使用分布式传感器检测、定位和表征电气基础设施中信号源的方法和系统技术方案

公开了一种用于检测电气基础设施中的事件的系统。该系统包括多个监测站，该监测站配置为监测来自电气设备的信号，以检测与电气设备相关联的一个或更多个事件。监测站沿着电气基础设施以一定间隔隔开。该系统还包括处理器，该处理器配置为分析所检测到的事件以获取与同电气设备相关联的每一个事件的位置、特征和严重性中的至少一个有关的信息，并输出所获取的信息。取的信息。取的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用分布式传感器检测、定位和表征电气基础设施中信号源的方法和系统


[0001]本公开涉及使用分布式传感器检测、定位和表征电气基础设施中的信号源。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2020年2月7日提交的美国临时申请号62/971,296的优先权，其全部内容通过引用合并在此。
[0004]相关申请的交叉引用
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本申请与澳大利亚专利AU2006326931和AU2012357658相关，其全部内容通过引用合并在此。

技术介绍

[0005]由于暴露于潮湿、污染、高温和紫外线辐射，室外电力设备上的诸如导体电缆、绝缘体套管和电气终端等的电气基础设施会随着时间的推移而劣化。电气基础设施也可能因附近植被的侵蚀和当地环境污染物的沉积而受损。用于检测电气基础设施中的劣化、损坏和缺陷的已知技术仅用于检测大的缺陷，并且需要检查，这涉及到劳动时间和成本。
[0006]本公开的目的是通过提供足够早地检测电气基础设施中的劣化、损坏和缺陷以允许在它们导致安全风险、设备损坏或失去供电之前对其进行补救的系统和方法来克服与已知技术相关联的问题。
附图说明
[0007]在结合附图阅读以下对示例性实施例的详细描述后，本公开的其他目的和优点对本领域技术人员来说将是显而易见的，在附图中，使用了相同的附图标记来表示相同的元件，并且：
[0008]图1示出了根据本公开示例性实施例的信号源检测系统的布置；
[0009]图2示出了根据本公开示例性实施例的具有多个监测站和信号源的电气基础设施；
[0010]图3示出了根据本公开示例性实施例的用作传感器的电容耦合设备；
[0011]图4示出了根据本公开示例性实施例的与被监测电导体相关的电容耦合设备；
[0012]图5示出了根据本公开示例性实施例的电容耦合设备对多个电导体的监测；
[0013]图6示出了根据本公开示例性实施例的监测电气轨道系统上的架空牵引供电的电容耦合设备；
[0014]图7示出了根据本公开示例性实施例的风险评分，该风险评分被绘制为条形图以产生显示每一个基础设施段的比较风险的风险概况；
[0015]图8示出了根据本公开示例性实施例的作为覆盖在被监测基础设施地图上的热图的风险评分；以及
[0016]图9示出了根据本公开实施例的配置为执行计算操作的机器的示例。
具体实施方式
[0017]本公开提供了一种技术，用于足够早地检测电气基础设施中的劣化、损坏、缺陷和/或任何其他事件，以允许在它们导致安全风险、设备损坏或失去供电之前对其进行补救。如本文所用，术语“电气基础设施”可以包括在房屋、社区、城市、区域和国家范围内无论是交流还是直流的所有电压的供电网络。术语“电气基础设施”还可以包括电力线、变电站、电站、电力牵引供电网络、诸如汽车、卡车、船舶、火车和飞机等交通工具中的电网、陆上和海上工业设施中的电网以及建筑物中的电网。术语“电气基础设施”可以包括包含这些物体的所有电气设备项目。
[0018]电气设备中的劣化、损坏和缺陷的许多实例可以发出信号，这些信号在嵌入设备的电气基础设施上传播。沿着基础设施的传导路径以一定间隔隔开的监测站可以检测这些信号。对检测到的信号进行分析可以提供关于每一个实例的位置、特征和严重性(风险级别)的信息，以允许基础设施所有者在它们发展为可能导致供电中断、火灾或其他损坏或线路工人或公众安全风险的网络故障之前进行补救。信号可以包括间歇的或恒定的无论是电压还是电流的任何频率的电气干扰，所述电气干扰在电气基础设施上或者由电气基础设施承载或从其以电磁场的形式辐射。
[0019]监测站可以包括传感器(未屏蔽导体附近的电容耦合设备或屏蔽电缆上的电流互感器)、或能够监测被监测导体附近的电压、电流或电磁场干扰的任何其他传感器，加上执行模数转换、传感器数字数据流的处理以及与远程服务器的通信的专用数字控制器。传感器可以包括电容耦合设备和电流互感器以及无论是固定还是移动的能够测量信号的其他设备。
[0020]每一个监测站可以配置为计算和记录关键信号参数以及信号到达监测站位置的时间。然后，监测站可以将这些数据传输到远程服务器，以便与来自其他监测站的数据一起进行进一步处理。
[0021]信号源可以包括产生信号的电气基础设施之上或之中的所有过程和情况。可以使用远程服务器上运行的飞行时间算法来确定每一个信号源的位置。该算法可以使用多个监测站发送的记录信号到达时间。跨监测站的时间同步可以确保信号到达时间根据公共时钟进行一致测量。如果监测站在地理上分散，则可以通过全球定位系统(Global Positioning System，GPS)卫星网络提供时间同步，如果监测站靠近在一起，则可以通过监测站之间的直接通信提供时间同步。
[0022]图1示出了信号源检测系统的示例性布置，使得系统中信号源的检测、定位和表征允许采取补救措施以防止相关设备劣化、损坏或缺陷发展为对公众和劳动力安全以及供电可靠性造成风险的更严重故障。
[0023]例如，来自信号源SS1的信号传播经过监测站MS1和MS2。由于SS1更接近MS2，因此信号在到达MS1之前到达MS2。SS1的位置可以根据信号到达MS1和MS2的时间差使用信号的传播速度来计算。通过这种方式，每对监测站限定了跨电气基础设施的被监测路径。
[0024]检测可以使得能够识别和记录信号源发出的信号，并且可以包括将此类信号与系统中的背景噪声以及与外部或无关信号(例如雷电、附近的无线电台、农业机械等)进行区分。信号源在空间中的位置可以以任何精度级别位于被监测电气基础设施的地图或绘图或其他表示上。信号源的表征可以基于计算和记录关键信号参数，这些关键信号参数对于不
同类型的信号源是不同的，以使信号源无论是靠近在一起还是相隔很远都能够相互比较和区分。
[0025]图2示出了具有多个监测站和信号源的示例性电气基础设施，其中通过创建重叠的被监测路径来限定多个监测站对。这可以提高检测的可靠性。信号源SS1可通过监测站对MS1
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MS2、MS2
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MS5、MS1
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MS3、MS1
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MS4进行检测和定位。可以在多个监测站对限定的多条路径上检测和定位强信号源。对于位于被监测路径之外的信号源，定位算法可以将分叉点(tee
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offpoint)识别为源位置。例如，来自源SS2的信号传输到分叉点，然后再传输到网络上的监测站。定位算法可以将分叉点识别为SS2的位置。
[0026]图3示出了用作传感器的示例性电容耦合设备。电容耦合传感器可以测量在导体上传播或由导体辐射的信号。电容耦合传感器可以使用终端电阻(终端)测量两个分离电极之间的电位差。每一个电极可以是导电表面、导线或其他形状或形式的金属物体。电极之间的介电材料可以是空气或其他介电材料。距离被监测导体最远的电极可以接地，以管理相关电路中的电压电平。
[00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】1.一种用于检测电气基础设施中的事件的系统，该系统包括：多个监测站，配置为监测来自电气设备的信号，以检测与所述电气设备相关联的一个或更多个事件，其中，所述监测站沿所述电气基础设施以一定间隔隔开；以及处理器，配置为分析所检测到的事件，以获取与同所述电气设备相关联的每一个事件的位置、特征和严重性中的至少一个有关的信息，并输出所获取的信息。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监测站配置为连续监测所述信号。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述事件在视觉上无法识别。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监测站包括由重叠的被监测路径限定的一个或更多个监测站对。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述监测站包括一个或更多个传感器。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述传感器配置为监测电压、电流或电磁场干扰。7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述传感器包括至少一个电容耦合设备。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电容耦合设备配置为测量在导体上传播或由导体辐射的信号。9.根据权利要求1所述的系统，其中，每一个监测站配置为计算和记录关键信号参数以及信号到达监测站位置的时间。10.根据权利要求1所述的系统，其中，使用在远程服务器上运行的飞行时间算法确定所述位置。11.一种用于检测电气基础设施...

【专利技术属性】
技术研发人员：科伊，
申请(专利权)人：DX技术有限公司，
类型：发明
国别省市：