用于确定配电网络上的故障位置的方法和相关的熔断器技术

一种智能熔断器将安装熔断器的功率网络的操作状态提供至远程用户的移动设备。嵌入熔断器的熔断器保持件中的熔断器电子电路捕获功率网络的特征值并将数据发送至移动设备。移动设备具有安装在其上的应用程序以使用熔断器电子电路捕获的数据计算出从记录的熔断器到故障位置的距离。熔断器电子电路捕获的数据被进一步用于使在安装熔断器的电系统的测量点处收集的数据可视化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用智能熔断器定位故障并将网络操作状态通信至公用事业工作人员的系统和方法
本申请涉及一种用于保护功率分配馈线器(feeder)的熔断器(fuse)，其可操作成将功率网络的经历故障的部分隔离、确定故障位置并将故障位置和大体功率网络操作状态通信至公用事业工作人员或控制中心。
技术介绍
电配电网络经常跨越长距离并且归因于人类、动物或天气有关的相互作用而经受到沿着分配线路的故障。故障位置必须尽可能快地检测到以恢复配电网络的正常操作。熔断器经常被用于保护分配线路和安装在其上的设备以免受发生故障的损害。传统的熔断器具有当暴露于高于熔断器额定值的持久的过电流时熔化的内部组成部件。已知的熔断器不能将操作状态提供给维护功率系统的公用事业工作人员。另外，位于熔断器下游的故障没有通过传统的熔断器被通信至公用事业工作人员。这意味着公用事业工作人员必须手动地定位烧断的或发生故障的熔断器，这是耗时的任务。公用事业工作人员可以典型地通过视觉检查来找出所操作的熔断器，但是不能准确指出确切的故障位置或故障区段，因为它可能在所操作的熔断器的下游的任何地方。时常地，公用事业工作人员使用迭代分岔技术来标识故障区段。迭代技术牵涉到通过断开两个区段之间的联络开关将烧断的熔断器下游的有故障的侧枝(lateral)分在两个区段中、发生故障的熔断器的更换、至电路的重新连接和故障排除的验证。如果故障仍存在，则该技术必须在第一区段上重复直到标识到故障区段。如果故障已排除，则该过程在第二区段上重复直到标识到故障区段。因此，在本领域中存在有用于保护电网络和故障位置的改进的熔断器的需要。附图说明在附图中，图示出与下面提供的详细描述一起描述了能够通信熔断器和安装有熔断器的电网络的操作状态的熔断器的示例性实施例的结构实施例。本领域技术人员将领会的是，组成部件可以被设计为多个组成部件，或者多个组成部件可以被设计为单个组成部件。此外，在附图和接下来的描述中，相似的部件贯穿附图和书面描述分别用相同的附图标记指示出。图未按比例绘制并且某些部件的比例被夸大了用于方便说明。图1是在其上安装有将诸如电流和电压值等的物理量通信至公用事业工作人员的移动设备或网关装置的熔断器的示例性高架和地下配电网络的示意图；图2示出被安装在示例性保险装置(cutout)应用中的熔断器；图3描绘了通过移动应用程序从由分开地安装在配电网络的相应的相a、b和c之上的熔断器的电子电路所捕获的数据产生的示例性波形图；图4是具有由依照本公开体现的熔断器监测和保护的高架和地下电路的示例性功率网络的网络模型和叠置在其上的故障位置；和图5是熔断器电子电路的方块图；图6a是具有将数据通信至变电站计算机和/或网络控制中心的电子电路的熔断器的分层网络的图；图6b是具有将数据通信至变电站计算机和/或网络控制中心的电子电路的熔断器的网状网络的图；和图7描绘了运行从智能熔断器和配电网络上的其他设备提供到故障位置的距离和功率网络操作状态的应用程序的移动设备的屏幕。具体实施方式参照图1，示出携带了从大约5千伏至大约38千伏的电压范围内的电力的示例性中压高架和地下电配电网络40、60，在其上安装有保险装置20以保护功率网络40。熔断器保险装置20具有熔断器保持件22和熔断器10。应该理解的是，依照本公开体现的熔断器保险装置20和熔断器10也可以用在高-或低压配电网络中。高架配电网络40具有熔断器保险装置20，安装以保护侧枝、区段65和负载78。在熔断器保险装置20里面的熔断器10是智能熔断器10，可操作以接收、解析和通信诸如导体42的电流、电压、温度等的特征值以及在熔断器10位置处的周围环境的诸如湿度和温度等的天气条件。熔断器10可操作成接收如将在下面更详细地描述的被存储在熔断器10位置处的EPROM、EEPROM或类似的存储器存储上的或者来自公用事业网络控制中心(NCC)处的数据库的历史特征值。继续参照图1，高架配电网络40沿着立杆19过渡至地下配电网络60。高架网络线缆40经由保险装置20被连接至地下电路60。保险装置20可操作成在地下电路60上发生故障时使地下电路60与高架电路40断开连接。保护地下电路的熔断器10使用电子电路16记录并处理特征值，并且将经过处理的特征值发送至移动设备32。移动设备32具有安装在其上的应用程序，在发生故障时使用特征值来计算出从熔断器10位置到故障的距离。到故障位置的距离的计算向公用事业工作人员提供故障位置估计，使得公用事业工作人员知道到哪里去发掘以访问经历着故障的地下线缆或进行维修。立杆线缆21和设备27、46由避雷器17保护。立杆线缆21沿立杆19的长度走向直到线缆21达到地面水平高度并接着被埋入地下。地下线缆23经由线缆终端被连接至底座安装型的开关装置柜27。地下线缆23进一步将开关装置27连接至底座安装型的变压器46以使电流和电压下降至可由负载78使用的值。熔断器保险装置20保护高架侧枝40和地下60免受潜在故障的损害并且将配电网络40、60上的发生故障的位置通知移动设备32和在变电站处的或被安装在公用事业杆上的网关装置配电网络。熔断器10可操作成将熔断器状态和配电网络操作特征值通信至移动设备和在NCC处的计算机。熔断器10接收来自被安装在配电网络40上或被嵌入熔断器10组件中的传感器12的诸如电流和电压等的特征值信号、解析信号并且将功率网络操作特征发送至移动设备32。可替代地，熔断器10可以将特征值发送至现场装置、SCADA系统、位于NCC处的计算机或者在云34上的数据存储库。温度传感器可以被嵌入到熔断器10内以针对导体42测量并监测热过载条件。具有若干天气传感器的天气站可以被安装在熔断器10位置附近以监测诸如用风速、湿度和其他条件等的天气条件以确定导体42是否正在接触中。天气站可以接收本地天气信息以当预定天气条件存在时激活照相机或视频记录仪以捕获在风暴条件期间的显示出倒下的导体或杆的照片或视频。继续参照图1，公用事业工作人员36到达工作现场并且用移动设备32执行接收来自功率网络40、60上的熔断器10的通信30和数据的计算机应用程序(即，“移动应用程序”、“移动app”、“计算机app”或“app”)。移动设备32是智能电话、平板计算机、手持计算机、RFID标签读取器或者能够接收来自无线、有线、短程或远程通信介质30的数据用于显示给用户的任何其他装置。移动设备32具有计算机可读介质和用于执行安装在其上的计算机应用程序的计算机可读指令的处理器。继续参照图1，本公开的熔断器10可操作成标识故障的位置并且即使当故障发生在跨越相对长的距离并具有多个区段65的配电网络上时也能通知公用事业工作人员配电网络。高架配电网络40具有被安置或安装在三相功率系统的长形导体42之上的传感器12。传感器12使较高的电压和电流至下降至用于被安装在高架配电网络40上的计量器、继电器和其他测量与保护装置58的较低的可用值配电网络。传感器12进一步测量长形导体42的特征值，诸如电流、电压、导体温度和导体所在的周围环境的诸如环境温度和湿度等的特征值。在一个实施例中，电流传感器被嵌入熔断器10的熔断器保持件22中以测量经过熔断器10的电流值。应该理解的是，无论使用嵌入的传感器还是紧挨着熔断器的仪用变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定配电网络上的故障位置的方法，包括：使用被安装在所述配电网络上的测量点处的熔断器来检测所述配电网络上的过电流；在所述测量点处测量所述配电网络的特征值；由所述熔断器的电子电路记录所述配电网络的所测得的特征值；和使用在所述测量点处的所记录的特征值来计算从所述测量点到所述故障位置的距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 61/921,5951.一种用于确定配电网络上的故障位置的方法，包括：使用被安装在所述配电网络上的测量点处的熔断器来检测所述配电网络上的过电流；在所述测量点处测量所述配电网络的特征值；由所述熔断器的电子电路记录所述配电网络的所测得的特征值；和使用在所述测量点处的所记录的特征值来计算从所述测量点到所述故障位置的距离。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：触发所述熔断器电子电路以记录所述配电网络的所测得的特征值。3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将到所述故障位置的所述距离通信至从由移动设备、网络控制中心计算机、变电站计算机和云数据存储库构成的组中选出的接收器。4.根据权利要求1所述的方法，其中在所述测量点处的特征值的所述测量通过从下面的组中选出的构件来执行，所述组由独立于所述熔断器电子电路的电压与电流传感器和嵌入在所述熔断器电子电路中的电压与电流传感器构成。5.根据权利要求1所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·斯托皮斯，B·德克，M·穆萨维，D·伊施彻恩科，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH