线路故障特征分析制造技术

在所描述实例中，时域分析器(160)经布置以生成包含基本周期频率的电监测信号的高频事件的数目的指示(PULSE TRAIN DATA)。所述高频事件包含高于所述基本周期频率的频率。频域分析器(140)经布置以响应于高于所述基本周期频的所述电监测信号的频率而生成频带信息(FIR DATA)。故障检测器(174)经布置以监测高频事件的所述数目的所述指示(PULSE TRAIN DATA)及所述所生成的频带信息(FIR DATA)，并响应于高频事件的所述数目的所述所监测指示及所述所生成的频带信息而生成故障旗标(FAULT FLAG)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线路故障特征分析
技术介绍
例如布线及/或电缆的电导体运载电能且经配置用于为电路及系统供电。导体布置中的故障(例如接触不当，导体元件中的断裂或间隙以及短路)可能导致电导体运载的功率的中断。此类中断可能包含故障(例如瞬态故障及电弧故障)，这些故障可能中断及/或破坏所供电的电路及系统的恰当操作。电弧故障及瞬态故障均包含叠加在原始功率信号的基本周期波形上的高频含量。然而，使用频域分析确定功率信号的频率含量可能为功率及时间密集的。
技术实现思路
在所描述实例中，时域分析器经布置以生成包含基本周期频率的电监测信号的高频事件的数目的指示。所述高频事件包含高于所述基本周期频率的频率。频域分析器经布置以响应于高于基本周期频的电监测信号的频率而生成频带信息。故障检测器经布置以监测高频事件的数目的指示及所生成的频带信息，并响应于高频事件的数目的所监测指示及所生成的频带信息而生成故障旗标。附图说明图1为实例线路故障特征分析器的框图。图2为对从实例线路故障特征分析器的电监测信号导出的数据的实例频域及时域处理的数据流程图。图3为展示实例频域分析器的实例带通滤波器的参数的频率响应图。图4为展示实例线路故障特征分析器的数字采样波形信息的实例重叠存储器操作的过程流程图。图5为对实例线路故障特性分析器的模/数转换器数据的实例FFT频域处理的波形图。图6为在实例基本周期波形的周期的波形段期间所检测的实例性故障信号信息的波形图。图7为在基本周期波形的实例周期的波段上的实例性故障引起的信号干扰的波形图。具体实施方式在此描述中：(a)术语“部分”可包含整个部分或小于整个部分的部分；且(b)术语“噪声”可包含起因于及/或用于指示在故障状态期间发生的电弧放电或其它瞬态的信号干扰。本文中描述用于监测电信号的有效技术及电路。例如，交流(AC)电信号(及其导管)经受可能导致故障(例如电弧及瞬态故障)的状况。传感器可生成用于监测电信号的监测电信号。可在时域及/或频域中分析监测电信号，以确定所接收电信号是否指示故障状况。可通过叠加在原始生成的信号上(例如，注入到其上或以其它方式失真)的高频含量来指示故障状况。可响应于由模/数转换器(ADC)捕获的数据来确定所接收的电信号中的频率含量。响应于实时有限冲激响应(FIR)滤波或快速傅里叶变换(FFT)，可将捕获数据的时域信息转换成频域信息。时频域转换生成频率分析数据，从中可通过低功率算术处理器(例如低能量加速器(LEA)及/或数字信号处理器(DSP))检测信号中的特定频率含量。LEA/DSP可包含在异构多核处理器中，所述异构多核处理器也可包含通用处理器，例如混合信号处理器(MSP)。LEA包含低功耗模式，且也可快速进入睡眠模式或快速“唤醒”。MSP还可包含类似的省电特征。在实例中，故障特征分析器包含频域分析器及时域分析器。在下文中所描述的实例中，频域分析器(例如，其可包含在低功率模式中操作的LEA)通常比时域分析器的通用处理器消散更少的功率。频域分析器可评估所接收的电信号以确定是否存在指示故障的频率。频域分析器可在所监测信号的基频波形的周期期间执行此类评估多次。因此，频域分析器可明确指出故障指示的出现到基频波形的特定部分(例如，时间片或“波段”)。当检测到故障指示时(例如，通过在特定波段期间检测所选频率带中存在足够的能量)，可任选地断言“唤醒”信号，通过所述信号激活时域分析器的处理器。时域分析器的处理器(当被如此激活时)经布置以将时域事件与频域信息及波段编号进行比较以确定是否应断言故障旗标。在活动周期结束时，可指示时域分析器的处理器进入睡眠或低功率模式，这可节省原本由连续活动的处理器消耗的功率。为了节省更多的功率，频域分析器的处理器可任选地仅在每一波段的部分期间及/或仅在特定波段期间被激活。可选择特定波段以包含接近于(在下文中描述)到所监测信号的基频波形的过零点的波段。在实例中，频域分析器中的时域分析器的部分可由多核处理器的通用处理器(例如，MSP)实施。多核处理器可包含功率密集部分(例如，通用处理器)及节约功率部分(例如，LEA)。如本文中所描述，多核处理器的功率密集部分(其可包含通用处理器)可响应于由节约功率部分(其可包含集成的低能量加速器数学引擎/通用处理器及ADC)生成的信号而任选地被激活及去激活(例如，从一种功率模式移动到另一功率模式)。在实例中，LEA可响应于检测到频率带中超过阈值触发的电平而断言“唤醒”信号。在操作中，由ADC(其可集成到多核处理器的衬底中)捕获(例如，数字化)所接收电信号的波形信息。然后将所捕获波形信息传送到(例如，保存在)位于多核处理器(例如，多核处理器衬底)上及/或之外的共享存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)。多核处理器的节约功率部分包含用于在所捕获波形信息的采样组上执行FIR滤波(或快速傅里叶变换)的电路(例如，DSP及/或LEA)。每一采样组与波段编号相关联，使得可在子基本时间段的基础上确定及评估故障的指示的时间位置。可响应于“唤醒”信号以相对高的速度执行往返存储器的信号信息到MSP的功率密集部分的协同处理器的传送。例如，信号信息包含：所捕获波形数据(例如，其可经由数据总线传送到DSP)；及频率分析数据(例如，其可经由数据总线从DSP传送到存储器)。可使用实施直接存储器存取(DMA)技术来存取本文中所描述的各种存储器，以减少用于处理的数据的数据传送时间。在本文中所描述的实例中，所捕获波形数据以相对高的数据速率(例如，每秒约200,000个样本)传送到DSP。频域分析器实时地(例如，在按需的基础上)对所捕获波形数据执行FIR操作。FIR操作的结果(例如，频率分析数据，其可包含特定频带或“频率仓”的能量)存储在存储器中以供进一步分析。可进一步分析所存储频率分析数据(例如，通过通用处理器)以确定频率分析数据是否包含某些频率分量的存在或相对不存在的指示，其可指示故障状况。在本文中所描述的实例中，时域分析器经布置以确定所接收的电信号的较高频率含量。此布置节省功率，因为可在频域分析器的部分被去激活的时间期间确定所接收电信号的较高频率含量。较高频率含量的确定可递增计数器，使得可响应于计数器的计数值来断言“唤醒”信号。可使用离散逻辑电路来实施计数器以节省功率，使得当通用处理器被去激活时可执行计数。通用处理器可响应于“唤醒”信号而被激活，使得可评估所接收电信号的至少一个所选频带的能量含量。图1为实例线路故障特征分析器的框图。分析仪100通常包含：波形传感器112(例如，其经布置以生成电监测信号，用于指示电力线110运载的电流的振幅)；且线路故障特征分析器系统120(例如，其包含经布置以分析电监测器信号以确定与电力线110相关联的潜在故障状况的组件)。波形传感器112通常布置在远离系统120的位置中。例如，波形传感器112可经定位邻近于电力线110，使得波形传感器112的传感器可响应于通过电力线110输送的电力信号而生成波形。波形传感器112可包含电流互感器(XFMR)114及串联分流电阻器116中的任一者或两者。电流互感器114经布置以感应耦合来自电力线110的功率，并生成指示电力线110的电流的改变的时变电压。串联分流电阻器116经布置以响应于电力线110的电流而生成电压。电源线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：时域分析器，其经布置以生成包含基本周期频率的电监测信号的高频事件的数目的指示，其中所述高频事件包含高于所述基本周期频率的频率，且其中所述高频事件与相关时间段相关，所述相关时间段小于所述基本周期的半个周期；频域分析器，其经布置以响应于高于所述基本周期频率的所述电监测信号的频率而生成频带信息，且其中所述频带信息与所述相关时间段相关；及故障检测器，其经布置以监测高频事件的所述数目的所述指示及所述所生成的频带信息，且响应于高频事件的所述数目的所述所监测的指示、所述所生成的频带信息，以及所述相关时间段而生成旗标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.16 US 62/435,621;2017.12.15 US 15/844,2351.一种设备，其包括：时域分析器，其经布置以生成包含基本周期频率的电监测信号的高频事件的数目的指示，其中所述高频事件包含高于所述基本周期频率的频率，且其中所述高频事件与相关时间段相关，所述相关时间段小于所述基本周期的半个周期；频域分析器，其经布置以响应于高于所述基本周期频率的所述电监测信号的频率而生成频带信息，且其中所述频带信息与所述相关时间段相关；及故障检测器，其经布置以监测高频事件的所述数目的所述指示及所述所生成的频带信息，且响应于高频事件的所述数目的所述所监测的指示、所述所生成的频带信息，以及所述相关时间段而生成旗标。2.根据权利要求1所述的设备，其包括：波段确定器，其经布置以确定所述电监测信号的过零点并将所述电监测信号划分为波段，且其中所述相关时间段与所述波段中的至少一者相关联。3.根据权利要求1所述的设备，其包括特征库，所述特征库包含高频事件的数目的阈值及用于识别故障状况的频带信息的阈值，且其中所述监测高频事件的所述数目的所述指示及所述所生成的频带信息包含将高频事件的所述数目的所述指示及所述所生成的频带信息与事件及用于识别故障状况的频带信息的所述相应阈值进行比较。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述基本周期性频率为电力线信号的电力线频率，其中所述电监测信号响应于所述电力线信号而生成。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述波形段经时间对准接近于所述电监测信号的过零点。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述故障检测器经布置以监测高频事件的所述数目的所述指示及所述所生成的频带信息，且在所述电监测信号上的所述高频事件的发生之后在小于所述基本周期的半个周期内生成所述旗标。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述频域分析器的处理器经布置以被激活用于处理响应于高频事件的数目的所述指示而采样的波段样本。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述频域分析器的所述处理器经布置以在所述基本周期性频率电监测信号的部分期间被去激活。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述故障分析器包含能够在所述频域分析器的所述处理器执行指令时被去激活的通用处理器。10.根据权利要求7所述的设备，其中所述频域分析器的所述处理器经布置以对所述样本集进行FFT。11.根据权利要求7所述的设备，其中所述频域分析器的所述处理器经布置以对所述样本集进行带通滤波。12.根据权利要求7所述的设备，其中所述故障检测器包含特征库，所述特征库包含时域及频域特征，用于指示由所述电监测信号监测的电力线的故障状况的阈值。13.根据权利要求1所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·U·拉贾戈帕拉，K·M·斯雷尼法萨，A·G·昆巴斯，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US