用于表征电气系统中的电能质量事件的系统和方法技术方案

一种用于量化包括多个智能电子设备(IED)的电气系统中的电能质量事件的方法，该方法包括处理来自或者从由多个IED中的至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以识别在电气系统中的至少一个第一IED的第一安装点处的电能质量事件。基于对来自或者从在所确定的第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由多个IED中的至少一个第二IED在第二安装点处捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估，来确定在电气系统中的第二安装点处的电能质量事件的影响。

【技术实现步骤摘要】
用于表征电气系统中的电能质量事件的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2018年7月6日提交的美国临时申请第62/694,791号、2018年11月21日提交的美国临时申请第62/770,730号、2018年11月21日提交的美国临时申请第62/770,732号、2018年11月21日提交的美国临时申请第62/770,737号和2018年11月21日提交的美国临时申请第62/770,741号的权益和优先权，这些申请是根据35U.S.C.§119(e)提交的，其全部内容通过引用合并于此。
本公开一般涉及电能质量问题，更具体地，涉及与表征电气系统中的电能质量问题或事件相关的系统和方法。
技术介绍
众所周知，电能质量问题是对电气系统(有时也称为“电网”)最显著、成本最高的影响之一。根据莱昂纳多电能质量倡议(LeonardoPowerQualityInitiative)，不好的电能质量估计每年会给欧洲经济造成高达1500亿欧元的成本1。此外，根据电力研究所(ElectricPowerResearchInstitute，EPRI)的研究，美国经济每年遭受1190亿至1880亿美元的损失2。也许最重要的统计是EPRI发现80％的电能质量扰动是在一个设施内生成的。一个示例性经济模型将与电能质量事件相关联的总成本总结如下：总损失＝生产损失+重启损失+产品/材料损失+装备损失+第三方成本+其他杂项成本3与电能质量问题相关联的其他杂项成本可能包括无形损失，诸如客户和供应商信誉受损，或更直接的损失，诸如信用评级和股票价格贬值。
技术实现思路
本文描述了与表征(例如，量化)电气系统中的电能质量问题或事件相关的系统和方法。例如，电气系统可以与至少一个负载、过程、建筑物、设施、船只、飞机或其他类型的结构相关联。在本公开的一个方面，一种用于表征电气系统中的电能质量事件的方法包括，处理来自由电气系统中的多个智能电子设备(intelligentelectronicdevice，IED)捕获的能量相关信号的电测量数据，或者从由电气系统中的多个智能电子设备捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以识别在电气系统中至少一个第一IED的第一安装点处的电能质量事件。还处理来自或者从由至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以确定在第一安装点处的电能质量事件的发生时间。基于对来自或者从在所确定的第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由多个IED中的至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估，来确定在电气系统中的第二安装点处的电能质量事件的影响。至少一个第二IED安装在第二安装点处。在实施例中，第二安装点不同于第一安装点。在一些实施例中，例如由于配置错误，该至少一个第二IED疏忽地未被配置为捕获电能质量事件。例如，至少一个第二IED可以包含能够捕获电能质量事件的硬件和/或软件，但是在至少一个第二IED上该硬件和/或软件可能没有被恰当地配置(例如，配置错误)。在其他实施例中，至少一个第二IED不能捕获电能质量事件。例如，至少一个第二IED可以对应于不能捕获一些类型的电能质量事件的“低”或“低端”LED。在一些实施例中，该方法可以使用耦合到电气系统的至少一个IED来实施，例如，至少一个第一IED和/或至少一个第二IED。此外，在一些实施例中，该方法可以远离至少一个IED来实施，例如，在网关、基于云的系统、现场(on-site)软件、远程服务器等(本文可以可替代地称为“头端(head-end)”系统)中实施。在一些实施例中，至少一个IED可以被耦合以测量电信号，在输入处从电信号接收电测量数据，并且被配置成生成至少一个或多个输出。输出可以用于表征电气系统中的电能质量事件。至少一个IED的示例可以包括智能电表(smartutilitymeter)、电能质量计量表和/或另一计量设备(或多个计量设备)。例如，至少一个IED可以包括断路器、继电器、电能质量校正设备、不间断电源(uninterruptiblepowersupply，UPS)、过滤器和/或变速驱动器(variablespeeddrive，VSD)。此外，在一些实施例中，至少一个IED可以包括虚拟计量表。在实施例中，上述方法通常适用于非周期性电能质量问题或事件，诸如瞬变、短期均方根变化(例如，骤降、骤升、瞬时中断、临时中断等)、以及一些长期均方根变化(例如，可能长达约1-5分钟)。可以由至少一个第一IED捕获的、用来识别在第一安装点处的电能质量事件的电测量数据的示例可以包括连续测量的电压和电流信号及其导出的参数和特性中的至少一个。电参数和事件可以例如从分析能量相关信号(例如，有功功率、无功功率、视在功率、谐波失真、相位失衡、频率、电压/电流瞬变、电压骤降、电压骤升等)中导出。更具体地，至少一个第一IED可以评估电能质量事件的幅度、持续时间、负载影响、影响恢复时间、消耗的非生产性可再生能源、从可再生能源中排放的CO2、与事件相关联的成本等。应当理解，存在电能质量事件的类型，并且存在这些电能质量事件类型的某些特性，例如，如下面结合段落[0049]和由下面的段落[0049]提供的来自IEEE标准1159-2009(已知技术)的表格进一步描述的。电压骤降是电能质量事件的一个示例类型。例如，电压骤降事件的显著特性是电压骤降的幅度及其持续时间。该方法可以至少部分地基于在电气系统中第一IED的第一安装点处的第一点处的电压骤降的幅度和持续时间来评估电气系统中第二IED的第二安装点处的电压骤降事件的影响。如本文所使用的，电能质量事件的示例可以包括影响相、中性和/或接地导体和/或路径的电压事件。在一些实施例中，上述方法和下面描述的其他方法(和系统)可以单独地或与其他特征相结合地包括一个或多个以下特征。在一些实施例中，对至少一个第二IED捕获的电测量数据的评估包括：对在所确定的第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由至少一个第二IED捕获的电测量数据中的测量变化的评估。在一些实施例中，电测量数据中的测量变化指示在第二安装点处的电能质量事件的影响的等级。在一些实施例中，通过比较由至少一个第二IED捕获的电测量数据的事件前数据和由至少一个第二IED捕获的电测量数据的事件后数据来确定电测量数据中的测量变化，其中，事件前数据和事件后数据相对于(或关联于)所确定的在第一安装点处的电能质量事件的发生时间。在一些实施例中，能量相关信号包括由至少一个第一IED捕获的信号，和/或能量相关信号包括由至少一个第二IED捕获的信号。在一些实施例中，由至少一个第一IED捕获的能量相关信号和/或由至少一个第二IED捕获的能量相关信号包括以下中的至少一个：电压、电流、能量、有功功率、视在功率、无功功率、谐波电压、谐波电流、总电压谐波失真、总电流谐波失真、谐波功率、单相电流、三相电流、相电压和线电压。在实施例中，例如，能量相关信号可以包括(或利用)从电压和电流信号导出的基本上任何电参数(包括电压和电流本身)。在一些实施例中，在至少一个第一IED上处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征包括多个智能电子设备(IED)的电气系统中的电能质量事件的方法，所述方法包括：/n处理来自或者从由所述多个IED中的至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以识别在所述电气系统中的所述至少一个第一IED的第一安装点处的电能质量事件，并确定在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间；和/n基于对来自或者从在所确定的所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由所述多个IED中的至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估，来确定在所述电气系统中的第二安装点处的电能质量事件的影响，其中，所述至少一个第二IED安装在所述第二安装点处，并且所述第二安装点不同于所述第一安装点。/n

【技术特征摘要】
20180706 US 62/694,791;20181121 US 62/770,730;20181.一种用于表征包括多个智能电子设备(IED)的电气系统中的电能质量事件的方法，所述方法包括：
处理来自或者从由所述多个IED中的至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以识别在所述电气系统中的所述至少一个第一IED的第一安装点处的电能质量事件，并确定在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间；和
基于对来自或者从在所确定的所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由所述多个IED中的至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估，来确定在所述电气系统中的第二安装点处的电能质量事件的影响，其中，所述至少一个第二IED安装在所述第二安装点处，并且所述第二安装点不同于所述第一安装点。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个第二IED未被配置为捕获电能质量事件，或者所述至少一个第二IED不能捕获电能质量事件。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述能量相关信号包括以下中的至少一个：
电压、电流、能量、有功功率、视在功率、无功功率、谐波电压、谐波电流、总电压谐波失真、总电流谐波失真、谐波功率、单相电流、三相电流、相电压和线电压。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，对来自或者从由至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估包括：
对来自或者从在所确定的所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由所述至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据中的测量变化的评估，其中，所述电测量数据中的测量变化指示在所述第二安装点处的电能质量事件的影响的等级。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过比较所述电测量数据的事件前数据和所述电测量数据的事件后数据来确定所述电测量数据中的测量变化，其中，所述事件前数据和所述事件后数据相对于所确定的在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述至少一个第一IED上处理来自或者从由所述至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，以识别在所述第一安装点处的电能质量事件，并确定在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，至少将所确定的在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间从所述至少一个第一IED传达到基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个，并且其中，在基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个上确定在所述第二安装点处的电能质量事件的影响。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所确定的发生时间从所述至少一个第一IED传达到基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个，包括：
产生指示在所述至少一个第一IED上所确定的发生时间的时间戳、警报和触发器中的至少一个；和
将时间戳、警报和触发器中的至少一个传达给基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个。


9.根据权利要求8所述的方法，还包括：基于所述时间戳、警报和触发器中的至少一个，启动所述至少一个第二IED的恢复计时器。


10.根据权利要求7所述的方法，其中，在基于云的系统、现场软件和网关中的至少一个上确定在所述第二安装点处的电能质量事件的影响，包括检索来自或者从在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间附近由所述至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据，并且在基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个上评估所检索到的电测量数据，以确定在所述第二安装点处的电能质量事件的影响是否超过阈值。


11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
响应于在所述第二安装点处的电能质量事件的影响超过阈值，自动执行影响所述电气系统的至少一个组件的动作。


12.根据权利要求11所述的方法，其中，影响所述电气系统的至少一个组件的动作由与所述电气系统相关联的控制系统自动执行，其中，所述控制系统通信地耦合到基于云的系统、现场软件、网关和另一头端系统中的至少一个。


13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述电气系统的至少一个组件包括所述电气系统的至少一个负载。


14.根据权利要求1所述的方法，其中，对来自或者从由所述至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据的评估，包括：
基于在所述第一安装点处的电能质量事件的发生时间，将(a)来自或者从由所述至少一个第一IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据与(b)来自或者从由所述至少一个第二IED捕获的能量相关信号导出的电测量数据进行相互关联、内插、外推、相关或对齐中的至少一个，以更精确地确定在所述第二安装点处的电能质量事件的影响。


15.根据权利要求1所述的方法，其中，识别电能质量事件包括识别至少一个电能质量事件的电能质量事件类型中的至少一个，其中，所识别的电能质量事件类型包括电压骤降、电压骤升、电压瞬变、瞬间中断、瞬时中断、临时中断和长期均方根(rms)变化中的一个。


16.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在与由所述至少一个第二IED监控的一个或多个负载相关联的动态容差曲线上指示在所述第二安装点处的电能质量事件的影响，其中，所述动态容差曲线表征所述负载对电能质量事件的响应，以及电能质量事件对全部或部分电气系统的影响。


17.根据权利要求16所述的方法，其中，基于所确定的电能质量事件的影响，在所述第二安装点处的电能质量事件被表征为有影响电能质量事件或无影响电能质量事件。


18.根据权利要求1所述的方法，其中，确定在所述第二安装点处的电能质量事件的影响包括：
基于对来自或者从由所述至少一个第二IED捕获的能量相关信...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA比克尔，AM达德利，TK沃尔，
申请(专利权)人：施耐德电气美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US