CN211720331U - 能源路由器和能源网络 - Google Patents
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Abstract
本公开提出一种能源路由器和能源网络，涉及能源网络技术领域。本公开的一种能源路由器包括：提供能源和电力载波通信通信PLC数据输入能源路由器，或输出能源路由器的至少一种通道的端口；控制端口的开闭状态的能源传输开关；和根据PLC数据和存储的路由信息确定能源传输路径的路由部件；其中，路由部件根据确定与能源传输路径相关联的端口，导通端口的能源传输开关，以便输入能源路由器的电能从导通的端口输出。这样的能源路由器能够接收能源和PLC数据，根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
Description
技术领域
本公开涉及能源网络技术领域，特别是一种能源路由器和能源网络。
背景技术
电流与水流的相似之处，包括流向不可控，不可跟踪，只要有路径，只要有高落差，电或水就会自行流动。基于这样的特性，在当前集中式的电力系统中，利用电能落差进行电能传输和供给。能源路由器在集中式能源网络中能够实现被动的流向控制和能源的逆变转换，如交直流的转换和电压的转换等。
发明内容
本公开的一个目的在于提高能源交互的灵活性。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种能源路由器，包括：提供能源和PLC(Power line Communication，电力载波通信)数据输入能源路由器，或输出能源路由器的至少一种通道的端口；控制端口的开闭状态的能源传输开关；和根据PLC数据和存储的路由信息确定能源传输路径的路由部件；其中，路由部件确定与能源传输路径相关联的端口，导通端口的能源传输开关，以便输入能源路由器的电能从导通的端口输出。
在一些实施例中，能源路由器还包括：统计各个能源端口的能源信息的能源计量部件。
在一些实施例中，能源路由器还包括：位于能源端口之间，执行交流变换或电压转换中至少一项功能的能源转换部件。
在一些实施例中，能源路由器还包括：跨电压转换部件，接收来自端口的PLC数据的报文，发送给路由部件；将路由部件生成的能源传输路径按照输出电压封装成PLC数据的报文。
在一些实施例中，路由部件确定与能源传输路径相关联的端口包括：路由部件根据PLC数据确定目的地址；根据存储的路由信息，基于最短路径算法确定能源传输路径；根据能源传输路径确定下一跳地址；确定与下一跳地址连接的端口。
在一些实施例中，路由部件确定与能源传输路径相关联的端口还包括：在根据存储的路由信息不能生成传输路径的情况下，通过端口向其他路由器发送广播信息，根据收到的路径反馈更新存储的路由信息，其中，收到广播消息的能源路由器反馈自身存储的、与目的地址相关联的路由信息；根据更新后的路由信息确定能源传输路径。
在一些实施例中，能源路由器还包括：数据处理部件，包括：应用层子部件，被配置为生成应用数据；解析来自传输层子部件的应用数据；其中，应用数据包括能源数据、控制数据、状态数据或故障数据中的至少一项；传输层子部件，被配置为根据应用数据和预定传输层协议封装传输层数据包；解析来自网络层子部件的传输层数据包；网络层子部件，被配置为根据传输层数据包、MAC(Media Access Control Address，媒体存取控制位址)地址和能源互联网协议EIP地址，生成网络层数据包；解析来自链路层子部件的网络层数据包；和，链路层子部件，被配置为根据网络层数据包生成PLC数据报文；解析来自能源网络的PLC数据报文。
在一些实施例中，PLC数据报文包括:PLC头部信息，包括PLC通信技术标识；EIP头部信息，包括源EIP地址和目的EIP地址；能源信息通信技术EICT头部信息，包括源MAC地址、目的MAC地址、序号、协议类型和校验信息；和应用数据。
这样的能源路由器能够接收能源和PLC数据，根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种能源网络，包括：端节点，被配置为执行产生电能或消耗电能中的至少一项；和多个上文中提到的任意一种能源路由器，每个能源路由器与端节点和其他能源路由器中的至少两个节点连接，构成能源网络拓扑。
在一些实施例中，端节点包括用户节点和发电机构节点。
这样的能源网络中能够传输能源和PLC数据，能源路由器能够根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开的能源路由器的一些实施例的示意图。
图2为本公开的能源路由器的数据处理部件的一些实施例的示意图。
图3为本公开的PLC数据的报文的一些实施例的示意图。
图4为本公开的能源网络的一些实施例的示意图。
图5为本公开的能源网络运行方法的一些实施例的流程图。
图6为本公开的能源路由器的运行方法的一些实施例的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
本公开的能源路由器的一些实施例的示意图如图1所示。能源路由器包括：
多个端口101，端口101是能源路由器与外部进行能源传输的通道，能够使能源、PLC数据输入能源路由器，或输出能源路由器，或者即能够输入，也能够输出。在一些实施例中，PLC数据在能源网络中的传输与要传输、交互的能源使用相同的链路。
能源传输开关102，能够控制端口的开闭状态。在一些实施例中，根据能源流入或流出控制能源开关，导通当前能源路由器上位于传输路径上的端口，从而实现控制能源流向。在一些实施例中，当确定能源传输时，会收到来自其他能源路由器、控制端或路由部件的PLC能源传输指令。当接收到PLC能源传输指令时，开启能源传输开关；接收到来自其他能源路由器、控制端或路由部件的PLC能源传输完毕指令时，关闭能源传输开关。在一些实施例中，能源传输开关可以为电路之间的可切换导通方向的开关，在路由部件的电信号触发下切换状态。
路由部件103，能够根据PLC数据和存储的路由信息确定能源传输路径。在一些实施例中，路由部件103能够根据PLC数据确定目的地址；根据存储的路由信息，基于最短路径算法确定能源传输路径，进而确定下一跳地址。在一些实施例中，路由部件根据确定与能源传输路径相关联的端口，导通端口的能源传输开关，以便输入能源路由器的电能从导通的端口输出。在一些实施例中，可以采用IP网络中的路由部件执行路径计算。
这样的能源路由器能够接收能源和PLC数据，根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
在一些实施例中，路由部件103可以包括能源路径存储单元和能源路径择优单元。能源路径存储单元能够存储系统网络内能源传输最短路径。新建能源传输路径时，直接存储到能源路径存储单元，后续新增能源传输路径且路径更短时，更新能源路径存储单元。能源路径择优单元从能源路径存储单元中选择最短的能源传输路径。这样的能源路由器在提高路径规划效率的同时，也不断优化传输路径，降低能源在传输过程中的损耗。
在一些实施例中，路由部件103在根据存储的路由信息不能生成传输路径的情况下，通过端口向其他路由器发送广播信息，收到广播消息的能源路由器反馈自身存储的、与目的地址相关联的路由信息；根据更新后的路由信息确定能源传输路径。路由部件103根据收到的路径反馈更新存储的路由信息，进而根据更新后的路由信息，基于最短路径算法确定能源传输路径，进而确定下一跳地址以及输出端口，导通端口的能源传输开关。
这样的能源路由器能够在自身网络拓扑不全的情况下，通过广播信息的方式从其他网络节点得到路由信息，进而补充自身存储的网络拓扑，提高能源传输路径规划成功的概率，以及提高能源传输效率。
在一些实施例中，如图1所示，能源路由器还可以包括能源计量部件104。能源计量部件104能够统计各个能源端口的能源信息。在一些实施例中，能源计量部件104计量各个端口流入或流出的电量。在一些实施例中，在能源传输时，在能源传输开关从开到关的时间段内，将记录持续时间t，以传输时间段的均值功率p乘以时间t，可以计算时间段内的电量，进而可计量传输的能源。在一些实施例中，PLC数据中可以包括能源的目标地址、源地址、传输量以及实时电压电流功率等信息，可以基于能源计量部件104对各个端口的统计结果，结合PLC数据中的信息实现对端到端能源传输的统计。在一些实施例中，能源计量部件104可以基于相关技术中的电表，通过电能探测器和运算器实现计量和运算。
在一些实施例中，如图1所示，能源路由器还可以包括位于能源端口之间，执行交流变换或电压转换中至少一项功能的能源转换部件105。由于能源路由器两端的电压、交直流情况可能不同，因此需要进行能源转换，如400V转成48V等。在一些实施例中，能源转换部件105可以实现交直流/高低压互相转换功能。在一些实施例中，能源转换部件105可以为逆变器。
这样的能源路由器能够考虑到能源传输网络两侧网络环境不同的问题，扩展了能源路由器的应用范围。
在一些实施例中，如图1所示，能源路由器还可以包括跨电压转换部件106。由于PLC数据在跨电压时面临电压耦合问题，即能源数据无法直接跨电压传输，在经过变压转换后，载波特征将消失，无法体现能源数据。在一些实施例中，可以通过增加电感，以电压耦合或电流耦合方式，在不同电压两侧，将能源数据桥接。这样的能源路由器可以避免跨电压造成的PLC数据丢失，保证能源网络数据传输的可靠性。在一些实施例中，跨电压转换部件106可以采用提取PLC数据的数据提取装置、IP网络中报文分析和生成的装置、以及PLC数据生成装置配合实现。
在另一些实施例中，跨电压转换部件106可以接收来自端口的PLC数据的报文，发送给路由部件；将路由部件生成的能源传输路径按照输出电压封装成PLC数据的报文。跨电压转换部件106的输入端位于电能在能源路由器的输入端口与能源转换部件105的输入端之间，跨电压转换部件106的输出端位于电能在能源路由器的输出端口与能源转换部件105的输出端之间，从而在电压转换的过程中将PLC数据剥离，避免数据丢失。在一些实施例中，还可以根据需求对PLC数据进行处理，如生成新的源EIP地址、目标EIP地址，并附加到传输协议报文上，再以新的协议报文传输到另一侧电压，从而实现PLC数据的更新，提高了数据传输的灵活性。
在一些实施例中，如图1所示，能源路由器还可以包括：数据处理部件107，能够基于应用层、传输层、网络层、链路层的架构划分形成能源信息通讯传输、能源互联网协议框架。
在一些实施例中，如图2所示，数据处理部件107可以包括：
应用层子部件，能够生成应用数据；解析来自传输层子部件的应用数据；其中，应用数据包括能源数据、控制数据、状态数据或故障数据中的至少一项。
传输层子部件，能够根据应用数据和预定传输层协议封装传输层数据包；解析来自网络层子部件的传输层数据包。在一些实施例中，传输层子部件可以兼容支持CAN、Modbus、BACNet、LonWorks等。
网络层子部件，能够根据传输层数据包、MAC地址和EIP地址，生成网络层数据包；解析来自链路层子部件的网络层数据包。
链路层子部件，能够根据网络层数据包生成PLC数据报文；解析来自能源网络的PLC数据报文。
在实际传输能源数据过程中，将每层数据从上往下依次封装组成数据包，最终数据包将体现如图3所示的应用数据、源MAC地址、目标MAC地址、源EIP地址、目标EIP地址、协议类型、校验和等信息。
这样的能源路由器借鉴IP网络层级架构，在数据生成、解析和传输过程中，通过如图2中所示的分层处理方式，保证数据传输的可行性和可靠性。
在一些实施例中，PLC数据报文可以如图3所示，包括:
PLC头部信息，在一些实施例中，PLC通信技术标识占1个字节，标识能源信息采用的PLC通讯技术；
EIP头部信息，包括源EIP地址和目的EIP地址。在一些实施例中，EIP头部信息占8个字节，其中，源EIP地址及目标EIP地址各占4个字节。EIP地址用于标识在系统网络的唯一地址
EICT头部信息，包括源MAC地址、目的MAC地址、序号、协议类型和校验信息。在一些实施例中，EICT头部信息占16个字节，源MAC地址、目标MAC地址各占4个字节，序号、确认号、协议类型、协议版本各占1个字节，长度、校验和各占2个字节。MAC地址用于标识在系统网络的唯一设备；
应用数据字段可以根据需要包括能源数据、控制数据、状态数据或故障数据中的一项或多项。
这样的数据报文形式能够与能源路由器的层级架构相配合，保证数据传输的可行性和可靠性，且提高数据传输内容的灵活度。
本公开的能源网络的一些实施例的示意图如图4所示。
能源网络中可以包括多个端节点411～41m，m为正整数。端节点可以为发电厂节点或用户节点等，能够执行产生电能或消耗电能中的至少一项。能源网络中还包括多个上文中提到的任意一种能源路由器401～40n，n为正整数。每个能源路由器与端节点和其他能源路由器中的至少两个节点连接，构成能源网络拓扑。
这样的能源网络中能够传输能源和PLC数据，能源路由器能够根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
在一些实施例中，能源路由器可以包括端点侧能源路由器，与端节点连接，接收来自端点的能源和PLC数据，根据PLC数据的目的地址转发PLC数据和能源。
这样的能源路由器能够实现与端节点的信息交互，以及为端节点生成PLC数据，将端节点融入能源网络中，使产能、耗能节点智能化。
在一些实施例中，由能源路由器构建的能源网络的运行方法可以如图5所示。
在步骤501中，能源输出端通过连接的能源路由器生成PLC数据。在一些实施例中，PLC数据中包括目的地址。PLC数据中还可以包括源地址、下一跳地址、能源交互数量等。
在步骤502中，收到PLC数据的能源路由器根据目的地址确定能源传输路径和下一跳地址，导通输入PLC数据的端口和与下一跳能源路由器地址相连接的端口，并将PLC数据发送至下一跳节点。
在步骤503中，下一跳节点在收到PLC数据后，判断自身是否为目的地址的节点。若为目的地址节点，则完成整条路径的规划，执行步骤504；若不为目的地址节点，则继续执行步骤502。
在步骤504中，根据能源路由器的导通路径执行电能传输。
在一些实施例中，PLC数据可以与要交互的电能同步传输，随着一个下一跳节点的确定导通一节电路，在到达目的节点后，电能到达目的节点。
在另一些实施例中，可以先传输PLC数据，在完成从源端到目的端的路径导通后执行电能传输。
通过这样的方法，能够在能源网络中传输能源和PLC数据，能源路由器根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中的灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
本公开的能源路由器的运行方法可以如图6所示。
在步骤601中，接收PLC数据和能源，PLC数据中包括目的地址。在一些实施例中，PLC数据中还可以包括源地址，能源传输量。
在步骤602中，根据PLC数据和存储的路由信息确定能源传输路径。在一些实施例中，可以根据PLC数据确定目的地址，根据存储的路由信息，基于最短路径算法确定能源传输路径，进而确定下一跳地址。
在步骤603中，根据确定与能源传输路径相关联的端口，导通端口的能源传输开关，以便输入能源路由器的电能从导通的端口输出。
在步骤604中，输入能源路由器的电能从导通的端口输出。
通过这样的方法，能源路由器能够接收能源和PLC数据，根据PLC数据为能源规划传输路径，并导通传输路径上的端口供能源传输，使得能源能够在能源网络中按照需求灵活传输，方便了电能的交易，提高了能源交互的灵活性。
在一些实施例中，能源路由器可以根据各个端口导通的时长和传输过程中的均值功率计量能源的源地址的实时能源输出量，或目的地址的实时能源输入量的至少一种。在一些实施例中，能源路由器可以计量各个端口流入或流出的电量。例如，在能源传输时，在能源传输开关从开到关的时间段内，将记录持续时间t，以传输时间段的均值功率p乘以时间t，可以计算时间段内的电量，进而可计量传输的能源。
通过这样的方法，能够实现对分布式的能源网络中能源输入、输出的准确计量，保证用户之间公平的交易。
在一些实施例中，能源路由器可以根据能源输入的端口的能源属性和能源输出的端口的能源属性执行交流变换或电压转换中至少一项，其中，能源属性包括直流、交流和电压值。通过这样的方法，能够考虑到能源传输网络两侧网络环境不同的问题，扩展了能源路由器的应用范围。
在一些实施例中，能源路由器可以在交流变换和电压转换之前提取来自端口的PLC数据的报文后，提取报文中的应用数据，以便根据存储的路由信息确定能源传输路径；将应用数据重新封装成PLC数据的报文，通过能源输出的端口输出。通过这样的方法，能够在电压转换的过程中将PLC数据剥离，避免跨电压造成的PLC数据丢失，保证能源网络数据传输的可靠性；实现PLC数据的更新，提高了数据传输的灵活性。
在一些实施例中，能源路由器在根据存储的路由信息不能生成传输路径的情况下，通过端口向其他路由器发送广播信息，根据收到的路径反馈更新存储的路由信息，其中，收到广播消息的能源路由器反馈自身存储的、与目的地址相关联的路由信息；根据更新后的路由信息确定能源传输路径。
通过这样的方法，能源路由器能够在自身网络拓扑不全的情况下，通过广播信息的方式从其他网络节点得到路由信息，进而补充自身存储的网络拓扑，提高能源传输路径规划成功的概率，以及提高能源传输效率。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。
Claims (6)
1.一种能源路由器，其特征在于，包括：
提供能源和电力载波通信PLC数据输入能源路由器，或输出能源路由器的至少一种通道的端口；
控制所述端口的开闭状态的能源传输开关；和
根据所述PLC数据和存储的路由信息确定能源传输路径的路由部件；
其中，所述路由部件确定与所述能源传输路径相关联的端口，导通端口的能源传输开关，以便输入能源路由器的电能从导通的端口输出。
2.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，还包括：
统计各个所述端口的能源信息的能源计量部件。
3.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，还包括：
位于端口之间，执行交流变换或电压转换中至少一项功能的能源转换部件。
4.根据权利要求1所述的能源路由器，其特征在于，还包括：
跨电压转换部件，接收来自端口的PLC数据的报文，发送给所述路由部件；将所述路由部件生成的能源传输路径按照输出电压封装成PLC数据的报文。
5.一种能源网络，其特征在于，包括：
端节点，被配置为执行产生电能或消耗电能中的至少一项；和
多个权利要求1～4任意一项所述的能源路由器，每个所述能源路由器与端节点和其他能源路由器中的至少两个节点连接，构成能源网络拓扑。
6.根据权利要求5所述的网络，其特征在于，所述端节点包括用户节点和发电机构节点。
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| CN201922193709.9U CN211720331U (zh) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 能源路由器和能源网络 |
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2019
- 2019-12-09 CN CN201922193709.9U patent/CN211720331U/zh active Active
Cited By (2)
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| WO2021114721A1 (zh) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 珠海格力电器股份有限公司 | 能源传输方法、能源路由器及其运行控制装置和存储介质 |
| US12051898B2 (en) | 2019-12-09 | 2024-07-30 | Gree Electric Appliances, Inc. Of Zhuhai | Energy transmission method, energy router and operation control device thereof, and storage medium |
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