改进与检测异常状况相关联的问题的识别的系统和方法技术方案

本文公开了用于改进与检测电气系统中的异常状况(例如，电气暂态电压)相关联的问题的识别的系统和方法。例如，由于负责识别电气系统中的异常状况的智能电子设备(IED)的计量约束，异常状况可能难以辨别。在本公开的一个方面，一种自动识别电气系统中的一个或多个IED的计量约束的方法包括：使用电气系统中的IED中的至少一个捕获至少一个能量相关波形，以及处理来自至少一个能量相关波形或从其推导出的电气测量数据以识别电气系统中的异常特性。例如，异常特性可以指示电气系统中的异常状况。响应于识别电气测量数据中的异常特性，基于或通过使用所识别的异常特性来建立事件约束模型。一旦建立，分析事件约束模型以确定至少一个能量相关波形是否被IED中的至少一个充分捕获。响应于确定至少一个能量相关波形没有被充分捕获，可以采取一个或多个行动来解决捕获不充分。获不充分。获不充分。

【技术实现步骤摘要】
改进与检测异常状况相关联的问题的识别的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月18日提交的美国临时申请第63/127257号和于2021年3月17日提交的美国临时申请第63/162321号的权益和优先权，这些申请是根据35U.S.C.
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119(e)提交的，并通过引用整体结合于此。


[0003]本公开总体上涉及电气/电力系统，更具体地，涉及用于改进与检测电气系统中的异常状况(例如，电气暂态电压)相关联的问题的识别的系统和方法。

技术介绍

[0004]众所周知，电气暂态电压可能源自能源消费者的设施内部或公用设施的电网外部，并且可以通过不同级别的电气和数据系统传播。破坏性暂态电压的来源可以是显而易见的——诸如雷暴期间的雷击——也可以是细微的——诸如人体手指的静电放电。
[0005]超过绝缘额定值的暂态过电压会对电绝缘造成应力，导致电介质逐渐击穿或突然失效。对于工业设施而言并不少见的是，每小时都会经历电压脉冲超过五到十倍标称系统电压的许多暂态。降低电压暂态的幅度和持续时间可以延长设备绝缘的寿命，从而延长设备的运行寿命。
[0006]因为由于暂态电压而导致的损坏可能不明显，因此识别设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失效是由电压暂态引起的，并且大型设备(诸如感应电机)也容易受到代价高昂的电压暂态损坏。据估计，由于电压暂态，全球每年发生数十亿美元的电子设备损失，随着技术的发展，这些数字每年都在增加。

技术实现思路

[0007]本文描述了改进与检测电气系统中异常状况(例如，电气暂态电压)相关联的问题的识别的新颖且创新的方法。异常状况可能难以辨别，例如，因为负责识别电气系统中的异常状况的智能电子设备(Intelligent Electronic Device，IED)的计量约束。然而，众所周知，这些异常状况通常会损坏电气系统。例如，电气系统可以与至少一个负载、过程、建筑、设施、船只、飞机或其他类型的结构相关联。此外，例如，IED可以是负责监测和/或控制电气系统的电气/电力监测系统的一部分。
[0008]在本公开的一个方面，一种自动识别电气系统中的一个或多个IED的计量约束的方法包括：使用电气系统中的IED中的至少一个捕获至少一个能量相关波形(例如，(多个)电压和/或电流波形)，并且处理来自至少一个能量相关波形或从其推导出的电气测量数据以识别电气系统中的异常特性。例如，异常特性可以指示电气系统中的异常状况。响应于识别电气测量数据中的异常特性，基于或使用所识别的异常特性建立事件约束模型。分析事件约束模型以确定至少一个能量相关波形是否被IED中的至少一个充分捕获。响应于确定至少一个能量相关波形没有被充分捕获，可以采取一个或多个行动来解决捕获不充分。
[0009]众所周知，异常特性/状况可能会产生或导致应力(例如，电气、热和机械应力)，这可能缩短电气系统中的设备的寿命。因此，期望检测异常特性/状况，并且响应于检测到异常特性/状况而减少异常特性/状况的效应(例如，延长设备的运行寿命)。重要的是要注意，特定设备可能能够充分/足够地捕获某些异常特性/状况；但是不能捕获其他异常特性/状况。
[0010]在一些实施例中，上述方法可以在一个或多个IED上实施，例如，在负责捕获至少一个能量相关波形的IED中的至少一个上实施。此外，在一些实施例中，上述方法可以部分或完全远离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(其在本文中可替代地被称为“前端”或“边缘”系统)中实施。IED的示例可以包括智能功用电表、电能质量仪表和/或其他(多个)测量设备。例如，IED中的至少一个可以包括断路器、继电器、电能质量校正设备、不间断电源(UPS)、滤波器和/或变速驱动器(VSD)。此外，在一些实施例中，IED可以包括至少一个虚拟仪表。
[0011]应当理解，结合上述方法(以及下面讨论的其他方法和系统)描述的至少一个能量相关波形捕获可以与由IED中的至少一个捕获或测量的能量相关信号相关联。例如，根据本公开的一些实施例，至少一个能量相关波形捕获可以根据由IED中的至少一个捕获或测量的至少一个能量相关信号来生成。例如，根据IEEE标准1057
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2017，波形是“信号的表现或表示(例如，图形、绘图、示波器呈现、离散时间序列、方程、坐标表或统计数据)或可视化”。考虑到这个定义，至少一个能量相关波形可以对应于至少一个能量相关信号的表现或表示或可视化。应当理解，上述关系基于一个标准体(在这种情况下是IEEE)对波形的定义，并且波形与信号之间的其他关系当然是可能的，如本领域普通技术人员将理解的。
[0012]应当理解，由上述IED中的至少一个捕获或测量的(多个)能量相关信号可以包括例如以下中的至少一者：电压信号、电流信号、输入/输出(I/O)数据以及推导或提取出的值。在一些实施例中，I/O数据包括数字信号(例如，两个离散状态)和模拟信号(例如，连续可变)中的至少一者。数字信号可以包括例如(多个)开/关状态、(多个)断开/闭合状态、(多个)高/低状态、同步脉冲和任何其他代表性双稳态信号中的至少一者。此外，模拟信号可以包括例如温度、压力、体积、空间、速率、湿度和任何其他物理或用户/使用代表性信号中的至少一者。
[0013]根据本公开的一些实施例，推导或提取出的值包括根据测量的电压信号和/或测量的电流信号中的至少一者计算的、估算的、估计的、推导出的、开发的、内插的、外推的、评估的以及以其他方式确定的附加能量相关值中的至少一者。在一些实施例中，推导值附加地或可替代地包括(多个)有功功率、(多个)视在功率、(多个)无功功率、(多个)能量、(多个)谐波失真、(多个)功率因子、(多个)谐波功率的幅度/方向、(多个)谐波电压、(多个)谐波电流、(多个)间谐波电流、(多个)间谐波电压、(多个)间谐波功率的幅度/方向、(多个)次谐波功率的幅度/方向、(多个)单相电流、(多个)相角、(多个)阻抗、(多个)序列分量、(多个)总电压谐波失真、(多个)总电流谐波失真、(多个)三相电流、(多个)相电压、(多个)线电压、频率分析和/或其他类似/相关的参数中的至少一者。在一些实施例中，推导值附加地或可替代地包括至少一个能量相关特性，能量相关特性包括幅度、方向、相角、百分比、比率、电平、持续时间、相关频率分量、能量相关参数形状和/或衰减率。根据本公开的一些实施例，例如，推导或提取出的值可以链接到至少一个过程、负载标识等。
[0014]应当理解，例如，由至少一个IED捕获或测量的能量相关信号或波形可以包括(或利用)从电压和电流信号中的至少一者(包括电压和电流本身)推导出的基本上任何电气参数。还应当理解，能量相关信号或波形可以由至少一个IED连续地或半连续地/周期性地捕获/记录和/或发送和/或记录日志，并且可以基于能量相关信号检测异常状况。
[0015]应当理解，异常状况可以指任何类型的感兴趣的电气事件发生。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动识别电气系统中一个或多个智能电子设备(IED)的计量约束的方法，包括：使用所述电气系统中的IED中的至少一个来捕获至少一个能量相关波形；处理来自所述至少一个能量相关波形或从其推导出的电气测量数据，以识别所述电气系统中的异常特性；响应于识别所述电气测量数据中的异常特性，基于或通过使用所识别的异常特性来建立事件约束模型；分析所述事件约束模型，以确定所述至少一个能量相关波形是否被所述IED中的至少一个充分捕获；以及响应于确定所述至少一个能量相关波形没有被充分捕获，采取一个或多个行动来解决捕获不充分。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个能量相关波形包括以下中的至少一者：电压波形、电流波形、以及从所述电压波形和/或所述电流波形推导出的另一波形和/或数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述电压波形和电流波形是以下中的至少一者：单相的电压波形和电流波形以及三相的电压波形和电流波形。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个能量相关波形与所述电气系统中的至少一个负载(例如，感应电机)相关联。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电气测量数据在以下中的至少一者上进行处理：所述IED中的至少一个、基于云的系统、现场/边缘软件、网关和另一前端系统。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基于云的系统、现场/边缘软件、网关和另一前端系统通信地耦合到所述IED中的至少一个。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述电气系统中识别的异常特性包括指示所述电气系统中的暂态电压事件/状况和暂态电流事件/状况中的至少一者的特性。8.根据权利要求7所述的方法，其中，指示所述暂态电压事件/状况和暂态电流事件/状况中的至少一者的特性包括以下中的至少一者：(a)电压、电流、或电压和电流两者的在极性上为单向的突然非工频变化；以及(b)电压、电流或电压和电流的在极性上为双向的突然非工频变化。9.根据权利要求7所述的方法，还包括：响应于识别所述电气系统中的暂态电压事件/状况和暂态电流事件/状况中的至少一者，基于以下中的至少一者来表征所述暂态电压事件/状况和暂态电流事件/状况中的至少一者：暂态的巅值(或峰值)、暂态的区域、暂态的最大上升速率、暂态的持续时间、周期性以及与暂态相关的关联频率。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所采取的解决所述捕获不充分的一个或多个行动包括：将所述捕获不充分传送给末端用户、设备制造商、服务团队和/或其他感兴趣的个人或群体。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述通信包括以下中的至少一者：报告、文本、电子邮件、警报的附件、可听通信和屏幕/显示器的界面上的通信。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述通信提供用于响应所述捕获不充分的可行动建议。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述可行动建议包括以下中的至少一者：用于
调整与所述IED中的至少一个相关联的一个或多个参数以解...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA比克尔，CT佩尔蒂埃，
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：