結(jié)合振動(dòng)和電力質(zhì)量分析來(lái)識(shí)別潛在的電網(wǎng)故障的系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】結(jié)合振動(dòng)和電力質(zhì)量分析來(lái)識(shí)別潛在的電網(wǎng)故障的系統(tǒng)
[0001] 背景 1.技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開(kāi)的各個(gè)方面和各個(gè)實(shí)施方式針對(duì)用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的潛在的故障的系 統(tǒng)和方法。
[0003] 2.相關(guān)技術(shù)的討論
[0004] 電氣維修工程師經(jīng)常被分派給在配電系統(tǒng)中的問(wèn)題變成災(zāi)難性的故障之前檢測(cè) 和糾正這些問(wèn)題的任務(wù)。電氣維修工程師面臨的一個(gè)問(wèn)題是定位和修復(fù)配電系統(tǒng)中的不安 全的連接，從而使得可在不安全的連接完全壞掉之前將其修復(fù)。例如，不安全的連接可能包 括母線上的松動(dòng)螺栓、連接不良的斷路器、被腐蝕的電氣連接、或由于相關(guān)設(shè)備或附近設(shè)備 的振動(dòng)作用而隨著時(shí)間變得松動(dòng)的連接。
[0005] 電氣維修工程師能夠使用的一個(gè)用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的問(wèn)題的工具是使用紅外 相機(jī)來(lái)分析設(shè)備。紅外相機(jī)可被使用以檢測(cè)諸如松動(dòng)的連接或電氣連接中的腐蝕的問(wèn)題， 因?yàn)檫@些問(wèn)題通常增加電氣連接的電阻，從而升高在存在問(wèn)題的位置處的溫度。使用紅外 相機(jī)幫助維修工程師查看在配電系統(tǒng)的一部分中是否可能存在用其他方式不直觀顯現(xiàn)的 正在形成的問(wèn)題。圖1示出一個(gè)示例，其中的一個(gè)松動(dòng)的連接導(dǎo)致圖中所示的頂部電線比 其他電線發(fā)熱更多。如果通過(guò)使用紅外相機(jī)檢查檢測(cè)到了導(dǎo)致局部高溫的問(wèn)題，電氣維修 工程師將知道應(yīng)將精力集中在哪兒，以糾正問(wèn)題。
[0006] 然而，使用紅外相機(jī)的人工檢查對(duì)于檢測(cè)并糾正配電系統(tǒng)中的問(wèn)題而言不是理想 的解決方案。使用紅外相機(jī)的人工檢查沒(méi)有提供對(duì)配電系統(tǒng)的連續(xù)的監(jiān)測(cè)。操作員通常一 年一次或幾年一次對(duì)重要的設(shè)備進(jìn)行紅外分析。而且，電氣維修工程師只能夠分析他們能 夠看到的情況。開(kāi)關(guān)柜通常只有很小的端口，電氣維修工程師通過(guò)該端口能夠?qū)裰械南?統(tǒng)進(jìn)行紅外檢查。圖2示出開(kāi)關(guān)柜的示例，開(kāi)關(guān)柜包含觀察端口，電氣維修工程師通過(guò)該觀 察端口進(jìn)行紅外檢查。在許多實(shí)例中，在配電系統(tǒng)中的大部分的連接被隱藏在視線之外，并 且不能被目視檢查。例如，位于密封的管道中的電氣連接可能是完全不可見(jiàn)的。使用紅外 相機(jī)對(duì)配電系統(tǒng)的人工檢查也是耗時(shí)的。電氣維修工程師可能還被要求確保所檢查的配電 系統(tǒng)具有足夠的負(fù)載，例如，是峰值負(fù)載的40%或大于40%，從而導(dǎo)致在系統(tǒng)中潛在的即 將發(fā)生的故障位置處積聚的熱量。
[0007] 電氣維修工程師或許能使用的另一個(gè)工具是電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可從整 個(gè)配電系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)裝置收集電力質(zhì)量和能量數(shù)據(jù)，并且可允許操作員分析諸如電力質(zhì)量 事件、功率因數(shù)或諧波的潛在問(wèn)題。該數(shù)據(jù)能指示在配電系統(tǒng)自身中的潛在問(wèn)題，或能指示 伴隨供電商（公共設(shè)施）或能量消耗者的問(wèn)題。在一些實(shí)例中，電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可通過(guò)測(cè)量電 氣系統(tǒng)的電氣參數(shù)來(lái)如同紅外分析一樣突出相同類(lèi)型的問(wèn)題，而不是依賴(lài)于目視檢查。理 解如何將電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可收集的大量的電力數(shù)據(jù)與應(yīng)處理的潛在的電氣故障相關(guān)聯(lián)可能 是一個(gè)挑戰(zhàn)。
[0008] 維修工程師可使用的另一個(gè)工具是振動(dòng)分析系統(tǒng)。振動(dòng)分析系統(tǒng)可被用于監(jiān)測(cè) 諸如龐大的電動(dòng)機(jī)或關(guān)鍵的機(jī)器零部件的重大資產(chǎn)，而不是被用于監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)的電力參 數(shù)。在振動(dòng)分析系統(tǒng)中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)器可檢測(cè)機(jī)器或電動(dòng)機(jī)中的不平衡，不平衡可能指示諸 如軸承或刷子的組件中的潛在的失靈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本公開(kāi)的一方面，提供了用于識(shí)別配電系統(tǒng)中的潛在的故障的系統(tǒng)。系統(tǒng)包 括：振動(dòng)監(jiān)測(cè)器，其被配置成檢測(cè)緊鄰配電系統(tǒng)的一部分的振動(dòng)事件；電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器，其 被配置成檢測(cè)在配電系統(tǒng)的一部分中的電力質(zhì)量事件；分析系統(tǒng)，其被配置成將由振動(dòng)監(jiān) 測(cè)器檢測(cè)到的振動(dòng)事件與由電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到的電力質(zhì)量事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及輸出 端，其被配置成從分析系統(tǒng)接收關(guān)于電力質(zhì)量事件的信息并將信息提供給操作員。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)還包括振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其被配置成從振動(dòng)監(jiān)測(cè)器接收關(guān) 于振動(dòng)事件的數(shù)據(jù)，并對(duì)關(guān)于振動(dòng)事件的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間標(biāo)記。系統(tǒng)還可包括電力質(zhì)量監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)，其被配置成從電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器接收關(guān)于電力質(zhì)量事件的數(shù)據(jù)并對(duì)關(guān)于電力質(zhì)量事件 的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確地時(shí)間標(biāo)記。系統(tǒng)還可包括時(shí)間同步器，其被配置成向振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和電 力質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供時(shí)間數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^(guò)從全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星接收時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)時(shí)間同步 器。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)還包括多個(gè)電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器，其被配置成提供電力質(zhì)量 事件的位置的指示。系統(tǒng)還可包括輸入裝置，其被配置成從操作員接收電力質(zhì)量事件的優(yōu) 先級(jí)等級(jí)的指示并將該指示傳輸?shù)椒治鱿到y(tǒng)。分析系統(tǒng)可被配置成響應(yīng)于來(lái)自操作員的指 示，學(xué)習(xí)歸類(lèi)后續(xù)電力質(zhì)量事件的優(yōu)先級(jí)。分析系統(tǒng)可被配置成響應(yīng)于對(duì)電力質(zhì)量事件的 嚴(yán)重性的分析和由電力質(zhì)量事件影響的設(shè)備的類(lèi)型，歸類(lèi)后續(xù)電力質(zhì)量事件的優(yōu)先級(jí)。
[0012] 根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了用于識(shí)別配電系統(tǒng)中的潛在的故障的系統(tǒng)。系統(tǒng) 包括：第一輸入端，其被配置成從振動(dòng)監(jiān)測(cè)器接收振動(dòng)數(shù)據(jù)，振動(dòng)數(shù)據(jù)與緊鄰配電系統(tǒng)的一 部分的振動(dòng)事件有關(guān)；第二輸入端，其被配置成從電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器接收電力質(zhì)量數(shù)據(jù)，電力 質(zhì)量數(shù)據(jù)與配電系統(tǒng)的一部分中的電力質(zhì)量事件有關(guān)；以及輸出端，其被配置成響應(yīng)于系 統(tǒng)建立在振動(dòng)事件和電力質(zhì)量事件之間的關(guān)聯(lián)，顯示關(guān)于電力質(zhì)量事件的信息。
[0013] 根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了用于識(shí)別配電系統(tǒng)中的潛在的故障的方法。方法 包括：使用振動(dòng)監(jiān)測(cè)器檢測(cè)緊鄰配電系統(tǒng)的一部分的振動(dòng)事件；使用電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器檢測(cè) 配電系統(tǒng)的一部分中的電力質(zhì)量事件；將由振動(dòng)監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到的振動(dòng)事件與由電力質(zhì)量監(jiān) 測(cè)器檢測(cè)到的電力質(zhì)量事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)；以及向操作員輸出關(guān)于電力質(zhì)量事件的信息。
[0014] 在一些實(shí)施方式中，方法還包括通過(guò)對(duì)由多個(gè)振動(dòng)監(jiān)測(cè)器提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行三角測(cè) 量分析來(lái)確定振動(dòng)事件的位置。方法還可包括根據(jù)由多個(gè)電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器提供的電力質(zhì)量 數(shù)據(jù)確定電力質(zhì)量事件的位置。將由振動(dòng)監(jiān)測(cè)器檢測(cè)到的振動(dòng)事件與由電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器 檢測(cè)到的電力質(zhì)量事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)可包括向與由振動(dòng)監(jiān)測(cè)器提供的振動(dòng)事件有關(guān)的振動(dòng)事 件數(shù)據(jù)添加時(shí)間標(biāo)記，向與由電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器提供的電力質(zhì)量事件有關(guān)的電力質(zhì)量事件數(shù) 據(jù)添加時(shí)間標(biāo)記，以及將振動(dòng)事件數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記和電力質(zhì)量事件數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記進(jìn)行比 較。振動(dòng)監(jiān)測(cè)器可響應(yīng)于從時(shí)間同步器接收時(shí)間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生振動(dòng)事件數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記，并且 電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)器響應(yīng)于從時(shí)間同步器接收時(shí)間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生電力質(zhì)量事件數(shù)據(jù)的時(shí)間標(biāo)記。
[0015] 在一些實(shí)施方式，方法還包括通過(guò)分析模塊，從操作員接收電力質(zhì)量事件的優(yōu)先 級(jí)等級(jí)的指示。方法還可包括基于電力質(zhì)量事件的參數(shù)、來(lái)自操作員的指示和受到電力質(zhì) 量事件影響的設(shè)備的類(lèi)型來(lái)給電力質(zhì)量事件分配優(yōu)先級(jí)等級(jí)。方法還可包括基于分配給電 力質(zhì)量事件的優(yōu)先級(jí)等級(jí)，為后續(xù)電力質(zhì)量事件分配優(yōu)先級(jí)等級(jí)。方法還可包括響應(yīng)于基 于分配給后續(xù)電力質(zhì)量事件的優(yōu)先級(jí)等級(jí)對(duì)后續(xù)電力質(zhì)量事件的檢測(cè)，確定所要采取的動(dòng) 作。確定所要采取的動(dòng)作可包括確定是否將隨后的電力質(zhì)量事件的指示傳送給操作員。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 附圖并無(wú)意于按比例繪制。在附圖中，各圖中所示的每個(gè)相同或幾乎相同的組件 由同樣的標(biāo)號(hào)來(lái)表示。為清楚起見(jiàn)，可能并非在每個(gè)附圖中標(biāo)記了每個(gè)組件。在附圖中：
[0017] 圖1是配電系統(tǒng)的一部分的紅外圖像的圖示，其指示系統(tǒng)的電線中的過(guò)熱點(diǎn)；
[0018] 圖2是說(shuō)明電氣維修工程師可如何收集開(kāi)關(guān)柜中的配電系統(tǒng)的一部分的紅外圖 像的圖示；
[0019] 圖3是用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的潛在的故障的系統(tǒng)的實(shí)施方式的框圖；
[0020] 圖4是用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的潛在的故障的方法的實(shí)施方式的流程圖；
[0021] 圖5是用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的潛在的故障的方法的實(shí)施方式的流程圖；
[0022] 圖6是配電系統(tǒng)的一部分的原理圖；
[0023] 圖7是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的框圖，基于該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可實(shí)施用于檢測(cè)配電系統(tǒng)中的 潛在的故障的方法的實(shí)施方式；以及
[0024] 圖8是圖7的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 本公開(kāi)在其應(yīng)用中不限于在下面的描述中闡述或在附圖中示出的組件的構(gòu)造 和布置的細(xì)節(jié)。所公開(kāi)的系統(tǒng)和方法能夠進(jìn)行其他實(shí)施方式且能夠以各種方式來(lái)實(shí)施 或?qū)嵭小Ｍ瑯?，本文?