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对电力系统中的低能事件的检测的制作方法

来源: 浏览: 8次  更新时间:2021-12-12 12:35

闭于电力体系中的矮能事变的检测的创造办法

1.本果然总体上波及赢得和领会行波且更简直地波及决定在电力体系内爆发的妨害前事变(也被称为矮能事变)的地位。
2.附图简述
3.在本文刻画了本果然的非节制性且非穷尽的实行例包括参照底下列出的附图的本果然的多个实行例。
4.图1是依据一个实行例的具备决定在电力体系中的矮能事变的地位的智能电子设备(ied)的体系的框图。
5.图2是依据一个实行例的矮能事变和继发妨害的一组电压和电流图。
6.图3是依据一个实行例的图1中的决定矮能事变的地位的ied的框图。
7.图4是依据一个实行例的可由图1中的ied实行的过程的过程图。
8.图5是依据一个实行例的可用于闭于由图1中的ied检测的矮能事变计数的一组地位隔绝(区间(bins))。
简直实行办法
9.发电和输电体系被安排成天生电能、传输电能科技网站大全包括参照底下列出的附图的本果然的多个实行例。
4.图1是依据一个实行例的具备决定在电力体系中的矮能事变的地位的智能电子设备(ied)的体系的框图。
5.图2是依据一个实行例的矮能事变和继发妨害的一组电压和电流图。
6.图3是依据一个实行例的图1中的决定矮能事变的地位的ied的框图。
7.图4是依据一个实行例的可由图1中的ied实行的过程的过程图。
8.图5是依据一个实行例的可用于闭于由图1中的ied检测的矮能事变计数的一组地位隔绝(区间(bins))。
简直实行办法
9.发电和输电体系被安排成天生电能、传输电能并将电能调配给负载。发电和输电体系不妨包括诸如发电机、电效果、电力变压器、输配电线、断路器(cb)、断接器(disconnects)、母线、传输线路、电压安排器、电容器组等设备。不妨运用智能电子设备(ied)来监测、控制、自动化和/大概保护这些设备智能电子设备从设备接收电力体系信息基于信息干出计划而且向设备供给监测、控制、保护和/大概自动化输出。比方ied(比方继电器)不妨赢得公布在电力线路上有妨害的电气测量截止并在妨害展示时实行保护办法以保护电力体系。电力线路上的妨害大概引起被称为闭于妨害检测有用的行波的、沿着电力线路传播的暂态(transients)。当检测到妨害时ied不妨运用行波被接收到的时间来估计妨害展示的地位。
10.然而假如妨害未被检测到则如许的ied常常抛弃检测到的行波信息。如下所述ied不妨估计放射行波的事变的地位。经过估计爆发行波的事变的地位安排员不妨被奉告矮能事变——所具备的能量比妨害事变矮的事变这不妨答应安排员矫正闭于电力线路的监测。矮能事变不妨公布闪络、早期妨害大概其他事变矮能事变假如被允许未矫正则大概展开成妨害。
11.图1是用于检测和估计在电力体系中的高频暂态旗号(比方行波)的源的地位的体系100的框图。体系100可包括天生体系、传输体系、调配体系和/大概好像体系。体系100包括对接二个节点的导体106比方传输线路、调配线路大概其他电力线路该二个节点被示为本地结尾112和长途结尾114。本地结尾112和长途结尾114不妨是分别由发电机116和118供电的传输体系中的母线。纵然为了大概的手段以单线路办法被示出然而体系100不妨是多相体系比方三相电力输送体系。
12.体系100由分别位于本地结尾112和长途结尾114处的本地ied 102和长途ied 104
监测然而是其他的ied也可用于监测体系的其他地位。如在本文中所运用的ied(比方ied 102和104)不妨指监测、控制、自动化和/大概保护在体系100内的受监测的设备的所有基于微处置器的设备。如许的设备可包括比方长途结尾单元、差动继电器、隔绝继电器、定向继电器、馈线继电器、过电流继电器、电压安排器控件、电压继电器、断路器失灵继电器、发电机继电器、电效果继电器、自动化控制器、隔绝控制器、计量器、自动沉合闸控制器、通讯处置器、估计平台、可编程逻辑控制器(plc)、可编程自动化控制器、输出和输出模块等等。术语ied不妨用于刻画径自ied大概包括多个ied的体系。ied 102和104不妨运用电流变压器(ct)130和132、电位变压器(pt)134和136来赢得电力体系信息。可选地不妨运用rogowski线圈、分压器等。ied 102和104还可接收来骄气众时间源110的大众时间信息。ied 102和104不妨运用来自ct 130和132和/大概pt 134和136的电旗号来检测在电力线路上的妨害事变。在百般实行例中ied不妨经过ct、pt等来赢得模仿旗号而在其他实行例中ied不妨从兼并单元(merging units)赢得数字化模仿旗号兼并单元从电力体系赢得电旗号并将数字化模仿旗号传播到ied。
13.大众时间源110不妨是不妨将大众时间旗号(比方寰球导航卫星体系(“gnss”)时间旗号)输送到ied 102和104中的每一个的所偶尔间源。gnss体系可被分别在大地区中的多个设备和运用运用。除了gnss之外还不妨运用irig体系、wwvb大概wwv旗号、基于搜集的体系(比方ieee1588透彻时间协议)等来展现大众时间源110。
14.数据通讯信道108(比方光纤信道)不妨答应ied 102和104调换与行波检测、行波时间、行波极性、基于时域增量的妨害目标和反应在导体106上的电气情景的其他测量截止(比方电压、电流)、时域妨害检测以及妨害地位等等方面相闭的信息。依据一些实行例基于大众时间源110的时间旗号可运用数据通讯信道108而被调配到ied 102和104和/大概它们之间。数据通讯信道108不妨被表姑且百般介质中并可运用百般通讯协议。
15.如上头所提到的高能事变(比方妨害事变)不妨使行波在电力线路上传播到ied 102和104中的每个。ied 102和104不妨检测这些妨害事变并发送旗号以使cb 138和/大概139断开。在本文中的几个实行例中在电力线路上的行波可用于检测和估计妨害的地位。比方双端行波妨害定位(detwfl)办法不妨运用行家波在本地ied 102处被检测到的时间和行波在长途ied 104处被检测到的时间之间的时间差以及线路长度和行波线路传播时间(twlpt)来估计妨害地位。ied 102和104不妨监测电气情景的输出旗号并使来自输出旗号的测量截止与当测量被进行时的时间戳沟通联。在某些实行例中运用detwfl办法不妨运用等式1来估计从本地结尾到妨害地位的每单元隔绝(m)。
[0016][0017]
个中:
[0018]
δt是在本地结尾处的前行波(front traveling wave)达到时间(t
l
)和在长途结尾处的前行波达到时间(t
r
)之间的差
[0019]
twlpt是行波线路传播时间以及
[0020]
l是线路长度。
[0021]
在其他实行例中ied不妨实行单端妨害定位办法该办法运用行波的反射来决定妨害地位而不运用长途测量截止。比方行波不妨反复地进行件传播到ied 102并回到事
件。ied 102不妨运用等式2来估计妨害地位。
[0022][0023]
个中:
[0024]
δt
l
是在来宁静本地结尾处的妨害的第一次反射的达到时间(t
l2
)和从妨害到本地结尾的初始波前的达到时间(t
l1
)之间的差以及
[0025]
twlpt是行波线路传播时间。
[0026]
虽然这些办法是动作示例被给出然而是注沉运用行波来决定妨害的地位的所有适合的办法不妨被运用。除了爆发行波的高能妨害事变之外还参瞅到矮能事变(即非妨害事变)也不妨爆发行波。比方矮能事变(比方局部放电)大概因为荒凉大概破坏的绝缘体、侵蚀的植被、爆发妨害的绝缘体、灌木丛的火灾、早期电缆妨害等而反复地展示。
[0027]
图2示出了依据一个实行例的电流旗号140和电压旗号142个中在妨害之前运用时间闭于准高频测量(time

aligned high

frequency measurements)来辨别矮能事变。本地ied 102在本地结尾112处接收公布本地电流150和本地电压170的输出旗号以及长途ied 104在长途结尾114处接收公布长途电流152和长途电压172的输出旗号。长途ied 104不妨将长途电气测量截止和相闭时间戳传播到本地ied 102以答应本地ied 102领会时间共步的本地电气测量截止和长途电气测量截止。在时间0毫秒安排在负电压峰值174功夫长途ied 104和本地ied 102检测在电流旗号上由矮能事变154爆发的小振幅、高频暂态旗号。矮能事变154大概不是本质妨害然而大概是妨害前事变从该妨害前事变起后续在普遍地位处有较高的大概展示妨害。矮能事变154的地位还与在本地电流旗号150和长途电流旗号152的行波的峰值之间的时间差有闭如上头闭于妨害定位办法所述。
[0028]
在正电压峰值处在时间10ms安排在电流旗号150和152上检测到特殊的行波156。比较在当行波被本地ied 102检测到时和当行波被长途ied 104检测到时之间的时间表明:矮能事变154的行波和与妨害事变160沟通联的行波156是从电力线路上的普遍地位传播的。
[0029]
如所示在高能事变160(即妨害事变)处ied运用线路保护算法来检测本质妨害。虽然在与妨害事变160沟通联的行波之前仅示出了矮能事变154和156然而是依据所参瞅到的事变的典型在妨害之前不妨跟着时间的往日参瞅到矮能事变。这些矮能事变大概在妨害之前在电力体系上反复地爆发。矮能事变大概涌姑且比方最大概系电压功夫。
[0030]
图3是检测行波并供给不与妨害沟通联的矮能事变的地位的ied 102的框图。ied 102不妨经过输出端196和198对接到ct 130和pt 134以答应ied 102接收电气情景(比方电压和电流)的旗号。ied 102不妨经过输出端199对接到cb 138以答应ied 102向cb 138发送旗号以使cb138断开。输出端196和198以及输出端199不妨指用于将ied 102对接到其他设备的端口、对接器等。在其他实行例中ied不妨从电力体系赢得旗号并运用兼并单元向cb发送吩咐。ied 102还不妨包括经过一个大概更多个通讯总线212通讯地耦合到彼此的一个大概更多个处置器200、估计机可读介质(比方保存器202)、通讯接口204、表露结尾206和检测电路208。
[0031]
处置器200不妨被展现为微处置器、通用集成电路、博用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)和/大概其他可编程逻辑设备。该当注沉图3中的处置器200和其他相闭项
(比方保存器202和/大概检测电路208)在本文中常常不妨被称为“处置电路”。其他处置电路不妨是单个被包括的处置模块大概者不妨理想大概局部地被兼并在电子设备102内的所有其他元件内。该当注沉图3只是是特定实行办法的一个示例而且旨在示出不妨存留于ied 102中的零件的典型。
[0032]
在图3的智能电子设备102中处置器200不妨可安排地与保存器202耦合以实行百般算法。由处置器200实行的如许的步调大概指令不妨保存在所有适合的成品中该成品包括起码一齐保存指令大概例程的一个大概更多个有形估计机可读介质比方随机存取保存器(ram 232)和只读保存器(rom 234)。
[0033]
在所示的实行例中ied 102包括基于输出旗号来检测电力线路的百般电气情景的检测电路208。检测电路208可包括将输出旗号变幻到可由ied 102采样的电平的变压器225和226。检测电路208不妨包括模数变换器220模数变换器220闭于电流和电压旗号采样并爆发不妨被传输到处置器的表姑且电力线路上的测量到的电流和测量到的电压的数字旗号。检测电路208不妨包括行波检测电路222行波检测电路222闭于矮频旗号(比方经过戴通滤波器大概其他滤波器)进行滤波并供给公布一个大概更多个行波在电力线路上被检测到的旗号。其他检测电路208不妨包括供给公布高能事变(比方妨害事变)被检测到的旗号的妨害检测电路(比方比较器)。比方假如电流胜过预设阈值和/大概随时间变革的电流胜过预设阈值妨害检测电路224不妨向处置器200供给公布已经展示高能事变的旗号。如所示行波检测电路222和妨害检测电路224不妨被展现为在fpga上的径自逻辑电路。虽然这些在所示实行例中被刻画为在硬件中被实行然而是如上头所提到的需注沉依据实行办法硬件和软件的所有拉拢(比方如保存在保存器202中的指令)不妨被运用。
[0034]
通讯接口204不妨包括与另一个ied(比方长途ied 104)通讯的光纤收发器以从其他的ied接收公布一个大概更多个测量截止的旗号。在一些实行例中区块链以从其他的ied接收公布一个大概更多个测量截止的旗号。在一些实行例中处置器200不妨经过通讯接口204的收发器向核心监测站发送公布妨害的地位的旗号。
[0035]
ied 102不妨包括表露结尾206以表露矮能事变的表。其他在反复检测到矮能事变时处置器200不妨激活警报器比方在表露屏上的led大概警报。在某些实行例中处置器200不妨经过经过输出端199向cb 138发送旗号来实行闭于体系100的控制安排。比方在检测到妨害时处置器102不妨发送旗号以控制cb 138的安排以将电力线路106从电源(比方发电机116)断开。
[0036]
图4是可由ied 102在监测矮能事变时实行的过程260的过程图。该过程不妨动作指令(比方代码)保存在ied 102的保存器202中以实行本文刻画的办法。如所示本地ied 102不妨经过输出端196和198接收公布电力线路的本地电气情景(比方本地电流和/大概本地电压)的输出旗号(块262)。其他本地ied 102不妨经过通讯接口204接收公布电力线路的长途电气情景(比方长途电流和/大概长途电压)的通讯旗号(块264)。
[0037]
本地ied 102不妨基于本地电气情景和长途电气情景来检测行波(块266)。比方行波检测电路222不妨供给行波打搅检测旗号该行波打搅检测旗号基于在电力线路上的电流中的高频旗号来公布本地行波在本地ied 102处被检测到。其他长途电流测量截止和相闭时间戳不妨公布行波被长途ied 104检测到。
[0038]
本地ied 102而后不妨将爆发行波的事变辨别为高能事变(比方妨害事变)大概者矮能事变在矮能事变中妨害还不展示(菱形268)。为了辨别行波是否与妨害大概高能事变相
通联处置器200不妨等待预定的时间段(比方20ms、30ms等)以接收公布在电力线路上存留妨害的妨害旗号。比方假如妨害检测电路224检测到在电力线路上的电流已经胜过阈值则妨害检测电路224不妨供给公布姑且在电力线路上有妨害的妨害旗号。
[0039]
当依据事变的能量特性检测到事变时本地ied 102不妨实行百般办法。也即是说本地ied 102不妨在事变被辨别为高能事变时实行一个办法而在事变被辨别为矮能事变时实行不共的办法。比方当该事变被辨别为妨害事变时本地ied 102不妨发送旗号以使cb 138断开从而电气地断开电力体系的一局部以保护电力体系(块270)。其他在检测到妨害事变时本地ied 102不妨将妨害的地位传播到核心监测站和/大概在表露结尾206上供给妨害的地位。
[0040]
当事变被辨别为矮能事变(即不与妨害事变沟通联)时本地ied 102不妨实行闭于矮能事变计数的监测办法(块280)。ied 102不妨将矮能事变辨别为如许的事变:爆发传播到本地ied 102和长途ied 104的行波(如由行波电路222所公布的)然而是在从行波被检测到的时间发端的一个时间段内具备不堪过来自平常安排(比方个中妨害旗号公布妨害不存留)的预期安排电流和/大概电压的电流和/大概电压。这些预期安排电流、电压和时间段不妨(比方经过用户树立)被树立为阈值阈值不妨取决于特定的运用。
[0041]
如底下所解释的本地ied 102不妨闭于在电力线路上的线路隔绝(也被称为区间)处的矮能事变的数目计数而不使保护办法被实行(比方不发送使断路器138断开的旗号和/大概不使电力体系的所有局部断开对接的旗号)。在某些实行例中本地ied 102不妨确认矮能事变是要被保存的灵验矮能事变。比方本地ied 102不妨确认本地行波和长途行波具备沟通的极性以保证检测到的行波源宁静本地ied和长途ied之间的电力线路上展示的事变。也即是说ied 102不妨运用行波的极性来确认事变的目标。
[0042]
当矮能事变灵验而被保存时本地ied 102不妨决定矮能事变的地位降入的区间。比方本地ied 102不妨在保存器202中具备区间表该表具备在每个区间处矮能事变的总额的相闭于应的计数器。在该示例中本地ied 102不妨使矮能事变的地位展示的区间的计数器递加。
[0043]
在一些实行例中ied 102不妨从另一电子设备(比方核心监测站)接收乞求以从表中赢得一个大概更多个值。当接收到该乞求时ied 102不妨将该表传播到核心监测站。在某些实行例中在赢成功过用户指定的阈值的闭于给定地位的矮能事变计数时ied 102不妨向核心监测站发送警报和/大概发送表以将反复的矮能事变报告安排员。
[0044]
在所示实行例中本地ied 102不妨将该表保存在易失性保存器(比方ram 232)和/大概非易失性保存器(比方rom 230)中。处置器200不妨革新在ram 232中的矮能事变的相闭于应区间的计数器。处置器200不妨周期性地、在软件革新时等等用易失性保存器中的表革新非易失性保存器。在沉新开用本地ied 102时本地ied 102不妨将在非易失性保存器中的计数器的表加载到易失性保存器中。
[0045]
在一些实行例中ied不妨在运行功夫被摆设成采用性地监测矮能事变和/大概高能量事变。比方ied不妨在表露结尾上表露潜伏树立的指示以实行闭于矮能事变的线路监测。该ied不妨经过在ied处的用户输出端接收从潜伏树立当采用的一个大概更多个用户树立。其他ied不妨依据树立来安排监测前提以监测在电力线路上的矮能事变。树立不妨包括要报警的矮能事变的数目(即线路监测警报阈值)、阻碍地区的地位和相应的阻碍地区大小等。
[0046]
图5是特定线路长度(ll)300的电力线路的区间302的表。在所示的实行例中本地ied 102包括0.25英里线路区间的表这些区间的中点在0.25英里、0.50英里、0.75英里、1.00英里、1.25英里等处。在所示的示例中第一区间和结果一个区间具备与结余的区间不共的尺寸然而所有适合的区间不妨被运用。该表不妨包括闭于应于每个区间的计数器304。在决定矮能事变的地位并考订矮能事变时处置器200不妨决定表中的哪个区间闭于应于该地位。处置器200不妨使表中的闭于应于该地位的区间的计数器304递加并将具备递加的计数器的已革新的表保存在保存器中。当矮能事变的所计数的数目胜过阈值时本地ied 102不妨供给公布反复的矮能事变已经涌姑且特定区间处的警报。
[0047]
在所示实行例中本地ied 102不妨接收线路监测警报阈值的用户采用。当革新表时本地ied 102不妨将每个区间的计数器与线路监测警报阈值进行比较。当表的计数器胜过线路监测警报阈值时本地ied 102不妨供给警报以报告安排员反复的矮能事变已经涌姑且电力线路上的特定区间处。
[0048]
如所示本地ied 102不妨接收在电力线路上的一个大概更多个阻碍地区306的用户树立以掩躲在电力线路上的在平常安排情景下爆发行波的地位比方抽头变压器其当被通电大概断开对接时在抽头的地位处爆发行波。本地ied 102不妨运用反应平常疏通的不共阈值来闭于在阻碍地区306内的矮能事变的检测进行记录和报警。比方用户不妨输出阻碍地位和阻碍半径。其他用户不妨输出不共于在阻碍地区之外的区间的线路监测警报阈值的阻碍地区警报阈值。假如抽头变压器预期被通电大概被断开对接特定次数则阻碍地区警报阈值可证明被预期的平常疏通。在某些实行例中本地ied 102不妨在预定时间段之后沉置阻碍地区的计数器以答应监测在阻碍地区中的逐日事变总额共时答应在阻碍地区之外的计数器在更长的时间段内持续统计总额。
[0049]
而后ied不妨基于检测到的行波来保存矮能事变的地位。经过针闭于不与妨害沟通联的矮能事变来监测电力线路电力体系安排员不妨监测和评价电力线路中假如被允许未被注沉则大概登时引导妨害事变的方面。也即是说供给与其他地位比拟具备更高大概引起妨害的矮能事变的地位不妨答应安排员处置这些高大概性地位以缩小未来大概展示的妨害事变从而答应普及电力体系的稳当性。
[0050]
为了供给这些实行例的简略刻画在证明书籍中不刻画本质实行办法的十脚特性。已经经过示例的办法示出了以上刻画的特定实行例而且应领会的是这些实行例大概容易受到百般建改和代替办法。该当进一步领会的是权利乞求不旨在限于所果然的特定办法而是涵盖降入本果然的精力和范畴内的十脚建改、雷共物和代替。
[0051]
在本文提出和办法的本领被引用并运用于本质本质的物质闭于象和简直示例其可证明地矫本来本领范围而且因此不是抽象的、无形的大概纯粹表面的。其他假如本请求随附的所有权利乞求包括被指定为“用于[实行][功效]的安装”大概“用于[实行][功效]的办法”的一个大概更多个元素则企图是如许的元素应依据《美法令典》第35篇第112条f款进行解释。然而闭于于包括以所有其他办法指定的元素的所有权利乞求企图是如许的元素不应依据《美法令典》第35篇第112条f款进行解释。

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