用于协调信号注入以理解和保持公用设施网格中信号注入模式之间正交性的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供用于在公用设施网格上实施实验性尝试的方法和系统。网格参数的变型被协调以形成在其内网格参数的所述变型不重叠的时间段和空间区域，从而允许那些时间段和空间区域内的传感器数据与网格参数中的特定变型相关联。该相关联的数据可继而用于改善传感器响应和公用设施网格行为的模型。

【技术实现步骤摘要】
用于协调信号注入以理解和保持公用设施网格中信号注入模式之间正交性的系统和方法本申请是基于申请日为2015年7月14日、申请号为2015800387500(国际申请号为PCT/US2015/040357)、专利技术创造名称为“用于协调信号注入以理解和保持公用设施网格中信号注入模式之间正交性的系统和方法”的中国专利申请的分案申请。
技术介绍
公用设施网格的性能，即其可靠性、安全性和效率，可通过以下操作显著改善：感测关键参数并使用那些结果来指导网格的操作和维护，识别故障，指导适当的响应，以及实现有效管理，诸如将可再生源并入电网中同时维持电力质量。传感器网络通常用于监控公用设施网格。这些传感器网络可包括网格末端处的智能测量仪、网格节点处的传感器，以及在公用设施线路上或在其周围的传感器，这些传感器用于测量网格参数，诸如水网中的流速、电网中的电力质量或公用设施网格中的压力。这些传感器是换能器，通常输出代表所测量特性的模拟信号。这些输出需要被表征以映射到那些特性的特定值，和/或被分类使得所述输出可表示某领域的特定状态，诸如需要调查的可能泄漏，或在将可再生资源并入电网时识别无功功率的增大。传感器的表征通常通过台架测试来完成，同时传感器可在其周围环境具有各种干扰；对公用设施网格监控网络上的传感器进行原位表征是优选的，但这对大量用于监控公用设施网格的传感器而言十分困难并且很难评价其中的许多传感器。分析网格传感器数据并指导响应的趋势是“大数据”，其使用大量网格历史数据来构建用于分类和指导响应的模型。然而，这些大数据模型局限于相关性，因为它们挖掘历史数据来构建模型，从而限制了其对于主动指导处理或进行精调的效果。另外，这些大数据模型通常需要大量数据，这些数据妨碍对特定网格节点或位置处的网格状态进行高度粒度化理解，或仅可在长时间操作后实现此类粒度；一些方法已应用机器学习技术和改善的模型来增大速度和粒度，但即使是这些方法也持续依赖于来自被动采集的历史数据的相关性。已使用信号注入来突出网格故障，诸如发现其中从交流电网非法获取电力的节点；这些技术依赖于已表征的高质量传感器诸如“智能测量仪”并且是偶发性的全网范围内的个别行为，并未协调以并发或顺序地进行，并且因此不适用于对大量不同的传感器进行原位校准。信号注入已还用于测试对网格的高电平，诸如在HVDC分配电平处的较大变化的全网响应。那些信号注入是大规模、单独的且由人工介入，不易受到自动的较小规模局部测试或并发的或顺序的具体实施的测试的影响，同样不适用于原位校准和表征各个局部传感器的响应。为了采用对位于受到高度感测的网格上的传感器进行定期的原位表征的信号注入，需要能够并发和顺序地注入信号以增大样本容量并实现自动化，且不会将传感器响应与其它信号注入混淆。公用设施网格管理将极大受益于对传感器响应的实时因果理解，以利用大数据智能网格方法来克服问题并支持实时、粒度化的，和精调的网格监控和管理，以更充分地利用智能网格的潜力来优化网格参数并通过使能跨这些高度不同的系统以更局部的水平实现此类优化来响应潜在网格反常。
技术实现思路
本专利技术涉及实施到公用设施网格中的信号注入的自动化协调，以通过接收可能的信号注入集、计算信号注入的空间范围和时间范围、生成具有不重叠范围的信号注入集，并在给定时间和位置处将生成的信号注入集实施到公用设施网格中，来使能对网格事件的传感器响应进行多次并发和顺序的测试。附图说明图1为本专利技术的方法的步骤的流程图。图2为公用设施网格、其相关联的传感器网络以及选择用来通过本专利技术的示例来实施的信号注入的空间范围的图示。图3为本专利技术的系统的系统图。图4为本专利技术的系统的各种部件之间的信息流的数据流程图。图5为用于将信号注入分配到特定时间和位置的迭代过程的流程图。图6为示出系统实施方案的架构及其与公用设施网格交互情况的图示。具体实施方式信号注入提供了一种表征传感器响应或改善传感器输出分类的方式，以改善对通过传感器网络诸如“智能网格”工作监控的公用设施网格上的当前网格事件的理解。当可以并发地和顺序地运行对信号注入的传感器响应的测试以最大化样本容量并在理解传感器输出过程中产生空间和时间粒度时，可以最高效地改善和优化这一理解，但所述各种测试并不与其它测试的结果混淆。因此，有利的是自动在时间和空间上将多个信号注入协调到公用设施网格中，从而确保相比较于其它样本容量，将可能获得更大的样本容量，同时也确保样本本身不会因重叠信号注入而混淆。所得的大量不混淆的实验样本允许生成可行的因果知识，其具有足够的时间和空间粒度以推动局部优化，实现“智能网格”优化技术在管理网格维护、故障响应、提高效率和为网格运营商提供更丰富智力支持方面的潜力。图1为本专利技术的方法的流程图。在步骤100中接收可能的信号注入集，在步骤102中计算可能的信号注入的空间范围和时间范围，在步骤104中选择并协调多个可能的信号注入使得它们的空间范围和时间范围不重叠，以及在步骤106中将信号注入实施到公用设施网格中。任选地，在步骤108中，可以在信号注入的至少空间范围和时间范围内采集传感器数据。传感器数据为沿公用设施网格的传感器的输出，诸如测量网格参数的由换能器输出的电场波形，或来自那些沿公用设施网格的传感器的经处理的输出。数据采集也可连续进行，或在超出空间范围和时间范围的时间段或区域内进行。任选地，在步骤110中，传感器数据可与特定信号注入相关联。在步骤100中接收可能的信号注入集。可能的信号注入为代表信号注入的时间、位置和性质的数据，该信号注入可跨网络实施以测试传感器响应的模型。信号注入的性质特定于实施信号注入的公用设施网格的类型，以及信号注入的特定特征诸如其量值，或由注入改变的公用设施网格变量。信号注入为网格参数中的受控变化，例如电网中的电信号注入，诸如由致动网格控件导致的电流、电压或功率因子的增大或减小。待实施到公用设施网格中的信号注入可通过机器到机器控制(M2M)自动实施，或可在其具体实施中由人工介入，通过网格人员的自动化指令执行特定的活动，诸如去激活电网中的具体工业负荷而发生。这些信号注入为网格状态下的受控变型，其基于网格操作的变化方面，诸如调整阀门、激活电源或其它此类变化。这些信号注入可在包括气网、水网和电网的网格中执行。在气网中，可通过例如改变通过管道的气体路线以增大或减小特定点处的压力来注入信号。对这些信号的响应可为气网管道周围传感器网络所检测出的泄漏数目和/或严重程度的增大或减小，或连接到被推动至高压或低压的区域的下游压力的变化。这些信号注入可在人工介入的情况下通过在指导分配给执行对各种阀和开关的手动调整的维护人员的计划时对各种阀和开关的手动调整来实现；这些计划可采用各种形式，诸如维护队列、另外的任务，并且可通过多种电子方式来分配，该电子方式诸如计算机、平板电脑、智能手机或其它便携式计算设备上的电子邮件、文本消息和日历提醒。在这些人工介入的情况下，这些调整的时间可通过使维护人员使用联网设备来签到以记录实际实施变化的时间来审查，以用于处理由于对这些信号注入进行网格响应而产生的后续数据。在进行有关气网的信号注入的完全机器到机器实施的实施方案中，开关和阀门通过经由有线通信网络和无线通信网络耦合到系统的致动器来操作，并且响应于系统发送的信号或根据通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将经协调的信号注入递送至公用设施网格中的方法，所述方法包括：接收多个信号注入的空间范围和时间范围；选择待实施到公用设施网格中的所述多个信号注入的时间和位置，使得所述信号注入的所述空间范围或所述时间范围不重叠，所述时间范围包括信号注入的持续时间以及预期传感器响应信号的持续时间，所述空间范围是所述公用设施网格中能对信号注入进行响应的传感器的范围；以及在所选择的时间和位置处将所述信号注入实施到所述公用设施网格中。

【技术特征摘要】
2014.07.17 US 62/025,6141.一种用于将经协调的信号注入递送至公用设施网格中的方法，所述方法包括：接收多个信号注入的空间范围和时间范围；选择待实施到公用设施网格中的所述多个信号注入的时间和位置，使得所述信号注入的所述空间范围或所述时间范围不重叠，所述时间范围包括信号注入的持续时间以及预期传感器响应信号的持续时间，所述空间范围是所述公用设施网格中能对信号注入进行响应的传感器的范围；以及在所选择的时间和位置处将所述信号注入实施到所述公用设施网格中。2.根据权利要求1所述的方法，还包括采集来自沿所述公用设施网格的传感器的数据。3.根据权利要求2所述的方法，还包括基于所述传感器数据的所述时间和位置以及所述信号注入的所述空间范围和所述时间范围，将所采集的来自传感器的数据与信号注入相关联。4.根据权利要求1所述的方法，其中通过改变网格控件的状态来实施所述信号注入。5.根据权利要求4所述的方法，其中网格控件为电容器组。6.根据权利要求4所述的方法，其中网格控件为有载抽头变换器。7.根据权利要求4所述的方法，其中网格控件为逆变器。8.根据权利要求1所述的方法，其中实施所述信号注入为调度网格人员以执行任务。9.根据权利要求1所述的方法，其中图形建模技术用于选择待实施的所述多个信号注入的所述时间和位置。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述图形建模技术为贝叶斯因果网络。11.根据权利要求1所述的方法，其中使用部分可观察马尔可夫决策过程来选择待实施的所述多个信号注入的所述时间和位置。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·E·布鲁克斯，陆扬，安德鲁·T·蒂奥，吉勒·J·伯努瓦，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US