Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СВЯЗНЫХ СОПОСТАВЛЕНИЙ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ, РЕАЛЕЗУЮЩЕЙ ДИСТАНЦИОННОЕ СНЯТИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ

Область техники

Настоящее изобретение имеет отношение к устройству и способу для обнаружения коммуникационных ассоциаций в распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления энергии.

Предшествующий уровень техники

В распределительной электрической сети дистанционное снятие показаний потребления энергии является желательной и полезной функцией. Дистанционное снятие показаний требует, чтобы средства связи были пригодны для сбора данных, касающихся потребления энергии большого количества потребителей. Такие средства связи, как правило, имеют иерархическую структуру, в которой центральное средство управления имеет связь с некоторым количеством концентраторов. Каждый концентратор, в свою очередь, имеет связь с некоторым количеством счетчиков электроэнергии, расположенных на территории потребителей. Связь между концентратором и сопоставленными с ним счетчиками электроэнергии может осуществляться посредством связи по линиям электропередачи по всей секции сети низкого напряжения, к которой подключены и концентраторы, и счетчики электроэнергии по местонахождению потребителей.

Концентратор управляет множеством счетчиков, сопоставленных с ним. Концентратор хранит список счетчиков, которые, как 2

ожидается, будут связываться с концентратором. Чтобы иметь возможность осуществлять функции автоматического считывания показаний счетчиков и/или автоматического управления счетчиками, концентратор пытается установить связь с каждым из счетчиков в списке либо путем прямой передачи сообщений между концентратором и счетчиком, либо посредством использования промежуточных ретрансляторов вдоль тракта связи между концентратором и счетчиком. Список счетчиков, с которыми, как ожидается, связывается концентратор, мог быть предварительно сформирован или составлен во время установки концентратора, или может загружаться в концентратор из центральных средств управления. Этот список может меняться время от времени, когда новый счетчик добавляется или удаляется из секции или секций распределительной электрической сети, управляемых концентратором. Список может храниться непосредственно в концентраторе и/или может храниться где-либо еще, например, в центральном средстве управления, куда концентратор может обращаться за этим списком всякий раз, когда это необходимо.

Совершенно очевидно, что какой-либо дефицит возможностей связи между счетчиком и его концентратором вызывает серьезное беспокойство. Например, может возникнуть ситуация, когда концентратор имеет внесенный в список счетчик, с которым концентратор, как ожидается, будет связываться, но счетчик и концентратор не в состоянии установить связь. Это может иметь несколько причин.

Одной из возможных причин является то, что из-за отсутствия точной информации о топологии сети счетчик подключается к секции 3

распределительной электрической сети, которая управляется иным концентратором, нежели концентратор, на котором этот счетчик внесен в список.

Другой вероятный сценарий заключается в том, что счетчик подключается к удаленной сетевой секции, которая соединяется с концентратором, на котором счетчик внесен в список, но из-за затухания и/или уровня собственных шумов дальность распространения сигналов связи, используемых концентратором и/или счетчиком, недостаточна, и нет доступного ретранслятора вдоль линии.

В этой ситуации может быть даже возможно, что иная сетевая секция, подключенная к другому концентратору, паразитно взаимодействует с этой удаленной сетевой секцией, так что сигналы связи могут оказывать взаимное влияние (эффекты перекрестных помех) из одной секции на другую, и другой концентратор будет способен связаться со счетчиком.

Документ US 5912633 раскрывает устройство маршрутизации для определения маршрутов до счетчиков через промежуточные счетчики. Если связь со счетчиком оказывается невозможной по любому из сохраненных маршрутов для этого счетчика, то счетчик считается потерянным. Никаких дополнительных средств не предлагается в данном документе, если это произойдет.

Документ US 2006/0085346 А1 имеет отношение к автоматическому определению топологии. Концентратор данных автоматически пытается получить доступ к бездействующим счетчикам через посреднические устройства. Каждый концентратор пытается найти список счетчиков и маршрут к каждому счетчику.

4

Соответственно, недоступные счетчики остаются неизвестными для концентратора. В этом документе предполагается, что в такой ситуации счетчик будет автоматически обнаружен другим концентратором.

Документ WO 95/01030 раскрывает систему мониторинга топологии, в которой центральная станция постепенно строит карту системы. При этом данный документ не учитывает, что счетчик может быть недоступен никакому концентратору по той причине, что один концентратор, не находящийся в коммуникационной ассоциации со счетчиком, вносит в список счетчик как принадлежащий этому концентратору, в то время как все другие концентраторы не вносят этот счетчик в список.

Соответственно, для того, чтобы иметь возможность эффективным образом исправить ситуацию, при которой счетчик не может связаться с концентратором, на котором он внесен в список, было бы желательно иметь возможность получения сведений о том, какой концентратор способен связаться с какой секцией или секциями распределительной электрической сети, или, другими словами, было бы желательно иметь возможность получения сведений о коммуникационных ассоциациях между концентраторами и сетевыми секциями распределительной электрической сети.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение предоставляет устройство для обнаружения коммуникационных ассоциаций в распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления электрической энергии, причем распределительная электрическая сеть содержит множество секций (Α1, А2, …, B1, В2, 5

…) и один или несколько концентраторов (СА, СВ), подключенных к распределительной электрической сети, при этом каждый концентратор способен связываться посредством связи по линиям электропередачи со счетчиками электроэнергии, подключенными к одной или нескольким секциям распределительной электрической сети, находящимся в коммуникационной ассоциации с концентратором, при этом каждый концентратор хранит список, содержащий идентификаторы счетчиков электроэнергии, подключенных к распределительной электрической сети и, как ожидается, связывающихся посредством связи по линиям электропередачи с концентратором. Устройство содержит секцию хранения для импортирования информации о счетчиках, внесенных в список на первом концентраторе, а также информации, по меньшей мере, о счетчиках, внесенных в список на втором концентраторе, причем импортированная информация содержит для каждого счетчика идентификацию счетчика, указание того, на каком концентраторе соответствующий счетчик внесен в список; интерфейс, пригодный для временного подключения устройства к исследуемой секции распределительной электрической сети; компонент связи по линиям электропередачи для отправки приглашений на отклик по всей исследуемой секции и для приема ответов по всей исследуемой секции от счетчиков электроэнергии, подключенных к распределительной электрической сети; и секцию обработки для оценки принятых ответов с учетом того, на каком концентраторе счетчики, ответившие на приглашения, соответственно, внесены в список.

Оценка принятых ответов может включать в себя подсчет числа 6

ответивших счетчиков, внесенных в список на соответствующем концентраторе. Исходя из оценки, можно установить, с каким концентратором исследуемая секция находится в коммуникационной ассоциации. Например, устройство может быть выполнено с возможностью оценки того, на каком конкретном концентраторе внесены в список некоторые ответившие счетчики или наибольшая доля всех ответивших счетчиков. Можно предположить, что исследуемая сетевая секция находится в коммуникационной ассоциации с таким концентратором.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, импортированная информация дополнительно содержит для каждого счетчика либо указание ′хороший′, указывающее, что счетчик способен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список, либо указание ′плохой′, указывающее, что счетчик не способен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список. Указание ′хороший′ и указание ′плохой′ могут быть реализованы любым подходящим способом, например, посредством флага или выделенного бита. Предпочтительно, если оценка того, на каком концентраторе счетчики, отвечающие на приглашения, соответственно, внесены в список, использует счетчики, имеющие указание ′хороший′, и игнорирует счетчики, имеющие указание ′плохой′.

Приглашения могут быть двухточечными сообщениями. В этом конкретном варианте осуществления информация в секции хранения о счетчиках, внесенных в список на первом концентраторе, и о счетчиках, внесенных в список на втором концентраторе, а также о счетчиках, внесенных в список на одном или нескольких 7

дополнительных концентраторах, возможно, была импортирована из самих концентраторов, из центрального средства управления или из любого другого подходящего для предоставления этой информации источника. Двухточечные сообщения позволяют выборочно обращаться к счетчикам, отмеченным как ′хорошие′.

Может быть полезным выборочно отправлять приглашения на счетчики, отмеченные как ′плохие′. Это дает дополнительную диагностическую информацию. Например, таким способом могут быть выявлены идентификаторы счетчиков, подключенных к исследуемой сетевой секции и внесенных в список на концентраторах, не находящихся в коммуникационной ассоциации с исследуемой сетевой секцией.

Приглашения также могут отправляться с использованием широковещательного сообщения. Каждый счетчик, отвечающий на широковещательное сообщение, может затем импортировать информацию в секцию хранения, посылая в ответ свой собственный идентификатор, а также информацию о концентраторе, на котором он внесен в список. В этом конкретном варианте осуществления, информация о счетчиках, хранящаяся в секции хранения, может, но не должна, импортироваться отдельно.

Предпочтительно, если упомянутая секция обработки выполнена с возможностью оценки того, сколько отвечающих счетчиков, отмеченных как ′хорошие′, соответственно, внесено в список на соответствующих концентраторах. Предпочтительно, если секция обработки выполнена с возможностью обнаружения идентификатора счетчиков, не внесенных в список ни на первом, ни на втором концентраторах.

8

Устройство может содержать средство отображения для отображения информации, касающейся результата оценки. Дополнительно, или в качестве альтернативы, устройство может содержать порт передачи данных, например оптический, USB, LAN, последовательный, параллельный, или любой другой подходящий порт для вывода упомянутой информации на ПК. Порт может быть двунаправленным, так что ПК может использоваться для управления работой устройства. Конечно, устройство также может иметь свои собственные выделенные управляющие элементы.

Предпочтительно, если секция хранения выполнена с возможностью импортирования информации не только о счетчиках, внесенных в список на первом и втором концентраторах, но также и о счетчиках, внесенных в список на одном или нескольких дополнительных концентраторах. Предпочтительно, чтобы импортированная информация содержала для каждого счетчика идентификацию счетчика, признак того, на каком концентраторе соответствующий счетчик внесен в список, а также, желательно, указание ′хороший′/′плохой′, указывающее, способен ли счетчик связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список.

Способ, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, обнаружения коммуникационных ассоциаций в распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления электрической энергии, содержит этапы, на которых импортируют в запоминающее устройство информацию о счетчиках, внесенных в список на первом концентраторе, а также информацию, по меньшей мере, о счетчиках, 9

внесенных в список на втором концентраторе, причем импортированная информация содержит для каждого счетчика идентификацию счетчика, указание того, на каком концентраторе соответствующий счетчик внесен в список, отправляют приглашения на отклик по всей исследуемой секции на счетчики электроэнергии и принимают ответы по всей исследуемой секции от счетчиков электроэнергии, подключенных к распределительной электрической сети; и оценивают принятые ответы, принимая во внимание, на каком концентраторе счетчики, ответившие на приглашения, соответственно, внесены в список.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, импортированная информация дополнительно содержит для каждого счетчика либо указание ′хороший′, указывающее, что счетчик способен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список, либо указание ′плохой′, указывающее, что счетчик неспособен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список.

В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, компьютер, подобный ПК, может быть запрограммирован для выполнения способа в соответствии с настоящим изобретением. Компьютер может обеспечить сопряжение с выделенным устройством для подключения к исследуемой сетевой секции, или может обеспечить сопряжение с традиционным счетчиком электроэнергии, оснащенным оборудованием для дистанционного снятия показаний, чтобы воспользоваться существующим компонентом связи по линиям электропередачи, присутствующим в таком счетчике. Настоящее изобретение также имеет отношение к 10

компьютерному программному продукту, содержащему исполняемый компьютером код, причем этот код при исполнении компьютером побуждает компьютер выполнять способ согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Краткое описание чертежей

В дальнейшем будут показаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. На этих чертежах:

Фиг. 1 демонстрирует иллюстративный вариант осуществления участка распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления электричества; и

Фиг. 2 демонстрирует иллюстративный вариант осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением.

Описание предпочтительных вариантов воплощения

Фиг. 1 демонстрирует иллюстративный вариант осуществления участка распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления электричества. На фиг. 1, А и В, соответственно, обозначают вспомогательные трансформаторные станции. Каждая из вспомогательных трансформаторных станций А и В, соответственно, питает секции низкого напряжения распределительной электрической сети. На иллюстративном изображении на фиг. 1 вспомогательная трансформаторная станция А питает множество сетевых секций А1, А2, A3, … An. Вспомогательная станция В питает сетевые секции В1, В2, В3, Bm.

СА обозначает концентратор, подключенный поблизости от точки питания вспомогательной станции А, для того, чтобы 11

выполнять функцию ведущего устройства в сети связи, использующей низковольтные линии электропередачи сетевых секций Al, А2, A3, … An участка распределительной электрической сети, питаемых вспомогательной станцией A. M1, М2, М3, Mi обозначают счетчики электроэнергии, подключенные к соответствующим сетевым секциям низкого напряжения. Счетчики сопоставляются с различными потребителями электрической энергии. Каждый из этих счетчиков имеет возможность дистанционного снятия показаний и связывается с концентратором при измерении, сборе, обработке и передаче соответствующего потребления энергии. На иллюстративном изображении на фиг. 1 концентратор СА имеет список счетчиков электроэнергии, подключенных к секциям энергораспределительной сети, обслуживаемым вспомогательной станцией А. Аналогично, концентратор СВ подключается к вспомогательной станции В для того, чтобы выполнять функцию ведущего устройства в сети связи, которая использует низковольтные линии электропередачи сетевых секций В1, В2, В3, … Вт, питаемых вспомогательной станцией В. Концентратор В имеет список всех счетчиков электроэнергии, с которыми концентратор В, как ожидается, связывается при выполнении задачи дистанционного снятия показаний потребления энергии от большего количества потребителей. Конечно, концентраторы СА и СВ могут размещаться в иных местах, нежели поблизости от вспомогательной подстанции А и В, соответственно.

Списки счетчиков, хранящиеся в соответствующих концентраторах СА и СВ, соответственно, идентифицируют каждый из счетчиков, которые, как ожидается, связываются с соответствующим концентратором. Счетчик, как правило, добавляется в список при 12

его установке в сетевой секции, для которой предполагается, что эта секция находится в коммуникационной ассоциации с этим концентратором. Предпочтительно, если список к тому же включает в себя указание того, действительно ли соответствующий концентратор способен установить связь с соответствующими счетчиками, внесенными в список на концентраторе. Список, конечно, может дополнительно включать в себя другую информацию, такую как информацию о тракте, указывающую для каждого счетчика последовательность ретрансляторов, как правило, других счетчиков электроэнергии, через которую можно получить доступ к конкретному счетчику. Концентратор собирает данные снятия показаний от каждого счетчика, который он внес в список, при условии, что концентратор действительно способен установить связь с соответствующим счетчиком.

В сети, как показано в иллюстративной форме на Фиг. 1, может возникнуть такая ситуация, что счетчик или группа счетчиков внесены в список на конкретном концентраторе, и что конкретный концентратор не способен установить связь с концентратором, на котором эти счетчики внесены в список. Чтобы пояснить это, Фиг. 1 демонстрирует группу GA счетчиков, включающую в себя счетчик, обозначенный M1, и эти счетчики внесены в список на концентраторе СА, хотя сетевая секция В3, к которой подключена эта группа GA счетчиков, питается от вспомогательной станции В и подключена к концентратору СВ. Другие счетчики Mi внесены в список на концентраторе CD и подключены к сетевой секции В4, подключенной к концентратору СВ. Во время установки счетчиков в группе GA сведения о топологии сети, возможно, были 13

недостаточными, так что ошибочно предполагалось, что секция, к которой подключаются счетчики в группе GA, является секцией, подключенной к подстанции А. Как следствие, счетчики в группе GA были добавлены в список концентратора СА. Концентратор СА, как ожидается, связывается с этими счетчиками, но не способен сделать это, потому что канала связи между концентратором СА и счетчиками в группе GA не существует.

Группа GB счетчиков, включающая в себя счетчик М2, служит для пояснения другого возможного сценария. Все счетчики в группе GB подключены к сетевым секциям, питаемым от вспомогательной подстанции А, и подключены к концентратору СА. Однако вследствие удаленности местоположения счетчиков в группе GB и отсутствия какого-либо промежуточного счетчика, который мог бы выполнять функцию ретранслятора для увеличения дальности связи, счетчики в группе GB не находятся в коммуникационной ассоциации с концентратором СА. Вместо этого, счетчики в группе GB внесены в список на концентраторе СВ, и концентратор СВ способен связаться со счетчиками в группе GB через паразитную связь между сетевой секцией В4 на фиг. 1 и сетевой секцией А2 на Фиг. 1. Согласно этому сценарию, счетчики в группе GB находятся в коммуникационной ассоциации с концентратором СВ, хоть счетчики в группе GB и подключены к сетевой секции, питаемой от вспомогательной подстанции А и подключенной к концентратору СА.

Группа G3 счетчиков, включающая в себя счетчик М3 на иллюстративном изображении на фиг. 1, представляет сценарий, когда концентратору вообще невозможно получить доступ к счетчикам. Согласно этому сценарию, счетчики в группе G3 внесены 14

в список на концентраторе СВ. Однако вследствие удаленности местоположения счетчиков в группе G3 не существует надежного канала связи между концентратором СВ и счетчиками в группе G3. Кроме того, счетчики в группе G3 находятся вне пределов досягаемости любого другого концентратора. Соответственно, счетчики в группе G3 внесены в список как ′плохие′ на концентраторе СВ. Счетчики в группе GB внесены в список, в этом сценарии, на концентраторе СВ как ′хорошие′. Счетчики в группе GA внесены в список на концентраторе СВ как ′плохие′. Счетчик Mi может связаться с концентратором СВ и быть внесен в список на концентраторе СВ как ′хороший′.

Сценарии, подобные описанному выше применительно к группе GA, возникают вследствие недостаточного знания топологии сети. Сценарии, подобные описанному в отношении группы GB, являются примерами того факта, что даже хорошее знание топологии сети не всегда достаточно, чтобы оптимизировать сопоставление счетчиков и концентраторов. Сценарии, подобные описанному по отношению к группе G3, возникают в результате недостатков сетевого проекта, и эти недостатки должны быть распознаны до того, как они могут быть устранены.

Фиг. 2 демонстрирует иллюстративный вариант осуществления устройства для обнаружения коммуникационных ассоциаций в распределительной электрической сети, реализующей дистанционное снятие показаний потребления электрической энергии, схематический пример которой был предоставлен на фиг. 1. Устройство в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления на фиг.2 обозначено позицией 1. Это устройство 15

содержит компонент 5 связи по линиям электропередачи и некоторый интерфейс, пригодный для временного подключения устройства 1 к исследуемой секции распределительной электрической сети, например, к секции В3 поблизости от счетчиков в группе GA, для того, чтобы выявить, с каким концентратором эта исследуемая секция поблизости от счетчиков группы GA находится в коммуникационной ассоциации. В иллюстративном варианте осуществления на фиг. 2 этот интерфейс содержит просто сетевую вилку 7, так что устройство 1 может быть подключено к сетевой розетке поблизости от исследуемой сетевой секции. Этот интерфейс пригоден для временного подключения устройства к исследуемой секции. Этот интерфейс, конечно, может быть осуществлен множеством различных способов.

Компонент 5 связи по линиям электропередачи служит для отправки приглашений на отклик по всей исследуемой секции на счетчики электроэнергии поблизости, а также служит для приема ответов от счетчиков поблизости от исследуемой секции. Позицией 3 обозначена секция обработки. Эта секция обработки имеет связь с компонентом 5 связи по линиям электропередачи. Секция 3 обработки в этом варианте осуществления управляет работой компонента 5 связи по линиям электропередачи, а также обрабатывает информацию, принятую компонентом 5 связи по линиям электропередачи. Секция обработки более конкретно оценивает ответы, принятые от исследуемой сетевой секции. На основании ответов, принятых от исследуемой сетевой секции, секция 3 обработки оценивает, на каком концентраторе счетчики, ответившие на приглашения, соответственно, внесены в список, так что можно 16

сделать вывод, с каким концентратором, если таковой вообще имеется, исследуемая сетевая секция находится в коммуникационной ассоциации.

Позицией 4 обозначена секция хранения для импортирования информации о счетчиках, внесенных в список на различных концентраторах около исследуемой сетевой секции. Информация, импортированная в секцию хранения, содержит для каждого счетчика идентификацию счетчика и признак того, на каком концентраторе соответствующий счетчик внесен в список. В конкретном иллюстративном варианте осуществления на фиг. 2 секция хранения также хранит для каждого счетчика либо указание ′хороший′, указывающее, что счетчик способен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список, либо указание ′плохой′, указывающее, что счетчик не способен связаться с концентратором, на котором этот счетчик внесен в список. Если эта информация доступна в секции 4 хранения, секция 3 обработки способна распознать, способен ли счетчик, отвечающий на приглашение, связаться с концентратором, на котором он внесен в список, или нет. Предпочтительно, если секция обработки использует эту информацию, чтобы игнорировать счетчики, которые помечены как ′плохие′, для того, чтобы повысить точность обнаружения, с каким концентратором исследуемая сетевая секция находится в коммуникационной ассоциации.

Устройство в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления на фиг. 2 дополнительно содержит секцию 2 отображения для отображения результатов оценки, выполненной секцией 3 обработки. Устройство дополнительно содержит порт 17

передачи данных для вывода информации, касающейся результата оценки, на ПК. Этот порт передачи данных может быть любого подходящего типа. Предпочтительно, если порт передачи данных является оптическим портом, беспроводным или USB портом. Позицией 6 обозначена секция внутреннего источника питания, которая извлекает энергию через интерфейс 7 из исследуемой сетевой секции.