CN107040986A - 电气基础设施中的控制系统和通信方法 - Google Patents

电气基础设施中的控制系统和通信方法 Download PDF

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CN107040986A CN201611204948.4A CN201611204948A CN107040986A CN 107040986 A CN107040986 A CN 107040986A CN 201611204948 A CN201611204948 A CN 201611204948A CN 107040986 A CN107040986 A CN 107040986A
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Abstract

本发明涉及一种在电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的方法和系统，包括：在中央模块或主模块(30；130)以及一组从模块(31‑34；131‑135)之间的星形通信网络(7；107)，所述主模块被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接至从模块；以及处理电路(9；109)，被设置为调节至少在由主模块从至少一个从模块或由至少一个从模块从主模块接收的方向上的通信链路的功率水平。

Description

电气基础设施中的控制系统和通信方法
技术领域
本发明涉及诸如配电网的子站的电气基础设施的模块之间的无线通信，并且更具体地涉及模块之间的通信的功耗的控制。
背景技术
过去，配电网的子站仅有小量的通信选项。一般地，这些通信通过有线连接执行。这必然需要许多长的电线连接，其就占用的空间和成本而言是不利的。此外，难以执行有线通信的架构的任何重新布置。
此外，有线通信被限制于关于网络安全性和人员以及财产的安全性方面的优先级功能性。
目前，越来越多的子站配备有没有上述缺陷的无线通信手段。
即使如此，结果也表现为无线通信在没有考虑电力工程方面的情况下操作，并且其通常以满功率操作。事实上，子站中的通信的功耗不可忽略，并且不受控制。当所有设备需要以紧急电力供应(诸如电池单元、电池或超级电容器)来操作时，在任何时间长度的发电中断(断电)的事件下，这可能变为关键的并且导致问题。
此外，子站的功能性和无线通信之间的优先级的管理的不良定义可能中断诸如开关的某些元件的操作，或者自动重置子站内的断路器。
因此，本发明的目的在于提出一种用于无线通信的控制的方法和系统，使得可以以安全方式连接大量设备单元，同时控制通信的功耗，而没有上述缺点。
发明内容
本发明提出了一种在电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制方法，包括以下步骤：
通过在中央模块或主模块以及一组从模块之间划分电气模块，定义星形通信网络，主模块被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接至从模块；以及
调节至少在由主模块从至少一个从模块或由至少一个从模块从主模块接收的方向上的通信链路的功率水平。
有利地，所述方法包括调节至少在由主模块从每个从模块或由每个从模块从主模块接收的方向上的通信链路的功率水平。
这使得可以控制至少在由主模块和/或由每个从模块接收的方向上的功耗。
有利地，所述方法还包括：调节从主模块至至少一个从模块或从至少一个从模块至主模块的发送方向上的通信链路的功率水平。
有利地，所述方法还包括：调节从主模块至每个从模块或从每个从模块至主模块的发送方向上的通信链路的功率水平。
因此，通过专注于在发送和接收两者的方向上、还关于每个电气模块(主或从)调制功率，进一步优化消耗。
有利地，所述方法包括以下步骤：
调节在从主模块至每个从模块的发送方向上的功率水平，
调节在主模块从每个从模块的接收方向上的功率水平，
调节在从每个从模块至主模块的发送方向上的功率水平，以及
调节在每个从模块从主模块的接收方向上的功率水平。
因此，考虑在两个通信方向(发送和接收)上主模块和从模块之间的所有通信，以便以对于每个通信链路的个别化的方式建立必要和充分的消耗的水平。
有利地，所述方法包括：通过有序三元组建模通信链路，该有序三元组的每个包括指示通信链路的方向的第一分量、以及根据由第一分量分配的通信方向分别是发送还是接收而指示在正序或倒序的通信链路的起始点和到达点的第二和第三分量。这归结为对第一分量分配通信的方向(发送或接收)，对第二分量分配作为所述通信的动词的主体的模块，并且对第三分量分配作为所述通信的动词的对象补充的模块。
这促进了用于调节作为仅仅三个参数(即，有序三元组的三个分量)的函数的功率的一般算法的实现。
有利地，根据包括以下步骤的一般处理实现由第一三元组标识的一般通信链路的功率水平的调节，该第一三元组对于其分量具有通信链路的第一方向、第一电气模块和第二电气模块，所述步骤包括：
定义第二三元组，其具有通信链路的与所述第一方向相反的第二方向作为其第一分量、具有所述第二电气模块作为其第二分量、以及具有所述第一电气模块作为其第三分量，
以迭代方式测试作为分别属于所述第一三元组和所述第二三元组的功率水平的调节的第一和第二电流值的函数的通信链路的操作状态，同时对于每次迭代递减与属于所述第一三元组的调节的电流值相关联的计数器，所述计数器初始化在最大功率水平值，
保存操作功率水平的调节的第一和第二电流值，
保存属于第一三元组(方向，A，B)的一组功能调节对(j,k)，功能调节的每个电流对包括操作功率水平的调节的所述第一和第二电流值。
因此，相同的一般算法用于同时调节发送和接收，并且还用于每个电气模块，无论是主模块还是从模块。这显著简化了算法的开发，并且使得可以以简单和迅速的方式添加新功能。
有利地，所述方法包括保存根据旨在优化第一模块或第二模块的功耗或所述第一模块和所述第二模块的最小功率匮乏的策略的功耗配置。
有利地，所述方法包括在制造通信链路的事件下的通信的故障分析。
有利地，所述方法包括在广播模式下的调节，包括以下步骤：从与通信链路相关联的功能对之中选择从主模块至每个从模块的发送的最大水平、以及主模块从每个从模块接收的最大水平。
有利地，在预定事件之后或在关键场合期间执行根据本发明的对所述主模块和所述从模块的功耗的控制。
因此，可以在预定事件(例如，初始安装或置于电压下)之后、或在关键场合期间(例如，通信故障、电气消耗峰值、或断电)执行通信的功耗的最小化。这使得可以根据优先级的顺序管理关键场合(消耗峰值、故障、或配电网的中断)。例如，在故障或峰值消耗的事件下，通过将通信的水平降低至最小可能以便节省电力，来对可用功率的一部分给予优先级以用于电气设施的适当操作。这还可以使得通过将通信水平降低至最小值(例如，当绕过开关以便避免任何风险或中断时)，管理可能中断站内的操作的事件。
本发明同样涉及一种电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的系统，其特征在于，其包括：
在中央模块或主模块以及一组从模块之间的星形通信网络，所述主模块被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接至从模块；以及
处理电路，被设置为实现根据上述特征所述的方法。
根据本发明的一个实施例，所述星形通信网络是包括同一子站内的设备的内部网络，在该同一子站之中，中央设备单元被设置为承担主模块的角色，同时其他设备单元被设置为承担从模块的角色。
这允许同一子站的若干设备单元交换数据，用于适当操作和子站的安全。
根据本发明的一实施例，星形通信网络是包括一组电气子站的外部网络，在该组电气子站之中，中央子站或命令中心被设置为承担主模块的角色，同时其他子站被设置为承担从模块的角色。
本发明还涉及一种电气基础设施(子站或配电网)，包括根据前述特征中的任何一个所述的系统或实现根据前述特征中的任何一个所述的方法。
附图说明
在参照附图阅读本发明的优选实施例之后，本发明的其他特征和优点将变得明显，附图中：
图1以示意方式表示根据本发明优选实施例的、用于电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的系统；
图2A-2E以示意方式表示根据本发明优选实施例的、用于电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的方法的全局步骤；
图3是图示根据本发明优选实施例的、功率水平的调节的一般处理的步骤的流程图；
图4是图示根据本发明优选实施例的、通信的故障分析的子处理的步骤的流程图；
图5是图示根据本发明优选实施例的、根据在通信故障后选择的策略要采取的分析和动作的子处理的步骤的流程图；
图6是图示根据本发明优选实施例的、根据若干策略节约功耗配置的子处理的步骤的流程图；
图7是图示根据本发明优选实施例的、在关键场合下的功耗的控制的处理的步骤的流程图；以及
图8以示意方式表示根据本发明另一优选实施例的、用于广播模式下的电气模块之间的通信的功耗的控制的方法的全局步骤。
具体实施方式
图1以示意方式表示根据本发明一个实施例的、用于电气基础设施的电气模块30-34、130-137之间的通信的功耗的控制的系统1。
根据本发明，控制系统1包括通信网络7、107以及处理电路9、109，其被设置以调节用于电气基础设施中的通信的功耗。
电气基础设施意味着发电网的电气子站135或一组子站105。
本发明因此适用于子站内通信网络7(即，子站135内)和/或子站间通信网络107(即，子站130-135之间)。
因此，通过子站135内的电气设备形成子站内通信网络7的节点，同时通过子站130-135自身形成子站间通信网络107的节点。以下，将属于子站内通信网络7或子站间通信网络107的节点不区分地称为电气模块30-34(或130-135)。
根据本发明实施例，通过在中央模块或主模块30(或130)、以及一组从模块31-34(或131-135)之间划分电气模块30-34(或130-135)来定义或构造通信网络7(或107)。主模块30(或130)被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接到从模块31-34(或131-135)。因此，每个链路的一端对应于主模块30(或130)，并且另一端对应于属于该组从模块31-34(或131-135)的从模块。
因此，根据本发明一个实施例，星形通信网络是通过相同子站135内的电气设备形成的内部网络7。电气设备当中的中央设备单元被设置为承担主模块30的角色，而其他设备单元被设置为承担从模块31-34的角色。作为示例，子站135内的无线通信有利地是Wifi类型的。实际上，子站135内安装的信标或路由器承担主模块30的角色，并且各个电气设备单元初始地或通过添加而装配Wifi哨兵(软件狗)以承担从模块31-34的角色。
根据本发明另一实施例，星形通信网络是通过一组电气子站130-135形成的外部网络107。中央子站130或命令中心被设置为承担主模块130的角色，而其他子站被设置为承担从模块131-135的角色。子站130-135之间的无线通信有利地是WiMax类型的。此外，子站间通信网络107有利地包括各个子站之间的中继器137。
具体地，子站135内的内部通信网络7中的主模块30可以被指定承担在各个子站130-135之间的外部网络107中的从模块的角色。在此情况下，每个子站的主模块将从子站的各个从模块接收的所有数据集合到一起，然后自身变为关于外部通信网络107的命令中心的从模块。
内部通信网络7或外部通信网络107中的处理电路9(或109)与网络的主模块30(或130)相关联，并且可以被包含在后者内。具体地，处理电路9(或109)通常包括处理器91(或191)和存储部件93(或193)。处理电路9(或109)适配于执行存储在存储部件93(或193)中并被设计为实现本发明的方法的包含程序代码指令的一个或多个计算机程序。作为变型，处理电路9(或109)可以是安装在主模块中的逻辑电路。
为了简化，下文中，将通过参考符号M指定主模块，通过参考符号S1、…、Si、…、Sn指定从模块，通过参考符号7指定通信网络，并且通过参考符号9指定处理电路。
根据本发明第一实施例，处理电路9被设置为调节至少由主模块M从至少一个从模块Si或(非排他性的“或”)由至少一个从模块Si从主模块M接收的方向上的通信链路的功率水平。优选地，处理电路9被设置为调节至少由主模块M从每个从模块Si或(即，和/或)由每个从模块Si从主模块M接收的方向上的通信链路的功率水平。
根据本发明第二实施例，处理电路9被设置为调节从主模块M至至少一个从模块Si或(非排他性的“或”)从至少一个从模块Si至主模块M的发送的方向上的通信链路的功率水平。优选地，处理电路9被设置为调节从主模块M至每个从模块Si或(即，和/或)从每个从模块Si至主模块M的发送的方向上的通信链路的功率水平。
通信链路的功率水平意味着在通过通信链路的接收或发送的方向上的通信期间消耗的电力。有利地，功率水平的值可以被定义为在通信期间流过电气模块的电流的强度的函数。具体地，功率水平的值可以由流过以满功率操作的电气模块30-35的最大电流的比率(0和1之间)或百分比(0％和100％之间)指定。
此外，定义的方向(接收或发送)上的通信链路的功率水平的调节包括在通过该链路的在所定义的方向上的通信期间的功耗的优化或最小化。
有利地，处理电路9被设置为通过实现建模不同通信链路的一般算法，调节在一个方向和/或另一方向上的通信链路的功率水平。
具体地，一般算法包括通过有序三元组对通信链路建模。每个三元组包括第一分量、第二分量和第三分量(以指定顺序排列)。第一分量指示从发送方向Tx或接收方向Rx选择的通信链路的方向。第二和第三分量根据由第一分量分配的通信的方向分别是发送Tx还是接收Rx，指示在正序或倒序的通信链路的起始点和到达点。因此，如果第一分量指示发送方向Tx，则第二分量指示通信的起始点，并且第三分量指示通信的到达点。换句话说，如果第一分量指示发送方向Tx，则作为动词发送的主体的模块被用作第二分量，并且作为动词发送的补充的模块被用作第三分量。因此，通过通信链路从第一模块A至第二模块B的发送Tx由三元组(Tx，A，B)指定，即，“A发送至B”。
另一方面，如果第一分量指示接收方向Rx，则第二分量指示通信的到达点，并且第三分量指示通信的起始点。换句话说，如果第一分量指示接收方向Rx，则作为动词接收的主体的模块被用作第二分量，并且作为动词接收的补充的模块被用作第三分量。这里，由第二模块B从第一模块A进行的通信接收Rx由三元组(Rx，B，A)指定，即，“B从A接收”。
图2A-2E表示根据本发明优选实施例的、用于电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的方法的全局步骤。
图2A示出：在开始(步骤G0)，每个电气模块(主M或从S1、…、Si、…、Sn)在发送Tx和接收Rx的方向处于其最大功率水平E(即，100％)。电气模块的功率水平在图2中由各个量表符号化。当然，假设当每个从模块Si处于其最大功率水平时，通信在主模块M和每个从模块Si之间在两个方向Tx和Rx上是可操作的。
第一步骤G1(图2B)包括由三元组(Tx,M,Si)标识的每个通信链路的功率水平的调节，该三元组(Tx,M,Si)具有以下用于其分量：发送方向Tx、主模块M和来自从模块S1至Sn当中的一个从模块Si。换句话说，该第一步骤包括在从主模块M至每个从模块Si的发送方向上的通信期间的功耗的优化。当然，对于每个从模块重复调节步骤。
第二步骤G2(图2C)包括由三元组(Rx,M,Si)标识的每个通信链路的功率水平的调节，该三元组(Rx,M,Si)具有以下作为其分量：接收方向Rx、主模块M和从模块Si。该第二步骤因此包括在主模块M从每个从模块Si接收的方向上的功率水平的调节。
第三步骤G3(图2D)包括由三元组(Tx,Si,Mi)标识的每个通信链路的功率水平的调节，该三元组(Tx,Si,Mi)具有以下用于其分量：发送方向Tx、从模块Si和主模块M。该第三步骤因此包括在从每个从模块Si至主模块M的发送方向上的功率水平的调节。
最后，第四步骤G4(图2E)包括由三元组(Rx,Si,M)标识的每个通信链路的功率水平的调节，该三元组(Rx,Si,M)具有以下作为其分量：接收方向Rx、从模块Si和主模块M。该第四步骤因此包括在每个从模块Si从主模块M接收的方向上的功率水平的调节。
将注意，四个步骤的顺序可能与图2A-图2E所示不同。
该方法使得可以最小化作为整体的电气基础设施中的通信的功耗，并且可以在各个时间(诸如在初始安装之后，或在第一次接通之后或稍后接通之后)执行，并且可以在配电网中的短路类型的电气故障之后、或在需要时(诸如电力消耗的峰值期间)执行。
此外，将注意，可以根据不同可能的策略设置功耗的优化。例如，可以选择旨在优化主模块的第一策略或旨在优化从模块的第二策略、或甚至旨在有利于最小功率匮乏模块的第三策略(见图6)。
有利地，四个步骤G1-G4的每个利用相同的一般处理，用于作为建模各个通信链路的三元组的函数的功率水平的调节。
事实上，图3是图示根据本发明的优选实施例的功率水平的调节的一般处理的步骤的流程图。
处理电路9被设置为实现图3的一般处理的各个步骤、以及从该一般处理得到并在图4-图6中描述的子处理的步骤。
在该流程图中，由具有通信链路的第一方向“方向”作为其分量的三元组(方向(DIRECTION)、A、B)或第一三元组以一般方式标识的一般通信链路被认为是第一电气模块“A”以及第二电气模块“B”。如果第一模块“A”是主模块“M”，则第二模块“B”对应于从模块“Si”，并且反之亦然。
该流程图使用包括通信的第一方向“方向”、第一方向的相反方向“反向(INVERSEDIRECTION)”、以及第一和第二值“j”和“k”的某些参数，用于功率水平的调节。j和k的电流值是在最大电流的0％和100％之间的百分比(以例如10％为计数步幅)、或在0和1之间的值(以0.1为步幅)。
还使用其他参数或变量，包括关于第一三元组的通信试验“测试(Test)”的计数器、修改指示符“Previous_Modification”、分别在一个方向和相反方向上的消耗的功率水平的第一值和第二值的第一和第二矩阵、以及其系数以二值形式指示功能对(j,k)(即，确保第一模块A和第二模块B之间的功能通信的对(j,k))的第三矩阵。
更具体地，第一和第二矩阵用于记忆消耗的功率(分别在通信的每个方向上)，并且它们具有对应于可以由调节值j和k采取的各个值的大小。因此，例如，如果以五个值调节j，并且以四个值调节k，则两个第一和第二矩阵的每一个的大小是5x4(即，五行和四列，j和k是每个矩阵的索引)，并且这对于第三矩阵也成立。
步骤E0是包括以下的某些变量的初始化：
-测试＝1,
-Preceding_Modification＝Decrease_j
-功能对(j,k)的矩阵＝[[0]],
-矩阵Power_Direction_A_B＝[[0]]
-矩阵Power_InverseDirection_B_A＝[[0]]。
在步骤E1，将关于第一三元组(方向，A，B)的功率水平的第一调节值j调节至其最大值(即，j＝1)。接下来的步骤具有以下目的：减小第一功率调节水平值j，以便确保如由第一三元组(方向，A，B)定义的通信链路被组织以便在保持与所采用的功率策略选项一致的同时消耗最低可能功率。
在步骤E2，定义第二三元组(反向，B，A)，其具有通信链路的与所述第一方向“方向”相反的第二方向“反向”作为其第一分量，具有第二电气模块B作为其第二分量，并且具有第一电气模块A作为其第三分量。将关于第二三元组的第二功率水平调节值k调节为其电流预调节值(预设值)。
该预调节值对应于k的最大值(即，k＝1)或由一般流程图预先建立的调节。
实际上，在图2A-2E的方法的全局步骤G1-G4的每个期间，仅考虑通信的单方向。相反方向因为其还没有被调节而处于其最大水平，或者其已经在先前的主要步骤中被调节(G1-G4)。
在步骤E3-E8，以迭代方式检查作为用于功率水平的调节的第一和第二电流值j和k的函数的通信链路的操作状态，从而在每次迭代期间(以0.1为步幅)递减与关于第一三元组(方向，A，B)的第一电流调节值j相关联的计数器。当然，计数器在如步骤E1定义的、用于功率水平的第一调节值j的最大值(即，j＝1)开始。
更具体地，在步骤E3，根据第一三元组(方向，A，B)在第一模块A与第二模块B之间的通信的“方向”上发送“通信测试”的消息。例如，如果方向＝Tx，则第一模块A将发送消息至第二模块B，所述消息由诸如{1001011010}的一系列随机比特组成。
在步骤E4，测试在第一模块A至第二模块B的方向上的通信是否成功。在先前的示例中，消息的从A到B的发送Tx由B从A的接收Rx的确认来验证，例如，通过传递与在步骤E3随机生成的帧互补的帧(即，在步骤E3的示例中为{0110100101})来验证。如果关于第一三元组(方向，A，B)的通信已经失败，则进入子处理E10，其将分析失败的原因。否则，如果通信成功，则继续至下一步骤E5。
在步骤E5，功率水平的第一和第二电流调节值j和k被认为是可操作的。然后保存关于第一三元组(方向，A，B)的功率水平的第一电流调节值j、以及关于第二三元组(反向，B，A)的功率水平的第二电流调节值k。
事实上，在步骤E5，考虑步骤E3和E4都成功。这意味着在模块A和B之间的功率水平的第一和第二电流调节值的对(j,k)使得可以确保该通信。然后，在第一矩阵中保存在步骤E3消耗的电流强度的值，从而在分别对应于对(j,k)的行和列上表示在与第一三元组(方向，A，B)相关联的通信期间需要的功率水平。例如，对(j,k)＝(0.3；0.5)对应于第一矩阵的坐标(3,5)。在第二矩阵中，保存在步骤E4消耗的电流强度的值，从而在分别对应于对(j,k)的行和列上表示在与第二三元组(反向，B，A)相关联的通信期间需要的功率水平。
在步骤E6，将功率水平的调节值的对(j,k)关于第一三元组(方向，A，B)可操作的事实保存为第三矩阵的索引元素(j,k)。该功能调节对指示能够确保第一和第二模块之间的通信的功率水平。因此，以迭代方式，该步骤允许保存关于第一三元组(方向，A，B)的一组功能调节对(j,k)。
步骤E7包括进行两次核实。在第一核实中，测试调节的先前修改是否能够减小第一电流调节值j(即，Preceding_Modification＝Decrease_j)，以便确定继续减小该值以尝试降低消耗是否合理。第二核实包括核实第一电流调节值j不处于其最小值(如果j处于其最小值，则进一步减小该值将导致关于第一三元组(方向，A，B)的通信取消)。如果不是这样(即，如果第一和第二核实都是否定的)，则这意味着已经实现必要和充分的调节配置以确保通信同时仍然最小化其消耗，然后，进入保存配置的子处理E20。否则，继续至下一步骤E8。
在步骤E8，通过0.1的步幅递减关于第一三元组(方向，A，B)的第一电流调节值j，并返回步骤E3。保持在减小第一电流调节值j时导致的调节的先前修改的声明(即，Preceding_Modification＝Decrease_j)。
图4是图示根据本发明优选实施例的通信的故障分析的子处理的步骤的流程图。
当在图3的步骤E4中通信诊断检测到故障时，该子处理发生。子处理的目的是分析故障的原因，并提出各种可能的恢复动作。
步骤E10是从步骤E3的出口至通信故障期间的分析子处理的入口。
在步骤E11，测试由于关于第二三元组(反向，B，A)的功率水平的第二调节值k而失败的通信是否不处于其最大水平(换句话说，测试是否因为返回通信未对于缺少充分调节而出现而认为通信不成功)。如果是这样，即，如果返回通信没有处于其最大水平，则根据所选择的策略进入故障的分析的子处理E30。否则，进行至下一步骤E12。
在步骤E12，关于第二三元组(即，返回通信)的功率水平的第二调节值k被调节至其最大值，测试关于第一三元组(即，外发通信)的功率水平的第一调节值j在故障期间是否也处于其最大水平。如果是这样，则进行至步骤E13，否则进行至步骤E16。
步骤E13包括当通信失败时的非常罕见的情况，而与第一功率水平调节值j和第二功率水平调节值k处于其各自最大值无关。原理上，当值j和k处于其最大功率水平时，在第一和第二模块之间在两个方向上的通信应当正常操作。故障可能是由于在通信尝试期间的中断，然后进行预定数目m(例如，m＝3)的迭代试验，以核实是否是该情况。更具体地，核实在该步骤E13期间已经尝试的试验的数目，容忍m-1次连续失败的试验。如果已经有m次连续的故障，则进行至步骤E15，否则进行至步骤E14。
在步骤E14，递增关于第一三元组(方向，A，B)的试验“测试”的数目的计数器，并返回图3的流程图的步骤E3以再次进行通信测试。
在步骤E15，因为m次通信尝试(关于第一和第二调节值j和k处于最大值的情况下的第一三元组(方向，A，B))已经失败，所以对试验的数目计数的处理暂停。在此情况下，然后可以询问操作员以核实设施，以便定位中断的源点并再次开始一般处理。
此外，在步骤E16，即使关于第二三元组(反向，B，A)的功率水平的第二调节值k处于最大值，但关于第一三元组(方向，A，B)的功率水平的第一调节值j不处于最大值，通信也失败。然后递增第一电流调节值j。将先前修改包括“increase_j”的事实保存在存储器中，并且返回至图3的流程图的步骤E3以重新进行通信测试。
图5是图示根据本发明的优选实施例的、根据在通信的失败之后选择的策略要进行的分析和动作的子处理的步骤的流程图。
当在图3的步骤E4中通信已经失败，而关于第二三元组(反向，B，A)的第二功率水平调节值k没有处于其最大水平(见图4的步骤E11)时，该子处理发生。
步骤E30是从图4的步骤E11至策略的分析子处理的入口。
作为示例，假设关于如由具有对(j,k)＝(0.3；0.5)的三元组(Tx，A，B)定义的通信链路，已经有通信故障。即，在对于从A至B的发送的最大水平的30％和对于从B至A的接收的最大水平的50％的情况下，已经有故障。
在步骤E31，测试所选择的策略是否被设计为优化第一模块A的消耗，在此情况下进行至步骤E32，或者，测试所选择的策略是否被设计为优化第二模块B的消耗，在此情况下进行至步骤E33，或者，测试其是否涉及用于第一和第二模块A和B的混合策略，在此情况下进行至步骤E34。
在步骤E32，假设所采用的策略优先节省第一模块A的消耗，则递增关于第二三元组(反向，B，A)的功率水平的第二调节值k。在上面在步骤E31描述的示例中，对(j,k)变为(0.3；0.6)，即，将第二模块B的接收的水平提高至最大水平的60％，同时将第一模块A至第二模块B的发送保持在30％。
在步骤E33，假设所采用的策略优先节省第二模块B的消耗，则递增关于第一三元组(方向，A，B)的功率水平的第一调节值j。然后将先前修改包括“increase_j”的事实保存在存储器中，然后返回至图3的流程图的步骤E3以重新进行通信测试。
在此情况下，并且根据在步骤E31中描述的示例，对(j，k)变为(0.4；0.5)，即，将从A至B的发送的水平提高至最大水平的40％，同时将第二模块B的接收保持在50％。事实上，第二模块B可以是由优先保持的小电池供电的从模块。
步骤E34是用以核实在混合策略的情况下哪个是最小功率匮乏的测试。
换句话说，核实是否需要返回至先前的可操作调节以递增第一调节值j或递增第二调节值k。因此，尝试识别哪个整体上是这两个替代方案的最大不利因素，以便选择作为最小功率匮乏的那一个。具体地，将关于第一三元组(方向，A，B)的最近两次迭代(先前一个和当前一个)期间消耗的功率的差、与关于第二三元组(反向，B，A)的最近两次迭代期间消耗的功率的差进行比较。根据哪个是最有利的，然后进行至步骤E32或步骤E33。
根据在步骤E31中描述的示例，将处理电路设置为比较(例如，通过提供的计数器或通过请求电流率的测量)(j,k)＝(0.3；0.6)和(j,k)＝(0.4；0.5)的消耗，以便选择最小消耗。
图6是图示根据本发明优选实施例的、根据若干策略保存功耗配置的子处理的步骤的流程图。
该子处理被设计为采用作为在已经在图3的步骤E6中确定关于第一三元组(方向，A，B)的所有可操作调节对(j,k)之后所选择的策略的函数的最佳对(j,k)。
事实上，步骤E20是从图3的步骤E7至该记忆子处理的入口点。
在步骤E21，测试策略是否被设计为优化第一模块A的消耗，在此情况下进行至步骤E22，或者，测试策略是否被设计为优化第二模块B的消耗，在此情况下进行至步骤E23，或者，测试其是否涉及用于第一和第二模块A和B的混合策略，在此情况下进行至步骤E24。
在步骤E22，因为所采用的策略是节省第一模块A的消耗，所以在功能对(j,k)当中搜索具有最小调节值j的功能对，其将被作为最佳配置(设置)保存在存储部件中。这结束了对于第一三元组(方向，A，B)的一般处理。
在步骤E23，因为所采用的策略是节省第二模块B的消耗，所以在功能对(j,k)当中搜索具有最小调节值k的功能对，其将被作为最佳配置保存在存储部件中。这结束了对于第一三元组(方向，A，B)的一般处理。
步骤E24涉及混合策略的情况。于是，通过在功能对(j,k)当中搜索最小化关于第一三元组(方向，A，B)和第二三元组(反向，B，A)的功耗的和的那些功能对，采用作为最小功率匮乏的那一个。换句话说，处理单元9计算在模块A和B之间的第一“方向”以及在模块B和A之间的相反方向“反向”消耗的功率的和的最小值。然后，结束对于第一三元组(方向，A，B)的一般处理。
一旦基础设施的所有电气模块(主模块M和从模块S1、…Sn)已经经过全局处理，则用户得知对于最小功耗的最佳通信配置。然后可以选择永久地以该最小配置操作其架构，或仅在某些关键情况下采取该最小配置。
根据本发明一个实施例，电气模块被设置为大部分时间操作在“普通”操作模式下，而不顾功耗的约束，并且仅在“关键”或变差的情况下切换至“最佳”模式。在“普通”模式下，主模块和从模块使其各自发送和接收的水平调节至其最大值。另一方面，在“最佳”模式下，主模块和从模块使其各自发送和接收的水平调节至其严格的最小值。
这使得当被认为需要时减小关于通信的功耗。例如，这可能对应于电气基础设施处于功率约束下的情况。例如，在停电(断电)的情况下，电气模块被设置为对辅助组或其自己的电池操作。然而，在提前不知道事件的持续时间的情况下，尝试通过将模块之间的其通信水平限制到其严格需要的水平来节省电气基础设施的功率资源，这可能是明智的。这可以通过临时切换主模块和从模块的发送和接收的水平至最小值、同时等待停电的结束以便返回正常操作而实现。
此外，在电气基础设施内基于优先级进行某些行动可能是有利的。例如，电网的开关的断开或闭合以执行电网的重配置或隔离故障部分(在电网中绕过)是关于设施单元之间监控数据的交换的优先行动，这可以在延迟的基础上进行。现在，为了确保这些动作的适当执行，优选确保对这些优先行动的适当电力供应，因此，根据本发明的控制方法最小化非优先的通信消耗。这可以通过在返回普通操作之前、将控制方法操作用于这些动作的适当执行所需的时间而完成。
事实上，图7是图示根据本发明优选实施例的在关键场合中的功耗的控制的处理的步骤的流程图。
在步骤A0，初始化电气基础设施(子站或一组子站)中的电气模块(主模块和从模块)。
步骤A1包括根据图2A至图6的处理准备对于不同模块的发送和接收的最佳配置。
步骤A2包括在服务中的电气基础设施的有效布置。
步骤A3是对于约束的测试。事实上，在此区域中测试是否存在约束(断电类型的电气基础设施的短暂中断、优先绕过请求等)，使得必须将通信切换至能量“经济”模式。
在步骤A4，如果不存在特定约束，或者不再存在特定约束，则保持在或返回至“普通”操作模式，其中模块(主和从)的通信(发送和接收)的水平处于其各自最大值。
另一方面，在步骤A5，如果特定约束存在或持续，则切换至或保持在所谓的“经济”操作模式，其中模块(主和从)的通信(发送和接收)的水平通过步骤A1中确定的最佳配置调节。
有利地，处理电路被设置为对于由预定关键事件生成的触发信号的接收，将主模块和从模块切换至“最佳”模式。在关键事件的结束，可以触发另一方向上的切换。
图8以示意方式表示根据本发明的另一优选实施例的、用于广播模式下的电气模块之间的通信的功耗的控制的方法的全局步骤。
步骤G1至G4与图2A-2E中的那些相同，因此使得可以确定处于最小功耗的通信的配置。步骤G1至G4的每个使得可以对于每个指定的三元组，通过施加由图3至图6描述的一般处理，确定处于最小消耗的其通信配置。
步骤G5是可选的，并且可以在检查处于广播模式的电气模块之间的通信的功耗的事件下发挥作用。在此情况下，从与通信链路相关联的功能对之中选择从主到每个从的发送的最大水平、以及主从每个从接收的最大水平。事实上，一旦在步骤G1至G4中已经确定对于每个从模块的接收的操作功率水平以及对于主模块的发送的操作功率水平，就可以容易地选择使得能够以一般的并且不再个别的方式调节主模块以及从模块的单个功能对。
在仅主模块具有调节的可能性的情况下，可以去除步骤G3和G4。相反，在仅从模块具有调节的可能性的情况下，可以去除步骤G1和G2。

Claims (13)

1.一种在电气基础设施的子站内或子站间通信网络(7，107)的节点之间的通信的功耗的控制方法，子站内通信网络(7)的节点由子站(135)内的电气设施形成，子站间通信网络(107)的节点由子站(130-135)自身形成，属于子站内或子站间通信网络(7)的节点被称为电气模块(30-34)，其特征在于，该方法包括以下步骤：
通过在称为主模块(M；30)的中央模块、以及一组从模块(S1-Sn；31-34)之间划分电气模块，定义星形通信网络(7；107)，主模块被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接至从模块；以及
调节至少在由主模块(M；30)从至少一个从模块(S1-Sn；31-34)或由至少一个从模块从主模块接收(Rx)的方向上的通信链路的功率水平，所述功率水平的调节根据建模通信链路的一般处理而处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括调节在从主模块至至少一个从模块或从至少一个从模块至主模块的发送(Tx)的方向上的通信链路的功率水平。
3.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
调节在从主模块(M)至每个从模块(Si)的发送方向上的功率水平，
调节在主模块(M)从每个从模块(Si)接收的方向上的功率水平，
调节在从每个从模块(Si)至主模块(M)的发送方向上的功率水平，以及
调节在每个从模块(Si)从主模块(M)接收的方向上的功率水平。
4.根据之前的权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，其包括通过有序三元组建模通信链路，该有序三元组的每个包括指示通信链路的方向的第一分量、以及根据由第一分量分配的通信方向分别是发送还是接收而指示在正序或倒序的通信链路的起始点和到达点的第二和第三分量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据包括以下步骤的一般处理实现由第一三元组标识的一般通信链路的功率水平的调节，该第一三元组对于其分量具有通信链路的第一方向、第一电气模块和第二电气模块，所述步骤包括：
定义第二三元组，其具有通信链路的与所述第一方向相反的第二方向作为其第一分量、具有所述第二电气模块作为其第二分量、以及具有所述第一电气模块作为其第三分量，
以迭代方式测试作为分别属于所述第一三元组和所述第二三元组的功率水平的调节的第一和第二电流值的函数的通信链路的操作状态，同时对于每次迭代递减与属于所述第一三元组的调节的电流值相关联的计数器，所述计数器初始化在最大功率水平值，
保存操作功率水平的调节的第一和第二电流值，
保存属于第一三元组(方向，A，B)的一组功能调节对，功能调节的每个电流对包括操作功率水平的调节的所述第一和第二电流值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其包括保存根据旨在优化第一模块或第二模块的功耗或所述第一模块和所述第二模块的最小功率匮乏的策略的功耗配置。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其包括在制造通信链路的事件下的通信的故障分析。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的方法，其特征在于，其包括在广播模式下的调节，包括从与通信链路相关联的功能对之中选择从主模块至每个从模块的发送的最大水平、以及主模块从每个从模块接收的最大水平。
9.根据之前的权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在预定事件之后或在关键场合期间执行所述主模块和所述从模块的功耗的控制。
10.一种电气基础设施的电气模块之间的通信的功耗的控制的系统，其特征在于，其包括：
称为主模块(30；130)的中央模块以及一组从模块(31-34；131-135)之间的星形通信网络(7；107)，所述主模块被设置为通过非有线通信链路以星形方式连接至从模块；以及
处理电路(9；109)，被设置为实现根据之前的权利要求中的任一项所述的控制方法。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述星形通信网络是包括同一子站(135)内的设备的内部网络(7)，在该同一子站(135)之中，中央设备单元被设置为承担主模块(30)的角色，同时其他设备单元被设置为承担从模块(31-34)的角色。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，星形通信网络是包括一组电气子站的外部网络(107)，在该组电气子站之中，中央子站或命令中心被设置为承担主模块(130)的角色，同时其他子站被设置为承担从模块(131-135)的角色。
13.一种电气基础设施，包括根据权利要求10-12中的任一项所述的系统。
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