CN104993988B - 一种能源互联网调度与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于网络通信与能源传输技术领域的一种能源互联网调度与控制方法。能源互联网控制节点确定需要进行能量传输的源微网、目的微网、源主机、目的主机、源主机和目的主机的IP地址；能源互联网控制节点向源主机发送控制通知报文，控制通知报文采用UDP报文协议传输；源主机向目的主机发送传输路径测试报文，得到响应后发出“开”信号报文；建立“路由路径信息”，通过信息‑能源基础设施一体化，将路由路径信息映射到能量路由器，建立能量传输路径，开始能量传输；能量传输持续时间到达时，源主机发送“关”信号报文，断开能量传输。通过SDN控制能源互联网能量传输路径的建立和撤销，实现了能源传输的及时有效调度和控制。

Description

一种能源互联网调度与控制方法

技术领域

本发明属于网络通信与能源传输技术领域，特别涉及一种能源互联网调度与控制方法。

背景技术

能源互联网就是使能源(电能)可以通过能量路由器像互联网中的信息一样按需自由双向传输，实现网络的平稳运行，提高能量的利用率、共享性和流动的灵活性。要达到上述目的，需要通信系统网络相关信息的控制和辅助。信息通信系统与基本电力系统的结合产生了能源互联网。

能源互联网的发展正从信息能量结合阶段发展到信息能源基础设施一体化阶段。在该阶段，信息和能源相关的基础设施在物理上融合到了一起。可以保证在电力网络侧收集的电网运行状态数据的准确性和及时性，并且实现实时控制。将信息网络和电力网络结合在一起，还可以节省能源设施的安装费用，并对网络管理带来明显的好处。

利用软件定义网络(SDN)可以实现数据传输平面和控制信号传输平面的分离。目前的通信网络均面临交换机控制策略臃肿和低效以及难于适应网络拓扑变化的特点。其基本原因在于数据平面和控制平面的功能交叠和相互影响，且控制平面的功能被分散到了各个通信设备中(路由器和交换机)，难于保证各个设备的网络状态视图的一致性。通过将控制和管理功能转移到统一的控制逻辑模块实现，并在交换机侧保持最小必要的基本功能。可以方便实现管理控制策略的定制、建立管理。并同时提供了一个可以自由设计、测试和实验新的通信协议和体系结构的标准接口。

针对目前能源互联网能量传输很难控制的问题，在软件定义网络(SDN)和信息-能源基础设施一体化架构下的能源互联网背景下，本发明提出了一种能源互联网调度与控制方法,对能源互联网能量传输路径的建立和撤销进行控制，实现了能源传输的及时有效调度和控制。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)能源互联网控制节点根据各个微网的能源情况，确定需要进行能量传输的源微网、目的微网、源主机、目的主机、源主机IP地址以及目的主机IP地址；

2)能源互联网控制节点向源主机发送控制通知报文，控制通知报文内容包含目的主机的IP地址、能量传输持续时间以及能量大小，控制通知报文采用UDP报文协议传输；

3)源主机收到控制通知报文获取目的主机IP地址后，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文以测试目的主机的连通性，等待目的主机的响应，得到目的主机发出的响应报文后，源主机发送“开”信号报文；

4)目的主机对“开”信号报文进行响应，利用“开”信号报文的传输建立“开”信号报文所经网络路由器对应的路由路径信息，通过信息-能源基础设施一体化，将路由路径信息映射到能量路由器，建立能量传输路径，开始能量传输；在后续的能量传输过程中，如果发现能量传输中断，则能量传输路径上的各个能量路由器自动断开以中断能量传输；

5)如果未发生能量传输中断，当能量传输持续时间到达时，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文，得到目的主机响应后，源主机发送“关”信号报文；

6)目的主机对源主机发出的“关”信号报文进行响应，断开能量传输。

所述路由路径信息通过路由表查表实现快速转发；在SDN的交换机中设置该路由路径信息的存在时间大于能量传输持续时间或永久存在以保证路由路径的一致性；路径信息的存在时间设置为永久存在，当SDN拓扑结构或需要改变路由路径时，通过人工手动删除路径信息的存在时间设置。

所述网络路由器获取SDN中的每个报文，如果匹配“开”信号和“关”信号，则通过信息-能源基础设施一体化分别发送能量传输路径建立信号和能量传输路径切除信号给能量路由器，实现能量传输路径的通断；通过信息-能源基础设施一体化实现网络路由器与能量路由器之间的协同控制。

所述传输路径测试报文由于测试信号超时导致源主机收不到响应报文时，通过SDN控制节点判断路由路径的连接情况；如果传输路径测试报文因拥塞丢包，则源主机重复发送该传输路径测试报文，否则，停止该能量传输过程。

所述能量路由器的控制量、状态信息、电力参数超出阈值时，能量路由器向网络路由器反馈故障信息，并在能量路由器的保护策略下，由网络路由器对能量传输路径及能量传输策略进行重新规划。

本发明的有益效果是针对目前能源互联网能量传输很难控制的问题，提出了一种能源互联网调度与控制方法，通过SDN中相关主机间的通信，对能源互联网能量传输路径的建立和撤销进行控制，实现了能源传输的及时有效调度和控制。

附图说明

图1为能源互联网调度与控制方法流程图。

图2为能源调度和控制的网络通信架构示意图。

图中标号：1-SDN控制节点、2-能源互联网控制节点、3-网络路由器A、4-网络路由器B、5-能量路由器。

具体实施方式

本发明提出一种能源互联网调度与控制方法，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

图1所示为能源互联网调度与控制方法流程图，包括如下步骤：

1)能源互联网控制节点根据各个微网的能源情况，确定需要进行能量传输的源微网、目的微网、源主机、目的主机、源主机IP地址以及目的主机IP地址；

2)能源互联网控制节点向源主机发送控制通知报文，控制通知报文内容包含目的主机的IP地址、能量传输持续时间以及能量大小，控制通知报文采用UDP报文协议传输；

3)源主机收到控制通知报文获取目的主机IP地址后，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文以测试目的主机的连通性，等待目的主机的响应，得到目的主机发出的响应报文后，源主机发送“开”信号报文；

4)目的主机对“开”信号报文进行响应，利用“开”信号报文的传输建立“开”信号报文所经网络路由器对应的路由路径信息，通过信息-能源基础设施一体化，将路由路径信息映射到能量路由器，建立能量传输路径，开始能量传输；在后续的能量传输过程中，如果发现能量传输中断，则能量传输路径上的各个能量路由器自动断开以中断能量传输；

5)如果未发生能量传输中断，当能量传输持续时间到达时，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文，得到目的主机响应后，源主机发送“关”信号报文；

6)目的主机对源主机发出的“关”信号报文进行响应，断开能量传输。

其中，发送传输路径测试报文时，由于SDN的通信特点，在一定时间段内，所建立的路由路径信息可以保持不变；对于后续传输路径测试报文的发送，由于在SDN中路由路径已经建立，可以通过路由表查表实现快速转发；为了管理的方便，在SDN的交换机中设置该路由路径信息的存在时间大于能量传输持续时间或永久存在以保证路由路径的一致性；路径信息的存在时间设置为永久存在，当SDN拓扑结构或需要改变路由路径时，通过人工手动删除路径信息的存在时间设置。

其中，网络路由器获取SDN中的每个报文，如果匹配“开”信号和“关”信号，则通过信息-能源基础设施一体化分别发送能量传输路径建立信号和能量传输路径切除信号给能量路由器，实现能量传输路径的通断；通过信息-能源基础设施一体化实现网络路由器与能量路由器之间的协同控制。

其中，由于SDN的特性，可以保证SDN的拓扑结构无变化时，“关”信号传输通过的路径与“开”信号传输通过的路径一致。如果“开”信号报文和“关”信号报文的传输路径不一致，表明原能量传输路径已经发生改变，原能量传输路径中的能量传输必然已经断开。因此，当原能量传输路径上的能量路由器在一段时间内检测不到能量传输，则该能量路由器自动断开；而对于新的能量传输路径，由于本身并无能量传输，所以“关”信号报文对其不起作用。

其中，传输路径测试报文由于测试信号超时导致源主机收不到响应报文时，通过SDN控制节点判断路由路径的连接情况；如果传输路径测试报文因拥塞丢包，则源主机重复发送该传输路径测试报文，否则，停止该能量传输过程。

其中，能量路由器的控制量、状态信息、电力参数超出阈值时，能量路由器向网络路由器反馈故障信息，并在能量路由器的保护策略下，由网络路由器对能量传输路径及能量传输策略进行重新规划；对于因其它故障引起的能量流断开，同样可以采用检测能量流的方法对能量传输路径上的每个能量路由器进行操作。

图2所示为能源调度和控制的网络通信架构示意图，SDN控制节点实现信息通信路由的建立和控制，能源互联网控制节点利用采集到的能量数据决定能量传输的源微网和目的微网，并将连接通知发送给源微网对应的源主机，由该源主机向目的微网对应的目的主机发起通信，并在相应网络路由器上建立路由路径信息；同时，利用信息-能源基础设施一体化，将路由路径信息映射到能量路由器，从而实现对能量传输路径的建立和撤销。

在A微网中的用户需要电能时，向SDN相关控制器发送数据请求；如果同时SDN相关控制器发现B微网有多余的电力可以提供，就可以利用本发明所述方法实现能量的传输。如图2所示，能源互联网控制节点首先发送连接通知给网络路由器A所在微网，由该微网中的源主机发起向网络路由器B所在微网中的目的主机的通信，利用SDN建立了一条网络路由器A到网络路由器B的通信路径；通过相关报文在网络路由器之间的传输，根据能源互联网信息-能源基础设施一体化设计，即利用网络路由器和能量路由器之间的通信和控制，将路由路径信息映射到能量路由器，实现能量路由器电力传输路径的建立和撤销；上述电力能源传输过程中，通过SDN技术，可以保证通过相同的能量传输路径实现传输线路的正确建立，而信息-能源基础设施一体化可以保证能量传输路径的及时、可靠建立。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权力要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)能源互联网控制节点根据各个微网的能源情况，确定需要进行能量传输的源微网、目的微网、源主机、目的主机、源主机IP地址以及目的主机IP地址；

2)能源互联网控制节点向源主机发送控制通知报文，控制通知报文内容包含目的主机的IP地址、能量传输持续时间以及能量大小，控制通知报文采用UDP报文协议传输；

3)源主机收到控制通知报文获取目的主机IP地址后，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文以测试目的主机的连通性，等待目的主机的响应，得到目的主机发出的响应报文后，源主机发送“开”信号报文；

4)目的主机对“开”信号报文进行响应，利用“开”信号报文的传输建立“开”信号报文所经网络路由器对应的路由路径信息，通过信息-能源基础设施一体化，将路由路径信息映射到能量路由器，建立能量传输路径，开始能量传输；在后续的能量传输过程中，如果发现能量传输中断，则能量传输路径上的各个能量路由器自动断开以中断能量传输；

5)如果未发生能量传输中断，当能量传输持续时间到达时，源主机先向目的主机发送传输路径测试报文，得到目的主机响应后，源主机发送“关”信号报文；

6)目的主机对源主机发出的“关”信号报文进行响应，断开能量传输。

2.根据权利要求1所述一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，所述路由路径信息通过路由表查表实现快速转发；在软件定义网络(SDN)的交换机中设置该路由路径信息的存在时间大于能量传输持续时间或永久存在以保证路由路径的一致性；路径信息的存在时间设置为永久存在，当软件定义网络(SDN)拓扑结构或需要改变路由路径时，通过人工手动删除路径信息的存在时间设置。

3.根据权利要求1所述一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，所述网络路由器获取软件定义网络(SDN)中的每个报文，如果匹配“开”信号和“关”信号，则通过信息-能源基础设施一体化分别发送能量传输路径建立信号和能量传输路径切除信号给能量路由器，实现能量传输路径的通断；通过信息-能源基础设施一体化实现网络路由器与能量路由器之间的协同控制。

4.根据权利要求1所述一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，所述传输路径测试报文由于测试信号超时导致源主机收不到响应报文时，通过软件定义网络(SDN)控制节点判断路由路径的连接情况；如果传输路径测试报文因拥塞丢包，则源主机重复发送该传输路径测试报文，否则，停止该能量传输过程。

5.根据权利要求1所述一种能源互联网调度与控制方法，其特征在于，所述能量路由器的控制量、状态信息、电力参数超出阈值时，能量路由器向网络路由器反馈故障信息，并在能量路由器的保护策略下，由网络路由器对能量传输路径及能量传输策略进行重新规划。