一种估计向消费者提供电力供应的网络（2）中故障率水平所用的设备（16），所述设备（16）包括：(i)上游计算器装置(18)，用于通过利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的变化来计算上游阻抗；以及(ii)下游计算器装置(20)，用于：(a)计算静态下游阻抗，其基于所述电力供应中的所述变化发生时间之前和/或之后的测量结果；(b)测量所述电力供应中的所述变化发生之时的实际下游阻抗；以及(c)获得所述计算的静态下游阻抗与所述实际下游阻抗之差。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及估计向消费者提供电力供应的网络中故障率水平所用的设备。本专利技术也涉及估计向消费者提供电力供应的网络中故障率水平所用的方法。
技术介绍
消费者可能经由多家不同的公司之一接收其电力供应。这些不同的公司往往被称为电力公用事业公司。在联合王国，有需要电力供应的许多地区，每个地区都由公司中不同的一个经营。类似的情形发生在其他国家，比如美利坚合众国。迫使不同的公司负责保持其网络安全以应对疏忽造成的故障，例如由树枝落在电力线上导致的故障，或者机械挖掘机挖断电力电缆所导致的故障。故障发生时，会释放可能巨大的能量水平，像是水坝决堤。为了应对这种情况，公用事业公司具有“保护电路”，它们在故障发生后立即中断电力，如切断它。如果保护电路对疏忽造成的故障足够稳健，那么就没有问题。不过，如果保护电路的原始设计是基于后来改变的条件，那么就存在着危险，保护电路无能力应对某些故障的程度，所以保护电路将不能给出设计时要求的保护。众所周知，疏忽造成的故障引起过量电流的产生，同时流动的这些过量电流产生大磁场，它们也可能引起问题。这些过量电流被称为“故障电流”。有时描述总的“故障功率”。无论描述过量电流的方式如何，“故障率水平(fault level)”都是关键事物。不实际地引入故障就不可能确定地测量故障率水平。这类似于通过故意使水坝决堤来测量最差情况下的水流。很清楚，公用事业公司不希望为了确定地测量故障率水平而在其网络中故意地引入故障。因此公用事业公司尽力对其网络进行计算机模拟，有时它们使用特殊的装备偶然地在其网络中制造小故障。大约十五年前，上述问题是称为电力协会的联合王国全行业团体的工作主题。电力协会生产了一种设备，它使用网络上发生的“自然”扰动，比如由于接通重负载或者工厂启动而发生的“自然”扰动。这些“自然”扰动过去用于给出网络特征有关的线索，更确切地说网络阻抗从而故障率水平。如果可用电压已知，并且从电站到故障地点的网络阻抗(电阻)已知，那么就有可能计算最大电流流动，它将是故障率水平。根据电力协会的需求，建造了大约三十台设备。假设每个公用事业公司都有两台设备。这些设备的工作方式为测量网络被扰动时电压和电流中的变化，然后从这些变化计算阻抗。对于在测量点上游的上游阻抗，这是相对容易做的事情。关键的是，已知设备增加了另一个因素，它是对目前的公用事业公司正在引起相当大问题的事情。这种额外因素被称为“马达贡献(motorcontribution)，，。故障能量一般来自上游。不过，如果测量点下游或上游的马达由于负载要求正在旋转，并且其电源突然被去除，那么这些马达就突然变成电发生器或发电机，并且它们能够将其产生的电传递回其网络的电网中。这种附加电源被称为马达贡献，并且其需要被包括在整个故障率水平中。这是因为该马达贡献升高了短期的可用电流，并且仅仅在关键的几十毫秒可致使保护电路低估。测量点上游和下游的马达都可能对故障电流做贡献。一般来说测量点上游的马达对于测量点是不“可见”的，因为上游负载对经过测量点的静态电流不做贡献。不过，在故障条件下，它们能够做暂短贡献，正如以上介绍，并且其动态故障贡献能够被评定为整体故障率水平的一部分，一般来说由上游条件支配。不过，测量点下游的马达也将做贡献而这种贡献更难以评定。由电力协会生产的已知设备使用了马达的计算机模型(Shackshaft模型)，以根据观测到的由这些马达吸引的电流估计可能的马达贡献。这就使这样的估计易受移走马达的影响——因为将不可能宣称是否应当应用马达贡献——如果马达和类似幅度的电阻负载都一个接一个地应用，使得观测到马达启动并考虑其贡献，然后移走一个负载，不可能准确地宣称是马达被隔离(即关闭)，还是电阻负载被隔离。在一种情况下，对故障电流的马达贡献仍然适用，而在另一种情况下对故障电流的马达贡献不适用。多台马达可能加剧不确定性，因为不可能在多台分开的马达的顺序连接与同一马达的多次连接和断开之间进行区分。
技术实现思路
本专利技术的目标是对上游和下游马达贡献都减少以上陈述的问题。所以，在本发 明的一个非限制实施例中，提供了估计向消费者提供电力供应的网络中故障率水平所用的设备，所述设备包括:(i)上游计算器装置，用于计算所述网络中和测量点上游的上游阻抗，通过利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的变化来计算所述上游阻抗；以及(ii)下游计算器装置，用于:(a)计算所述网络处于稳定状态时所述网络中的静态下游阻抗，它被用作参考点，它在所述测量点的下游，并且它基于所述电力供应中的所述变化发生时间之前和/或之后的测量结果；(b)测量所述电力供应中的所述变化发生之时的实际下游阻抗；以及(C)获得所计算的静态下游阻抗与所述实际下游阻抗之差，从而获得指明对所述网络的动态下游马达电贡献的下游阻抗。本专利技术的设备可以是有益的，不仅在于应对了由所述马达贡献所导致的问题，而且还在于应对了来自其他非电阻性组件的其他非电阻性贡献。优选情况下，所述设备是其中所述下游计算器装置按以下三个步骤运行的设备:(i)Zds是静态下游阻抗，从下式算出(Vl-V2mean/Il-12mean)(ii) Iprime (t) =12 (t) + (Vl-V2 (t)) /Zds(iii) Zdown (t) = (V1-V2 (t)) / (Il-1prime (t))^使用电压和电流下落的扰动(阶跃)。应当认识到，所述以上量是数学上复合的(复数)。通过在主电压1/2周期(或者更多)上的复相关(或傅氏变换)技术，或者在三相应用的情况下通过来自两相或更多相的瞬时样本的直接计算能够获得各种量。优选情况下，根据所述电力供应中的所述变化发生之时前后的测量结果计算所述静态下游阻抗。本专利技术的所述设备可以包括组合器装置，用于将所述上游阻抗与指明对所述网络的动态下游马达电贡献的所述下游阻抗组合，从而获得指明所述网络中所述故障率水平的所述故障电流。所述组合器装置可以运行如下Zcombined=Zdown X Zup/ (Zup+Zdown)所述设备可以是其中所述上游计算器装置用于利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的电压和电流中的变化以计算所述上游阻抗的设备。所述设备可以是包括阶跃变化检测器，用于检测所述电力供应中的阶跃变化，以及分类器装置，用于接收(i)来自所述阶跃变化检测器的输入，以及(ii)来自所述网络但是不经由所述阶跃变化检测器的电压和电流输入的设备。优选情况下，所述设备是其中所述上游计算器装置用于计算上游静态和动态阻抗的设备。本专利技术还提供了用于估计向消费者提供电力供应的网络中故障率水平的方法，所述方法包括(i)提供上游计算器装置，用于计算所述网络中和测量点上游的上游阻抗，通过利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的变化来计算所述上游阻抗；以及(ii)提供下游计算器装置，用于(a)计算所述网络处于稳定状态时所述网络中的静态下游阻抗，它被用作参考点，它在所述测量点的下游，并且它基于所述电力供应中的所述变化发生时间之前和/或之后的测量结果；(b)测量所述电力供应中的所述变化发生之时的实际下游阻抗；以及(C)获得所计算的静态下游阻抗与所述实际本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.27 GB 1014383.21.一种估计向消费者提供电力供应的网络中故障率水平所用的设备，所述设备包括:(i)上游计算器装置，用于计算所述网络中和测量点上游的上游阻抗，通过利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的变化来计算所述上游阻抗；以及(ii)下游计算器装置，用于:(a)计算所述网络处于稳定状态时所述网络中的静态下游阻抗，其被用作参考点，其在所述测量点的下游，并且其基于所述电力供应中的所述变化发生时间之前和/或之后的测量结果；(b)测量所述电力供应中的所述变化发生之时的实际下游阻抗；以及(C)获得所计算的静态下游阻抗与所述实际下游阻抗之差，从而获得指明对所述网络的动态下游马达电贡献的下游阻抗。2.根据权利要求1的设备，其中，所述下游计算器装置按以下三个步骤运行:(i)Zds是静态下游阻抗，从下式算出(V1-V2mean/I1-12mean)(ii)Iprime(t)=12(t)+(V1-V2(t))/Zds(iii)Zdown(t) = (V1-V2(t))/(I1-1prime(t))仅仅使用电压和电流下落的扰动(阶跃)。3.根据权利要求1或权利要 求2的设备，并且包括组合器装置，用于将所述上游阻抗与指明对所述网络的动态下游马达电贡献的所述下游阻抗组合，从而获得指明所述网络中所述故障率水平的故障电流。4.根据权利要求3的设备，其中，所述组合器装置运行如下:Zcombined=Zdown X Zup/(Zup+Zdown)5.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述上游计算器装置用于利用由于消费者移走或对所述网络供电而在所述电力供应中产生的变化之后和随之发生的电压和电流中的变化以计算所述上游阻抗。6.根据任何一个前面的权利要求的设备，并且包括阶跃变化检测器，用于检测所述电力供应中的阶跃变化，以及分类器装置，用于接收(i)来自所述阶跃变化检测器的输入，以及(ii)来自所述网络但是不经由所述阶跃变化检测器的电压和电流输入。7.根据任何一个前面的权利要求的设备，其中，所述上游计算器装置用...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·乌特勒姆，
申请(专利权)人：奥特拉姆研究有限公司，
类型：
国别省市：
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