CN105612674B - 发信号通知和控制耦合多个致动器的电网的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在耦合用于提供电力信号的多个致动器的电网中发信号通知和控制的方法。在第一步骤中，在多个致动器的第一致动器处检测电压问题，基于检测到的电压问题生成通信信号并且通过电网传输所生成的通信信号。在第二步骤中，在致动器的第二致动器处接收传输的通信信号，基于接收到的通信信号生成控制动作并且通过电网向第一致动器传输所生成的控制动作。有利地，基于接收到的通信信号或根据接收到的通信信号生成控制动作。因此，第一致动器可以透明地使用第二致动器的帮助。此外，提供了计算机程序产品和设备。

Description

发信号通知和控制耦合多个致动器的电网的方法和设备
本发明涉及用于发信号通知和控制耦合用于提供电力信号的多个致动器的电网的方法和设备。
在电网比如具有高渗透率的致动器的能量配电网（比如可再生能量源）中，有挑战性的是，满足电力的质量要求，尤其满足电力部件（比如变压器或电力线）的电压限制和过载。
这种电网的控制是有挑战性的，因为控制范式从几个大电力发电机改变到许多局部小的发电机，例如光伏发电机、沼气发电机或小的风力涡轮机。这些发电机是较弱连接的，并且由于其大的数目而难以实现协调控制和所需的通信。
为了控制电网，可以常规地使用基于模型的控制方案。其中，在电网中的节点的电压对控制变量（即无功功率和有功功率）的依赖性是基于电网的电气性能确定的。这些电气性能被测量或通过建模来获得。特别是对尺寸上广阔的配电网而言获得准确的模型是昂贵且困难的，从而不利地维护。
在大多数常规的控制方案中，使用专用的通信信道。例如，可以使用移动通信信道（比如2G、3G或4G、Wimax）或有线通信（比如数字用户线（DSL）、或电力线通信（PLC））。此外，在电力系统中发信号通知也使用所谓的负载管理通信系统来实现。在这些系统中，以100Hz到2 kHz范围内的频率使用大的电力信号来通知负载不同资费之间的切换或控制负载的切换。但这些通信在特定广播中是仅一个方向的，从电网注入点到负载。因此，它不能用于在电网中的致动器之间发信号通知电压问题。
因此，本发明的目的是提供在电网中的改进的发信号通知和控制。
根据第一方面，提供一种用于在耦合用于提供电力信号的多个致动器的电网中发信号通知和控制的方法。在第一步骤中，在所述多个致动器的第一致动器处检测电压问题，基于检测到的电压问题生成通信信号并且通过电网传输所生成的通信信号。在第二步骤中，在所述多个致动器的第二致动器处接收传输的通信信号，基于接收到的通信信号生成控制动作并且通过电网向第一致动器传输生成的控制动作。
目前，基于接收到的通信信号或根据接收到的通信信号生成控制动作。因此，第一致动器可以透明地使用第二致动器的帮助或耦合到在电网中形成共同节点的第二致动器的设备的帮助。
因此，分散控制有利地可能。因此，不需要额外的中央控制单元。
此外，不需要拓扑信息。此外，通过依赖于通信信号特别是通信信号的幅度生成控制动作，电网中的无功和/或有功的最佳使用是可能的。
因此，本控制方案也可以被称为自组织控制方案。此外，本通信信号也可以被称为信令信号，特别是因为它用于将电压问题发信号通知耦合的致动器或节点。
在本方法中，对电压问题并且因此通信信号的控制动作的依赖性可以在第二致动器处被在线检测。因此，本控制方案也可以被称为无模型控制方案，其中，在示例中，仅用于传达电压问题的量的模拟值必须从第一致动器传输到第二致动器。因为传输仅一个模拟值，所以没有电压带违反可能出现。此外，没有专用的通信信道必须用于传输本通信信号，因为它可以直接通过电网传输。
由电网耦合的致动器可以包括逆变器，该逆变器连接到其中可以控制有功和/或无功功率的发电机和消耗者，例如光伏发电机、储存系统（比如固定电池或来自电动车的电池）或风力涡轮机，连接到可以控制有功功率的其他发电机和消耗者，例如化石（fossil）发电机、组合的热和电力发电机、沼气发电机、具有可变功率和/或开关设备（包括装备有可控的抽头变化的变压器）的消耗者。
所生成的控制动作可以包括注入有功功率例如电流到电网中，将无功功率注入到电网中和/或改变变压器抽头。
根据一些实施方式，通信信号具有接近电网的标称频率或基频频率的频率。使用这种通信信号的优点是，接收的信号水平与由接收致动器（第二致动器）看到的电网阻抗成比例。该电网阻抗是其中接收致动器可以影响在使用无功功率和有功功率的传输致动器处的电压的量中的比例因子。以这种方式，具有电压问题的节点或致动器控制它从其他致动器自动得到的帮助，所述帮助与这些致动器可以影响电网中的其连接处的电压多少成比例。
根据实施例，生成控制动作，使得其幅度是接收到的通信信号的幅度的函数。
特别地，通信信号是通过电网传输的并且具有接近电网的基频频率的频率。使用这种信号的优点是，接收到的通信信号的水平与由接收致动器看到的电网阻抗（为接收致动器可以影响使用无功功率和有功功率的传输致动器处的电压的量中的比例因子的电网阻抗）成比例。以这种方式，其中电压问题出现的致动器控制它从另一个致动器或另一些致动器自动得到的帮助，所述帮助与接收通信信号的这些致动器可以影响其连接处的电压多少成比例。
根据进一步实施例，生成控制动作，使得其幅度与接收到的通信信号的幅度成比例。
根据进一步实施例，在致动器处生成控制动作，使得满足下面的方程：
其中指定在第一致动器处生成的通信信号的幅度，
其中指定在第二致动器处接收到的通信信号的幅度，
其中指定在第二致动器处生成的控制动作的幅度，以及
其中指定在第一致动器处接收到的控制动作的幅度。
借助于上述方程，帮助致动器可以透明地帮助寻求帮助的致动器。
根据进一步实施例，在该多个致动器中的至少两个第二致动器处，接收所传输的通信信号，基于相应接收到的通信信号生成相应的控制动作并且通过电网向第一致动器传输相应生成的控制动作。
特别地，多个致动器可以通过通信信号使用不同的控制动作帮助寻求帮助的致动器。多个第二致动器的控制动作是不同的，因为它们在电网中分别接收不同水平的通信信号。
根据进一步实施例，通信信号是由第一致动器注入到电网中的电流。
通信信号被调制到电力信号上。根据进一步实施例，生成通信信号使得电流具有与由致动器通过电网传输的电力信号的基频频率成比例地相关的频率。
根据进一步实施例，生成通信信号使得电流是由致动器通过电网传输的电力信号的基频频率的谐波。
优点是使用针对通信信号的电力信号的谐波，这是因为基频频率或基频分量（50Hz）存在于具有相同频率的所有节点（致动器）处，并且可以用来提供针对通信的同步。
根据进一步实施例，生成通信信号使得电流是由致动器通过电网传输的电力信号的基频频率的偶次谐波，特别是二次谐波。
偶次谐波几乎无干扰并且仅影响约0.06%的背景噪声。此外，通信可以通过在电网中到处具有相同频率的基频分量（50 Hz）进行同步。此外，相关规范允许在致动器处足以用于检测的信号的高达2%幅度。所示出的是，偶次谐波的水平是非常低的，而奇次谐波的水平可能是显着的（参见参考文献[2]）。
根据进一步实施例，生成通信信号使得电流是由致动器通过电网传输的电力信号的基频频率的间谐波。
而且，使用间谐波（例如基频频率的3/4或基频频率的4/5）是可能的。调制以及特别是解调使用间谐波可能是更复杂的。谐波的优点是，在基频频率的一个周期内整数倍周期的谐波可以被发送和检测。传输和检测的同步可以通过基频频率的周期的开始来实现。在间谐波的情况下，基频频率的多个周期必须用于传输，作为替代，完整周期间的谐波可以被传输。在第一种情况下，必须实现突发的同步。在第二种情况下，可能使检测失真。
根据进一步实施例，通信信号是通过开/关键控调制的。
使用开/关键控，开/关调制或替代的时间多址方案促进发送较强信号并且也促进对相同谐波的可能干扰的检测。进一步，仍然通过检测和消除干扰来满足对平均RMS（均方根）值的规范，可以提高整个系统的鲁棒性。此外，可以特别地通过评价在一个传输周期中的占用的时隙的数目促进对电网中的发射器的数目的估计。
根据进一步实施例，经调制的通信信号通过电力信号的基频频率被同步。
电力信号的基频频率或基频分量用于对通信特别是通信信号进行同步。基频分量在电网的所有节点处具有相同的频率，并且相位差非常，在配电网中尤其如此。因此，在多个发射器的情况下，信号将同相地累加，并且也可以实现开/关调制的定时。因此，促进从不同发射器的同相传输。在没有该同步的情况下，有可能的是来自不同发射器的信号彼此消除。检测所传输的信号的相位是可能的，因为基频分量可以充当相位基准。此外，促进传输周期的时分，其用在开/关调制中。
根据进一步实施例，只要在第一致动器处检测到电压问题，就基于检测到的电压问题生成通信信号并且在每个传输周期通过电网传输通信信号，其中传输周期包括电力信号的基频频率的N个周期，其中N≥2。
只要电压问题保留在第一致动器处，就通过电网传输通信信号。通过电网传输的通信信号可以随时间在其水平上改变。水平的变化依赖于检测到的电压问题的水平。
根据进一步实施例，在第一致动器处执行下面的步骤：
-检测电力信号的基频频率，
-以N个传输时隙定义传输周期，
-在N个传输时隙内选择一个传输时隙用于传输通信信号，
-基于检测到的电压问题计算通信信号的电流幅度，以及
-在选择的传输时隙中将具有电力信号的基频频率的二次谐波的频率和计算的幅度的电流注入到电网中。
第一方面的任何实施例可以与第一方面的任何实施例结合以获得第一方面的另一实施例。
根据第二方面，本发明涉及一种包括程序代码的计算机程序产品，该程序代码用于当运行在至少一个计算机上时在耦合提供电力信号的多个致动器的电网中发信号通知和控制。
计算机程序产品（比如，计算机程序装置）可以被体现为存储卡、USB棒，CD-ROM、DVD或被体现为可以从网络中的服务器下载的文件。例如，这可以通过从无线通信网络以计算机程序产品传递相应的文件来提供。
根据第三方面，提供一种用于发信号通知和控制耦合提供电力信号的多个致动器的电网的设备。该设备包括第一实体和第二实体。第一实体与所述多个致动器的第一致动器可耦合，并且配置成基于检测到的电压问题生成通信信号以及通过电网传输所生成的通信信号。
第二实体与所述多个致动器的第二致动器可耦合，并且配置成接收所传输的通信信号，基于接收到的通信信号生成控制动作以及通过电网向第一致动器传输所生成的控制动作。
该设备可以是即插即用设备，其与电网中的任何致动器可耦合。因此，配置是非常简单的，并且不需要专家知识。
可以以硬件和/或软件实施相应的装置，例如第一实体和第二实体。如果所述装置是以硬件实施的，则它可以被体现为设备，例如体现为计算机或体现为处理器或体现为系统（例如，计算机系统）的一部分。如果所述装置是以软件实施的，则它可以被体现为计算机程序产品、体现为函数、体现为例程、体现为程序代码或体现为可执行对象。
根据第四方面，提供一种耦合用于提供电力信号的多个致动器的电网。多个致动器中的每个包括以上提到的第三方面的设备。
根据随后描述和所附权利要求结合附图，本发明的进一步目的、特征和优点将变得清楚，在附图中：
图1示出了用于在耦合多个致动器的电网中发信号通知和控制的方法步骤的序列的实施例；
图2示出了电网的表示的第一示例；
图3示出了电网的表示的第一示例；
图4示出了图示电网的基频频率和一些谐波的图；
图5示出了图4的二次谐波的幅度的时间曲线；
图6示出了图4的三次谐波的幅度的时间曲线；
图7示出了图4的四次谐波的幅度的时间曲线；
图8示出了图4的五次谐波的幅度的时间曲线；
图9示出了通信信号的传输操作的表示；
图10示出了选择用于检测的信号的表示；以及
图11示出了用于在耦合多个致动器的电网中发信号通知和控制的设备的实施例。
在各图中，同样附图标记指定同样或功能上等价的元素，除非另有指示。
在图1中，描绘了在耦合用于提供电力信号的多个致动器A、B、C的电网G（参见图2或3）中发信号通知和控制的方法步骤的序列的第一实施例。
在步骤101中，在致动器A、B、C的致动器B处，检测电压问题。在检测到电压问题的情况下，在致动器B处生成基于检测到的电压问题的通信信号IB。然后，由致动器B通过电网G传输生成的通信信号IB。在这点上，图2和3示出电网G的简单表示。在图2、3中，TX指示传输节点（这里为B），其中RX指示接收节点，在图2中为节点或致动器A并且在图3中为节点或致动器A、C。
在图2和3的示例中，致动器B也可以被称为传输（TX）致动器或第一致动器，并且致动器A和C也可以被称为接收（RX）或第二致动器。
例如，通信信号IB是通过致动器B注入到电网G中的电流。特别地，生成通信信号IB，使得电流具有与由致动器A、B、C通过电网G传输的电力信号的基频频率成比例相关的频率。例如，基频频率是50 Hz。
特别地，通信信号IB通过开/关键控被调制。此外，经调制的通信信号IB通过电力信号的基频频率（50 Hz）被同步。这也在后文进行非常详细地解释。
在步骤102中，在致动器A、B、C的第二致动器A、C处，接收所传输的通信信号IB。响应于接收到这样的所传输的通信信号IB，基于接收到的通信信号IB生成控制动作IA、IC。换句话说，在接收到的通信信号IB和所生成的控制动作IA、IC之间存在直接联系。然后，由第二致动器A、C通过电网G向第一致动器B传输所生成的控制动作IA、IC。
特别地，生成控制动作IA、IC，使得其幅度是接收到的通信信号IB的幅度的函数。特别地，生成控制动作IA、IC，使得其幅度与接收到的通信信号IB的幅度成比例。
特别地，在第二致动器A、C处生成控制动作IA、IB，使得满足下面的方程：
其中指定在第一致动器B处生成的通信信号IB的幅度，
其中指定在第二致动器A、C处接收到的通信信号IB的幅度，
其中指定在第二致动器A、C处生成的控制动作IA、IC的幅度，以及
其中指定在第一致动器B处接收到的控制动作IA、IC的幅度。
对于多个致动器A、B、C的至少两个第二致动器A、C正在接收传输的通信信号IB（如在图3中示出的那样）的情况，基于相应接收到的通信信号IB生成相应的控制动作IA、IC，并且通过电网G向第一致动器B传输相应生成的控制动作IA、IC。因为在不同节点A、C处的不同阻抗ZA、ZAB、ZC，所以接收到的通信信号IB在不同节点A、C处也是不同的。
只要在第一致动器B处检测到电压问题，就基于相应检测到的电压问题生成通信信号IB并且在每个传输周期内通过电网G传输通信信号IB。传输周期包括电力信号的基频频率（50 Hz）的N个周期。
更详细地，对于图2的示例而言，假定在致动器（节点）B中存在电压问题。节点B通过注入电流IB生成通信信号IB用于请求在节点A中的致动器的帮助。然后，由于该电流导致在节点A中测量的电压变化将是：。
如果接收器在节点Α中注入与ΔUA成比例的电流（IA =α·ΔUΑ），则在节点B处观察到的电压差将是。
由致动器A产生、由注入的电流IB控制的具有电压问题的节点B处的电压变化将是与IB成比例的ΔUΒ。因此，节点B中的致动器能够透明地使用节点A中的致动器的帮助，节点A中的致动器的响应与控制变量IB成比例。
更进一步，考虑如在图3中示范性描绘的具有若干分支的更复杂的电网G，然后可以观察到在节点A处的测量信号是ΔUΑ=（ZA + ZT）·IB，并且在节点C处的测量信号是ΔUC=（ZT·IB），其小于节点A中的测量信号。但是节点A可以提供的帮助也等于（ZA + ZT）·IA，其对于相同的注入的电流IB大于节点C可以提供的为ZT·IC的帮助。因此，可以更多帮助的节点（节点A）将是将帮助的第一和最强的节点。这导致有效地使用可用的控制资源，特别是无功和有功功率。
如以上提到的，通信信号在一频率范围内，使得可以推断在电网的基频频率（50Hz）处的电网阻抗。在不同于基频频率的频率处，电网规范施加针对扰乱的限制并且可以使通信更可靠。
然而，必须注意的是，也在该通信信号的情况下，不违反规范。因此，电力信号（50Hz）的谐波的使用是有利的，因为基频频率（50 Hz）以相同的频率存在于所有的节点处，并且可以用来提供针对通信的同步。特别地，生成通信信号IB使得电流是由致动器A、B、C通过电网G传输的电力信号的基频频率的谐波。
例如，在参考文献[1]中，示出了如何由不同装备（聚集于功率电子逆变器）产生谐波。示出的是，仅通常激发奇次谐波（三次、五次、等），而原则上不产生偶次谐波（二次、四次、等）。此外，在参考文献[2]中，示出的是，偶次谐波的水平是非常低的，而奇次谐波中的水平是显著的。这被描绘在图4中。
此外，执行在某个项目即IRENE项目期间提供的能量的配电网中的测量。这些测量在图5至8中给出，并确认图4的观察结果，即，非常有利的是，使用针对通信信号的偶阶谐波，以尽可能类似地保持电网的属性并且避免与通信负载管理系统的干扰。优选地使用二次谐波。
二次谐波的频率位于负载管理系统中使用的频率以下。如果出于任何原因而扰乱二次谐波，则也可以使用4次谐波。负载管理系统不造成真正的干扰，因为它们的信号很少被传输，并且具有短的持续时间。
在电网阻抗中，电阻部分在基频频率处和在谐波处是相同的。无功部分与频率成正比，因此与基频频率处的电抗相比，无功部分随谐波数目倍增。
如以上提到的，间谐波（例如基频的3/4，基频的4/5）的使用也是可能的，但调制和特别是解调是更复杂的。谐波的优点是，在基频的一个周期中，谐波的周期的整数倍可以被发送和检测。传输和检测的同步是通过基频频率的周期的开始实现的。在间谐波的情况下，这不被满足，因此，基频频率的多个周期必须用于传输，或者不完整周期的间谐波被发送。在第一种情况下，必须实现突发的同步。在第二种情况下，使检测失真。
此外，开/关调制方案可以从传递通信信号被使用。
在规范EN 61000-3-2（VDE 0838-2）中，例如，描述了对电气设备施加哪些要求使得允许它们连接到电网。在该规范中，描述了哪些是被允许以电力信号的不同谐波注入的最大电流。
对于二次谐波而言，所请求的是，超过1.5秒的电流的RMS平均值可以最大为1.08A，并且这可以以最大值150%被超过。
用在低压配电网中的典型电缆（NAVY 4x150）具有下面的电气属性：
R = 0.206 Ohm/km
X = 0.080 Ohm/km
在1 km的电缆的端处注入25 kW的功率，其导致电压增加（粗略计算）：
该值是正常地电网运营商允许发生在配电网的低压部分中的电压增加。在该水平处，逆变器应当能够传输可检测的信号用于协调电压控制。
可以通过使用1A的电流的这种线路实现的二阶谐波信号的幅度是：
该信号太小，从而非常容易被噪声扰乱。
避免该限制的解决方案是仅在短的时间段内传输二次谐波信号，并且然后暂时不传输二次谐波信号。然后，RMS平均值将小于传输的峰值。
针对同步使用基频频率。传输周期被定义为一组N个周期的基频分量。该传输周期然后被划分在N个时隙中，每个时隙为一个基频周期的长度。在一个时隙内，传输二次谐波（谐波的两个周期），而其它N-1个周期没有信号被传输。这样，所有的接收节点或接收器知道它们必须接收N个周期内的基频的电力信号（50赫兹），并且如果存在信号，则这将在一个时隙中。
例如，考虑近似20 ms的N = 50个时隙的数目，则传输周期将是1秒。如果在1个时隙即1／50周期的时间内注入电流，则可以允许针对二次谐波的7A的最大幅度，并且在该周期内的RMS值将是。
经过1 km线路的可测量的信令电压将是
，其可以被非常好地检测。
在传输期间的信号功率可以是，而平均功率可以是0.25 VA，其可以用电子部件容易地来实施。
针对通信传输开/关调制的通信信号，该信号由两个周期的基频频率的二次谐波构成。
定义：
-传输周期（简称为周期）：传输的周期由基频频率的N个周期构成。在一个周期内执行处理，并且每个周期重复信号。
-传输时隙（简称为时隙）：具有基频频率的一个周期的持续时间。当表示为正弦曲线的基频分量具有零相位（即，线对中性点的电压是0并且其正增加）时时隙开始，参见图6中的表示。
发射器：具有电压问题并且正传输信号来控制可以接收它的信号并可以帮助补偿电压的潜在致动器的通信方案中的元件。特别地，发射器被称为主装置。可以同时存在若干发射器。
接收器：可以帮助电压问题的通信方案中的所有元件。这些元件也是发射器。特别地，接收器被称为从装置。
参数：
-N——一个周期内的时隙的数目，例如，N ＝ 50；
-I100max——用于通信信号的、对应于从控制器传输最大值的最大电流。需要传输的值是0和1之间的模拟值，并且这些值被映射到0和I100max之间的二次谐波电流。示例：I100max = 7A
操作：
1.每个发射器检测电力信号的基频分量、频率和相位。
该检测结果被每个发射器用于定义传输周期和每个时隙。
注意的是周期在不同的发射器之间可能不是同步的——周期可能在不同的时刻处、以基频分量周期的不同倍数开始。然而，时隙几乎是同步的，通过基频分量同步。
不同的发射器和不同的接收器的时隙之间的差由于不同节点之间的基频频率的相位偏移而出现。然而，该相位偏移在配电网中甚至对于极端情况是非常有限的。
2.每个发射器正在定义N个时隙的周期。每个发射器随机选择其中它进行传输的一个时隙。
3.在每个传输之前，发射器从在节点处的控制器读取需要传输的值（被归一化在0和1之间的值）。该值被映射到0和I100max之间的电流。
4.发射器在选择的时隙中正注入二次谐波电流。电流也是在时隙的开始时以相位0开始的正弦曲线。
以上操作被图示在图9中用于两个主装置，其中N ＝ 5。垂直的较长的线901被标记为传输的周期（基频分量的每N个周期）的开始，并且较短的线902为时隙（一个时隙与周期的开始重叠）的开始。注意的是，周期在发射器（主装置）之间不被同步。当基频过零线并且电压正增加时，时隙开始。根据图9的上方子图像，第一主装置正在时隙3处注入二次谐波电流，而第二主装置在时隙1中。基频分量的频率是50.05 Hz（不同于50 Hz的标称频率），并且在基频分量之间存在3度的相位差。这些非常小的差不能被可视化在图9中。
在通信电网中通过每个参与者执行信号检测，不管它是否同时也是发射器。在信号检测中，必须估计通信信号的总幅度，即在开/关调制中，估计在所有时隙中传输的和信号。此外，由于设计使得时隙的数目比发射器的数目大得多，可以从信号检测和消除干扰，如其将在本节中稍后进行描述的。
参数（固定，针对系统定义）：
-N——一个周期内的时隙的数目，例如，N ＝ 50；
-M——可能的发射器数目的上限，例如，M = 25。该参数用在任何连续干扰的检测中，使用下述事实：如果没有多于M个发射器，则在N-M个时隙中只有干扰应当存在。即使存在多于M个发射器，它们随机地选择它们的时隙，所以很有可能的是许多将重叠并且仍将存在至少N-M个时隙，那里没有通信发射器正在发送信号并且仅仅接收干扰。
——用于判定信号在不同时隙中是否相同的阈值。例如，检测误差在下述范围中：
= 0.1伏并且= 3度。
Asensit——对二次谐波检测的灵敏度，用于判定在时隙中是否存在应当加到总通信信号的有用信号的阈值。并不是所有时隙都被加起来，以避免仅总计噪声。Asensit具有与类似的含义并且可以被设置为相同的值Asensit = 0.1 V。
操作：
1.每个接收器检测电力信号的基频分量、幅度、频率和相位：
该步骤与在传输的情况下相同，两个操作可以使用相同的实施方式和过程。
基频分量的跟踪应当被连续地执行，以避免由于频率变化引起的误差，并且更重要的是由于频率估计的小的误差引起的相位误差的传播和增加。
需要至少两个周期加上几个采样用于补偿基频和标称频率之间的频率差。在粗略地处理中，将选择基频的三个周期，从而近似地从周期的中间开始，参见图10。在图9的上方子图像中，描绘了接收到的信号r，其中图9的下方子图像示出二次谐波。
为了选择信号的周期用于分析，精度不需要是高的。在以上提到报告中描述的算法本身然后处理数据，使得信号的正交性被最好地实现。
2.在选择的信号的第一时隙（完整基频周期）中检测通信信号：
在图10中，示出下述情况：2次谐波存在于第一时隙（从t ≅ 0.01到t ≅0.02s）中。基于在步骤1检测到的基频的频率和相位来计算时隙的精确开始和结束。
二次谐波的检测具有两个步骤：
-从接收到的信号中减去基频分量，以去除来自检测的最强干扰。
-然后用以上提到的报告中给出的方法或使用简单的FFT或Goertzel方法（参见参考文献[3]）检测二次谐波。
在检测的时隙内存储二阶谐波的幅度和相位。
来自基频的下一周期的数据被收集并且点1和2被重复，直到数据在N个时隙（即，开/关调制的一个周期）内被检测到。
3.具有干扰抑制的开/关处理：
首先，检查是否存在任何干扰。干扰可以被识别，因为它在若干时隙中以相同的幅度和相位被检测，即它正连续地并且不在仅一个时隙中传输。
如果存在N个时隙并且M是发射器的数目的上限，则在至少N-M个时隙中应当仅仅接收而不以通信传输叠加干扰。因此，它应当以相同（高达检测误差，）的幅度和相位被检测。注意的是，如果在一个时隙中叠加干扰和有用信号，则该时隙将有与其中仅干扰存在的时隙不同的幅度和相位。而且，如果存在若干干扰，则它们将被检测为具有与干扰的三角和相等的幅度和相位的干扰。这对通信方案的检测没有任何影响。
如果干扰已被标识，则干扰的幅度和相位被计算为在标记为只有干扰时隙的时隙中的检测到的幅度的平均值和相位的平均值。
接着，具有有用信号的时隙是标识符，作为其中检测到的幅度高于预定义的噪声水平（Asensit）的时隙并且其先前不被标识为仅具有干扰的时隙。
如果检测到干扰，则从具有有用信号的所有时隙中减去干扰的信号。在给定两个正弦信号（通信调制和干扰）的情况下，该信号的和也是正弦信号。通信信号可以通过从接收到的正弦信号和检测到的干扰作差而被获得回来：
接着计算和通信检测到的信号，作为估计的有用信号的和。用以上的方程以三角学方法完成和。
4.输出归一化：
为了控制输入，对接收到的信号进行归一化。
为了避免仅由于噪声而产生控制信号，低于噪声水平的信号被设置为零，因此输出信号为零。
为了以无功功率控制电压，仅取决于电网电抗的信号的部分被选择。这与检测到的幅度和相位的复数表示的虚部相等。
最后，将该值归一化到在设备将仅仅以全电流I100max传输的情况下检测到的信号（也与电网电抗成比例的值）。为了确定该值，设备将在确实没有电压问题的短周期内传输通信信号。
可以遵循下面标准以确保没有其它通信信号存在：
1.执行检测以及没有检测到通信信号。
2.局部测量的电压值低于给定的阈值，例如U＜标称值的102%。
应当有规则地（每隔几小时或天）执行对电网的估计。
为了进一步避免因为电网中的电压的突然改变（例如，在抽头改变的情况下）而导致若干通信设备同时试图估计电网，应当实施随机延迟，使得在随机时间（例如基频的1至1000个周期）之后执行信号传输。
如果在以上过程中估计的信号低于噪声水平（Asensit），则设备强连接到电网，并且它将不能够以无功功率影响电压。它不应当参与控制方案，因此输出总是被设置为零。
否则，由通信单元发送给控制器的信号将是从点4检测到的和信号的无功部分，该部分被归一化到当设备正由其自身以全电流传输时检测到的无功部分。
图11示出了用于发信号通知和控制耦合提供电力信号的多个致动器A、B、C的电网G的设备10的实施例。设备10可耦合到电网G中的致动器或节点。设备10包括第一实体11和第二实体12。可以注意的是，第一实体11与其它节点的第二实体通信。以类似的方式，图11的设备10的第二实体12与其它节点的第一实体通信。
第一实体11被配置成在耦合节点具有电压问题的情况下生成通信信号CS。然后，第一实体11通过电网G传输生成的通信信号CS。
第二实体12被配置成接收来自另一节点的传输的通信信号CS，基于接收到的通信信号CS生成控制动作CA，以及通过电网G向通信信号CS的发送器传输所生成的控制动作CA。
详细地说，第一实体11包括用于接收来自电网G的信号（特别是电压U和电流I）的接收器13。因为通信信号CS是对电网G的电力信号调制的电流，所以它特别地在接收器13处被接收为电流I。此外，第一实体11包括用于控制信号发生器15的控制器14，该信号发生器15依赖于相应检测到的电压问题生成通信信号CS。此外，控制器14被配置成提供命令CO，用于生成对第二实体12的控制动作。
虽然已经根据优选的实施例描述本发明，但是对本领域技术人员清楚的是，修改在所有实施例中是可能的。
参考文献

Claims (17)

1.一种用于发信号通知和控制耦合用于提供电力信号的多个致动器（A、B、C）的电网（G）的方法，所述方法包括：
-在多个致动器（A、B、C）的第一致动器（B）处，检测（101）电压问题，基于检测到的电压问题生成通信信号（IB），以及通过电网（G）传输所生成的通信信号（IB），和
-在多个致动器（A、B、C）的第二致动器（A、C）处，接收传输的通信信号（IB），基于接收到的通信信号（IB）生成控制动作（IA、IC），以及通过电网（G）向第一致动器（B）传输所生成的控制动作（IA、IC）。
2.权利要求1所述的方法，
其中生成控制动作（IA、IC），使得其幅度是接收到的通信信号（IB）的幅度的函数。
3.权利要求2所述的方法，其中生成控制动作（IA、IC），使得其幅度与接收到的通信信号（IB）的幅度成比例。
4.权利要求1至3中的一项所述的方法，
其中在第二致动器（A、C）处生成控制动作（IA、IC），使得满足下面方程：
其中指定在第一致动器处生成的通信信号的幅度，
其中指定在第二致动器处接收到的通信信号的幅度，
其中指定在第二致动器处生成的控制动作的幅度，以及
其中指定在第一致动器处接收到的控制动作的幅度。
5.权利要求1至3中的一项所述的方法，
其中，在多个致动器（A、B、C）的至少两个第二致动器（A、C）处，接收传输的通信信号（IB），基于相应接收到的通信信号（IB）生成相应的控制动作（IA、IC），并且通过电网（G）向第一致动器（B）传输相应生成的控制动作（IA、IC）。
6.权利要求1至3中的一项所述的方法，
其中，通信信号（IB）是由第一致动器（B）注入到电网（20）中的电流。
7.权利要求6所述的方法，
其中，生成通信信号（IB）使得电流具有与由致动器（A、B、C）通过电网（G）传输的电力信号的基频频率成比例相关的频率。
8.权利要求7所述的方法，
其中，生成通信信号（IB）使得电流是由致动器（A、B、C）通过电网（G）传输的电力信号的基频频率的谐波。
9.权利要求7所述的方法，
其中，生成通信信号（IB）使得电流是由致动器（A、B、C）通过电网（G）传输的电力信号的基频频率的偶次谐波。
10.权利要求9所述的方法，其中电流是二次谐波。
11.权利要求7所述的方法，
其中，生成通信信号（IB）使得电流是由致动器（A、B、C）通过电网（G）传输的电力信号的基频频率的间谐波。
12.权利要求1至3中的一项所述的方法，
其中，通信信号（IB）通过开/关键控调制。
13.权利要求12所述的方法，包括：
通过电力信号的基频频率同步经调制的通信信号（IB）。
14.权利要求13所述的方法，
其中，只要在第一致动器（B）处检测到电压问题，就基于检测到的电压问题生成通信信号（IB）并且在每个传输周期通过电网（G）传输通信信号（IB），其中传输周期包括电力信号的基频频率的N个周期。
15.权利要求14所述的方法，包括：
-检测电力信号的基频频率，
-以N个传输时隙定义传输周期，
-在N个传输时隙内选择一个传输时隙用于传输通信信号，
-基于检测到的电压问题计算通信信号的电流的幅度，以及
-在选择的传输时隙中以电力信号的基频频率的二次谐波的频率和计算的幅度将电流注入到电网中。
16.一种包括程序代码的计算机程序存储装置，所述程序代码用于在至少一个计算机上运行时执行权利要求1至15中的一项的方法。
17.一种用于发信号通知和控制耦合提供电力信号的多个致动器（A、B、C）的电网（G）的设备（10），所述设备（10）包括：
第一实体（11），与多个致动器的第一致动器能耦合并且被配置成基于检测到的电压问题生成通信信号（CS）以及通过电网（G）传输所生成的通信信号（CS）；和
第二实体（12），与多个致动器的第二致动器能耦合并且被配置成接收传输的通信信号（CS），基于接收到的通信信号（CS）生成控制动作（CA）以及通过电网（G）向第一致动器传输所生成的控制动作（CA）。
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