用于检测电网中噪声的方法和系统技术方案

一种用于检测电网配电网中的噪声源的方法和系统，电网配电网实现电力线通信(PLC)，所述电网配电网包括分别连接到多个终端用户网络的多个计量仪(51、61、71)，其中待检测的所述噪声源起源于属于所述终端用户网络之一的设备中，其中，所述计量仪(51、61、71)中的每一个连接到至少一对电缆，其对应于电网的三个相位(R、S、T)中的至少一个相位，所述至少一对电缆包括属于所述配电网的第一电缆(RA、SA、TA、NA)和属于对应终端用户网络的第二电缆(RB、SB、TB、TB)，所述方法包括：在所述计量仪(51、61、71)中的每一个处，在属于配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间设置元件(30、40)，其在PLC的频带内表现为电阻元件而在电网频率(DC，50‑60Hz)表现为非电阻元件；测量设置在属于配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间的每个元件(30、40)的两个末端(A、B)之间的电势差；根据至少一次测量，确定属于终端用户网络并且连接到所述计量仪(51、61、71)的设备是否正在引起噪声干扰。

Method and System for Detecting Noise in Power Grid

A method and system for detecting noise sources in a power distribution network, which realizes power line communication (PLC), comprises a plurality of meters (51, 61, 71) connected to a plurality of end-user networks, in which the noise sources to be detected originate from devices belonging to one of the end-user networks, in which the meters (51, 61, 71) are used. Each pair of cables is connected to at least one pair of cables corresponding to at least one of the three phases (R, S, T) of the power grid. The at least one pair of cables includes the first cables belonging to the distribution network (RA, SA, TA, NA) and the second cables belonging to the corresponding end user network (RB, SB, TB, TB). The method includes: at each of the meters (51, 61, 71), in the subordinate. Components (30, 40) are set between the first cables (RA, SA, TA) of the distribution network and the second cables (RB, SB, TB) belonging to the end-user network, which are resistive elements in the frequency band of PLC and non-resistive elements in the power grid frequency (DC, 50 60Hz); the first cables (RA, SA, TA) belonging to the distribution network and the second cables belonging to the end-user network are measured. The potential difference between two terminals (A, B) of each component (30, 40) between cables (RB, SB, TB); based on at least one measurement, it is determined whether the equipment belonging to the end user network and connected to the meter (51, 61, 71) is causing noise interference.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测电网中噪声的方法和系统
本专利技术涉及能量供给领域，特别是涉及用于检测和监控使用PLC通信的设备中的通信故障的方法和系统。
技术介绍
图1示出了电网的结构。电力在中心站11和用于发电的分布式能源中产生。中心站产生的电力通过变电站12、输电线路13和变电所15传输。然后，通过次级变电所16配电，以到达最终用电设备17。分布式能源产生的电力可以被输送到电网络或由其用电者消耗。电网络(电网)正经历着现代化的转变，以实现所谓的先进计量基础设施(AMI)，与传统的自动抄表(AMR)不同，前者能够实现控制中心与智能测量设备(也称智能计量仪)之间的双向通信，其中每个供电点都配有智能测量设备。智能计量仪通常是以短间隔(例如，每小时或甚至更频繁地)记录电能的消耗或产生并将该信息传送到控制中心中用于监控和计费的电子设备。每个端点用户(端点订户)有其自己的智能计量仪。换句话说，AMI系统主要针对最终用户的消费或生成进行计费和控制。例如，美国专利申请US2012/0166004A1公开了一种包括用于耗电管理的电力管理装置的能量管理系统。然而，它也可以有多个高价值应用，用于配电公司(公用事业)和零售商，由于有了高规格的智能计量仪，且由于每个智能计量仪与控制中心之间的双向通信，零售商可以提供新的服务。例如，美国专利申请US2014/0278162A1涉及一种用于经由低压电网映射来检测和定位停电的方法。电力线通信(PLC)在一些国家用于智能计量仪和控制中心之间的通信。通常，在辅助变电站中使用数据集中器单元(DCU)来收集与数十或数百个智能计量仪有关的数据。PLC使用已经安装的电力供给系统，而不必部署专用电缆或使用无线电频谱。当电力线穿过建筑物中的地板和墙壁时，原则上可以在其上实现通信。在这一意义上，在过去几年中已经开发了几种用于AMI系统的技术。然而，配电网络是复杂的，且电噪声环境可能导致PLC技术中的各种形式的干扰，造成通信的不稳定。诱发干扰的因素包括：(a)大的负载阻抗变化：负载阻抗变化会对耦合到电力线上的PLC信号电势产生影响，这直接影响传输距离。功率因数和功率负载位置的变化随时间动态地改变负载阻抗；(b)选择性PLC载波频率衰减：电网配电网上电气设备的随机切换可能导致电力参数的变化，导致PLC信号在不同频率上选择性衰减。在相同的位置和时刻，这种影响可以在不同的PLC载波频率上变化。当某些频率不适合于PLC时，变更到用于通信的其他频率上可以产生更好的结果；(c)强噪声干扰：电网上的电气设备，如开关式电源和逆变器，可在随机变化的多个频率上产生大量干扰。在电网中，这些因素被组合并且连续变化。由于这些因素产生的干扰，智能计量仪不能按需通信，也就是说，无法在时间上以连续的方式通信。当通信失败时，无法提供与智能计量仪相关联的服务。此外，检测引起故障的噪声源是极其复杂的，因为互连长达几百米时，在故障位置一定距离内，噪声会全面耦合。图2示出了传统的智能计量仪1。与传统计量仪一样，智能计量仪连接到4对电缆或电线，每对电缆或电线在图中用字母标识：字母R、S和T分别表示三相电力系统的三个相位中的每一相位的电缆或电线对，而字母N表示中性电缆或电线对(通常连接到地)。在每对电缆R、S、T、N中，左侧的电缆表示到配电网的连接(称为RA、SA、TA、NA)，右侧的电缆表示到家庭(终端用户网络)的连接(称为RB、SB、TB、NB)。智能计量仪通常安装在一个家庭的入口处。电网中的噪声为不是适当的功率信号(通常是DC或50或60Hz，但也可以使用其他频率)或通信(PL通信载波)的任何信号。噪声可在任何装置中产生，无论是负载(消耗装置)还是发电机。当在终端用户网络的安装中(在终端用户网络的负载或发电机中)产生噪声时，噪声立即通过沿着电网的最近的智能计量仪传输。当计量仪连接到公共总线上时，噪声会被立即传输到连接到同一总线的其余计量仪上。当噪声在PLC频带之外时，通信不受影响。然而，当噪声在PLC频带中时，通信被干扰，并且有时通信可能完全丢失。各个地区典型的PLC频带是不同的。例如，在欧洲，PLC载波根据国家处于从30kHz到500kHz不等。此外，将来可以在分配新频带和/或可以不再使用当前频带。噪声主要影响引起噪声的装置(负载或发电机)所连接的相位(R、S或T)。应注意，大多数负载(消耗装置)连接到电力信号的三相中的一个相位。传统的测量设备和方法能够测量受影响的相线(图2中的R、S或T)和中性线(图2中的N)之间的噪声。通常在相位(R、S、T)电缆或导线与中性(N)电缆或导线之间的智能计量仪中进行常规测量，从而测量瞬时电势。在这些点(相线和中性线)之间，可以看到具有与通信信号电平相同数量级的电势电平的测量信号。此外，当在某个终端用户网络中开始产生噪声时，其不仅影响其自身的计量仪(其中已经开始产生网络噪声的终端用户的计量仪)，且噪声还会传到其它计量仪上。由于许多不同的原因，噪声可以被传送到其它计量仪。通常，可以说，如果其中已经开始产生网络噪声的终端用户的计量仪与第二计量仪之间的信号衰减足够低，则噪声被传送到第二计量仪。因此，即便距离数米远，仍然可以在特定区域内测量到噪声。因为在该区域中以类似的水平测量噪声，所以很难检测噪声源。这对于电力供应商来说是一个大问题，因为他们不能通过简单的测量来检测噪声的来源；相反，他们需要关闭计量仪以检测问题：当计量仪被关闭时，相关联的终端用户网络的电力服务被中断。因此，如果终端用户网络具有引起噪声的设备(负载或发电机)，则关闭其计量仪意味着该设备不再引起噪声。因此，配电网内的其它计量仪可以正常工作，而不受引起干扰的设备的影响。然而，这需要一个接一个地关闭某个区域内的所有计量仪，直到有问题的计量仪(噪声计量仪)被隔离为止。这给用户带来麻烦，并且对电力供应商造成时间和金钱的浪费。因此，需要开发一种用于在电力网络的终端用户侧检测和测量噪声源的新方法和系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于在电力网络的终端用户侧检测噪声源的方法，特别地，该方法可以准确识别噪声源(已经产生噪声的家庭或终端用户准确位置)。尽管在图2中的四对电缆或电线R、S、T、N中的每一对中，从电的角度来看，左侧的电缆或到配电网的连接(例如，RA)被认为是与右侧的电缆或到终端用户网络的连接(例如，RB)相同的电点，但在这些阻抗元件A之间，智能计量仪通常被设计成具有小相位(在这些阻抗元件A中)。这样的元件在每个相位(R、S、T)中，是在需要时断开电源的内部开关或其它元件。通常，元件可以是在PLC通信频带内表现为电阻元件(例如，当前在欧洲在30kHz和500kHz之间)，并且在电源频率(通常为DC或50Hz或60Hz，但是也可以使用其它频率)中表现为非电阻元件的任何元件。该元件设置在属于分发网络的电缆和属于终端用户网络的电缆之间的每个相位(R、S、T)中。可选地，除了每个相位(R、S、T)中的元件之外，在中性电缆中可以存在类似的元件。尽管在该元件的端部处的电势差在电源频率(DC或50Hz或60Hz或其它频率，取决于国家)上为零，但是在PLC通信的频率处存在表示引起噪声干扰的电势差。本专利技术的第一方面，提供了一种用于检测电网配电网中的噪声源的方法，所述电网配电网实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测电网配电网中的噪声源的方法，所述电网配电网实现电力线通信(PLC)，所述电网配电网包括分别连接到多个终端用户网络的多个计量仪(51、61、71)，其中待检测的所述噪声源起源于属于所述终端用户网络之一的设备中，其中，所述计量仪(51、61、71)中的每一个连接到至少一对电缆，所述至少一对电缆对应于所述电网的三个相位(R、S、T)中的至少一个相位，所述至少一对电缆包括属于所述配电网的第一电缆(RA、SA、TA、NA)和属于对应终端用户网络的第二电缆(RB、SB、TB、NB)，其特征在于，所述方法包括：在所述计量仪(51、61、71)中的每一个处，在属于所述配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于所述终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间设置元件(30、40)，所述(30、40)在PLC的频带内表现为电阻元件而在电网频率(DC，50‑60Hz)表现为非电阻元件；测量设置在属于所述配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于所述终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间的每个元件(30、40)的两个末端(A、B)之间的电势差；从所述至少一次测量，确定属于所述终端用户网络并且连接到所述计量仪(51、61、71)的设备是否正在引起噪声干扰。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.09 EP 16382206.71.一种用于检测电网配电网中的噪声源的方法，所述电网配电网实现电力线通信(PLC)，所述电网配电网包括分别连接到多个终端用户网络的多个计量仪(51、61、71)，其中待检测的所述噪声源起源于属于所述终端用户网络之一的设备中，其中，所述计量仪(51、61、71)中的每一个连接到至少一对电缆，所述至少一对电缆对应于所述电网的三个相位(R、S、T)中的至少一个相位，所述至少一对电缆包括属于所述配电网的第一电缆(RA、SA、TA、NA)和属于对应终端用户网络的第二电缆(RB、SB、TB、NB)，其特征在于，所述方法包括：在所述计量仪(51、61、71)中的每一个处，在属于所述配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于所述终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间设置元件(30、40)，所述(30、40)在PLC的频带内表现为电阻元件而在电网频率(DC，50-60Hz)表现为非电阻元件；测量设置在属于所述配电网的所述第一电缆(RA、SA、TA)和属于所述终端用户网络的所述第二电缆(RB、SB、TB)之间的每个元件(30、40)的两个末端(A、B)之间的电势差；从所述至少一次测量，确定属于所述终端用户网络并且连接到所述计量仪(51、61、71)的设备是否正在引起噪声干扰。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述计量仪(51、61、71)中的每一个处，在属于所述配电网的中性电缆(NA)和属于所述终端用户网络的中性电缆(NB)之间设置另一元件(30、40)，所述另一元件(30、40)在PLC的频带内表现为电阻元件而在电网频率(DC，50-60Hz)表现为非电阻元件；测量所述元件的两个末端之间的电势差；从所述测量，确定属于所述终端用户网络并且连接到所述计量仪(51、61、71)的设备是否正在引起噪声干扰。3.根据任意前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述元件(30、40)是被配置成在需要时断开电源的开关(40)。4.根据任意前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述元件(30、40)是电缆、接头、电阻器和熔丝，或者在PLC的频带内表现为电阻元件而在电网频率(DC，50-60Hz)表现为非电阻元件的任何元件。5.根据任意前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述计量仪(51)内执行所述元件(30、40)的两个末端之间的电势差的所述至少一次测量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，借助于频谱分析仪(52)在所述计量仪(51)内执行所述至少一次测量，所述频谱分析仪(52)设置在所述计量仪(51)内，并且被配置成测量所述元件(30、40)的两个末端之间的在PLC网络频率的频谱响应。7.根据任意权利要求1-4所述的方法，其特征在于，在所述计量仪(61、71)的外部在测量设备(6R6S6T6N；7R7S7T7N)处执行所述元件(30、40)的两个末端之间的电势差的所述至少一次测量。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：加西亚波雷古耶罗·梅莱罗·伊波恩，洛佩斯·阿兰兹阿曼迪·贝纳特，卡斯特罗·伦特利亚·玛尔塔，阿雷查尔德·乌加特切·伊邦，
申请(专利权)人：技术研究与创新基金会，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES