用于评估电网状况的监测系统技术方案

总体上，监测系统包括电容耦合至多相电力线的电缆的一个或更多个节点。在一些示例中，节点包括布置在电缆的护套层上并且电容耦合至电缆的屏蔽层的耦合层。在一些示例中，节点可以包括电容耦合至第一电缆的第一耦合层和电容耦合至第二电缆的第二耦合层，使得节点差分耦合至电缆对以生成差分数据信号并且执行以下中的至少一个：感测电缆对内的原生信号；将有意信号注入电缆对中；从电缆对内接收有意信号；或者提供信道表征。或者提供信道表征。或者提供信道表征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估电网状况的监测系统
[0001]本申请要求于2019年12月31日提交的题为“ASSEMBLY,METHOD AND SYSTEM FOR SENSING,COMMUNICATING AND/OR CHARACTERIZING A CONDITION OF AN ELECTRICAL GRID FOR ON
‑
LINE DIAGNOSTICS”的美国临时专利申请第62/955,500号的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。


[0002]本公开内容涉及用于电力设施以及工业和商业场所的电气设备领域，所述电气设备包括电力电缆和附件。

技术介绍

[0003]电网包括在诸如地上、地下、寒冷天气气候、和/或炎热天气气候的不同位置和条件下操作的许多部件。当电网出现故障时，确定故障的原因是困难的。用于电力网络特别是地下电力网络的传感器系统越来越多地被用于检测电网异常(例如故障或故障的前兆)，使得操作者可以更快、更有效、和更安全地做出反应以维持服务或使系统恢复服务。传感器系统的示例包括故障电路指示器、逆流监测器和电力质量监测器。通过引用整体并入本文的共同受让的美国专利第9,961,418号描述了与中央系统通信的地下电力网络监测系统。

技术实现思路

[0004]总体上，本公开内容提供用于监测电网的电气设备并且预测电气设备的故障事件的可能性的技术。电气设备可以包括电缆附件，该电缆附件可以包括电缆接头体或电缆终端体。
[0005]在本文中的一些示例中，系统包括被配置成耦合至包括多个单独的电缆的多相电力线的节点，其中第一电缆和第二电缆分别承载第一相和第二相，每个电缆包括多个同心层，所述多个同心层包括：第一(绝缘)层，该第一(绝缘)层被配置成同心地围绕电缆的中心导体并且包括绝缘材料；第二(屏蔽)层，该第二(屏蔽)层包括导电材料；以及第三(护套)层，该第三(护套)层包括被配置成抵抗电气流动的电阻材料，其中第二层径向地布置在第一层与第三层之间。节点包括布置在第一电缆的第三层上并且电容耦合至第一电缆的第二层的第一耦合层和布置在第二电缆的第三层上并且电容耦合至第二电缆的第二层的第二耦合层。第一传感器和第二传感器差分耦合以生成差分数据信号。此外，每个耦合层被配置成感测原生信号；注入有意信号；接收有意信号；或者提供信道表征。在一些示例中，节点被配置成改装至现有的电力线。
[0006]在附图和下面的描述中阐述了本公开内容的一个或更多个示例的细节。本公开内容的其他特征、目的和优点根据说明书和附图以及根据权利要求书将是明显的。
附图说明
[0007]图1是示例电力电缆结构的示意图。
[0008]图2是根据本公开内容的技术的示例差分耦合系统的示意图。
[0009]图3是根据本公开内容的技术的另一示例差分耦合实现方式的示意图。
[0010]图4是根据本公开内容的技术的另一示例差分耦合系统的示意图。
[0011]图5是根据本公开内容的技术的多相电缆上的示例差分耦合实现方式的示意图。
[0012]图6是示出根据本公开内容的技术的到差分耦合器中的有意信号注入的示意图。
[0013]图7是示出根据本公开内容的技术的有意信号提取的示意图。
[0014]图8是示出根据本公开内容的技术的局部放电提取的示意图。
[0015]图9是根据本公开内容的技术的示例差分耦合系统的示意图。
[0016]图10是示出根据本公开内容的技术的测量方法的示例差分耦合系统的示意图。
[0017]图11是示出根据本专利技术的另一实施方式的示例脉冲信号注入和提取的示意图。
[0018]图12是示出根据本公开内容的技术的示例有意信号提取的示意图。
[0019]图13是根据本公开内容的技术的示例差分耦合系统的示意图。
[0020]图14是根据本公开内容的技术的用于确定局部放电源的位置的示例差分耦合系统的示意图。
[0021]图15是根据本公开内容的技术的用于确定局部放电源的位置的示例差分耦合系统的示意图。
[0022]图16是根据本公开内容的技术的示例可改装装置的示意图。
[0023]图17A至图17C是示出电力电缆的截面图的概念图，示出了示例电容耦合放置。
[0024]图18A和图18B是示出用于单端模拟的示例测量结果的概念图。
[0025]图19是示出用于单端模拟的示例测量结果的概念图。
[0026]图20A和图20B是示出示例电容耦合实验的概念图。
[0027]图21A和图21B是示出示例单端与示例差分耦合实验之间的比较的概念图，示出了示例局部放电模拟信号和实验室噪声。
[0028]图22是示出显示信号和噪声数据的示例差分实验的概念图。
[0029]图23是示出示例两节点定位实验的示意图。
[0030]图24是示出图23的示例两节点定位实验的结果的示意图。
[0031]图25A至图25C是示出在示例电压设施处的电容耦合的概念图。
[0032]图26A至图26C是示出在图25A至图25C中示出的各个示例电压设施处的电容耦合的结果的图形。
[0033]图27A和图27B是示出在示例工业设施处的示例发送和接收耦合的概念图。
[0034]图28是示出在图27A和图27B的工业设施处所获得的示例接收耦合的结果的图形。
[0035]图29是示出接收功率密度的示例实验插值的曲线图。
[0036]图30是示出针对图29所示的实验的频带的损失数据的曲线图。
[0037]图31是示出针对图29所示的实验的不同频带的损失数据的曲线图。
[0038]图32A和图32B是示出在示例工业场所处针对不同重复脉冲水平的测量结果的曲线图。
[0039]应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，可以使用实施方式并且可以进行结构的改变。附图不一定按比例绘制。附图中使用的相同的附图标记指代相同的部件。然而，应当理解，在给定的附图中使用附图标记来指代部件并不旨在限制该部件在另一附图中用
相同附图标记来标记。
具体实施方式
[0040]本公开内容的示例包括用于经由电力线耦合来感测、传输和表征电网状况的装置、技术和系统。因此，本文中描述的示例装置包括多功能(感测、通信和表征)装置。在这方面，示例装置可以包括耦合层，该耦合层可以提供感测原生信号和有意信号(例如注入信号)的感测层。此外，耦合层还可以提供通信(例如信号注入、信号接收)和信道表征。
[0041]本文中的一些示例技术包括将感测和通信系统(例如局部放电(PD)检测系统)耦合至中压(MV)或高压(HV)电力电缆系统上。在一些示例中，可以将PD检测系统改装至现有的MV或HV电缆系统上，而不是在制造电缆系统时将PD检测系统并入至电缆系统中。在一些这样的改装示例中，本公开内容的技术包括在不损害电缆的完整性例如不通过切割电缆或穿入电缆的径向层(例如电缆护套)的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种监测系统，所述监测系统包括被配置成耦合至包括多个电缆的多相电力线的节点，所述多个电缆包括承载第一相的第一电缆和承载第二相的第二电缆，每个电缆包括中心导体、屏蔽层以及同心地围绕所述屏蔽层的护套层，其中，所述节点包括：第一耦合层，所述第一耦合层布置在所述第一电缆的护套层上并且电容耦合至所述第一电缆的屏蔽层；以及第二耦合层，所述第二耦合层布置在所述第二电缆的护套层上并且电容耦合至所述第二电缆的屏蔽层；其中，所述节点差分耦合至所述第一电缆和所述第二电缆以生成差分数据信号，并且其中，所述节点被配置成使用所述第一耦合层或所述第二耦合层来执行以下中的至少一个：感测所述第一电缆或所述第二电缆内的原生信号；将有意信号注入所述第一电缆或所述第二电缆中；从所述第一电缆或所述第二电缆内接收有意信号；或者提供所述第一电缆或所述第二电缆的信道表征。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电缆和所述第二电缆是所述多个电缆的相同多相电缆的一部分。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电缆和所述第二电缆是所述多个电缆的不同电缆。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多相电力线包括三相电力线，并且其中，所述第一相和所述第二相是所述三相电力线的不同相。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电缆的屏蔽层包括接地导电层。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置成使用第一电容耦合或第二电容耦合来沿所述电力线传送所述差分数据信号。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：通信单元，所述通信单元电耦合至所述第一电缆的屏蔽层并且被配置成经由电力线通信输出指示所述系统的健康状况的数据。8.根据权利要求1所述的系统，还包括以下中的至少一个：温度传感器；电流传感器；电压传感器；或者局部放电传感器。9.根据权利要求1所述的系统，还包括：电力收集电路，所述电力收集电路电耦合至所述电缆中的至少一个的屏蔽层并且被配置成从相应的电缆收集电力。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一耦合层生成指示所述第一电缆的健康状况的传感器数据。11.根据权利要求1所述的系统，还包括：至少一个处理器；以及存储器，所述存储器包括指令，所述指令在由所述至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器至少部分地基于来自所述第一耦合层或所述第二耦合层的传感器数据来确定电网部件的健康状况。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述电网部件包括电缆附件；并且其中，所述指令的执行使所述至少一个处理器通过至少使所述至少一个处理器至少部分地基于所述传感器数据来预测所述电缆附件是否将在预定时间量内发生故障来确定所述电缆附件的健康状况。13.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述第一耦合层与地之间施加RF电压；或者其中，在所述电力线的电缆对之间差分地施加RF电压。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述注入信号由所述第一耦合层和所述第二耦合层中的至少一个接收。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置成针对以下中的至少一个注入和接收所述有意信号：所述系统的节点之间的通信；所述节点之间的时间同步；时域反射技术(TDR)或频域反射技术(FDR)，以用于检测和定位所述电力线中的缺陷、故障或结构变化；信道表征；或者电网配置映射。16.根据权利要求1所述的系统，还包括电容耦合装置，所述电容耦合装置包括所述节点的第一耦合层、所述第一电缆的护套层和所述第一电缆的屏蔽层。17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点被配置成提供差分噪声抑制以用于在所述第一电缆或所述第二电缆上接收所述有意信号和所述原生信号。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统检测所述电力线内的局部放电。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述节点包...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯，
申请(专利权)人：互联智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：