏度的范围或消费者的房屋/地产内的室间温度的类似窄范围内。在任何给定操作环境中，具有类似功能例如传感器自动化的环境冷却的电力设备将展示高度的同步“接通（on）/断开（off）”操作行为。因此，例如，已经发现这些设备（诸如空调和冰箱）大部分时间同时地要求电力以维持诸如目标室温的最终用户操作目标。当设备的大多数同时地“接通”时，一致性峰值被生成，要求附加的电力供应资源以满足各设备的电力需求。典型地在给定计费周期期间少于5%的时间发生的一致性峰值需求事件仍然能够占由电力企业负责给其最终用户消费者的电力的总成本的20%以上。

在本领域中存在提供调节电力设备对其电源的接入以系统地控制一致性峰值需求的系统的需要。本公开解决这个需要。

发明内容

描述了排队接入一组电气接入点所共享的电源的方法。接入点能够彼此独立地接通和断开并且因此具有独立的功耗。接入点典型地也被定位得远离彼此。一个或多个电气设备或装置可以被关联到特定的接入点。每个接入点在它接通（即从电源汲取功率）时具有特定功耗。根据本公开，接入点中的每一个的接通状态和关联的功耗被识别，并且用于每个接入点的负荷持续时间曲线被归一化（即，与来自其它接入点的（一个或多个）负荷持续时间组合）成概率分布函数。该概率分布函数是因此说明可能相对于一组接入点发生（当共同地看时）的一组变化的“操作状态”的归一化的负荷持续时间曲线。因此，如果存在“n”个接入点，则对于接入点集存在2ⁿ个可能的操作状态，其中视情况而定，每个操作状态通过与为“接通”或“断开”的接入点的某子集（该子集可以包括接入点中的全部）相对应的一组同时“事件”来表示。每个操作状态具有关联的出现概率。根据所述方法，当一组（接入点）的操作状态改变时（如由接通/断开事件来表示），对电源的接入被选择性地排队或者出队（如果先前被排队）。

特定操作状态的出现概率可以与服务等级（GoS）相关联，其中GoS是电力接入被排队持续超过特定时间间隔的概率。在优选实施例中，概率分布函数是变换（或“非归一化”）爱尔朗（Erlang）C概率分布，其对关联对于给定GoS的总功率需求的负荷持续时间曲线（表示经组合的一组接入点）建模。

在代表性但非限制性实施例中，上面描述的方法被实现在集中式计算装置（有时被称为“电源路由器”）中，并且每个接入点被用诸如数字电子开关的开关来实现。根据所描述的方法，并且假定排队然后不生效（“可用”模式），当操作状态概率（表示特定GoS）满足或者超过时，系统进入排队（或“忙”）模式以从而控制“时间”，在所述“时间”一个或多个接入点然后可以接入共享电源。优选地，针对接入点的特定接通“时间”被使用电源路由器提供给位于接入点处的数字电子开关的“接入优先级代码”来控制。电源路由器连续地生成接入优先级代码并且根据排队方案将这些代码提供给开关。在特定的时间点，一组接入优先级代码（APC）因此定义接入点的相对排队顺序，所述接入点的相对排队顺序最小化个体接入点排队时间和来自电源的功耗冲突。

上文已经概述了本发明的更相关特征中的一些。这些特征应该被解释成仅仅为说明性的。许多其它有益的结果能够通过以不同的方式应用所公开的发明或者通过如将被描述的那样修改本发明来获得。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现对结合附图进行的以下描述进行参考，在附图中：

图1是电源容量图；

图2图示了电力系统的负荷持续时间曲线（LDC）；

图3图示了由变换爱尔朗B分布所建模的电力系统LDC；

图4图示了由变换爱尔朗C分布所建模的电力系统LDC；

图5图示了图3和图4中的电力系统LDC模型的比较；

图6图示了执行本公开的排队接入方法的EAPR如何相对于在一组接入点之间共享的电源来控制一致性峰值需求；

图7图示了结合本公开的排队接入控制方法的系统；

图8图示了图7中所示出的系统的另一实施例；

图9图示了本公开的数字电子开关（DES）与EAPR之间的交互；

图10是图示了本公开的排队优化技术的流程图；

图11图示了代表性的数字电子开关（EDS）配置；以及

图12是表示在接入点处的设备功耗的统计测量的图。

具体实施方式

如上所述，本公开涉及排队接入由一组电气接入点所共享的电源的方法。接入点能够彼此独立地接通和断开并且因此具有独立的功耗。接入点典型地被定位远离彼此。一个或多个电气设备或装置可以被关联到特定的接入点。每个接入点在它接通（即从电源汲取功率）时具有特定功耗。

一般而言，排队接入（电源）被以以下方式控制。接入点中的每一个的接通状态和关联的功耗被识别，并且用于每个接入点的负荷持续时间曲线被归一化（即，与来自其它接入点的（一个或多个）负荷持续时间组合）成概率分布函数。该概率分布函数是因此说明相对于一组接入点可能发生（当共同地看时）的一组变化的“操作状态”的归一化的负荷持续时间曲线。优选地，该概率分布函数是变换（或非归一化）爱尔朗C概率分布。

本公开的排队接入方法被实现在与共享电源的一个或多个电力接入点相关联的计算装置中。在一个实施例中，概率分布函数被实现在电力设备电源路由器（EAPR）中，所述电力设备电源路由器是调节对共享电源的接入以系统地控制一致性峰值需求的计算机系统。特别地，通过位于接入点处的关联的数字电子开关（DES），EAPR将接入点“接通”或“断开”功耗状态解释为二进制数据，并且用它提供给各种开关的接入优先级代码（APC）排队接入电源。特定APC控制接入点（尤其是，与其相关联的一个或多个电力设备或装置）的接通。此外，一致性峰值需求被限制于目标“峰值功率”阈值同时仍然在遵循应用于电力的概率分布函数（例如，变换爱尔朗分布）的服务等级（GoS）内输送电力服务。优选地，服务等级（GoS）参考当电力系统在其功率消耗强度是最大的时的峰值功率周期而被定义。GoS是电力线组中的电力接入被排队持续超过特定时间间隔的概率，被表示为十进制小数。通过以这种方式排队接入共享电源，电力设备（与接入点相关联）以最小化导致一致性峰值需求的功耗冲突的有序方式来接入它们的电源。

应用于电力的爱尔朗分布

以下部分提供有关概率分布函数和应用于电力的爱尔朗C的使用的附加细节。假定熟悉爱尔朗分布（和爱尔朗数据表）。

爱尔朗分布是由A·K·爱尔朗（A.K.Erlang）开发以检查可能同时对交换台运营商进行的电话呼叫的数目的连续概率分布。对于电话业务工程技术的这个作业以后被扩展以通常考虑排队系统中的等待时间。爱尔朗（E）是在电话中用作在服务提供电话电路上的携载负荷的统计测量的无量纲单位。流入话务量（以爱尔朗为单位）通过以下关系与呼叫到达率λ和平均呼叫保持时间h有关：E=λh，假如h和λ使用相同的单位时间（秒和呼叫每秒、或分钟和呼叫每分钟）来表示。

爱尔朗B模型是用于自爱尔朗分布得出以描述一组电路中的丢失呼叫的阻塞概率的公式。该公式在不成功呼叫未被排队的情况下适用。以下公式提供了到达电路组的新呼叫因为所有服务器（电路）忙而被拒绝的概率P_b；特别地是，当E爱尔朗的话务量被提供给m个干线（通信信道）时的B(E,m)：

P_{b} = B (E, m) = \frac{\frac{E^{m}}{m!}}{{Σ_{i = 0}^{m}}_{i!}^{E^{i}}}

在上述公式中，P_b是阻塞概率，m是组中的诸如服务器或电路的资源的数目，并且E=λh是以爱尔朗提供的话务量的总量。

爱尔朗C模型表达在排队系统中的等待概率。如果所有电路忙，则请求被排队。无限数目的请求可以被同时地保持在队列中。以下公式计算使携载话务量排队的概率，假定排队的呼叫留在系统中直到它们能够被处理为止：

P_{w} = \frac{\frac{A^{N}}{N!} \frac{N}{N - A}}{Σ_{i = 0}^{N - 1} \frac{A^{2}}{i!} + \frac{A^{N}}{N!} \frac{N}{N - A}}

在上述公式中，A是以爱尔朗为单位提供的总话务量，N是服务器的数目，并且P_w是消费者必须等待服务的概率。

根据本公开，爱尔朗分布在一组假定之下被变换成适用于电力系统规划。这些假定是下列的：（i）电力设备要么“接通”要么“断开”并且利用一组电路（电力电线）来取得对共享电源的接入；（ii）在电力设备“接通”时电力设备使用其的电路组的电力；（iii）在没有接入控制（如由所公开的排队接入方法提供）的情况下，电力设备由其遵循爱尔朗B分布的电源来服务并且接入未被排队（而且电源所有时间满足所有电力需求）；（iv）（根据本公开）用于电力设备的排队接入控制系统优选遵循爱尔朗C分布，并且排队的设备留在系统中直到它们能够被处理为止；（v）电源容量相当于传统爱尔朗分布中的“服务器的数目”；（vi）一定时间段上的平均功率需求相当于爱尔朗分布中的“携载负荷”；以及（vii）电源容量等于在给定时间的需求功率。借助这些假设，技术根据以下规则将爱尔朗分布变换为电力需求。首先，“服务器的数目”相当于以兆瓦（MW）为单位的电源容量（P_S）乘以常数因子“K”，即：N～P_S(MW)*K。这个关系被表示在图1中的图中。其次，“携载话务量”相当于以兆瓦（MW）为单位的平均需求功率（P_D）乘以同一常数因子，即：E～P_D(MW)*K。

作为另外的背景，“负荷持续时间曲线”（LDC）在电力产生中被用来图示发电容量要求与容量利用之间的关系。LDC与负荷曲线类似，但需求数据被以幅值的降序而不是按时间顺序排序。LDC曲线示出对于每个负荷的增量的容量利用要求。每片（slice）的高度是容量的测量，而每片的宽度是利用率或容量因子的测量。两者的积是电能（例如千瓦时）的测量。图2图示了用于电力系统的代表性负荷持续时间曲线。应用于电力的变换爱尔朗B分布对以兆瓦（MW）为单位的给定平均需求功率的负荷持续时间曲线建模，其中“%时间”表示电力系统服务等级（GoS）。图3图示了由变换爱尔朗B所建模的负荷持续时间曲线。根据本公开，应用于电力的变换爱尔朗C分布对以兆瓦（MW）为单位的给定平均需求功率的负荷持续时间曲线建模，其中“%时间”表示系统“排队（%时间）”。图4图示了由变换爱尔朗C所建模的负荷持续时间曲线。当实现根据本公开的电源排队接入系统时，电力系统负荷持续时间曲线轮廓改变，提高了其容量因子同时减少其一致性峰值需求。图5图示了图示比较的由变换爱尔朗B和C所建模的（一个或多个）电力系统负荷持续时间曲线。例如，在具有2.7MW平均功率需求的电力系统中，对于在“80%峰值需求”的峰值需求目标阈值和在“5%GoS”的相应排队时间，一致性峰值需求被降低了20%。

根据本公开，并且如上所述，EAPR调节对共享电源的接入以系统地控制一致性峰值需求。优选地，一致性峰值需求被限制于目标“峰值功率”阈值同时仍然在遵循应用于电力的变换爱尔朗C分布内输送电力服务。图6图示了根据本公开的EAPR一致性峰值需求减轻的表示。

实施方式

发明主题的实施例在图7中被图示。根据本文中所描述的原理操作的“系统”700包括电力设备电源路由器702，以及一组数字电子开关（各个，DES）704。诸如EAPR或DES的名称不应该被视为限制性的。一般而言，EAPR被实现在诸如计算机系统的自动化计算机器中。EAPR可以被概念化为现有电力线组之上的“层”，并且它是电源接入层。DES可以为任何SCADA兼容装置，或者更一般地，网络附连的控制装置。如所图示的，每个DES具有到EAPR702的数据连接705，该数据连接可以在包括但不限于固定线路、无线或其一些组合的任何类型的网络之上。

在其中无线通信被使用的场景中，DES和EAPR中的每一个都可以包括或者具有与其相关联的收发器模块。收发器模块可以被配置成使用各种类型的协议、通信范围、操作功率要求、RF子带、信息类型（例如，语音或数据）、使用场景、设备等等进行通信。因此，在各种实施例中，收发器模块可以包括被配置成支持用于诸如GSM、UMTS、CDMA和/或LTE系统的蜂窝无线电话系统的语音通信的一个或多个收发器。收发器模块还可以包括被配置成依照一个或多个无线通信协议来执行数据通信的一个或多个收发器，所述一个或多个无线通信协议诸如WWAN协议（例如，GSM/GPRS协议、CDMA/1xRTT协议、EDGE协议、EV-DO协议、EV-DV协议、HSDPA协议、长期演进协议等）、WLAN协议（例如，IEEE802.11a/b/g/n、IEEE802.16、IEEE802.20等等）、PAN协议、红外线协议、蓝牙协议、包括无源或有源RFID协议的EMI协议等等。

还可以取决于实施来使用其它协议和通信方法，例如使用基于网际协议（IP）的联网技术、SCADA（监视控制和数据采集）兼容协议等等。

相对于电力系统706，开关704包括电力“接入点”。电力系统（或“电源”）706被在各接入点之间共享。每个接入点是不同的，原因在于它具有来自电源的独立的功耗。因此，共享该电源的每个接入点能够彼此独立地接通/断开。典型地，数字电子开关被定位于多个地理上分散的位置中，虽然一对开关（各个为不同的接入点）可以被物理上共同定位于某些操作环境中，但是所述位置可能是远离彼此的。如图8中所图示的，由DES所表示的接入点可以具有与其相关联的一个或多个电力设备或装置802和804。这些设备或装置共享电源806。每个接入点可能有一个设备或装置，或者一个以上的设备或装置。

一般而言，EAPR700用排队顺序调节数字电子开关（DES），所述排队顺序最大化电源706（或806，图8）的容量因子并且最小化其一致性峰值需求，同时在服务等级（GoS）内将可靠且可接受的电力服务输送到任何个体设备的最终用户。为此目的，EAPR优选地将接入点“接通”或“断开”功耗状态解释为二进制数据。EPAR通过数字电子开关用所谓的“接入优先级代码”（每个，“APC”）排队接入共享电源（电力系统）。特别地，EAPR为各接入点生成一组APC并且给每个DES提供特定的APC。APC是分配给特定DES的相对排队顺序。APC集由EAPR周期性地并且在连续的基础上生成。仅出于说明的简单，接入点被假定成具有与其相关联的一个电力设备。APC使用电力设备在其电力线路上的功耗统计测量、其最终使用服务要求以及如将被描述的“接入优先级请求”（每个，APR）来定义。APR是由对电源的接入是急需的最终用户给出的信号。这个信号可以被用来定制某些操作环境中的最终用户最大可接受的排队时间。

电力设备电源路由器（EAPR）执行若干功能。它监控电力网络服务器的功耗并且对于期望的服务等级（GoS）将功率需求限制于目标“计划峰值功率”阈值。为此目的，EAPR将接入点优先级代码（APC）传送给每个DES，确保DES最大排队时间完整性，并且换算以最小化个体DES排队时间。EAPR还执行若干行政和管理功能，诸如对DES装置进行鉴权、收集并且存储DES数据、按需更新DES固件或软件以及提供用户接口，通过所述用户接口被许可的用户能够设置或者对系统阈值、警报和自动化例程进行编程或者获得报告。每个数字电子开关（DES）执行若干功能。其主要操作是请求接入电源、接收APC以及在其在队列上的EAPR指定的时间（如由APC来确定）将电力切换为“接通”。DES还提供行政功能，诸如鉴权并且与EAPR建立安全数字通信、捕获最终用户APR、监控关联设备的功耗以及执行EAPR供应的自动化例程和微控制器固件或基于处理器的软件更新。

如上面所指出的，接入优先级代码（APC）是分配给特定DES的相对排队顺序。由EAPR提供给特定DES的APC定义在给定时刻（或时间段）的电力设备最大排队时间。当电力系统功耗（例如，总功耗）高于目标（例如，“计划峰值功率”）阈值并且EAPR开始它的排队接入过程时，在DES处接收到的APC被用来最小化总的系统排队时间。APC考虑相应的电力设备最终使用服务要求，其典型地包括下列中的一个或多个：功耗（以瓦特为单位，其是当电力设备在其工作循环期间“接通”时的平均功耗）；使用时间（以分钟为单位，其是电力设备在其工作循环期间“接通”的分钟的平均数）；使用频率（以分钟为单位，其是电力设备在“接通”次数之间分钟的平均数）；位置（用来识别设备的近似地理位置，并且用来确保设备属于相应的EAPR电路）；最终用户最大可接受的排队时间（以秒为单位，其是设备最终用户在设备使用中将接受延迟的平均时间，并且这个值可以为工业平均、最终用户APR历史或其一些组合）；以及“接入优先级请求”（APR）（如上面所指出的，由对电源的接入是急需的最终用户给出的信号）。上述一个或多个参数的集有时被称为“APC参数”。

图9图示了特定DES与EAPR之间的基本交互。针对每个DES执行这个相同的交互。在步骤900处，DES发起对EAPR的接入请求，传递鉴权参数和APC参数（其可以包括APR）。在步骤902处，EAPR完成DES鉴权并且执行其排队例程。该排队例程在图10中被示出，并且它在下面被描述。如果EAPR确定排队是必要的（即，系统处于“忙”模式），则EAPR将APC发送到DES。（APC在这时还被发送到每个其它DES）。这是步骤904。另一方面，如果EAPR确定排队是不必要的（即，系统处于“可用”模式），则EAPR向DES发送接入请求“许可”响应。如果APR存在或者接入请求“许可”被接收到（如果处于“可用”模式），则DES立即在步骤906处通过根据APC（如果处于“忙”模式）“接通”被附连的设备来响应。在步骤908处，DES报告实际的排队时间和功耗测量。在步骤910中EAPR存储DES数据并且更新DES配置文件。这完成了交互。

图10图示了被用来许可对由接入点所共享的电源的接入的本公开的EAPR排队优先过程的操作。根据本实施例，并且当电力系统总耗用电流低于设置的“计划峰值功率”阈值时，DES接入电源被许可。这是“可用”模式。然而，当电力网络总功耗高于所设置的“峰值功率”阈值时，EAPR开始其接入排队过程。这是“忙”模式。优先过程通常工作如下。当处于“断开”状态的电力设备请求接入电源时，它们被排队。如果在队列中存在“一个”以上的DES，则DES排队顺序是基于它们的接入优先级代码的。优选地，APC还携带每个DES最大可接受的排队时间（优选地不应该被超过以保证服务完整性的时间）。具有给定APC（例如，表示较短时间约束）的DES相对于具有较高值的APC的DES在队列中将具有较高的优先级。视需要，APR可以被实现；如上面所指出的，APR是绕过队列给出对电源的立即接入的最终用户请求。

过程流在步骤1000处开始，其中DES作出电源接入请求。如上面所指出的，可能存在多个DES装置，并且每个这样的装置可以在任何时间要求接入电源。测试在步骤1002处被执行以确定该电源是否正在其计划峰值功率（或一些其它指定的）阈值以下操作。如果在步骤1002处的测试的结果是肯定的，则例程在步骤1004处继续并且DES接入请求被许可。这是可用模式。然而，如果在步骤1002处的测试的结果是否定的，则峰值功率阈值（GoS）已满足或者超过。例程然后分支到步骤1006并且排队以先前所描述的方式开始。在步骤1008处，测试被执行以确定最终用户APR是否与DES电源接入请求相关联。如果是这样的话，则例程绕过排队操作并且许可该请求（通过返回到步骤1004）。如果不存在与请求相关联的APR，则测试在步骤1010处被执行以确定用于DES的APC是否大于最大可用的排队时间。如果是这样的话，则例程再次返回到步骤1004以许可接入请求。然而，如果在步骤1010处的测试的结果是否定的，则测试在步骤1012处被执行以确定DES接入请求是否是队列上的下一个请求。如果不是，则例程返回到步骤1006并且排队过程继续。然而，如果测试步骤1012的结果是肯定的，则接入请求被许可（因为DES在队列中的位置在那时已经达到了）。

优选地，如果系统状态是“忙”，则所有断开状态DES被立刻排队。当系统状态改变时，EAPR也可以设置新的峰值功率阈值。在优选实施方式中，每当系统状态改变时执行这个动态峰值功率阈值改变。

上面描述的排队方案提供显著的优点。技术通过接入点的调节（并且特别地，通过将APC提供给DES）来控制一致性峰值需求。在这个需求调制方案中，接入点中的每一个的接通状态和关联的功耗被识别，并且用于每个接入点的负荷持续时间曲线被归一化（即，与来自其它接入点的（一个或多个）负荷持续时间曲线组合）成被用来驱动排队过程的概率分布函数。有效地，该概率分布函数是因此说明可以相对于该组接入点（该组DES，当共同地看时）发生的一组变化的“操作状态”的归一化的负荷持续时间曲线。因此，如果存在“n”个接入点（和DES），则对于该接入点集存在2ⁿ个可能的操作状态，其中每个操作状态通过与接入点的某子集（该子集可以包括接入点中的全部）相对应的一组“同时事件”来表示。例如，如果存在三（3）个接入点，则存在与为接通（二进制“1”）或断开（二进制“0”）的DES装置（标记A、B以及C）中的每一个相对应的八（8）个可能的操作状态。诸如{0,0,1}的操作状态指的是DES“A”为断开、DES B为断开以及DES C为接通。每个操作状态具有关联的出现概率，并且各概率总计为100%。特定操作状态然后可以被设置为“峰值功率”阈值（如上面关于图10所描述的）。峰值功率阈值典型地表示与特定操作状态相关联的服务等级（典型地被表达为百分比或十进制小数），在所述特定操作状态下排队是期望的（例如，GoS=2%，表示当DES ABC接通时的操作状态，其对应于操作状态{1,1,1}）。可能存在触发排队操作的一个以上的这样的阈值。

根据所述方法，当一组（接入点）的操作状态改变时（如当DES接入请求在EAPR处被接收时由接通/断开事件所表示的那样），对电源的接入被选择性地排队或者出队（如果先前被排队）。这是上面关于图10所描述的操作。一个或多个概率阈值（GoS值）定义在系统被设置成变得可用（无排队）或忙（排队）情况下，有效过滤要求最高电力消耗的最不频繁的事件（接入点的操作状态，共同地看）。如本文中所用的术语“最不频繁的”和“最高的”不应该被视为将排队解决方案限制于任何特定的实施例方式。更一般地，所描述的方法将电力需求视为与波传输（“开/关”数字波）类似，并且排队操作有效地调整这个波信号的相位，提供相位调制的形式。因此，例如，调制调整第一设备的操作频率的相位以最小化与一个或多个其它设备信号“冲突”，因此降低了系统聚合功率需求。通过降低需求，电力消费者接收到显著的经济效益（即，降低的电费）。以这种方式，排队技术为电力系统提供了唯一通道接入方法。

在可替换的实施例中，该技术可以被用来提高一致性需求（即通过对个体波信号进行相位调整来调制聚合波信号的幅度）。

图11图示了表示DES。如上面所指出的，优选地，存在与接入点相关联的DES，并且一个或多个电力设备或装置可以与特定DES相关联。一旦EAPR确定系统是或者应该是“忙”，则DES就使用APC在接入点处实施所要求的排队。DES典型地使用硬件组件或硬件和软件组件来实现。如在图11中所看到的，DES1100的代表（但非限制性实施方式）包括若干组件：微控制器1102、开关继电器1104、电力监控器1106以及优先级开关1108。如上所述，DES的主要作用是请求接入电源并且根据EAPR指令许可它，如此一致性的峰值需求被调制。此外，DES鉴权、向EAPR报告其功耗，并且执行自动化例程。功耗被电力监控器1106监控以检测DES失效并且概括出该设备的功率使用模式。功耗、使用频率、位置以及APR被EAPR考虑以许可接入电源。DES优先级开关1108在接收到的APC不反映目前最终用户服务要求的情况下生成最终用户接入优先级请求（APR）。微控制器1102控制各种功能，包括鉴权并且通过数据连接与EAPR建立安全数字通信，发出请求（到EAPR）以接入电源，以及控制开关继电器1104以基于其排队顺序和APC在给定时间“接通”电力。微控制器还捕获由优先级开关1108所生成的最终用户接入优先级请求并且执行其它EAPR供应的自动化例程。一旦它被许可接入电源，DES就在概率分布函数（例如，变换爱尔朗C分布）的上下文内成为活动网络服务器。同样地，其功耗被添加到电力系统总功耗并且对照排队算法的峰值功率阈值来验证。

一个或多个传感器自动化的设备（未示出）连接到DES“传感器的位”输入端1105。因为设备传感器负责“接通”设备，所以这个位触发EPAR请求接入电源。当接入被EAPR许可时，“开关位”输出信号1107“接通”设备，同时DES电力线监控器电路1106测量设备功耗。

图12是表示在特定DES处的设备功耗的统计测量的图。如已被描述的那样，APC参数（功耗、使用时间、使用频率、位置、最终用户最大排队时间以及任何APR）被EAPR用来定义对EAPR队列中相对于其它电力设备具有较短使用时间和较高使用频率的电力设备的排队顺序进行优先级排序的APC。此外，归一化的功耗根据以下关系（其是示例性的，而非限制性的）提供促成在相同位置处的DES组中具有较低功耗的DES的加权因子：

归一化的功耗=功耗/Max(系统的DES功耗)

APC=(归一化的功耗)*(使用时间)^2/(使用频率)

在一个实施例中，APC值是以分钟为单位的DES最大排队时间；优选地，这个值不超过设备使用时间及其最终用户最大可接受的排队时间的最小值：

APC≤最小值(最终用户可接受的排队时间，使用时间)

作为示例，实现所描述的解决方案的系统包括基于在电源路由器中执行的预测软件算法来控制在各位置（其典型地是遥远的）处的峰值需求的一组DES（例如，SCADA兼容）装置和EAPR。如已被描述的那样，EAPR操作以最小化接入点排队时间和来自电源的功耗冲突（通过预测地计算并且实现操作相移），从而降低来自EAPR控制的周期工作的设备、装置以及服务的峰值功率需求。DES功能性可以被用硬件、固件或软件来实现。

EAPR（或其一些功能性）可以被实现在作为“软件即服务”的云实施内。

系统可以被实现在单个物理设施内、跨越多个物理设施等等。在可替换的实施例中，系统被用模块化的、分层架构实现，例如，其中驻留在地区服务器上的软件提供与其无线连接的DES装置的本地监控和控制，同时中心服务器（EAPR在其中执行）监视地区服务器。

在示例实施例中，DES装置位于电信掩蔽所、无线设备室、计算机服务器室、商业地产、机构和教育学校场地、上游和下游油气钻井现场和精炼厂、电动车充电站、城市电力系统、政府设施、电力企业以及其它内。

EAPR与DES之间的链路优选是安全的。APC代码可以通过包括但不限于经由SMTP作为电子邮件消息、经由NNTP（telnet）、经由SMS（文本）或MMS（多媒体）消息、经由SOAP（作为web服务）承载的HTTP等等的任何基于IP或其它的传输层协议而被传送。发送到DES的APC优选是AT（注意）命令，并且同样地能够被以模拟形式发送。发送到DES的命令是可以被理解为“时间”的值。优选地，每当EAPR与DES握手时该值被更新。

DES功能性可以被结合到现有SCADA兼容或其它类型的电气装置或设备中。不要求DES被实现为独立装置；相反地，一个或多个描述的功能可以通过软件或其它配置而被添加到现有的电气装置/设备。在这个方法中，系统提供商提供EAPR功能（例如，作为基于云的服务）并且连接到已被配置成提供所描述的接入点功能性和操作的装置/设备。这个方法降低了实现交钥匙（turnkey）解决方案的成本，因为它利用了在（一个或多个）控制点的现有硬件。

由所公开的主题所提供的需求调制可以在已描述的EAPR/DES功能性的任何物理布置中实现。

如本文中所描述的爱尔朗概率分布的使用是优选的，但不旨在限制所公开的主题。爱尔朗概率分布是伽玛（Gamma）分布的特殊情况，并且也可以使用任何这样的分布。可以被应用的其它概率分布包括泊松（Poisson）分布、帕雷托（Pareto）分布、伯努利（Bernoulli）过程分布以及恩格塞特（Engset）计算。

如已被描述的系统组件是代表性实施例。不要求所有这样的组件被包括，或者经识别的边界如图所示。视情况而定，更多组件中的一个可以与系统或其它实体组合或者相关联，而不被背离所描述的主题的范围。不要求组件位于相同的数据中心内。根据需要，EAPR或DES包括计算机器和关联的电子系统和/或机械装置。所描述的功能可以通过机器、装置、程序、控制器、开关、进程、执行线程等等来实现。

虽然上文描述了由本发明的某些实施例所执行的操作的特定顺序，但是应该理解的是这样的顺序是示例性的，因为替换实施例可以以不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等等。在本说明书中对给定实施例的参考指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每一个实施例都可能未必包括该特定特征、结构或特性。

本主题在此能够采取全硬件实施例、全软件实施例或包含硬件元件和软件元件两者的实施例的形式。在一个实施例中，功能性被在一个或多个服务器机器中执行的软件来实现。所公开的系统（或其部分）可以采取可从提供用于由计算机或任何指令执行系统使用或者与计算机或任何指令执行系统相结合地提供程序代码的计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式。计算机可用或计算机可读介质可以是能够存储用于由指令执行系统、设备或装置使用或者与指令执行系统、设备或装置相结合的程序的任何装置或设备。介质可以是电子的、磁的、光学的等等。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机磁碟、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、刚性磁盘以及光盘。光盘的当前示例包括紧致盘-只读存储器（CD-ROM）、紧致盘-读/写（CD-R/W）以及DVD。

虽然已经单独地描述了系统的给定组件，但是普通技术人员将了解，可以在给定指令、程序序列、代码部分等等中组合或者共享各功能中的一些。

已经对我们的发明进行了描述，我们现在要求保护的为如下。

Claims

1.一种设备，包括：

至少一个硬件处理器；以及

计算机存储器，所述计算机存储器保持由所述硬件处理器执行以提供排队接入由一组电力接入点所共享的电源的方法的计算机程序指令，所述方法包括：

对于每个接入点，识别与处于接通状态的所述接入点相关联的功耗值，所述功耗值与负荷持续时间曲线相关联；

归一化用于所述接入点的一组操作状态的所述负荷持续时间曲线以生成概率分布函数，所述概率分布函数具有与操作状态的数目相对应的一组概率阈值，所述概率阈值包括表示对所述电源的接入应该被排队的特定服务等级（GoS）的至少一个阈值；以及

当响应于操作状态中的第一改变，表示所述服务等级的所述阈值被满足时，排队接入所述电源。

2.如权利要求1中所述的设备，其中所述概率分布函数是变换爱尔朗C概率分布。

3.如权利要求2中所述的设备，其中所述变换爱尔朗C概率分布函数对关联对于所述特定服务等级的总功率需求的负荷持续时间曲线建模。

4.如权利要求1中所述的设备，其中至少第一和第二接入点具有独立的功耗。

5.如权利要求4中所述的设备，其中所述第一和第二接入点在地理上被分布为远离彼此。

6.如权利要求1中所述的设备，其中一个或多个设备与特定接入点相关联。

7.如权利要求1中所述的设备，其中排队接入所述电源的步骤调整与特定接入点相关联的设备的接通。

8.如权利要求7中所述的设备，其中所述接通通过给所述特定接入点提供接入优先级代码而被调整，所述接入优先级代码是被提供给包括所述特定接入点的所述接入点的一组接入优先级代码（APC）的成员，所述一组接入优先级代码定义所述接入点的相对排队顺序以最小化接入点排队时间和来自所述电源的功耗冲突。

9.如权利要求1中所述的设备，其中所述方法还包括：当响应于操作状态中的第二改变，表示所述服务等级的所述阈值停止被满足时，使所述电源接入出队。

10.如权利要求1中所述的设备，其中所述概率分布函数被连续地重新生成。

11.如权利要求1中所述的设备，其中所述方法被实现为代表一个或多个参与实体的服务。

12.一种功率需求管理系统，包括：

一组开关，其中所述一组开关中的每个开关与电力接入点相关联，所述电力接入点是提供对电源的共享接入的一组电力接入点中的一个；以及

电源路由器，所述电源路由器包括硬件元件操作软件，所述电源路由器被配置成：

13.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中所述概率分布函数是变换爱尔朗C概率分布。

14.如权利要求13中所述的功率需求管理系统，其中所述变换爱尔朗C概率分布函数对关联对于所述特定服务等级的总功率需求的负荷持续曲线建模。

15.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中至少第一和第二接入点具有独立的功耗。

16.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中一个或多个设备与在特定接入点处的开关相关联。

17.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中所述电源路由器通过控制在特定接入点处的开关以调整与所述开关相关联的设备的接通来排队接入所述电源。

18.如权利要求17中所述的功率需求管理系统，其中所述接通通过所述电源路由器给在所述特定接入点处的所述开关提供接入优先级代码而被调整，所述接入优先级代码是被提供给包括在所述特定接入点处的所述开关的所述一组开关的一组接入优先级代码（APC）的成员，所述一组接入优先级代码定义所述一组开关的相对排队顺序以最小化个体接入点排队时间和来自所述电源的功耗冲突。

19.如权利要求18中所述的功率需求管理系统，其中接入优先级代码（APC）是与和位于所述接入点处的所述开关相关联的至少一个电力设备相关联的最终使用服务要求的函数。

20.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中当响应于操作状态中的第二改变，表示所述服务等级的所述阈值停止被满足时，所述电源路由器使所述电源接入出队。

21.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中开关与SCADA兼容装置相关联。

22.如权利要求12中所述的功率需求管理系统，其中所述电源路由器连续地重新生成所述概率分布函数。

23.一种与电气接入点相关联的设备，所述电气接入点是共享电源的一组分布式接入点中的一个，包括：

至少一个硬件处理器；以及

计算机存储器，所述计算机存储器保持由所述硬件处理器执行以提供一种方法的计算机程序指令，所述方法包括：

提供识别与所述接入点相关联的功耗的数据；

周期性地接收用于所述接入点的接入优先级代码（APC），所述APC是周期性地返回给所述一组接入点以定义所述接入点的相对排队顺序以最小化个体接入点排队时间和来自所述电源的功耗冲突的一组接入优先级代码中的一个，所述一组接入优先级代码从概率分布函数得出，所述概率分布函数具有一组一个或多个概率阈值，所述一个或多个概率阈值表示对所述电源的接入应该被排队或者出队的服务等级（GoS）；以及

根据所述APC使得能够接入所述电源。

24.如权利要求23中所述的设备，其中一个或多个电气装置与所述接入点相关联。

25.如权利要求24中所述的设备，其中所述一个或多个电气装置包括SCADA兼容装置。

26.如权利要求24中所述的设备，其中所述一个或多个电气装置包括调节循环工作的电气设备的电气操作的控制装置。

27.如权利要求23中所述的设备，其中所述概率分布函数是变换爱尔朗C概率分布。

28.如权利要求23中所述的设备，其中所述APC设置用于与所述接入点相关联的设备的接通的相对排队顺序。