用于管理电气系统中的能量相关应力的系统和方法技术方案

一种用于减少和/或管理电气系统中的能量相关应力的方法，包括：处理来自由电气系统中的至少一个智能电子设备(IED)捕获的能量相关信号的或从该能量相关信号推导出的电气测量数据以识别和跟踪电气系统中的至少一个能量相关瞬变。量化至少一个能量相关瞬变对电气系统中的装备的影响，并且响应于至少一个能量相关瞬变的影响接近装备的应力容限的预定范围、在预定范围之内或高于预定范围而生成一个或多个瞬变相关警报。部分地基于装备的应力容限、与一个或多个瞬变事件相关联的应力以及装备上的累积能量相关应力中的至少一个，为瞬变相关警报分配优先级。响应于瞬变相关警报而在电气系统中采取一个或多个动作以减少电气系统中装备上的能量相关应力。统中装备上的能量相关应力。统中装备上的能量相关应力。

【技术实现步骤摘要】
用于管理电气系统中的能量相关应力的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年10月11日提交的美国临时申请第62/914,207号的权益和优先权，该申请通过整体引用结合于此。


[0003]本公开总体上涉及电气或电力系统，更具体地，涉及用于分析、量化和管理电气系统中的能量相关应力的系统和方法。

技术介绍

[0004]众所周知，超过绝缘额定值的瞬变(transient)过电压会对电气绝缘体造成应力，导致电介质逐渐击穿或突然故障。工业设施每小时都会经历伴随电压脉冲超过标称系统电压的五到十倍的许多瞬变，这种情况并不少见。降低电压瞬变的幅度和持续时间可以延长装备绝缘体的寿命，从而延长装备运行寿命。
[0005]因为由于瞬变电压而引起的损坏可能不明显，所以识别装备损坏的根本原因具有挑战性并且通常被诊断为“未知”。许多集成电路和组件故障是电压瞬变引起的，并且诸如感应电机之类的大型装备也容易遭受代价高昂的电压瞬变损坏。据估计，由于电压瞬变，全球每年发生数十亿美元的电子装备损失，随着技术的发展，损失逐年增加。

技术实现思路

[0006]本文描述了与减少/管理电气系统中的能量相关应力相关的系统和方法，例如，由于瞬变电压和其它能量相关瞬变而引起的能量相关应力。例如，电气系统可以与至少一个负载、处理、建筑物、设施、船只、飞机或其它类型的结构相关联。在本公开的一方面，一种用于减少/管理电气系统中的能量相关应力的方法包括处理来自由电气系统中的至少一个智能电子设备(intelligent electronic device，IED)所捕获的能量相关信号的或从该能量相关信号推导出的电气测量数据，以识别和跟踪电气系统中的至少一个能量相关瞬变。该至少一个能量相关瞬变可以包括例如电压瞬变和电流瞬变中的至少一个。
[0007]该方法还包括量化该至少一个能量相关瞬变对电气系统中的装备(例如，与特定应用、多个应用和/或(多个)处理相关联的机构、装置和/或组件)的影响。每件装备可以对至少一个能量相关瞬变具有相关联的应力容限，该应力容限用于量化至少一个能量相关瞬变的影响。
[0008]该方法还包括响应于至少一个能量相关瞬变的影响接近装备的应力容限的范围、在该范围之内或高于该范围而生成一个或多个瞬变相关警报。在一个实施例中，部分地基于装备的能量相关应力容限、与一个或多个瞬变事件相关联的能量相关应力以及装备上的累积能量相关应力中的至少一个，为瞬变相关警报分配优先级。另外，在一个实施例中，响应于瞬变相关警报而在电气系统中采取一个或多个动作，以减少电气系统中的装备上的能量相关应力。众所周知，能量相关瞬变可能产生或导致可能缩短电气系统中的装备的寿命
的应力(例如，电、热和机械应力)。因此，希望减少能量相关瞬变的效应，并延长装备的运行寿命。在一些实施例中，响应于瞬变相关警报而采取的动作是基于瞬变相关警报的优先级和严重性中的至少一个来采取的，以延长装备的运行寿命。这些动作可以包括，例如，以下中的至少一个：通信传达与至少一个能量相关瞬变相关联的瞬变相关警报的发生、以及控制电气系统中的至少一个组件(例如，装备)，这将在下面进一步描述。应当理解，术语“应力”和“能量相关应力”在整个申请中可互换使用，并且根据本公开的实施例被认为具有相同含义。
[0009]在一些实施例中，上述方法可以在至少一个IED上实施。另外，在一些实施例中，上述方法可以部分或完全远离至少一个IED来实施，例如，在网关、基于云的系统、现场软件、远程服务器等(其在这里也可以被称为“头端”或“边缘”系统)中实施。在一些实施例中，至少一个IED可以被耦合以测量能量相关信号，接收来自输入处的能量相关信号的或从该能量相关信号推导出的电气测量数据，并且被配置为生成至少一个或多个输出。该输出可用来指示和/或分析能量相关瞬变对电气系统中的装备的效应。至少一个IED的示例可以包括智能功用电表、电力质量计和/或另一测量设备(或多个测量设备)。例如，至少一个IED可以包括断路器、继电器、电力质量校正设备、不间断电源(uninterruptible power supply，UPS)、滤波器和/或变速驱动器(variable speed drive，VSD)。另外，在一些实施例中，至少一个IED可以包括至少一个虚拟仪表。
[0010]在一些实施例中，上述方法和下面描述的其它方法(和系统)可以单独地或者与其它特征结合地包括以下特征中的一个或多个。例如，在一些实施例中，由至少一个IED捕获的能量相关信号包括以下中的至少一个：电压信号、电流信号和推导出的能量相关值。在一些实施例中，推导出的能量相关值包括以下中的至少一个：根据电压信号和电流信号中的至少一个计算的、推导出的、发展的、内插的、外推的、评估的以及以其它方式确定的附加能量相关值。另外，在一些实施例中，推导出的(多个)能量相关值包括以下中的至少一个：有功功率、视在功率、无功功率、能量、谐波失真、功率因数、谐波功率、谐波电压、谐波电流、间谐波电流、间谐波电压、间谐波功率、单相电流、相角、阻抗、序列分量、总电压谐波失真、总电流谐波失真、三相电流、(多个)相电压、(多个)线电压或其它类似参数。此外，在一些实施例中，推导出的(多个)能量相关值包括至少一个能量相关特性，该能量相关特性包括幅度、相角、持续时间、相关频率分量、阻抗、能量相关参数形状和衰减率。应当理解，例如，能量相关信号可以包括(或利用)从电压和电流信号中的至少一个推导出的实质上任何电气参数(包括电压和电流本身)。
[0011]在一些实施例中，能量相关信号可以由至少一个IED连续地或半连续地捕获，并且响应于此，瞬变相关警报可以被更新(例如，生成/重新生成、评估/重新评估、分配优先级/重新分配优先级等)。例如，瞬变相关警报最初可以响应于从在第一时间捕获的能量相关信号中识别的至少一个能量相关瞬变而生成，并且可以响应于(例如，包括或并入)从在第二时间捕获的能量相关信号中识别的能量相关瞬变而更新或修改。随着能量相关瞬变被捕获，瞬变相关警报可以根据电气系统的独特响应被连续地更新(例如，重新生成、重新评估、重新分配优先级等)。
[0012]在一些实施例中，响应于瞬变相关警报而采取一个或多个动作以减少电气系统中的装备上的能量相关应力，包括：识别用于减少电气系统中的装备上的能量相关应力的至
少一个手段；基于瞬变相关警报的优先级和严重性中的至少一个，选择用于减少能量相关应力的至少一个手段中的一个或多个手段；以及应用用于减少能量相关应力的至少一个手段中的所选择一个或多个手段。在一些实施例中，进一步基于至少一个手段中的一个或多个手段减少电气系统中的至少一个能量相关瞬变的幅度和持续时间中的至少一个的预期能力，选择用于减少能量相关应力的至少一个手段中的一个或多个手段。另外，在一些实施例中，进一步基于与获取和/或应用至少一个手段中的一个或多个手段相关联的经济成本，选择用于减少能量相关应力的至少一个手段中的一个或多个手段。在一些实施例中，用于减少能量相关应力的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于减少/管理电气系统中的能量相关应力的方法，包括：处理来自由电气系统中的至少一个智能电子设备(IED)捕获的能量相关信号的或从所述能量相关信号推导出的电气测量数据，以识别和跟踪电气系统中的至少一个能量相关瞬变；量化所述至少一个能量相关瞬变对电气系统中的装备的影响，所述装备对所述至少一个能量相关瞬变具有相关联的应力容限；响应于所述至少一个能量相关瞬变的影响接近所述装备的应力容限的预定范围、在所述预定范围之内或高于所述预定范围而生成一个或多个瞬变相关警报；部分地基于所述装备的应力容限、与一个或多个瞬变事件相关联的应力、以及装备上的累积能量相关应力中的至少一个，为所述瞬变相关警报分配优先级；以及响应于所述瞬变相关警报而在电气系统中采取一个或多个动作，以减少电气系统中的所述装备上的能量相关应力，其中所述一个或多个动作是基于所述瞬变相关警报的优先级和严重性中的至少一个来采取的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，采取所述一个或多个动作包括：识别用于减少电气系统中的所述装备上的能量相关应力的至少一个手段；基于所述瞬变相关警报的优先级和严重性中的至少一个，选择用于减少能量相关应力的所述至少一个手段中的一个或多个手段；以及应用用于减少能量相关应力的所述至少一个手段中的所选择的一个或多个手段。3.根据权利要求2所述的方法，其中，进一步基于所述至少一个手段中的一个或多个手段减少电气系统中的所述至少一个能量相关瞬变的幅度和持续时间中的至少一个的预期能力，选择用于减少能量相关应力的所述至少一个手段中的一个或多个手段。4.根据权利要求2所述的方法，其中，进一步基于与获取和/或应用所述至少一个手段中的一个或多个手段相关联的经济成本，选择用于减少能量相关应力的所述至少一个手段中的一个或多个手段。5.根据权利要求2所述的方法，其中，用于减少能量相关应力的所述至少一个手段中的一个或多个手段包括至少一个瞬变缓解设备。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一个瞬变缓解设备包括以下中的至少一个：电涌放电器、避雷器、电涌抑制器和瞬变电压电涌抑制器。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个动作由与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所述至少一个IED，和/或与所述电气系统相关联的基于云的系统、现场/边缘软件、网关和另一前端系统。8.根据权利要求7所述的方法，其中，来自由所述至少一个IED捕获的能量相关信号的或从所述能量相关信号推导出的电气测量数据在与所述电气系统相关联的基于云的系统、现场软件、网关和另一前端系统中的至少一个上被处理，其中，所述至少一个IED通信地耦合到在其上处理所述电气测量数据的基于云的系统、现场软件、网关和另一前端系统中的至少一个。9.根据权利要求1所述的方法，其中，与所述至少一个能量相关瞬变相关联的数据在预定时间段内被存储和/或跟踪。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述预定时间段是用户配置的时间段。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个能量相关瞬变对所述装备的影响是基于以下中的至少一个来确定的：所述至少一个能量相关瞬变的性质和源、所述装备对所述至少一个能量相关瞬变的敏感性、所述装备对所述至少一个能量相关瞬变的效应、以及企业运营和/或基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA比克尔，
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：