专利名称：检测和定位电网中的异常状况和电力故障的系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及电网，更具体地说，涉及一种用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的系统和方法。
背景技术：
电网是一种互连网络，用于将电力从供应商提供给消费者。更具体地说，电网是一种庞大、互连的传输线路网络，从电力供应商开始直到电力消费者。消费者例如可以是个人消费者或工业消费者。管理电网已经变得越来越重要，以便更高效地以环保方式分配电力。例如，电网已经开始连接到较低或零排放源，例如风力、水电厂和太阳能。在另一个实例中，电力供应商针对非高峰时间耗电量收取折扣费用，例如，为在非高峰时间使用电器的消费者提供费用激励。此外，管理电网以便以安全方式分配电力已经变得更至关重要。电力供应商必须经常监视其电网以查看断落的电线和电力故障，以便防止此类问题中断整个电网的电力供应。例如，自然灾害或事件(例如树木倒落在配电线上)可能在电网中产生短暂或持久的电力故障，因此导致局部或大范围断电。为了提供可靠的电源，电力供应商必须能够检测此类电力故障。然而，通常无法为电力供应商提供有关电网的足够信息以便在断电、需求高峰时间等期间有效地监视电网。例如，可能没有及时向电网调度员通知电网上电力设备的异常状况和/或电力故障，直到太迟而无法防止大范围断电。此外，即使向电网调度员通知单个电力设备的异常状况，调度员也可能无法充分确定电网区域内的电力设备的异常状况的位置，因为电网现在可以在一个区域内包括数百万个电力设备。
发明内容
在本发明的第一方面，一种方法包括接收包含电网上的电力组件的状态的通知消息。所述方法还包括通过计算系统向负责所述电力组件的系统操作员显示指示所述电力组件的所述状态的警报消息，以便系统操作员能够确定响应于所述电力组件的所述状态而要采取的至少一个操作。在本发明的另一个方面，以硬件实现一种系统，所述系统包括计算机基础架构，其可操作以接收电网上的电力设备的通知消息，所述通知消息包括所述电力设备的状态。所述计算机基础架构还可操作以针对负责所述电力设备的系统操作员在一个或多个电网显示器上显示所述电力设备的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项，以便所述系统操作员能够响应于所述电力设备的所述状态而确定用于所述电力设备和其他电力设备中的至少一个的命令操作。在本发明的另一个方面，一种计算机程序产品包括计算机可用存储介质，所述计算机可用存储介质具有包含在其中的可读程序代码。所述计算机程序产品包括至少一个组件，其可操作以接收包括电网上的电力组件的状态的通知消息。所述至少一个组件还可操 作以向负责所述电力组件的系统操作员显示指示所述电力组件的所述状态的警报消息，以 便系统操作员能够确定响应于所述电力组件的所述状态而要采取的至少一个操作。
在本发明的进一步方面，一种用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的方 法包括提供一种计算机基础架构，所述计算机基础架构可操作以发送注册消息以在网络中 注册，并在所述电网上的一个位置处记录电力事件。所述计算机基础架构还可操作以将包 括所述电力事件的呈现(presence)信息的通知消息通过所述网络发送到监控和数据采集 (SCADA)系统，所述SCADA系统可操作以在所述SCADA系统的警报显示器上显示呈现信息， 包括一个或多个指示所述电网上的电力组件的一种或多种状态的警报。
在本发明的另一个方面，一种用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的计 算机系统包括CPU、计算机可读存储器以及计算机可读存储介质。第一程序指令接收包括所 述电网上的电力组件的状态的通知消息。第二程序指令在监控和数据采集(SCADA)系统的 警报显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力组件 的一种或多种状态的警报。第三程序指令在所述SCADA系统的一个或多个电网显示器上显 示所述电力组件的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的 至少一项。所述电力组件的所述状态包括在所述电力组件处检测到的异常状况和电力故障 中的至少一项。所述第一、第二和第三程序指令存储在所述计算机可读存储介质上以便由 所述CPU通过所述计算机可读存储器执行。
通过本发明的示例性实施例的非限制性实例的方式，参考示出的多个附图在以下 详细说明中描述了本发明，这些附图是
图1示出了用于实现根据本发明的各方面的步骤的服务器和/或计算设备的一个 示例性环境；
图2示出了用于实现根据本发明的各方面的步骤的另一个示例性环境；
图3示出了用于实现根据本发明的各方面的步骤的一个或多个呈现服务器；
图4示出了根据本发明的各方面的用于检测和定位电网中的异常状况和电力故 障的示例性流程；
图5示出了根据本发明的各方面的用于供应一种用于检测和定位电网中的异常 状况和电力故障的系统的示例性流程；以及
图6-7示出了根据本发明的各方面的用于检测和定位电网中的异常状况和电力 故障的其他示例性流程。
具体实施方式
本发明一般地涉及电网，更具体地说，涉及一种用于检测和定位电网中的异常状 况和电力故障的系统和方法。在各实施例中，本发明提供了电网的通信和监视能力，以便 在电网变得越来越复杂而难以管理时更有效地管理电网。例如，为了管理电网的许多不 同需求以及为了确保电网最高效地工作，本发明为传统的电网提供了网际协议(IP)底板 (backplane),以便允许公用设施(utility)(例如,服务提供商、电力供应商等)与电网上的电力设备之间的高效通信。
更具体地说，本发明提供了会话发起协议(SIP)，作为电网(具体地说，在电力设备 与公用设施或电力供应商之间)使用的低延迟、可扩展的通信协议。此外，本发明在公用设 施域或电信域中提供了呈现服务器。呈现服务器允许诸如公用设施(例如，服务提供商、电 力供应商等)、网络服务提供商和/或个人用户之类的授权实体订阅电力设备的状态信息。 这允许此类实体接收电力设备的记录的状态信息，这些记录的状态信息又允许实体与电网 交互。状态信息可以为服务于和/或监视电网的那些个体提供位置信息以及其他相关信息 (例如，电力故障、异常状况)。这又允许电力供应商(例如，公用设施或其他服务提供商)管 理和监视电网，从而更高效和有效地控制和维护电网上的电力设备。例如，通过直接从电网 接收信息，现在可以直接从电力设备检测异常状况和/或电力故障。在另一个实例中，电力 供应商(例如，服务提供商)现在可以使用IP底板监视电网以便在电网中有效地隔离电力设 备的异常状况和/或电力故障。
在更具体的实施例中，IP底板可以向电力供应商的控制中心处的公用设施管理 器通知电网上(例如，在电网上的一个电力设备处)存在问题(例如，异常状况和/或电力故 障)。此信息可以粒化到任何问题的程度和位置。响应于此信息，公用设施管理器可以向控 制中心处负责监视电网区域的电网调度员或系统操作员发出警报。警报向调度员指示已经 在电力设备处检测到问题。在各实施例中，发出警报可以包括在监控和数据采集(SCADA) 系统的警报显示器上显示指示已经检测到问题的警报。响应于发出和/或显示的警报，调 度员可以执行一个或多个解决问题的适当操作，例如，分析与有问题的电力设备关联的信 息和/或通过发往电力设备的基于SIP的命令消息指示打开或关闭要关闭的有问题电力设 备。
根据本发明的进一步方面，为了帮助电网调度员显现或定位在电力设备处检测到 的问题，公用设施管理器或任何第三方服务提供商可以在SCADA系统的一个或多个电网显 示器上显示问题。更具体地说，公用设施管理器可以在电网显示器的地理空间图(例如，地 图式)、示意图(例如，更详细的示图)和/或表格图上显示问题。例如，在地理空间图中，可 以将在电力设备处检测到的一个或多个异常状况聚集到在地理空间图上显示的电网地图 的颜色编码(例如，红色或绿色)区域中，以指示此类区域包括有问题的电力设备。
在电力设备处检测并在SCADA系统的显示器上定位问题之后，电网调度员或任何 第三方服务提供商可以通过公用设施管理器向有问题的电力设备(和/或邻近的电力设备) 发送指示所述电力设备(和/或邻近的电力设备)执行电力设备重新配置的基于SIP的命令 消息。此基于SIP的命令消息可以允许在电网上隔离所述电力设备。隔离问题之后，公用 设施管理器可以分析电网上的电力设备以确定用于为尽可能多的客户恢复电源服务的电 力设备的切换计划。
有利地，本发明通过来自电力设备的远程、按需通知为公用设施提供电力设备的 附加信息(例如，电压、电流、异常状况、电力故障等)。此外，本发明为公用设施提供更多的 电力设备远程控制，以隔离电网上的电力故障并随后恢复服务。本发明允许公用设施跨电 网获得更准确、实时的电力模式信息。通过使用电信技术和移动网络，电网与因特网完全集 成和连接，并可以设法达到更细粒度的水平。
系统环境
如本领域的技术人员将理解的，本发明的各方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合了软件和硬件方面(在此通常可以被称为“电路”、“�？椤被颉跋低场�)的实施例的形式。此外，本发明的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质(在介质中包含计算机可读程序代码)中的计算机程序产品的形式。可以使用一个或多个计算机可读介质的任意组合。所述计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电、磁、光、电磁、红外线或半导体系统、装置或设备或上述任意适合的组合。所述计算机可读存储介质的更具体的实例(非穷举列表)将包括以下项具有一条或多条线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦写可编程只读存储器(EPR0M或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或上述任意适合的组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何能够包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合的程序的有形介质。计算机可读信号介质可以包括其中包含计算机可读程序代码(例如，在基带中或作为载波的一部分)的传播数据信号。此类传播信号可以采取各种形式中的任一种，包括但不限于电磁、光或其中任意适合的组合。计算机可读信号介质可以是任何不属于计算机可读存储介质并且能够传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合的程序的计算机可读介质。可以使用任何适当的介质(包括但不限于无线、线缆、光缆、RF等或上述任意适合的组合)来传输包含在计算机可读介质中的程序代码。用于执行本发明的各方面的操作的计算机程序代码可以使用包含一种或多种编程语言的任意组合来编写，所述编程语言包括诸如Java、Smalltalk、C++之类的面向对象的编程语言以及诸如“C”编程语言或类似的编程语言之类的常规过程编程语言。所述程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立的软件包、部分地在用户计算机上并部分地在远程计算机上执行，或者完全地在远程计算机或服务器上执行。在后者的情况中，所述远程计算机可以通过包括局域网(LAN)或广域网(WAN)的任何类型网络与用户的计算机相连，或者可以与外部计算机进行连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网连接)。下面将参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方块图对本发明的各方面进行描述。将理解，所述流程图和/或方块图的每个方块以及所述流程图和/或方块图中的方块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，以便通过所述计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的所述指令产生用于实现一个或多个流程图和/或方块图方块中指定的功能/操作的装置。这些计算机程序指令也可以被存储在能够引导计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备以特定方式执行功能的计算机可读介质中，以便存储在所述计算机可读介质中的所述指令产生一件包括实现在所述一个或多个流程图和/或方块图方块中指定的功能/操作的指令的制品。
所述计算机程序指令还可被加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备，以导致在所述计算机、其他可编程装置或其他设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的过程，从而在所述计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在一个或多个流程图和/或方块图方块中指定的功能/操作的过程。
图1示出了用于管理根据本发明的过程的示例性环境10。在此方面，环境10包括可以执行在此描述的过程的服务器或其他计算系统12。具体地说，服务器12包括计算设备 14。计算设备14可以驻留在网络基础架构上或第三方服务提供商的计算设备上(通常在图1中表示其中任意一个)。
计算设备14包括处理器20、存储器22A、I/0接口 24和总线26。存储器22A可以包括在程序代码的实际执行期间采用的本地存储器、大容量存储装置以及提供至少某些程序代码的临时存储以减少必须在执行期间从大容量存储装置检索代码的次数的高速缓冲存储器。此外，所述计算设备包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和操作系统(0/ S)。
计算设备14与外部I/O设备/资源28和存储系统22B通信。例如，I/O设备28 可以包括任何能够使个体与计算设备14交互的设备(例如，用户界面)，或任何能够使计算设备14使用任何类型通信链路与一个或多个其他计算设备通信的设备。外部I/O设备/ 资源28例如可以是手持设备、PDA、手机、键盘等。
通常，处理器20执行可以存储在存储器22A和/或存储系统22B中的计算机程序代码(例如，程序控件44)。此外，根据本发明的各方面，程序控件44控制公用设施管理器 105,例如在此描述的过程。公用设施管理器105与(电网上)一个或多个电力设备110和一个或多个订户设备115通信。公用设施管理器105、电力设备110与订户设备115之间的通信例如可以通过例如使用即时消息的会话发起协议(SIP)消息传送或使用SIP的其他通 目。
如本领域的技术人员应理解的，SIP是一种信令协议，广泛用于控制诸如网际协议 (IP)语音和语音呼叫之类的多媒体通信会话。SIP协议可以用于创建、修改和终止包括一个或多个媒体流的两方(单播)或多方(多播)会话。在各实施例中，本发明将SIP实现为视频会议、流多媒体分发、即时消息、呈现信息和文件传输应用。在各实施例中，SIP可以被实现为结合超文本传输协议(HTTP)和简单邮件传输协议(SMTP)的许多元素的基于文本的协议。此外，如在本发明中使用的，SIP协议是应用层协议，其被设计为独立于底层传输层，因此可以在传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)或流控制传输协议(SCTP)上运行。
公用设施管理器105可以被实现为作为单独或组合�？榇娲⒃诖娲⑵�22A中的程序控件44中的一个或多个程序代码。此外，公用设施管理器105可以被实现为单独的专用处理器或一个或多个处理器以提供此工具的功能。此外，本领域的技术人员应理解，公用设施管理器105作为一般描述性术语使用以提供本发明的特征和/或功能，并且公用设施管理器105可以包括许多不同的组件，例如参考图2-3描述和示出的组件和/或基础架构。
在各实施例中，每个电力设备110都可以是电网上产生、传输和/或分配电力中涉及的任何设备，例如保险丝、变压器、断路器、电容器、电压调节器、补偿器、继电器、馈电器、 开关、保护设备、网关(例如，路由器)、太阳能板、插电式电动汽车和/或任何其他电网基础架构设备。电力设备110例如可以位于电网上的变电站、电站或传输线路中的任何位置。 此外，电力设备110可以位于各种类型的电网中，例如低压(最高为60千伏(kV))电网、高压(IlOkV及更高)电网和/或超高压(265kV及更高，AC和高压DC (HVDC))电网。在各实施例中，每个电力设备110都包括监视设备112。监视设备112可以是具有例如通过SIP将监视的状态信息(例如，电力设备110的电压或电流)传输到公用设施管理器105的能力的任何类型电力监视设备，例如电压表、电流表等。在各实施例中，监视设备112将监视的状态信息传输到公用设施管理器105和/或订户设备115。在各实施例中，监视设备112还可以将呈现信息传输到公用设施管理器105和/或订户设备115。在各实施例中，通过到呈现服务的网络连接提供呈现信息(呈现状态)，所述呈现服务例如可以被示为公用设施管理器105 (或其他第三方设备)。在各实施例中，呈现信息可以包括电力设备110的状态信息、电力设备110的类型及其规范。在进一步的实施例中，例如还可以使用呈现信息或通过计算设备14中的查找表提供一个特定电力设备110的位置。对于后者的情况，在计算设备14处接收呈现信息之后，可以在查找表中将此信息与电力设备110的相关位置信息进行匹配。根据本发明的进一步方面，监视设备112可以确定异常状况和/或电力故障是否在一个对应的电力设备110处。在各实施例中,此确定可以包括确定一个电力设备110的监视的电力状态(例如，电压和/或电流)、将监视的电力状态与正常工作电力状态或模式比较，以及确定监视的电力状态与正常工作模式相比是否异常(例如，值较大)。如果监视设备112确定异常状况和/或电力故障在一个电力设备110处，则监视设备112可以传输指示已经在一个电力设备110处检测到异常状况和/或电力故障的基于SIP的通知消息。可以将此基于SIP的通知消息传输到公用设施管理器105和/或订户设备115。在各实施例中，每个订户设备115 (例如，智能电话、个人计算机(PC)、膝上型计算机等)与公用设施管理器105和/或电力设备110通信。例如，在各实施例中，订户设备115可以由现场工作人员和/或服务提供商的调度员或公用设施控制中心处的电力供应商使用。在各实施方式中，订户设备115可以将消息发送到公用设施管理器105并从其接收消息以便管理电力设备110。例如，通过SIP消息，订户设备115可以订阅并从电力设备110接收状态信息，以便与电力设备110交互并检测异常状况和/或电力故障。订户设备115和/或公用设施管理器105可以接收此状态信息。订户设备115还可以向公用设施管理器105发送请求以获得电力设备110的状态信息。在各实施例中，通过使用例如存储在存储系统22B中的规则，公用设施管理器105可以执行响应于从电力设备110接收的状态信息而要采取的一个或多个操作。更具体地说，规则指示电力设备110处的关键事件(例如，异常状况和/或电力故障)由什么构成以及发生关键事件时如何管理电力设备110(例如，通过发往电力设备110的命令消息隔离电力故障以重新配置电力设备110)。因此，可以通过公用设施管理器105远程实现电力设备110的管理。在操作中，公用设施管理器105例如可以位于电网上的配电馈线头部或输电变电站处。公用设施管理器105可以从至少一个电力设备110接收指示已经在电力设备110处检测到异常状况或电力故障的基于SIP的通知消息。响应于此消息，公用设施管理器105可以确定指示至少一个要采取的操作的至少一个规则并根据规则和通知消息执行要采取的操作。例如，所确定的规则可以指示公用设施管理器105向负责监视电网区域的电网调 度员或公用设施(例如，电力供应商)的系统管理员发出警报。所述警报向调度员指示已经 在电力设备处检测到异常状况或电力故障。在各实施例中，发出警报可以包括在监控和数 据采集(SCADA)系统(例如，I/O设备28)的警报显示器117上显示指示已经检测到异常状 况或电力故障的警报。在各实施例中，SCADA系统的警报显示器117可以包括至少一个指 示是否已经在电网上的相应电力设备处检测到异常状况和/或电力故障的警报。响应于发 出的警报，调度员可以采取一个或多个解决异常状况的适当操作，例如，分析有问题的电力 设备的状态信息和/或通过发往电力设备的基于SIP的命令消息指示关闭有问题的电力设 备。
根据本发明的进一步方面，警报显示器117可以与SCADA系统(例如，I/O设备28) 的一个或多个电网显示器119相邻。每个电网显示器119都可以包括至少一个电网区域的 至少一个图，并且该图实质上可以是地理空间图(例如，地图式)、示意图(例如，更详细)和/ 或表格图。例如，地理空间图可以包括电网区域的地理图，以及一个或多个放置在地图上描 述电网中的电力设备和/或事件的指示符。在另一个实例中，示意图可以包括电网区域(例 如，建筑物和/或电站)的更详细地图或示图，以及一个或多个放置在示图上的描述电网中 的电力设备和/或事件的指示符。此外，表格图可以包括电网区域中的电力设备和/或事 件的表。
在各实施例中，为了帮助电网调度员显现或定位已经在电力设备110处检测到的 异常状况和/或电力故障，公用设施管理器105可以在SCADA系统的一个或多个电网显不 器119上显示异常状况和/或电力故障。更具体地说，公用设施管理器105可以在电网显 示器119的地理空间图、示意图和/或表格图上显示异常状况。例如，在地理空间图中，可 以将在电力设备110处检测到的一个或多个异常状况聚集到在地理空间图上显示的电网 地图的颜色编码(例如，红色或绿色)区域中，以指示此类区域包括有问题的电力设备。在 SCADA系统的图上显示异常状况允许调度员查找或定位异常状况以及更好地隔离此类问题 以便防止潜在的级联电力事件。
有利地，本发明为电力供应商(例如，公用设施管理器105)提供了电网上的电力设 备(例如，电力设备110)的准确和最新的信息，以确保电网的可靠性。本发明还为电力供应 商提供了对电网上的电力设备的实时控制，以更好地对断电做出反应并加以防止。此外，本 发明通过使用诸如SIP和/或用户数据报协议(UDP)通信之类的低延迟通信，提供了电网 与因特网的集成。
执行计算机程序代码时，处理器20可以从存储器22A、存储系统22B和/或I/O接 口 24读取数据和/或将数据写入它们之中。程序代码执行本发明的过程，例如公用设施管 理器105的功能，如管理电网的电力设备110。总线26在计算设备14中的每个组件之间提 供通信链路。
计算设备14可以包括任何能够执行安装在其上的计算机程序代码的通用计算制 品(例如，个人计算机、服务器等)。然而，将理解，计算设备14仅代表可以执行在此描述的 过程的各种可能的等效计算设备。在此方面，在各实施例中，可以由包括通用和/或专用硬 件和/或计算机程序代码的任意组合的计算制品实现计算设备14提供的功能。在每个实 施例中，可以分别使用标准编程和工程技术创建程序代码和硬件。
同样，计算基础架构12仅说明用于实现本发明的各种类型计算机基础架构。例如，在各实施例中，服务器12包括两个或更多计算设备(例如，服务器群集)，这些计算设备通过诸如网络、共享存储器之类的任何类型通信链路通信以执行在此描述的过程。此外，执行在此描述的过程时，服务器12上的一个或多个计算设备可以使用任何类型通信链路与服务器12外部的一个或多个其他计算设备通信。通信链路可以包括有线和/或无线链路的任意组合；一种或多种类型网络(例如，因特网、广域网、局域网、虚拟专用网等)的任意组合；和/或使用传输技术和协议的任意组合。图2示出了用于实现根据本发明的各方面的步骤的示例性环境200。环境200包括公用设施前端205和公用设施后端210。在各实施例中，公用设施前端205可以包括电力设备110和订户设备115，而公用设施后端210可以包括公用设施管理器105。在各实施例中，公用设施管理器105、电力设备110和订户设备115可以分别包括图1中的公用设施管理器105、电力设备110和订户设备115。每个电力设备110都可以包括在产生、传输和分配电力中涉及的设备，例如保险丝、变压器、断路器、电容器、电压调节器、电抗器、补偿器、继电器、馈电器、开关、保护设备、网关(例如，路由器)、太阳能板、插电式电动汽车和/或任何其他电网基础架构设备。电力设备110例如可以位于电网中的变电站、电站和/或沿传输线路的任何位置处。电力设备110包括轻量SIP客户端和连接到SIP客户端的无线电天线，允许电力设备110采用SIP与其他也可以采用SIP通信的实体(例如公用设施管理器105和订户设备115)通信。在各实施例中，公用设施前端205还可以包括整体电网中的各种类型的场所和电网(例如，“微电网”)，例如建筑物215、低压电网220、高压电网225、超高压电网230和/或电站235。建筑物215 (例如，医院建筑物和/或建筑物综合体)、电网220、225和230以及电站235可以在电气上彼此连接，并可以在彼此之间产生、传输和分配电力。每个电网或微电网220、225、230可以为至少一个相应的邻近地区(例如，每个电网220、225、230中的一组建筑物和/或设备)提供电力。换言之，每个电网220、225、230是整体电网的一部分。根据本发明的进一步方面，建筑物215、电网220、225、230和电站235中的每一个都可以在其位置区域中包括SIP客户端或网关以及连接到SIP客户端或网关的无线电天线，这允许建筑物215、电网220、225、230和电站235采用SIP与其他支持SIP的实体通信。电力设备110可以在建筑物215、电网220、225、230和/或电站235的位置区域中。应该理解，电力设备110可以在建筑物215中，并且公用设施管理器105可以提供控制以管理建筑物215中电力的产生、传输和分配。因此，能够在微观层面(例如，在建筑物215或建筑物综合体中)或宏观层面(例如，电网)实现本发明。在各实施例中，公用设施前端205可以包括分散式呈现服务器240A、240B、240C和240D，它们可以位于公用设施或电网的前端电力场所，例如建筑物215、电网220、225和/或230以及电站235。分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D例如可以通过SIP与建筑物215、电网220、225和/或230以及电站235通信。分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D还可以与订户设备115 (针对分散式呈现服务器240D示出)以及公用设施前端通信网络245通信。在各实施例中，每个订户设备115都可以是任何与订户(例如，现场工作人员或电力供应商的调度员)通过接口连接的设备(例如，智能电话、个人计算机(PC)和/或膝上型计算机)。与电力设备110相同，订户设备115也包括轻量SIP客户端和连接到SIP客户端 的无线电天线，这允许订户设备115采用SIP与其他基于SIP的实体(例如分散式呈现服务 器240A、240B、240C、240D)通信。在各实施例中，每个订户设备115还可以包括Web客户端， 此客户端允许订户设备115采用超文本传输协议(HTTP)与其他也可以采用HTTP通信的实 体(例如，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D)通信。在各实施例中，订户设备115可 以连接到公用设施后端210的呈现服务器。
根据本发明的进一步方面，公用设施前端205的组件通过公用设施前端通信网络 245与公用设施后端210的组件通信。在各实施例中，公用设施前端通信网络245例如可 以由公用设施或电力供应商运行。公用设施前端通信网络245也可以是任何类型的通信网 络，例如因特网、蜂窝网络等。
在各实施例中，公用设施后端210可以包括防火墙250A和250B以及集中式呈现 服务器255A和255B。防火墙250A、250B例如通过SIP和/或HTTP与公用设施前端通信网 络245通信。每个防火墙250A、250B都可以包括计算设备，此计算设备可操作以根据公用 设施定义的规则允许或拒绝来自公用设施前端205的消息或传输。例如，可以指示防火墙 250A、250B允许仅来自授权呈现服务器(例如，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D) 的消息。集中式呈现服务器255A、255B例如通过SIP和/或HTTP与防火墙250A、250B通信。 通过防火墙250A、250B，集中式呈现服务器255A、255B可以接收分散式呈现服务器240A、 240B、240C、240D的被允许的消息。
集中式呈现服务器255A、255B例如还可以通过SIP和/或HTTP与公用设施管理 器105通信。集中式呈现服务器255A、255B和公用设施管理器105可以位于公用设施或电 力供应商的后端集中场所，例如分配、传输和发电控制中心、独立系统运营商(ISO) /区域 传输组织(RTO)电网控制中心等。在备选实施例中，公用设施管理器105可以位于公用设 施或电网的前端电力场所(例如，建筑物215、电网或微电网220、225和/或230以及电站 235)，并可以与分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D通信。
在运行中，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D可以从例如位于建筑物215、 电网或微电网220、225和/或230和/或电站235中的电力设备(例如，电力设备110之一) 接收基于SIP的通知消息。在各实施例中，通知消息可以包括电力设备已经在本地检测到 异常状况和/或电力故障的指示。在各实施例中，异常状况或关键事件例如可以包括以下 项的任意组合
(i)电力设备处的电压大于或小于预定阈值的指示；
(ii)电力设备处的频率大于或小于预定阈值的指示；
(iii)电力设备处的电流大于或小于预定阈值的指示；
( iv)电力设备处的短路的指示；和/或
(V)电力设备(例如，断路器)在应该打开时关闭以及应该关闭时打开的指示。
在集中式方法中，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D可以通过公用设施前 端通信网络245和防火墙250A、250B将通知消息转发到集中式呈现服务器255A、255B。集 中式呈现服务器255A、255B可以订阅公用设施后端210中的至少一个授权观察器(例如，公 用设施管理器105)以观察(例如，接收)通知消息。在各实施例中，观察器可以包括监控和 数据采集(SCADA)系统，此系统响应于通知消息，发出要向负责异常状况和/或电力故障所在的特定区域的系统操作员(例如，电网调度员)显示的基于SIP的警报消息。SCADA系统和/或系统操作员可以建议电力设备和邻近电力设备的可能重新配置以隔离(例如，改变电源路线使其远离)异常状况和/或电力故障。更具体地说，例如可以在SCADA系统的警报显示器(例如，图1中的I/O设备28的警报显示器117)上显示警报消息的发出。在各实施例中，SCADA系统的警报显示器可以包括一个或多个指示是否已经在电网上的相应电力设备处检测到异常状况和/或电力故障的警报。响应于发出的警报消息，电网调度员可以采取一个或多个解决异常状况的适当操作，例如，分析对应电力设备的状态信息，向电力设备发出命令以关闭和隔离异常状况等。根据本发明的进一步方面，为了帮助电网调度员显现和/或定位已经在电力设备处检测到的异常状况和/或电力故障，观察器可以在SCADA系统的一个或多个电网显示器(例如，图1中的I/O设备28的电网显示器119)上显示异常状况和/或电力故障。更具体地说，观察器可以在电网显示器的地理空间图(例如，地图式)、示意图(例如，更详细的示图)和/或表格图上显示异常状况。例如，在地理空间图中，可以将在一个或多个电力设备处检测到的一个或多个异常状况聚集到在电网地图上显示为颜色编码(例如，红色或绿色)区域的组中，以指示此区域包括出现异常状况的电力设备。在SCADA系统的视图上显示异常状况允许调度员定位异常状况以及更好地确定如何隔离此类异常状况以便防止电网上的进一步问题。在各实施例中，当授权观察器接收指示电力设备已经检测到电力故障的基于SIP的通知消息时，观察器可以将通知消息发送或转发到公用设施(例如，电力供应商)的产生、传输、分配或断电管理系统和/或故障隔离和恢复工具260。响应于所述通知消息，故障隔离和恢复工具260评估电网的电力故障程度、断电范围和/或不稳定部分，并确定(自动或手动)切换步骤以隔离电力故障。可以通过分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D向电网上的电力设备(例如，开关)发送基于SIP的命令消息来执行此类步骤。例如，命令消息可以包括指示电力设备执行旨在隔离电力故障的请求的配置更改(例如，开启或关闭)的故障隔离命令消息。随后，当已经隔离和/或修复电力故障时，故障隔离和恢复工具260可以向电力设备发送指示它们继续产生和/或传输电力并为消费者恢复电源的基于SIP的命令消息。有利地，本发明允许公用设施以集中方式与电网上的电力设备交互并隔离电力故障，从而避免级联事件，例如电力故障区域中的进一步断电。根据本发明的进一步方面，当授权观察器接收到指示电力设备已经检测到电力故障的基于SIP的通知消息时，观察器可以生成通知消息并将其发送和/或转发到靠近故障电力设备位置的现场工作人员的订户设备(例如，订户设备115之一)。在各实施例中，在订户设备处接收的通知消息例如可以包括描绘电力设备位置的地图连同与电力故障关联的信息，例如有关如何隔离电力故障的指令。现场工作人员然后可以决定创建工作单以直接隔离或处理电力设备处的电力故障。有利地，本发明通过向故障电力设备附近的现场工作人员发送SIP消息减少了隔离和恢复此类电力设备的时间。 在各实施例中，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D可以从电网上的电力保护设备(例如，电力设备110之一)接收基于SIP的通知消息。在各实施例中，电力保护设备例如可以包括过电流保护设备，此设备可操作以检测将要违反电流阈值，这指示可能在保护设备附近的电力设备处发生电力故障。分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D可以通过公用设施前端通信网络245和防火墙250A、250B将通知消息转发到集中式呈现服务器 255A、255B。集中式呈现服务器255A、255B可以订阅公用设施后端210中的至少一个授权 观察器(例如，公用设施管理器105)以观察(例如，接收)通知消息。
根据本发明的进一步方面，响应于通知消息，观察器可以发出要在SCADA系统(例 如，图1中的I/O设备28)上显示以及要向负责将要违反电力阈值的特定区域的SCADA系 统操作员(例如，电网调度员)显示的基于SIP的警报或警告消息。备选地或附加地，观察器 可以在电网的地理空间图、示意图或表格图上显示警告消息，例如在地图区域中显示指示 可能违反电力阈值的电网区域的颜色。此类显示的警告消息为电网调度员提供必需的信息 以决定是否重新配置电力设备，以便避免违反电力保护设备的电力阈值，并因此避免潜在 的断电。
在分散式方法中，分散式呈现服务器240A、240B、240C、240D可以订阅公用设施前 端205中的至少一个授权观察器(例如，订户设备115)以观察(例如，接收)来自电力设备的 通知消息。在各实施例中，公用设施前端205中的观察器可以发起自动切换步骤以隔离异 常状况和/或电力故障。例如，可以通过向电网上的电力设备(例如，开关)发送基于SIP的 命令消息来执行这些切换步骤。所述命令消息可以包括指示电力设备执行旨在隔离电力故 障或异常状况的请求的配置更改(例如，开启或关闭)的故障隔离命令消息。有利地，本发明 的分散式方法实现更快速的故障隔离，接近于自我修复系统，并且即使当事件(例如，断电、 通信网络问题)导致公用设施前端205与公用设施后端210断开时也允许故障隔离。
在混合(集中式和分散式)方法中，公用设施前端205中的观察器可以将通知消息 连同已经执行的任何切换步骤一起转发到公用设施后端210中的观察器(例如，公用设施 管理器105)。公用设施后端观察器可以采取附加步骤确保电网的稳定性，例如向其他电力 设备发送附加命令消息以隔离电力故障。此外，隔离电力故障之后，公用设施后端观察器可 以发起自动或手动的服务恢复过程以便为尽可能多的客户恢复电源。
图3示出了用于实现根据本发明的各方面的步骤的呈现服务器240A、240B、240C、 240D、255A或255B的示例性环境。在各实施例中，呈现服务器240A、240B、240C、240D、255A 或255B可以包括负载平衡层305、公用设施域310和网络服务提供商域315。组件(例如， 图1-2中的电力设备110和订户设备115)通过可以在上述实体之间平均分配数据(例如， 负载)的负载平衡层305与域310、315通信。例如，负载平衡层305可以在网络交换机和网 关路由器中提供，所述网络交换机和网关路由器可以在图1的计算设备14中实现。负载平 衡层305包括SIP客户端和Web客户端，以便负载平衡层305能够采用SIP和HTTP与其他 支持SIP和/或支持HTTP的实体通信。
公用设施域310是电力供应商、公用设施提供商和/或其他服务提供商的网络域。 在各实施例中，公用设施域310可以包括服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)/SIP注册器320、 呈现群集325、公用设施管理器105、一个或多个观察器330以及规则数据库335。S-CSCF/ SIP注册器320是SIP服务器，其控制组件(例如，图1-2中的电力设备110和订户设备115) 与域310、315之间的SIP会话。具体地说，S-CSCF/SIP注册器320处理电力设备110和 订户设备115的SIP注册。因此，除了这些实体的移动订户综合业务数字网络号(MSISDN) 之外，它们在域310、315中被注册为IP多媒体子系统(IMS)/SIP客户端。在各实施例中， S-CSCF/SIP注册器320可以在图1中的服务器12和/或计算设备14中实现，并可以备选地位于网络服务提供商域315和/或第三方位置中。注册之后，S-CSCF/SIP注册器320将来自电力设备110和订户设备115的SIP消息转发到域310、315中的组件，例如呈现群集325。呈现群集325包括呈现服务器340和可扩展标记语言(XML)数据管理服务器(XDMS>3450呈现服务器340是SIP应用服务器，传送和存储诸如电力设备110和订户设备115之类的客户端设备的呈现信息。呈现服务器340例如可以在图1的服务器12和公用设施管理器105中实现。具体地说，呈现服务器340从客户端设备接收包括呈现信息的SIP通知消息。在电网的情况下，呈现信息例如可以包括电力设备110的位置。此外，呈现信息可以包括电力设备110的状态信息，所述状态信息指示每个电力设备110产生或传输的电压、电流和/或功率。在各实施例中，电力设备110的状态信息例如可以包括以下各项(i)电力设备110之一处的电压；(ii)电力设备110之一处的无功功率；(iii)电力设备110之一处的实际功率；(iv)电力设备110之一的打开或关闭(例如，开启或关闭)状态；和/或(V)电力设备110之一(例如，变压器)的分接头位置。根据本发明的进一步方面，呈现信息可以包括至少一个电力设备110已经在本地检测到异常状况和/或电力故障的指示。异常状况(例如，关键事件)的指示例如可以包括以下各项(i)电力设备110之一处的电压大于或小于预定阈值的指示；(ii)电力设备110之一处的频率大于或小于预定阈值的指示；和/或(iii)电力设备110之一处的电流大于或小于预定阈值的指示。具有此接收的呈现信息后，呈现服务器340将呈现信息发送到构建或更新包括呈现信息的呈现文档的XDMS 345。在各实施例中，此呈现文档可以包括电网的指定区域中的所有电力设备和订户设备的呈现信息。呈现文档可以包括多个节点，或者换言之，呈现文档可以涉及电网中的多个区域及其关联的客户端设备。在各实施例中，呈现文档和SIP消息可以采用XML格式、富呈现信息数据(RPID)格式和/或呈现信息数据格式(PDIF)。XDMS345可以在图1的服务器12中实现。此外，呈现服务器340从客户端设备(例如，订户设备115和公用设施管理器105)接收SIP订阅消息。SIP订阅消息是用于从呈现服务器340接收(例如，订阅)有关呈现信息的更新的请求。呈现服务器340管理来自客户端设备的这些SIP订阅消息，并且当存在有关呈现信息的更新时，呈现服务器340自动将SIP发布消息(与呈现信息一起)快速和有效地发送到订阅客户端设备(例如，订户设备115和公用设施管理器105)。呈现服务器340可以将有关订阅客户端设备的信息(“订户呈现信息”)发送到XDMS 345，XDMS 345然后可以更新对应的呈现文档以包括此类订户呈现信息。因此，呈现文档可以包括有关电力设备和有兴趣针对这些电力设备接收更新呈现信息的订阅客户端设备之间的关系的信息。即，呈现文档可以将其每个节点与订户关联，从而通过与可能负责重新配置一个或多个电力设备的特定订户或现场工作人员的紧密关联来实现增强的公用设施数据跟踪。可以通过SIP消息传送将呈现信息和其他相关信息提供给公用设施管理器105。通过经由SIP通道使用电力设备110的呈现信息快速更新公用设施管理器105，公用设施管理器105可以以临时和通道适当的方式迅速对任何通知做出反应。例如，公用设施管理器 105可以对通知“带外”做出反应，例如，如果通知指示现场工作人员可以安全地处理电力设 备110，则向电力设备派遣现场工作人员以手动配置电力设备110。在另一个实例中，现场 工作人员和/或公用设施管理器105可以对通知“带内”做出反应，例如向电力设备110远 程发送命令消息(例如，SIP消息)以打开或关闭电力设备110。在各实施例中，所述命令消 息可以包括电力设备110用于以各种方式更改其配置(例如，重新供电或切断电源，以及增 加或减少电力设备110之一产生的电压以便例如隔离公用设施管理器105检测到的电力故 障)的指令。此外，呈现群集325 (具体地说，XDMS 345)可以更新与电力设备110有关的呈 现文档以包括有关发送到电力设备110的命令消息的信息。在各实施例中，现场工作人员 和/或公用设施管理器105可以通过呈现服务器340向电力设备110发送命令消息(更新 相关呈现文档)。有利地，SIP消息传送的使用可大规模扩展，并在电力设备110、订户设备 115、呈现服务器340和/或公用设施管理器105之间导致低延迟通信。
观察器330是公用设施域310中的实体，可将SIP订阅消息发送到呈现群集325以 订阅有关呈现服务器340中的呈现信息的更新(例如，SIP发布消息)。例如，至少一个观察 器330可以表示公用设施提供商(例如，公用设施控制中心处的调度员)，并可以在图1中的 计算设备14中实现。通过订阅SIP发布消息，观察器330能够观察电力设备110的关键事 件和状态信息的通知。此外，观察器330能够在必要时对这些通知做出反应。例如，如果至 少一个观察器330表示公用设施提供商并观察到电力设备110之一处的异常状况的通知， 则至少一个观察器330可以切断电力设备110的电力(可能通过发往电力设备110的命令 消息)，以便防止其他电力设备处的进一步异常状况。在进一步的实施例中，每个观察器330 都可以观察SIP发布消息以执行本发明的各种功能中的至少一个功能，例如向电网调度员 发出警报、在地图上向电网调度员显示异常状况、向现场工作人员和/或故障/隔离恢复工 具发送通知等。
规则数据库335包括和存储由订户、服务提供商和/或公用设施管理器105设置 的有关监视和控制电力设备110的规则。例如，规则可以指示订户已经允许公用设施提供 商(例如，公用设施管理器105)控制电力设备110。规则还可以指示电力设备110处需要对 设备110进行控制的关键事件包括哪些事项，并且因此包括事件列表和事件类别。例如，这 些关键事件可以包括以下项中的至少一项电力设备Iio (i)产生或传输高于或低于预定 阈值的功率，(ii)开启或关闭，(iii)指示熔断保险丝或维护信号，(iv)过热，(V)具有电 力故障等。可以通过公用设施管理器105 (和/或其他观察器)将从规则数据库335确定 的命令消息发送或转发到电力设备Iio而实现对电力设备110的控制。
所述命令消息可以包括向电力设备110指示响应于电力设备110处的关键事件而 要采取哪些操作的命令。例如，所述命令消息可以包括指示电力设备110执行旨在隔离至 少一个电力设备110中的异常状况和/或电力故障的请求的配置更改(例如，开启或关闭) 的基于SIP的故障隔离命令消息。在另一个实例中，规则可以指示公用设施管理器105发出 警报，以使负责电网区域的电网调度员采取解决异常状况和/或电力故障的适当操作。在 各实施例中，可以由订户、服务提供商等经由订户设备115来设置规则数据库335。
网络服务提供商域315是因特网服务提供商和/或蜂窝服务提供商的网络域。在 各实施例中，网络服务提供商域315可以包括呈现群集350、订户/使用数据库355以及观察器360、365和370。呈现群集350包括呈现服务器375和XDMS 380，它们执行与公用设施域310中的呈现服务器340和XDMS 345类似的功能。实际上，在公用设施域310中的呈现服务器340和XDMS 345中接收和处理的所有信息(例如，呈现信息和订户呈现信息)都可以被传输或复制到网络服务提供商域315中的呈现服务器375和XDMS 380中，并且反之亦然。在各实施例中，可以通过域310、315之间的对等和专用带宽实现在域310、315中的复制。在各实施例中，呈现服务器340、375例如可以采用分层关系，其中呈现服务器340是主机(主)服务器，而呈现服务器375是辅助(从)服务器。订户/使用数据库355从XDMS 380接收构建或复制的呈现文档并存储呈现文档以用于系统。观察器360、365、370是网络服务提供商域315中的实体，可将SIP订阅消息发送到呈现群集350以订阅有关呈现服务器375中的呈现信息的更新(例如，SIP发布消息)。例如，观察器360、365、370中的至少一个可以表示公用设施提供商(例如，公用设施控制中心处的调度员)，并可以在图1中的计算设备14中实现。通过订阅SIP发布消息，观察器360、365、370能够观察电力设备110的关键事件和状态信息的通知。此外，观察器360、365、370能够在必要时对这些通知做出反应。例如，如果观察器365表示公用设施提供商并观察到一个电力设备110处的电力故障的通知，则观察器365可以切断所述一个电力设备110的电力(可能通过发往所述一个电力设备110的命令消息)，以便防止其他电力设备处的进一步异常状况。在进一步的实施例中，每个观察器360、365、370都可以观察SIP发布消息以执行本发明的各种功能中的至少一个功能，例如向电网调度员发出警报，在地图上向电网调度员显示异常状况，向现场工作人员和/或故障/隔离恢复工具发送通知等。本领域的技术人员应该理解，本发明可以构想任何数量的观察器。在各实施例中，呈现基础架构(例如，呈现群集350)可以仅存在于网络服务提供商域315中，并且观察器(例如，公用设施管理器105)可以存在于公用设施域310中。换言之，公用设施管理器105可以对应于观察器。在此实施例中，公用设施管理器105可以订阅所有呈现信息更新或事件，并在必要时做出反应。为了传输信息，域310、315可以在两端之间包括专用带宽。在各实施例中，呈现基础架构可以针对不同类型的设备(例如，订户设备、电力设备和观察器)包括多个呈现群集。在各实施例中，可以在第三方环境中托管第三方观察器，这完全可由订户配置。具体地说，订户可以配置环境基础架构在必要时如何对电力设备110或订户设备115的关键事件或状态信息的通知做出反应。可以在图1中的服务器12和/或计算设备14中实现所述基础架构。图4-7示出了用于执行本发明的各方面的示例性流程。图4-7的步骤例如可以在图1-3的环境中实现。附图中的流程图和方块图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在此方面，所述流程图或方块图中的每个方块都可以表示代码的�？�、段或部分，所述代码包括用于实现指定的逻辑功能(多个)的一个或多个可执行指令。还应指出，在某些备选实施方式中，在方块中说明的功能可以不按图中说明的顺序发生。例如，示为连续的两个方块可以实际上被基本同时地执行，或者某些时候，取决于所涉及的功能，可以以相反的顺序执行所述方块。还将指出，所述方块图和/或流程图的每个方块以及所述方块图和/或流程图中的方块的组合可以由执行指定功能或操作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
此外，本发明可以采取可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读介质提供了被计算机或任何指令执行系统使用或与计算机或任何指令执行系统结合的程序代码。所述软件和/或计算机程序产品可以在图 1-3的环境中实现。出于此描述的目的，计算机可用或计算机可读介质可以是任何能够包含、存储、传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与所述指令执行系统、装置或设备结合的程序的装置。所述介质可以是电、磁、光、电磁、红外线或半导体系统(或装置或设备)或传播介质。计算机可读存储介质的实例包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘。光盘的当前实例包括压缩盘-只读存储器(⑶-ROM)、压缩盘-读/写(CR-R/W)和DVD。
图4示出了根据本发明的各方面的电网中的分散式和集中式故障隔离和服务恢复的过程400的示例性流程。过程400涉及三个参与方用户和传输平面405、控制平面410 以及服务平面415。用户和传输平面405包括订户设备115和电力设备110，例如图1_2中的订户设备115和电力设备110。控制平面410包括注册器320和呈现群集325，例如图3 中的S-CSCF/SIP注册器320和呈现群集325和/或350。服务平面415包括公用设施管理器105和规则数据库335，例如图3中的观察器330、365、370、375之一和/或公用设施管理器105以及规则数据库335。
在步骤S420，所述过程开始，至少一个订户设备115供应一组与有关电力设备110 的特定事件类别和事件列表关联的规则。这些类别和列表存储在规则数据库335中。事件类别和列表可以包括当发生事件(例如，异常状况和/或电力故障)时采取的操作。在步骤 S422，至少一个电力设备110通过网关路由器(例如，负载平衡层305)将SIP注册消息发送到注册器320，以便在MS/SIP网络中注册至少一个电力设备110和/或网关路由器。
在步骤S424，注册器320使用诸如初始过滤规则(iFC)之类的SIP语义在MS/SIP 网络中注册至少一个 电力设备110和/或网关路由器。在步骤S426，注册器320向至少一个电力设备110发送指示至少一个电力设备110已经成功注册的SIP确认消息。在步骤 S428，公用设施管理器105向呈现群集325发送SIP订阅以订阅呈现群集325中的呈现信息的更新，例如电力设备110中的关键事件或状态信息的通知。在步骤S430，呈现群集325 向公用设施管理器105发送指示公用设施管理器105已经向呈现群集325成功订阅的SIP 确认消息。
在步骤S432，一个或多个订户设备115向呈现群集325发送SIP订阅以订阅呈现群集325中的呈现信息的更新，例如电力设备110处的关键事件或状态信息的通知。在步骤S434，呈现群集325向一个或多个订户设备115发送指示一个或多个订户设备115已经向呈现群集325成功订阅的SIP确认消息。在步骤S436，至少一个电力设备110记录或观察至少一个电力设备110处的关键事件或状态信息(例如，异常状况和/或电力故障)。在步骤S438，电力设备110向呈现群集325发送包括至少一个电力设备110处的关键事件或状态 目息的呈现 目息的SIP通知消息。
在步骤S440，呈现群集325处理SIP通知消息，包括构建或更新包含呈现信息的呈现文档以及将呈现文档存储在数据库(例如，图3中的订户/使用数据库355)中。在步骤 S442，呈现群集325向至少一个电力设备110发送指示已经接收和处理呈现信息的SIP确认消息。在步骤S444，呈现群集325遍历其观察器列表并向公用设施管理器105发送指示更新后的呈现信息的SIP发布消息或通知(例如，故障检测通知消息)。在步骤S446，公用设施管理器105向呈现群集325发送指示已经接收呈现信息的SIP确认消息。在步骤S448，呈现群集325遍历其观察器列表并向一个或多个订户设备115发送指示更新后的呈现信息的SIP发布消息或通知(例如，故障检测通知消息)。在步骤S450，一个或多个订户设备115向呈现群集325发送指示已经接收呈现信息的SIP确认消息。在步骤S452，公用设施管理器105根据至少一个电力设备110处的关键事件或状态信息的通知从规则数据库335请求规则。在步骤S454，规则数据库335处理请求，具体地说，根据关键事件或状态信息确定要采取的操作。在步骤S456，规则数据库335通过指示响应于关键事件或状态信息而要采取的操作的规则进行响应。在步骤S458，公用设施管理器105可以根据指示要采取的操作的规则向至少一个电力设备110发送基于SIP的命令消息(例如，故障隔离命令消息或服务恢复命令消息)。备选地或附加地，公用设施管理器可以执行(发起)在至少一个电力设备110中进行更改所必需的操作，例如发出警报和/或在地图上显示至少一个电力设备110的异常状况，以便电网调度员采取解决异常状况的适当操作。在步骤S458，所述过程结束。图5示出了根据本发明的各方面的供应用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的系统的过程500的示例性流程。在步骤505，所述过程开始。在步骤510，供应网络服务提供商(例如，蜂窝网络服务)和公用设施提供商(“公用设施”)之间的关系和连接。更具体地说，建立(例如，完成并同意)网络服务提供商和公用设施之间的运营商连接协议。然后，网络服务提供商和公用设施提供商建立并测试其网络域连接性，例如其各自域中的呈现群集之间的对等连接。在各实施例中，可以建立(例如，完成并同意)网络服务提供商和公用设施之间的支付(商业)协议。此外，提供商可以完成其网络域的授权规则，或有关如何连接到其各自网络域的规则，例如电信规则和/或SIP注册语义。在步骤515，供应公用设施的电网。更具体地说，将至少一个电力设备连接到公用设施和网络服务提供商的网络域。然后，在网络域和规则数据库中设置订户(例如，现场工作人员)简档。在各实施例中，公用设施可以测试电力设备与电网和网络域的连接性。此外，公用设施可以向订户通知电力设备连接到电网。在步骤520，向本发明的网络供应订户。更具体地说，订户订阅设备信息(例如，电力设备的状态信息)以及由公用设施和/或网络服务提供商运行的故障检测服务。在各实施例中，订户例如可以包括图1-2中的公用设施管理器105和订户设备115、图3中的观察器330、365、370、375等。订户然后配置订户网络设备(例如，移动设备)以在本发明的服务中使用。在各实施例中，订户可以使用所述服务测试所配置的网络设备。此外，通过网络设备，订户可以通过与公用设施的网络域中的规则数据库通信来配置电力设备处的关键电力事件和其他能源控制规则。订户还可以与公用设施和/或网络服务提供商的网络域处的呈现群集通信，以便接收电力设备处的关键事件的通知并可能做出反应。在步骤525，所述过程结束。图6示出了根据本发明的各方面的用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的过程600的另一个示例性流程。在各实施例中，过程600可以由图1-3中的公用设施管理器105执行。在步骤605，所述过程开始。在步骤610，公用设施管理器例如通过向呈现群集发送SIP订阅消息而订阅一个或多个电力设备(例如，图1-2中的电力设备110之一) 处的关键事件或状态信息的通知。在步骤615，公用设施管理器例如通过接收SIP发布消息 而接收电力设备处的关键事件或状态信息(例如，异常状况)的通知。在步骤620，公用设施 管理器根据电力设备处的关键事件或状态信息的通知从规则数据库(例如，图3中的规则 数据库335)确定规则。在步骤625，公用设施管理器根据指示要采取的操作的规则向电力 设备发送命令消息，或执行(发起)在电力设备中进行更改所必需的操作，例如向电力供应 商的电网调度员发出指示已经在电力设备处检测到关键事件的警报。在步骤630，所述过程 结束。
图7示出了根据本发明的各方面的用于检测和定位电网中的异常状况和电力故 障的过程700的另一个示例性流程。在各实施例中，过程700可以由图1-3中的公用设施 管理器105执行。在步骤705，所述过程开始。在步骤710，公用设施管理器例如通过向呈 现群集发送SIP订阅消息而订阅一个或多个电力设备(例如，图1-2中的电力设备110)处 的关键事件或状态信息的通知。在步骤715，公用设施管理器例如通过接收SIP发布消息而 接收电力设备处的关键事件或状态信息(例如，电力故障)的通知。
在步骤720，公用设施管理器根据接收的通知或状态信息，确定是否已经在电力设 备处检测到异常状况(例如，电力设备之一处的电压大于或小于预定阈值的指示)。如果已 经检测到异常状况，则所述过程在步骤725继续。否则，所述过程在步骤735继续。在步骤 725，公用设施管理器向SCADA系统发出指示已经检测到异常状况的警报消息。在各实施例 中，警报消息的发出可以包括在SCADA系统的警报显示器(例如，图1中的I/O设备28的警 报显示器117)上显示警报消息，以便系统操作员(例如，电网调度员)可以检测警报消息并 采取一个或多个解决异常状况的适当操作，例如向电力设备发出命令以关闭和隔离异常状 况等。在步骤730，公用设施管理器在SCADA系统的一个或多个电网显示器(例如，I/O设备 28的电网显示器119)上显示异常状况。在各实施例中，可以在电网显示器的地理空间图 (例如，地图式)、示意图(例如，更详细的示图)和/或表格图上显示异常状况，以便调度员可 以定位异常状况。
在步骤735，公用设施管理器根据所接收的通知或状态信息，确定是否已经在电力 设备处检测到电力故障。如果已经检测到电力故障，则所述过程在步骤740继续。否则，所 述过程在步骤750继续。在步骤740，公用设施管理器将基于SIP的通知消息发送或转发 到靠近故障电力设备位置的现场工作人员的订户设备(例如，订户设备115之一)。在各实 施例中，在订户设备处接收的通知消息例如可以包括描绘电力设备位置的地图，以及与电 力故障关联的信息，例如有关如何隔离电力故障的指令。在步骤745，公用设施管理器例如 将基于SIP的通知消息发送或转发到公用设施(例如，电力供应商)的故障隔离和恢复工具 (例如，图2中的故障隔离和恢复工具260)。响应于所述通知消息，故障隔离和恢复工具评 估电网的电力故障程度、断电范围和/或不稳定部分，并确定(自动或手动)切换步骤以隔离 电力故障。随后，当已经隔离和/或修复电力故障时，故障隔离和恢复工具可以向电力设备 发送指示它们继续产生和/或传输电力并为消费者恢复电源的基于SIP的命令消息。
在步骤750，公用设施管理器根据所接收的通知或状态信息，确定是否在电力设备 处将要违反或超出电力阈值(例如，电流或电压阈值)。如果将要违反电力阈值，则所述过程 在步骤755继续。否则，所述过程在步骤760继续。在步骤755，公用设施管理器发出要在SCADA系统上显示以及要向负责将要违反电力阈值的特定区域的SCADA系统操作员(例如，电网调度员)显示的基于SIP的警报或警告消息。备选地或附加地，公用设施管理器可以在电网的地理空间图、示意图或表格图上显示警告消息，例如在地图区域中显示指示可能违反电力阈值的电网区域的颜色。此类显示的警告消息为电网调度员提供必需的信息以决定是否重新配置电力设备，以便避免违反电力设备的电力阈值。已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所描述的实施例的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说，许多修改和变型都是显而易见的。在此所用术语的选择是旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本领域的技术人员能够理解在此披露的实施例。在不偏离本发明的范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员来说，许多修改和变型都是显而易见的。权利要求中的对应结构、材料、操作以及所有功能性限定的装置或步骤的等同替换(如果适用)，旨在包括任何用于与在权利要求中具体指出的其它单元相组合地执行该功能的结构、材料或操作。因此，虽然根据各实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到，本发明可以在具有修改的情况下实现并且在所附权利要求的精神和范围内。
权利要求
1.一种方法，包括 接收包括电网上的电力组件的状态的通知消息；以及 通过计算系统向负责所述电力组件的系统操作员显示指示所述电力组件的所述状态的警报消息，以便系统操作员能够确定响应于所述电力组件的所述状态而要采取的至少一个操作。
2.根据权利要求1的方法，其中所述电力组件的所述状态包括在所述电力组件处检测到的异常状况和电力故障中的至少一项。
3.根据权利要求2的方法，其中在所述电力组件处检测到的所述异常状况包括以下项中的至少一项 所述电力组件处的电压大于或小于预定阈值； 所述电力组件处的频率大于或小于预定阈值； 所述电力组件处的电流大于或小于预定阈值； 在所述电力组件处检测到短路；以及 所述电力组件在所述电力组件要打开时关闭，或在所述电力组件要关闭时打开。
4.根据权利要求1的方法，其中所述计算系统包括监控和数据采集SCADA系统。
5.根据权利要求4的方法，其中所述SCADA系统在所述SCADA系统的警报显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力组件的一种或多种状态的警报。
6.根据权利要求4的方法，其中所述SCADA系统在所述SCADA系统的一个或多个电网显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项。
7.根据权利要求1的方法，还包括将所述通知消息发送到现场工作人员的设备，所述通知消息包括描绘所述电力组件的位置的地图，以及有关如何响应所述电力组件的所述状态的指令。
8.根据权利要求1的方法，还包括将所述通知消息发送到故障隔离和恢复工具，所述故障隔离和恢复工具可操作以评估所述电力组件的所述状态并执行隔离所述电力组件和在所述电力组件处恢复电力服务中的至少一项。
9.根据权利要求1的方法，当所述电力组件的所述状态包括将要违反电力阈值的指示时,还包括以下项中的至少一项 在SCADA系统的警报显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力组件的一种或多种状态的警报；以及 在所述SCADA系统的一个或多个电网显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项。
10.根据权利要求1的方法，其中服务提供商对可操作以执行权利要求1的步骤的计算机基础架构执行创建、维护、部署以及支持中的至少一个。
11.根据权利要求1的方法，其中由服务提供商在订阅、广告和/或收费的基础上提供权利要求1的步骤。
12.—种以硬件实现的系统，包括 计算机基础架构，其可操作以接收电网上的电力设备的通知消息，所述通知消息包括所述电力设备的状态；以及针对负责所述电力设备的系统操作员在一个或多个电网显示器上显示所述电力设备的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项，以便所述系统操作员能够响应于所述电力设备的所述状态而确定用于所述电力设备和其他电力设备中的至少一个的命令操作。
13.根据权利要求12的系统，其中所述电力设备的所述状态包括在所述电力设备处检测到的异常状况和电力故障中的至少一项。
14.根据权利要求13的系统，其中在所述电力设备处检测到的所述异常状况包括以下项中的至少一项 所述电力设备处的电压大于或小于预定阈值； 所述电力设备处的频率大于或小于预定阈值； 所述电力设备处的电流大于或小于预定阈值； 在所述电力设备处检测到短路；以及 所述电力设备在所述电力设备要打开时关闭，或在所述电力设备要关闭时打开。
15.根据权利要求12的系统，其中所述计算机基础架构包括监控和数据采集SCADA系统。
16.根据权利要求15的系统，其中所述SCADA系统在所述SCADA系统的警报显示器上显示所述电力设备的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力设备的一种或多种状态的警报。
17.根据权利要求12的系统，其中所述计算机基础架构位于公用设施的后端集中场所处，所述后端集中场所包括公用设施控制中心，分配、传输和发电控制中心，以及独立系统运营商(ISO) /区域传输组织(RTO)电网控制中心中的至少一个。
18.根据权利要求12的系统，其中所述计算机基础架构还可操作以将所述通知消息发送到现场工作人员的设备，所述通知消息包括描绘所述电力设备的位置的地图，以及有关如何响应所述电力设备的所述状态的指令。
19.如权利要求12的系统，其中所述计算机基础架构还可操作以将所述通知消息发送到故障隔离和恢复工具，所述故障隔离和恢复工具可操作以评估所述电力组件的所述状态并执行隔离所述电力组件和在所述电力组件处恢复电力服务中的至少一项。
20.根据权利要求12的系统，其中当所述电力组件的所述状态包括将要违反电力阈值的指示时，所述计算机基础架构还可操作以执行以下项中的至少一项 在SCADA系统的警报显示器上显示所述电力设备的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力设备的一种或多种状态的警报；以及 在所述SCADA系统的一个或多个电网显示器上显示所述电力设备的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项。
21.一种用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的方法，所述方法包括 提供计算机基础架构，其可操作以 发送注册消息以在网络中注册； 在所述电网上的一个位置处记录电力事件；以及 将包括所述电力事件的呈现信息的通知消息通过所述网络发送到监控和数据采集SCADA系统，所述SCADA系统可操作以在所述SCADA系统的警报显示器上显示所述呈现信息，包括一个或多个指示所述电网上的电力组件的一种或多种状态的警报。
22.根据权利要求21的方法，其中所述电力事件包括所述位置处的异常状况和电力故障中的一项。
23.一种用于检测和定位电网中的异常状况和电力故障的计算机系统，所述系统包括 CPU、计算机可读存储器以及计算机可读存储介质； 第一程序指令，用于接收包括所述电网上的电力组件的状态的通知消息； 第二程序指令，用于在监控和数据采集SCADA系统的警报显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括一个或多个指示所述电网上的电力组件的一种或多种状态的警报；以及第三程序指令，用于在所述SCADA系统的一个或多个电网显示器上显示所述电力组件的所述状态，包括所述电网的区域的地理空间图、示意图以及表格图中的至少一项， 其中所述电力组件的所述状态包括在所述电力组件处检测到的异常状况和电力故障中的至少一项，以及 其中所述第一、第二和第三程序指令存储在所述计算机可读存储介质上以便由所述CPU通过所述计算机可读存储器执行。
全文摘要
本发明涉及一种检测和定位电网中的异常状况和电力故障的系统和方法。所述方法包括接收包含电网上的电力组件的状态的通知消息。所述方法还包括通过计算系统向负责所述电力组件的系统操作员显示指示所述电力组件的所述状态的警报消息，以便系统操作员能够确定响应于所述电力组件的所述状态而要采取的至少一个操作。
文档编号G01R31/08GK102998577SQ20121033698
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月12日 优先权日2011年9月13日
发明者G·K·巴格利亚, S·R·帕蒂尔, S·拉马纳坦, J-G·F·雷布尔, M·A·特里, M·B·特里瓦坦 申请人:国际商业机器公司
专业数控铣床产品供应商
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