專利名稱：用于監(jiān)控電容器組的系統(tǒng)、方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及配電系統(tǒng)和電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。背景傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)為了商業(yè)、住宅、工業(yè)目的而提供電力。例如,在一般配電系統(tǒng)中,例如電能由供電商或電力公司生成，并通過配電網(wǎng)絡(luò)配送給消費(fèi)者。配電網(wǎng)絡(luò)常常是將供電商連接到消費(fèi)者的配電電線(更通常地稱為“輸電線路”)的網(wǎng)絡(luò)。一般布置在互換機(jī)和/或分隔間中的另外的設(shè)備例如母線、開關(guān)(例如，斷路器或隔離開關(guān))、電力變壓器和儀表互感器被自動(dòng)化用于控制、保護(hù)、測量、監(jiān)控變電站。通常，來自電力公司的電從主站通過配電電纜饋送到若干本地變電站。在本地變電站，配電變壓器將供電從配電電纜上的相對(duì)高的電壓轉(zhuǎn)換成較低電壓，以該較低電壓，供電然后被供應(yīng)給最終消費(fèi)者。電力通過分布式電網(wǎng)從本地變電站提供給工業(yè)用戶，分布式電網(wǎng)將電力供應(yīng)到各種負(fù)載。這類負(fù)載可包括例如各種動(dòng)力機(jī)械、照明設(shè)備、HVAC系統(tǒng)等。當(dāng)大的電抗負(fù)載重復(fù)地連接到配電線路或者從配電線路斷開時(shí)，一些配電網(wǎng)例如多相交流電(AC)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)受較重的負(fù)擔(dān)。電力循環(huán)中的這些變化可導(dǎo)致低系統(tǒng)效率和高能量損耗。例如，當(dāng)大的電感負(fù)載連接到配電線路時(shí)，可在線路中產(chǎn)生過度的滯后無功電流，能量損耗可出現(xiàn)。

一般來說，AC電力系統(tǒng)的功率因數(shù)是在電路中使用的實(shí)際(或“有功”)功率與電路所使用的表觀功率之比。 通常用瓦特(W)或千瓦(kW)表示的實(shí)際功率是電路在特定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行工作的能力，而通常用伏安(VA)或千伏安(kVA)表示的表觀功率是電路的電流與電壓的乘積。增加系統(tǒng)的功率因數(shù)常常是合乎需要的。例如，通過接通或者切斷電容器組(或電容器機(jī)架)可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)。電容器組通常由很多分立的級(jí)(step)組成，這些級(jí)可在工作和不工作之間切換。每一級(jí)由多個(gè)單獨(dú)的電容器組成，這些電容器并聯(lián)(或串聯(lián)，取決于系統(tǒng))接線，并合在一起為該級(jí)提供總電容。用于控制將電容器組接入到配電線路上或從配電線路斷開的一種傳統(tǒng)的設(shè)備是功率因數(shù)控制器?？刂破髟O(shè)備可以在任何給定時(shí)間根據(jù)需要切換電容器組的連接以校正所探測到的負(fù)載的功率因數(shù)。根據(jù)多個(gè)可測量參數(shù)例如無功電流、電壓、時(shí)間、溫度等，傳統(tǒng)的功率因數(shù)控制器將電容器組接入到電力線路上或從電力線路斷開。電力電容器自然容易有可改變其電力特性(例如電容、等效電阻等)的老化效應(yīng)，這又可降低其效力。例如，根據(jù)所使用的材料、設(shè)計(jì)類型和制造細(xì)節(jié)，如果一些電容器的電力特性以比從正常老化預(yù)期的速率快的速率改變，則這些電容器可能易于有不同類型的故障。在一些情況下，例如通過超壓、過熱溫度和/或過流所激活的自我保護(hù)機(jī)制將電容器從電路移除，可以減輕這些故障。其它情況在自我保護(hù)機(jī)制未能被激活的場合可導(dǎo)致故障。如今，部分地由于與監(jiān)控電容器組中的單獨(dú)級(jí)的狀況相關(guān)的費(fèi)用，電容器組裝置有非常有限的或者沒有可用的監(jiān)控和診斷是很常見的。作為這個(gè)有限的監(jiān)控和診斷的結(jié)果，難以通過定期維護(hù)工作而在操作問題出現(xiàn)之前檢測到操作問題來減輕操作顧慮并最小化服務(wù)中斷。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開的一個(gè)方面，提供一種用于監(jiān)控具有多個(gè)級(jí)的至少一個(gè)電容器組的方法。該方法包括:接收指示在相應(yīng)的電力線路上的電壓或電流或者電壓與電流的測量結(jié)果，電力線路通過相應(yīng)的接觸器操作地耦合到所述電容器組的多個(gè)級(jí)；接收指示接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息；給測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳；存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的測量結(jié)果以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息中的相應(yīng)接觸器狀態(tài)信息；對(duì)于至少一些已存儲(chǔ)的帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)，確定指示至少與該電容器組中的多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果或從至少與該電容器組中的多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果得到的參數(shù)的變化率；比較確定的變化率與基準(zhǔn)變化率以產(chǎn)生偏差；確定偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及響應(yīng)于偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)，指示所述偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)可選方面，所述比較包括確定所述基準(zhǔn)變化率與所述確定的變化率之間的差值，其中如果所述差值超過了預(yù)定閾值，則所述偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)。在該實(shí)例中，所述指示包括響應(yīng)于所述差值超過所述預(yù)定閾值而顯示相關(guān)的級(jí)具有潛在問題的指示。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括確定所述電容器組中的每個(gè)級(jí)的置信水平，以及指示每個(gè)所述級(jí)的所述置信水平。所述置信水平指示每個(gè)級(jí)的潛在問題的置信度。在另一個(gè)可選方面，所述置信水平包括高水平、中水平和低水平。在該實(shí)例中，該方法還包括:當(dāng)在一段觀察時(shí)期內(nèi)相應(yīng)的級(jí)總是產(chǎn)生在該級(jí)的所述確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率之間的偏差時(shí)，為所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定高置信水平；為二級(jí)組合中的所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定中置信水平，二級(jí)組合中的所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)對(duì)沒有被指定所述高置信水平的所述級(jí)中的任一個(gè)產(chǎn)生偏差；以及為級(jí)的組合中的級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定低置信水平，所述級(jí)的組合中的級(jí)中的相應(yīng)級(jí)與該級(jí)的所述確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率之間的任何偏差不相關(guān)。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括傳遞至少一個(gè)指令以使被指定了所述高置信水平的所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)斷開。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括忽略所述測量結(jié)果中的由于一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)接觸器的最近狀態(tài)變化而不穩(wěn)定的相應(yīng)測量結(jié)果。在另一個(gè)可選方面,所述忽略包括丟棄所述測量結(jié)果中的在所述一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)接觸器的最近狀態(tài)變化后的預(yù)定間隔內(nèi)獲得的相應(yīng)測量結(jié)果。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括:比較來自前一測量間隔的狀態(tài)信息值集合與在當(dāng)前測量間隔中的狀態(tài)信息值集合；以及如果前一狀態(tài)信息值集合與當(dāng)前的狀態(tài)信息值集合不同，則推斷出所述測量結(jié)果不穩(wěn)定。在另一個(gè)可選方面，所述方法還包括:對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)來標(biāo)準(zhǔn)化測量結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)可包括例如電壓幅值、實(shí)測頻率、實(shí)測無功功率或環(huán)境溫度。在另一個(gè)可選方面，所述確定變化率包括識(shí)別所述測量結(jié)果中的分立級(jí)，以及當(dāng)確定所述變化率時(shí)移除所述分立級(jí)。

在另一個(gè)可選方面，確定所述變化率包括計(jì)算最佳擬合曲線以及在預(yù)定間隔測量所述最佳擬合曲線的斜率。
在另一個(gè)可選方面，該方法還包括從已接收的測量結(jié)果計(jì)算預(yù)定參數(shù)的值。在本實(shí)例中，所述計(jì)算預(yù)定參數(shù)和所述接收狀態(tài)信息實(shí)質(zhì)上同步。在另一個(gè)可選方面，接收所述狀態(tài)信息包括從所述接觸器接收所述狀態(tài)信息或從操作地連接到所述接觸器的功率因數(shù)校正(PFC)控制器接收所述狀態(tài)信息。在另一個(gè)可選方面，基準(zhǔn)變化率為給定類型的參數(shù)的預(yù)設(shè)值。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括每當(dāng)已接收的狀態(tài)信息包括以前沒有接收的新接觸器狀態(tài)組合時(shí)確定所述已接收的狀態(tài)信息的新的基準(zhǔn)變化率。在另一個(gè)可選方面，該方法還包括從至少兩個(gè)其他電相的測量結(jié)果確定相特異性的測量結(jié)果中的一個(gè)電相的所述基準(zhǔn)變化率。在另一個(gè)可選方面，所述確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率的單位是每單位時(shí)間所述預(yù)定參數(shù)的百分比變化。根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，一種或多種機(jī)器可讀非臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)包括指令，所述指令當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行與電容器組監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的操作。這些操作包括:接收指示在相應(yīng)的電氣線路上的電壓或電流或者電壓與電流的測量結(jié)果，相應(yīng)的電氣線路由相應(yīng)的接觸器操作地耦合到電容器組中的多個(gè)級(jí)；接收指示所述接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息；給所述測量結(jié)果和所述接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳；存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的測量結(jié)果以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息中的相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息；對(duì)于至少一些已存儲(chǔ)的帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)，確定指示至少與該電容器組中的多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果或從至少與該電容器組中的多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果得到的參數(shù)的變化率；比較確定的變化率與基準(zhǔn)變化率以產(chǎn)生偏差；確定偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及響應(yīng)于偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)，指不所述偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種用于監(jiān)控多個(gè)電容器組的方法，多個(gè)電容器組中的每一個(gè)電容器具有 多個(gè)級(jí)，其中每個(gè)所述級(jí)包括至少一個(gè)電容器。所述方法包括:接收指示在相應(yīng)的電氣線路上的電壓和電流的測量結(jié)果，相應(yīng)的電氣線路通過相應(yīng)的接觸器選擇性地耦合到所述多個(gè)電容器組中的每個(gè)中的所述多個(gè)級(jí)；接收指示每個(gè)所述接觸器的相應(yīng)二進(jìn)制狀態(tài)的狀態(tài)信息；給所述測量結(jié)果和所述接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳；存儲(chǔ)每個(gè)帶時(shí)間戳的測量值以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息的相應(yīng)組合；對(duì)于每個(gè)接觸器狀態(tài)組合，計(jì)算指示每個(gè)所述電容器組中的每個(gè)級(jí)的退化的變化率；比較計(jì)算的變化率和基準(zhǔn)變化率，以確定在所述基準(zhǔn)變化率與所述計(jì)算的變化率之間是否存在偏差；如果所述偏差存在，分析所述偏差以確定所述偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及如果所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)，輸出指示所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)的通知。上述概要并不是用來表示本公開的每個(gè)實(shí)施方式或每個(gè)方面。相反，上述概要僅提供了在此包括的一些新特點(diǎn)的范例。在結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求理解時(shí)，上述特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)以及本公開的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從實(shí)施方式的下面的詳細(xì)描述和用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式容易變得明顯。附圖的簡要說明

圖1為具有根據(jù)在此公開的各種實(shí)施方式的方面的監(jiān)控系統(tǒng)的示例性電容器組裝置的示意圖。圖2為根據(jù)在此公開的實(shí)施方式的各種方面的監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的示例性算法或方法的流程圖。圖3為圖2所示的方法的示例性測量部件的流程圖。圖4為圖2所示方法的示例性分析部件的流程圖。圖5為圖2所示的方法的示例性行動(dòng)/決策部件的流程圖。圖6為根據(jù)在此公開的實(shí)施方式的各種方面的監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的另一種示例性算法或方法的流程圖。雖然本公開容許各種修改和可選形式，但特定的實(shí)施方式作為例子在附圖中示出并在下文中被詳細(xì)說明。然而應(yīng)理解，本公開并沒有被規(guī)定為限制到所公開的特定形式。更確切地，本公開涵蓋落在如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和可選形式。詳細(xì)描述盡管本公開容許以許多不同形式的實(shí)施方式，在附圖中示出并將在本文詳細(xì)描述本公開的代表性實(shí)施方式， 理解本公開應(yīng)被認(rèn)為是本公開的各種方面和原理的示例，而并沒有被規(guī)定為將本公開的廣泛方面限制到所說明的實(shí)施方式。在那個(gè)程度上，例如，在摘要、概要和詳細(xì)描述章節(jié)中被公開但在權(quán)利要求中沒有明確闡述的元件以及限制不應(yīng)該通過暗示、推斷或其他方式被單獨(dú)地或共同地并入權(quán)利要求中。本公開提供了用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的簡單且有成本效益的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。根據(jù)本公開的一些方面，提供了智能電子設(shè)備(IED)，其定期監(jiān)控和存儲(chǔ)在使用至少一個(gè)電容器組的配電系統(tǒng)中的電壓和/或電流的電特性以及所述電容器組中的每個(gè)級(jí)的接觸器的狀態(tài)。在隨后的操作中，分析存儲(chǔ)在IED中的數(shù)據(jù)，以檢測需要對(duì)最終用戶或能勝任的服務(wù)組織的通知和/或最終用戶或能勝任的服務(wù)組織采取的行動(dòng)的趨勢(shì)。分析和通知/行動(dòng)可以在IED本身內(nèi)部執(zhí)行，或者在可直接訪問IED所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的不同的計(jì)算設(shè)備上執(zhí)行。在一些實(shí)施方式中，IED具有三相電壓和電流的輸入，其可以是來自連接到電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)電流互感器(CT)和電壓互感器(PT)的模擬信號(hào)，或者來自到電力系統(tǒng)的直接連接的模擬信號(hào)(如果IED能夠監(jiān)控到信號(hào)范圍)，或者甚至代表每個(gè)通道(接收自數(shù)字傳感器或歸并裝置)的數(shù)字采樣值。IED還可具有數(shù)字輸入，以讀取在所述電容器組中的每個(gè)級(jí)的接觸器的狀態(tài)。此外，IED可以通過通信網(wǎng)絡(luò)在IED內(nèi)本地地或遠(yuǎn)程地訪問通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫。本公開的特征所提供的一些優(yōu)點(diǎn)包括早期檢測到不如期望的一樣有效地操作的電容器以及早期檢測到通過其自我保護(hù)機(jī)制從電路移除的電容器，這些早期檢測的每個(gè)都能夠?qū)е赂行У碾娏κ褂煤洼^低的電費(fèi)。其他好處包括對(duì)電容器的電特性顯示故障的趨勢(shì)的早期檢測，從而減少潛在的操作憂慮和對(duì)電容器組的其余部分的損壞。此外，本公開的方面有助于最小化電容器組的定期人工檢查(這降低勞動(dòng)力成本)的需求，并向需要維護(hù)的電容器的消費(fèi)者和/或制造商提供主動(dòng)通知。參考附圖，其中類似的參考數(shù)字是指幾個(gè)視圖中的類似部件，圖1為示意性說明通常被表示為100的示例性電容器組裝置的功能圖，電容器組裝置具有通常被表示為110的電容器組監(jiān)控系統(tǒng)。圖1的電容器組裝置Iio包括三相斷路器112，三相斷路器112將電感負(fù)載114和互感器140連接到(且選擇性地?cái)嚅_)第二母線116。雖然在圖1中沒有示出，主母線(或主服務(wù))通常位于互感器140、斷路器112和電感負(fù)載114之間。斷路器112特別用于電容器組118的不同級(jí)120，允許在裝置100中的單個(gè)位置處斷開整個(gè)電容器組118。在所說明的實(shí)施方式中，電容器組118中的每個(gè)級(jí)120都由并聯(lián)接線的被共同表示為124的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的電容器組成。在電力公用事業(yè)背景下,例如，電容器組118可以基于ReactiVar AV4000和AV5000標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)功率因數(shù)電容器組、ReactiVar AV6000反諧振功率因數(shù)電容器組或ReaetiVar 中壓自動(dòng)功率因數(shù)校正組，所有這些設(shè)備都可從加拿大Saanichton B.C.的施耐德電氣(以前的功率測量有限公司)購得。同樣，各電容器124可以基于例如Reacti Var 干式固定電容器或ReactiVar MVC固定電容器，這兩款設(shè)備也可從施耐德電氣購得。相應(yīng)的三相接觸器122選擇性地將每個(gè)電容器級(jí)120連接到第二母線116。特別是，每個(gè)三相接觸器122可操作來將相應(yīng)級(jí)120接入各自的配電線路或從配電線路斷開，一些配電線路在圖1中以138標(biāo)示。接觸器122可以基于例如從施耐德電氣可買到的Class8502型S磁性NEMA接觸器或其它合適的電容器切換接觸器。級(jí)接觸器122在圖1中由功率因數(shù)校正(PFC)控制器126控制，功率因數(shù)校正(PFC)控制器126監(jiān)控例如最終用戶的公用電力系統(tǒng)上的功率因數(shù)，并根據(jù)需要通過在電容器級(jí)120中切換來校正電感功率因數(shù)。例如，PFC控制器126可以是先進(jìn)的基于微處理器的無功功率控制器，其通過單個(gè)遠(yuǎn)程電流互感器測量功率因數(shù)，并在電容器級(jí)120工作和不工作之間切換以維持用戶選擇的目標(biāo)功率因數(shù)。雖然不被這樣限制，圖1的PFC控制器126監(jiān)控在僅一個(gè)相上的功率因數(shù)，假設(shè)是平衡系統(tǒng)。電容器組監(jiān)控系統(tǒng)110還包括智能電子設(shè)備，其在圖1中被標(biāo)識(shí)為“監(jiān)控器IED" 1280 IED128可以是基于微處理器的控制器，如果電壓、電流或頻率異常被感測到，基于微處理器的控制器可操作來從傳感器、監(jiān)控設(shè)備、電力設(shè)備和/或其他信息源接收數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制命令，例如使斷路器跳閘或切換電容器組連接性。作為非限制性的例子，監(jiān)控器 IED128 可 以基于 PowerLogic CM3000/CM4000 系列電路監(jiān)控器、PowerLogic
PM700和800系列電力監(jiān)控裝置、或PowerLogic 10N7550/7650系列功率計(jì)和能量表，
所有這些設(shè)備都可從施耐德電氣購得。此外，各種IED設(shè)備和使用方法在下列專利中被詳細(xì)描述:J.Bradford Forth 等人的題為 “Systems for Improved Monitoring Accuracyof Intelligent Electronic Devices” 的美國專利號(hào) 6，671，635、Colin N.Gunn 等人的題為“Electric Charge Storage Apparatus and Method for an Intelligent ElectronicDevice” 的美國專利號(hào) 6, 687, 627、Andrew C.Blackett 等人的題為 “Method and Systemfor Master Slave Protocol Communication in an Intelligent Electronic Device，，的美國專利號(hào)6，792，337，所有這些文件在此都通過引用分別被全部并入本文。示出圖1的監(jiān)控器IED128，其具有在斷路器112 (S卩，斷路器112的下游)下面連接的其電壓和電流輸入，從而允許監(jiān)控器IED128監(jiān)控輸送到電容器組118的電流/功率/等。這個(gè)安裝點(diǎn)提供了關(guān)于電容器組118的狀況的更詳細(xì)的信息。如此處使用的，電容器組118、相應(yīng)組118內(nèi)的級(jí)120或在相應(yīng)級(jí)120內(nèi)的電容器124的“狀況”應(yīng)依據(jù)如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所使用的普通意義解釋。在一個(gè)非限制性示例中，“狀況”可以被解釋為部件或子部件由于例如老化、磨損和龜裂等——不管是正?；虍惓！斐傻南鄬?duì)功能或退化程度?？蛇x地，監(jiān)控器IED128的電壓和/或電流輸入可以在斷路器112之上(B卩，斷路器112的上游)連接，例如，在互感器140的輸出端處。這個(gè)可選的安裝點(diǎn)可能提供電容器組的較不詳細(xì)的視圖，但由于物理安裝的更容易和三相計(jì)量設(shè)備常常已經(jīng)安裝在那個(gè)水平處，也可以是更實(shí)際的方法。圖1的監(jiān)控器IED128被示為具有電容器組118中的每個(gè)接觸器122的二進(jìn)制狀態(tài)的輸入?？蛇x地，監(jiān)控器IED128能夠例如通過通信鏈路130接收直接來自PFC控制器126的關(guān)于接觸器狀態(tài)的信息，以允許監(jiān)控器IED128確切地跟蹤在給定時(shí)間哪個(gè)級(jí)120被占用。圖1的監(jiān)控器IED128也有輸出接觸點(diǎn)，其可以用來取代PFC控制器126的輸出接觸點(diǎn)，以便在必要時(shí)斷開級(jí)。這些輸入和輸出都可以利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字I/O端口來實(shí)現(xiàn)。最后，圖1示出兩個(gè)網(wǎng)絡(luò):可選的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)132和通用通信網(wǎng)134。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)132操作地將數(shù)據(jù)庫136連接到監(jiān)控器IED128，以便數(shù)據(jù)庫136能夠在與IED128物理地分離的位置上。這種配置允許在單獨(dú)計(jì)算設(shè)備——如果期望，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)或筆記本計(jì)算機(jī)(沒有示出)一中實(shí)現(xiàn)分析和通知/行動(dòng)?？蛇x地，可將常駐數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)到監(jiān)控器IED128的內(nèi)部，且可在本地執(zhí)行分析和通知/行動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，可以消除圖1所示的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫136。通用通信網(wǎng)134允許監(jiān)控器IED128為選擇的用戶和/或制造商的服務(wù)組織提供通知?？蛇x擇任何標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)是最受歡迎的預(yù)期選擇。現(xiàn)在參考圖2的流程圖，根據(jù)各種實(shí)施方式總體上描述用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的改進(jìn)的方法200。圖2示出相應(yīng)于至少一些指令的示例性算法，指令可以由控制器例如計(jì)算機(jī)的中央處理單元(CPU)執(zhí)行，以執(zhí)行與所公開的概念相關(guān)的以下描述的功能中的任一個(gè)或全部?？蓪⑴c算法200對(duì)應(yīng)的指令存儲(chǔ)在非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)比如硬盤或其他大容量存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)裝置上。方法200以圖2的塊201中所示的“測量”部件開始。在所示實(shí)施方式中，塊201的測量部件描述了監(jiān)控器IED128是如何處理作為輸入而被接收的信息例如電壓通道、電流通道和級(jí)接觸器狀態(tài)值的。圖3提供的流程圖說明了一起描述示例性測量部件300的幾個(gè)操作。監(jiān)控器IED128能夠以預(yù)定采樣率例如每秒、每零點(diǎn)幾秒或每若干秒連續(xù)對(duì)電壓和電流輸入進(jìn)行采樣，如圖3中的塊303所示的。根據(jù)此處稱為速率I的預(yù)定采樣率，接著在塊305處周期性地發(fā)起一組新的測量。作為例子，該速率可以是每秒一次。例如，當(dāng)?shù)搅嘶谒俾蔍繼續(xù)進(jìn)行一組測量的時(shí)間時(shí)，監(jiān)控器IED128繼續(xù)進(jìn)行兩條平行的測量路徑，如在圖3中由塊305和塊307所示的。在塊305，監(jiān)控器IED128對(duì)來自當(dāng)前測量間隔的電壓和電流采樣值的集合執(zhí)行一組計(jì)算，如下面更詳細(xì)描述的。在塊307，監(jiān)控器IED128接收或檢測來自每個(gè)級(jí)接觸器122的瞬時(shí)二元制狀態(tài)值(例如，0=開；1=關(guān))。與圖3的塊305和塊307中的操作相關(guān)的這兩條平行路徑可以用時(shí)間同步的方式執(zhí)行，以最大化以后使電氣測量結(jié)果與那時(shí)存在的接觸器狀態(tài)值相關(guān)聯(lián)的能力?？蛇x地，如果在塊305和塊307中闡述的操作不是時(shí)間同步的，則IED128可能需要丟棄在級(jí)變化后測量間隔中的任何值，以確保讀數(shù)穩(wěn)定。這將關(guān)于圖2的塊203被討論。在塊305中表示的計(jì)算可包括例如從電壓和電流采樣值得到的電氣測量，這對(duì)跟蹤以觀察隨著時(shí)間的 過去的趨勢(shì)可能是有利的?？杀挥?jì)算的一般測量的例子包括伏特(V)、安培(A)、瓦特(W)、伏特-安培無功或電抗(VAR)、功率因數(shù)、能量(以焦耳(J)或瓦特-小時(shí)(Wh)測量)、電壓/電流/電力諧波(以赫茲Hz測量的頻率處在V/A/W/VAR (或基本值的百分?jǐn)?shù))中測量)和波形。另外，根據(jù)電容器級(jí)120本身的電氣模型，有可能得到目前占用的電容器級(jí)120的特性的估計(jì)，比如以法拉(F)測量的總電容和以歐姆(Ω )測量的等效電阻。這一組計(jì)算值連同接觸器狀態(tài)值一起將被傳送給下一個(gè)塊?；貋韰⒖紙D2，方法200還包括在塊203確定測量是否穩(wěn)定。在一些實(shí)施方式中，穩(wěn)定性檢查部件203起作用來忽略或丟棄可能由于級(jí)接觸器122中的最新變化而不穩(wěn)定的任何測量，例如，一級(jí)或多級(jí)120被接入或斷開。在一個(gè)例子中，這通過比較電流測量間隔(在305和塊307得到)中的這組級(jí)接觸器值與來自以前測量間隔的值來完成。如果在這兩個(gè)間隔中接觸器值是相同的，則認(rèn)為測量和接觸器值是有效的，并將它們傳送給下一個(gè)塊(例如塊205)。在所說明的實(shí)施方式中，如果接觸器值從一個(gè)間隔到下一個(gè)間隔不同，那么方法200返回到測量塊201，而不通過圖2的流程圖中的其他塊。在一些實(shí)施方式中，穩(wěn)定性檢查部件203起作用來確保預(yù)定數(shù)量的測量間隔通過或預(yù)定量的時(shí)間在任何級(jí)變化后在繼續(xù)存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)之前通過。例如，監(jiān)控器IED128可配置成探測何時(shí)級(jí)接觸器122的狀態(tài)發(fā)生變化并響應(yīng)性地忽略或丟棄在隨后的比如5個(gè)測量間隔(或5秒)中的被自動(dòng)認(rèn)為“不穩(wěn)定”的任何測量。這個(gè)可選的方法提供系統(tǒng)的穩(wěn)定性的更靈活的解釋。正如上面所述的，用這種方式忽略或丟棄測量的一個(gè)原因是在圖3的塊307所確認(rèn)的計(jì)算與塊307的接觸器狀態(tài)讀數(shù)不是時(shí)間同步的情況。用這種方式忽略或丟棄測量的另一個(gè)原因是允許充足的時(shí)間段來使測量結(jié)果在接觸器切換之后穩(wěn)定，因?yàn)樵诮佑|器切換之后，可能有相關(guān)測量結(jié)果波動(dòng)的短時(shí)間段。方法200還包括在塊205存儲(chǔ)帶時(shí)間戳測量結(jié)果以及相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息。例如，存儲(chǔ)部件2 05獲取一組穩(wěn)定的測量結(jié)果和相關(guān)級(jí)接觸器狀態(tài)信息值作為輸入，并將所有這些數(shù)據(jù)連同時(shí)間戳一起寫入存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器。正如上文所示的，利用任何類型的可用的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)技術(shù)例如易失性存儲(chǔ)器(例如，隨機(jī)接入存儲(chǔ)器(RAM))和非易失性存儲(chǔ)器(例如，EEPR0M)，存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)可以在監(jiān)控器IED128的內(nèi)部。可選地，可將存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)從監(jiān)控器IED128例如通過可選的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)網(wǎng)132連接到監(jiān)控器IED128的圖1的數(shù)據(jù)庫136物理地分離。如果利用物理上獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)的方式可利用例如基于網(wǎng)絡(luò)的方法或監(jiān)控軟件包，例如從施耐德電氣可買到的PowerLogic ION企業(yè)軟件功率管理解決方案。根據(jù)本公開的一些方面，為給定測量間隔存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)在一起，使得來自該給定測量間隔的接觸器狀態(tài)值與在此給定間隔存儲(chǔ)的每個(gè)測量結(jié)果相關(guān)。接觸器狀態(tài)值可被視為在用作標(biāo)識(shí)符標(biāo)簽的整數(shù)中的單獨(dú)位。例如，如果電容器組中有10個(gè)級(jí)，10個(gè)接觸器狀態(tài)值可被視為在用作標(biāo)識(shí)符標(biāo)簽的整數(shù)中的10位。整組帶時(shí)間戳的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是圖2的分析塊209可采用的，以便搜索在一系列測量間隔中的任何相關(guān)趨勢(shì)。在塊207，圖2的方法200確定是否到了根據(jù)在此處稱為速率2的預(yù)定分析率繼續(xù)進(jìn)行周期性地分析步驟的時(shí)間。作為例子，該速率可為每天一次。如果還沒有到進(jìn)行的時(shí)間(即，塊207=否)，那么方法200將返回到測量塊201，而不通過圖2的流程圖中的剩余塊。然而，當(dāng)?shù)搅税l(fā)起新的分析的時(shí)間(即，塊207=是)時(shí)，程序流程將移動(dòng)到分析塊209。注意，如果需要，可在監(jiān)控器IED中或單獨(dú)的計(jì)算設(shè)備中執(zhí)行塊207、塊209和塊211。方法200繼續(xù)圖2的塊209中所示的“分析”部件。在所說明的實(shí)施方式中，分析塊209描述了方法200如何對(duì)所存儲(chǔ)的值執(zhí)行周期性分析以便評(píng)估電容器組118和其各級(jí)120的狀況。圖4是圖2中所示的方法的示例性分析部件400的流程圖。在圖4的流程圖中顯示了 6個(gè)不同的功能區(qū)，每個(gè)功能區(qū)在圖4中以相應(yīng)的圈住的數(shù)字標(biāo)識(shí)。下面將使用用于參考的數(shù)字詳細(xì)描述這六個(gè)功能區(qū)。(I)在選定間隔上掃描數(shù)據(jù)庫圖4的第一區(qū)控制通過所有已存儲(chǔ)的接觸器狀態(tài)組合(對(duì)于η個(gè)分立級(jí)，組合的理論最大值為2η)以及通過針對(duì)每種接觸器狀態(tài)組合的所有已存儲(chǔ)的測量結(jié)果的功能循環(huán)。圖4的第一功能區(qū)通過查詢數(shù)據(jù)庫136 (或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)以得到下一接觸器狀態(tài)組合而在塊403開始。第一功能區(qū)繼續(xù)到塊405，查詢數(shù)據(jù)庫136 (或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)以得到具有在此處作為速率3被引入的選定時(shí)間間隔上的同一組接觸器狀態(tài)值的測量結(jié)果。速率3的時(shí)間間隔可以和上文討論的分析間隔(B卩，速率2)相同，或者可以是不同的時(shí)間間隔。例如，分析間隔可以被設(shè)置為每天一次，且在分析塊209期間考慮的數(shù)據(jù)可以是來自前一天的所有數(shù)據(jù)。在這種情況下，速率3=速率2?？蛇x地，分析間隔可以被設(shè)置為每天一次，且在分析塊209中考慮的數(shù)據(jù)可以是來自不同的間隔的所有數(shù)據(jù)，例如，設(shè)置速率3來分析來自過去7天的數(shù)據(jù)。在這種情況下，速率3的時(shí)間段長于速率2。速率3的間隔長度的選擇可以為與實(shí)現(xiàn)相關(guān)的和/或用戶選定的。在接收到速率3所定義的間隔上給定的接觸器狀態(tài)值集合的所有測量之后，圖4的第一功能區(qū)循環(huán)過每個(gè)測量，查看一個(gè)參數(shù)的所有值，且然后查看下一參數(shù)的所有值，等等。對(duì)于每個(gè)參數(shù)，在速率3間隔長度上的帶時(shí)間戳的值集合被傳遞到下一功能區(qū)。(2)標(biāo)準(zhǔn)化一些測量參數(shù)應(yīng)在估計(jì)其變化率之前被標(biāo)準(zhǔn)化。這有助于確保在不同時(shí)間測量的值之間的公平比較。在塊407所示的標(biāo)準(zhǔn)化操作可以被視為一個(gè)參數(shù)相對(duì)于另一個(gè)參數(shù)的簡單線性模型(例如，利用值對(duì)而不是單值)?？赡艿臉?biāo)準(zhǔn)化因子的一些例子在非限制性的例子中包括實(shí)測電壓幅值、實(shí)測頻率、實(shí)測無功功率(kvar)以及周圍環(huán)境溫度。其它標(biāo)準(zhǔn)化方法也被設(shè)想為在本公開的范圍和精神內(nèi)。作為例子，實(shí)測參數(shù)可能是以瓦特(W)測量的有功功率。瓦特的實(shí)測值可隨著所施加的電壓幅值或隨著無功功率(kvar)的因而產(chǎn)生的值而成比例地變化。在該例中，僅僅瓦特的變化通常不足以指示與正常行為的偏差，因?yàn)樽兓赡軆H僅由所施加的電壓幅值中的預(yù)期變化引起。因此，在功率是測量參數(shù)的應(yīng)用中，塊407能夠在試圖評(píng)估變化率之前，對(duì)照電壓(瓦特/伏特)或?qū)φ諢o功功率(瓦特/kvar)來標(biāo)準(zhǔn)化測量結(jié)果。如圖4所示，在塊407中展示的標(biāo)準(zhǔn)化操作是可選的，且因此可以被全部消除或者可只應(yīng)用于某些類型的測量而非其它測量。在一些實(shí)施方式中，標(biāo)準(zhǔn)化因子對(duì)給定測量預(yù)先確定，以確保可預(yù)測的行為。如果標(biāo)準(zhǔn)化被應(yīng)用于測量，則該測量的每個(gè)帶時(shí)間戳的值將用同一種方法被標(biāo)準(zhǔn)化，然后被傳送給下一塊。(3)基準(zhǔn)變化率對(duì)于接觸器狀態(tài)值的每種組合和給定接觸器組合的每種類型的測量結(jié)果，基準(zhǔn)變化率需要例如在第四功能區(qū)中與確定的所測量的變化率進(jìn)行比較，這在下面被詳細(xì)地討論。因此，圖4的第三功能區(qū)在塊411操作來確定基準(zhǔn)變化率；有用于確定基準(zhǔn)變化率的幾種可能的方法。在第一個(gè)非限制性示例中， 可以將基準(zhǔn)變化率預(yù)設(shè)為給定類型的參數(shù)的硬編碼值。例如，可預(yù)期所估計(jì)的電容將隨時(shí)間的過去以一定速率減少，例如，該速率在正常情況下被估計(jì)為每年1%。在該實(shí)例中，可將電容測量的基準(zhǔn)變化率預(yù)設(shè)為每年1% (或不同時(shí)基的等值，例如速率3間隔)。在第二個(gè)非限制性示例中，可以從在監(jiān)控器IED126上或在數(shù)據(jù)庫136上已經(jīng)遠(yuǎn)程地存儲(chǔ)的測量結(jié)果的集合中獲得基準(zhǔn)變化率。例如，來自先前分析的測量結(jié)果的所計(jì)算的變化率可被評(píng)估或以另外方式被利用以為后續(xù)測量建立基準(zhǔn)變化率。在另一個(gè)實(shí)例中，基準(zhǔn)變化率可能對(duì)于接觸器狀態(tài)值的每個(gè)組合以及給定接觸器組合的每種類型的測量是不同的。因此，每當(dāng)?shù)谝淮斡龅叫碌慕佑|器狀態(tài)組合時(shí)，可能必須在檢查基準(zhǔn)變化率和所計(jì)算的變化率之間的偏差之前確定新的基準(zhǔn)變化率。例如，在啟動(dòng)期期間，例如以與上面關(guān)于塊413描述的相同的方式對(duì)可用的測量結(jié)果計(jì)算出變化率。這確保用與在啟動(dòng)期之后變化率被比較的相一致的方式來計(jì)算基準(zhǔn)變化率。一旦為給定組合收集到足夠數(shù)量的測量結(jié)果，這個(gè)計(jì)算的變化率就成為新的基準(zhǔn)變化率，且啟動(dòng)期結(jié)束。在第三個(gè)非限制性示例中，一個(gè)相的基準(zhǔn)變化率可基于其他相的測量結(jié)果來獲得。例如，在相特異性的測量結(jié)果中，可從其他兩相的測量結(jié)果中獲得一個(gè)相的基準(zhǔn)。在這種情況下，可能以給定測量的變化率檢測到兩個(gè)相之間的不平衡。相不平衡是反常的電容器的一個(gè)潛在跡象。在一些實(shí)施方式中，理念是，可能比較一個(gè)相的所計(jì)算的變化率與其他兩相的所計(jì)算的變化率(例如在塊413)。在這個(gè)特定的情況中，將基線定義(例如在塊411)為在它與其他兩相比較的模式中操作，而不是將它定義為單個(gè)數(shù)值。然后，當(dāng)確定是否存在與基線的偏差(例如在塊415)時(shí)，基線對(duì)照其他兩個(gè)兩相的兩個(gè)所計(jì)算的變化率來比較(例如，從塊413，其將隨時(shí)間而變化)，而不是比較單個(gè)預(yù)定值。在塊411確定基準(zhǔn)變化率之前，圖4的功能區(qū)3包括在塊409檢查來查看系統(tǒng)是否仍啟動(dòng)期內(nèi)。這可單獨(dú)地應(yīng)用于接觸器狀態(tài)值的每個(gè)組合以及給定組合的每個(gè)測量。因此，對(duì)每個(gè)組合可能有不同的“啟動(dòng)期”，且“啟動(dòng)期”并不僅僅是預(yù)設(shè)的時(shí)間長度。例如，啟動(dòng)期可以是為每個(gè)組合獲取足夠的測量結(jié)果集合所用的時(shí)間。一旦確定了基準(zhǔn)變化率，程序流程就繼續(xù)到步驟4。(4)所計(jì)算的變化率
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對(duì)于至少一些已存儲(chǔ)的帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)，為一參數(shù)確定變化率，此參數(shù)指示與電容器組118中的多個(gè)級(jí)120中的至少一個(gè)有關(guān)的測量結(jié)果或從所述測量結(jié)果得到。為此，如在塊413中示出的，圖4的分析部件400在第四個(gè)功能區(qū)中針對(duì)表示來自前面的速率3間隔的數(shù)據(jù)的這組帶時(shí)間戳的值來估計(jì)此參數(shù)的所觀測的變化率(以每單位時(shí)間的百分比變化為單位)。各種數(shù)學(xué)方法可用于為一組帶時(shí)間戳的值計(jì)算變化率。為了說明的目的，一個(gè)具體的例子將是計(jì)算在數(shù)據(jù)點(diǎn)當(dāng)中的最佳擬合曲線，并測量間隔結(jié)束時(shí)的曲線的斜率?？蛇x的示例將對(duì)所述間隔上的前五個(gè)測量結(jié)果(及其時(shí)間戳)取平均，并對(duì)最后五個(gè)測量結(jié)果(及其時(shí)間戳)取平均，以及計(jì)算連接這兩個(gè)平均值的線的斜率。無論選擇何種數(shù)學(xué)方法，因而產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果應(yīng)為被表示為該組合的每單位時(shí)間的百分比變化的數(shù)字。在圖4的塊413中闡述了在操作中的額外部件是應(yīng)對(duì)電容器的“預(yù)期”故障模式，其中在級(jí)120中的電容器124中的一個(gè)電容器的自我保護(hù)機(jī)制用來將此電容器從電路移除。在一些實(shí)施方式中，自我保護(hù)機(jī)制為自動(dòng)斷開設(shè)備，其例如可以通過超壓、過熱溫度、過流而被激活，從而將電容器從電路移除。為了便于檢測“預(yù)期”故障類型，可以根據(jù)級(jí)的結(jié)構(gòu)，即，電容器的數(shù)量來設(shè)置分立變化的幅值。雖然少見，這種故障被認(rèn)為是正常事件，因此通常不引起較大的關(guān)注。如果通過自我保護(hù)機(jī)制將電容器從電路移除，那么，某些測量(包括電流、電容、瓦特、kvar等)中會(huì)有一個(gè)分立級(jí)。因此，在估個(gè)變化率時(shí)，可能必須識(shí)別測量中的這些分立級(jí)中的任一個(gè)，并從所計(jì)算的變化率除去這個(gè)影響。在很多目前的電容器組裝置中，由于缺乏三相監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，常常檢測不到這種“預(yù)期”故障模式。所述特征的有用益處是檢測到以“預(yù)期”方式出故障的電容器，并將通知提供給消費(fèi)者或制造商的服務(wù)組織?！┰趬K413被確定，所得到的變化率就接著被傳送到第五個(gè)功能區(qū)以與基準(zhǔn)變化率進(jìn)行比較。(5)與基準(zhǔn)的偏差一旦確立了基準(zhǔn)變化率且確定了當(dāng)前變化率，這兩個(gè)變化率就被比較以產(chǎn)生偏差。例如，分析部件400在塊415確定在基準(zhǔn)變化率與所計(jì)算的變化率之間是否存在偏差，且如果存在，則偏差是多少。如果有偏差，如在塊417所示的，分析部件400存儲(chǔ)偏差信息用于統(tǒng)計(jì)分析。作為例子，可比較所計(jì)算的變化率與基準(zhǔn)變化率以識(shí)別參數(shù)(例如電容)是否正在以出乎意料地高的速率變化(例如每年的百分比變化)。例如，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，可以從簡單數(shù)學(xué)比較到對(duì)數(shù)據(jù)集的復(fù)雜分析來執(zhí)行邏輯比較，以查看統(tǒng)計(jì)曲線是否隨著時(shí)間移動(dòng)了相當(dāng)大的量。非限制性示例包括識(shí)別所計(jì)算的變化率是否大于基準(zhǔn)變化率加上預(yù)定增量(即，最大可允許的差異或閾值)。例如，如果參數(shù)的基準(zhǔn)變化率為1%/年(或在較短時(shí)間內(nèi)的等價(jià)數(shù)量)，且所述參數(shù)的預(yù)定增量被設(shè)置為
0.5%/年，如果所計(jì)算的變化率超過每年1.5%，那么，與基準(zhǔn)的不可接受的偏差將被探測至IJ。這種比較可被認(rèn)為確定所測定的變化率是否超過了圍繞參數(shù)的理論老化曲線的某個(gè)包絡(luò)。在一些實(shí)施方式中，預(yù)定增量可根據(jù)哪些級(jí)被占用/空閑而變化。例如，在電容以高于預(yù)期的速率減少的場合，電 容器組118中的單個(gè)電容器124可以展示加速老化模式。當(dāng)被占用的唯一級(jí)是包含不規(guī)則地退化的電容器124的級(jí)120時(shí)，所測定的電容應(yīng)被看到以高于基準(zhǔn)的速率減少。然而，當(dāng)多個(gè)級(jí)120被占用時(shí)，其中一個(gè)級(jí)包括不規(guī)則地退化的電容器124，這個(gè)效應(yīng)將減小，且所測定的電容可被看到以單級(jí)變化率和基準(zhǔn)變化率之間某處的速率減小。因此，在這個(gè)比較中應(yīng)用的增量可不僅基于正被測量的參數(shù)而且基于特定的級(jí)接觸器狀態(tài)值來被選擇。如果對(duì)當(dāng)前接觸器狀態(tài)組合和當(dāng)前測量結(jié)果檢測到與基準(zhǔn)的偏差(S卩，塊415=是)，那么，此偏差將在塊417中被記錄以用于所有觀測到的偏差的統(tǒng)計(jì)分析。如果沒有檢測到偏差(即，塊415=否)，程序流程直接繼續(xù)到第一功能區(qū)控制的下一個(gè)循環(huán)。在這兩種情況下，示例性分析部件400將從塊415或塊417繼續(xù)進(jìn)行到塊419，以確定當(dāng)前接觸器組合的所有測量結(jié)果是否完成。如果沒有(即，塊419=否)，程序流程返回到塊405并查詢數(shù)據(jù)庫136 (或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)以得到測量結(jié)果的下一集合，測量結(jié)果的下一集合在選定時(shí)間間隔，即，速率3內(nèi)具有相同的接觸器狀態(tài)值集合。如果是(即，塊419=是)，分析部件400將繼續(xù)到塊421，以確定所有接觸器狀態(tài)組合是否完成。如果沒有(即，塊421=否)，程序流程返回到塊403并查詢數(shù)據(jù)庫136 (或其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)以得到下一接觸器狀態(tài)組合。否貝U，分析部件400將繼續(xù)到下面討論的第六功能區(qū)。(6)偏差分析
根據(jù)區(qū)(I)- (5)估計(jì)級(jí)接觸器值和測量值的所有組合后，圖4的分析部件執(zhí)行對(duì)檢測到的偏差的統(tǒng)計(jì)分析，如塊423所示的，以評(píng)估電容器組、電容器組中的每個(gè)級(jí)和/或級(jí)中的每個(gè)電容器的狀況。在一些實(shí)施方式中，對(duì)級(jí)接觸器狀態(tài)值的每個(gè)組合檢測到的偏差執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析。作為非限制性的示例，電容器組118中的每個(gè)級(jí)120的狀況可以被表示為“置信水平”。置信水平可以是相應(yīng)的級(jí)可能有問題或相反地可能沒有問題的確定性的指示。該置信水平可以用數(shù)字(例如，為百分比)、用圖形(例如經(jīng)由相應(yīng)圖標(biāo))、描述地(例如通過敘述)或其他適當(dāng)?shù)氖侄伪硎?。在說明性實(shí)施方式中，置信水平被表示為三個(gè)可能值，以簡化對(duì)用戶的報(bào)告:綠色(或低水平)——級(jí)沒有問題的跡象；黃色(或中水平)——級(jí)有問題的潛在跡象；紅色(或高水平)——級(jí)有問題的高置信水平?？杀徽J(rèn)識(shí)地，可利用少于或多于三個(gè)的值，而在不偏離本公開的范圍。在塊423執(zhí)行的對(duì)所記錄的偏差的統(tǒng)計(jì)分析可以遵循各種不同的統(tǒng)計(jì)方法。方差分析(ANOVA)技術(shù)是比較只有一個(gè)接觸器發(fā)生了變化的組合以確定此變化是否在統(tǒng)計(jì)上重要的一個(gè)可能。另一個(gè)更基本的可能方法可包括:第一，當(dāng)一個(gè)且只有一個(gè)級(jí)接觸器被占用時(shí)，審查已檢測到的偏差。在這些情況下，與唯一被占用的接觸器相關(guān)的級(jí)可被識(shí)別為偏差之源。給用這種方式識(shí)別出的任何級(jí)指定紅色置信水平。第二，當(dāng)兩個(gè)且只有兩個(gè)級(jí)接觸器被占用時(shí)，審查已檢測到的偏差。在具有檢測到的偏差的這些二級(jí)組合的每個(gè)中，對(duì)于在先前分析中未已經(jīng)被指定紅色置信水平的任何級(jí)，給那些級(jí)臨時(shí)指定黃色置信水平。第三，當(dāng)三個(gè)且只有三個(gè)級(jí)接觸器被占用時(shí)，審查已檢測到的偏差。在具有檢測到的偏差的這些三級(jí)組合的每個(gè)中，對(duì)于在先前分析中未已經(jīng)被指定紅色置信水平的任何級(jí)，給那些級(jí)臨時(shí)指定黃色置信水平。本模式繼續(xù)到N-1個(gè)級(jí)接觸器被占用時(shí)探測任何偏差的點(diǎn)處，對(duì)該N-1級(jí)組合，給每個(gè)級(jí)臨時(shí)標(biāo)記黃色置信水平。最后，在分析所有的級(jí)接觸器組合之后，審查每個(gè)級(jí)的結(jié)果，一次一級(jí)。如果級(jí)被指定 為紅色置信水平，或者如果它以前由于紅色置信水平(因此對(duì)這個(gè)間隔不產(chǎn)生數(shù)據(jù))而斷開，那么該級(jí)的最終置信水平為紅色置信水平。否則，檢查級(jí)被臨時(shí)指定為黃色置信水平的所有級(jí)組合。如果所有這些級(jí)組合涉及已經(jīng)被指定為紅色置信水平的至少一個(gè)級(jí)，或者如果沒有級(jí)被臨時(shí)指定為黃色置信水平的組合，那么，這些級(jí)的最終置信水平為綠色置信水平。否則，最終置信水平為黃色置信水平。上文所述的偏差分析只是一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方法。也可以設(shè)想其他方法，其可能包括對(duì)未導(dǎo)致與基準(zhǔn)的偏差的觀察到的級(jí)組合的分析，以便進(jìn)一步將置信度借給綠色評(píng)估。在另一個(gè)可選的配置中，如果檢測到“預(yù)期”故障模式(其中級(jí)120中的電容器124的一個(gè)電容器內(nèi)的自我保護(hù)機(jī)制起作用來將所述電容器從電路移除)，對(duì)應(yīng)電容器和/或級(jí)被指定為黃色置信水平，并且適當(dāng)?shù)耐ㄖ话l(fā)送給用戶和/或服務(wù)團(tuán)隊(duì)。例如，電容減少的速率被認(rèn)為是正常的，但可能有由于保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行而產(chǎn)生的顯著的變化，級(jí)被指定為黃色置信水平。這樣的行動(dòng)將意味著級(jí)正在容量之下運(yùn)行，以及可能需要維護(hù)，以使級(jí)恢復(fù)到預(yù)期的性能。因?yàn)闆]有與“預(yù)期”故障模式相關(guān)的迫在眉睫的危險(xiǎn)，級(jí)不被指定為紅色置信水平。一旦合適的置信水平被指定，分析部件400就在塊425輸出選定級(jí)(例如全部為紅色置信水平)或所有級(jí)的置信水平(或其他指示)。圖4的示例性分析部件400提供每一級(jí)的置信水平，作為在圖2和圖4中的塊211中標(biāo)識(shí)的行動(dòng)/決策部件的輸入。圖5為圖2中所示的方法200的總體被表示為500的示例性行動(dòng)/決策部件的流程圖。在圖5的所示實(shí)施方式中，行動(dòng)/決策部件500循環(huán)過電容器組中的每個(gè)級(jí)，檢查置信水平以確定合適的相應(yīng)行動(dòng)過程(如果有的話)。例如，在塊501，對(duì)電容器組118中的每個(gè)級(jí)120取回置信水平。然后，行動(dòng)/決策部件500在塊503確定給每個(gè)級(jí)120指定了什么置信水平?？蛇x地，可以將塊501和塊503組合以只取回其預(yù)選的置信水平(例如只被指定紅色置信水平的級(jí))。根據(jù)塊505，如果特定級(jí)的置信水平被指定為了紅色，則電容器組監(jiān)控系統(tǒng)110可以可選地起作用來例如使用觸點(diǎn)輸出斷開該級(jí)。這個(gè)特性是可配置的，因?yàn)樗谝恍┭b置中是希望有的安全特性，而在其它裝置中是不希望有的。如果級(jí)的置信水平為紅色或黃色，主動(dòng)通知可被發(fā)起，例如以如圖5的塊507所示的警告用戶或其他適當(dāng)?shù)娜藛T。在一些實(shí)施方式中，這個(gè)警告將潛在問題的識(shí)別轉(zhuǎn)換為用戶或服務(wù)人員接受的所推薦的操作/響應(yīng)策略。例如，接收到該警告的方可包括用戶、設(shè)備管理員和/或制造商的服務(wù)組織。警告本身被用來標(biāo)記需要維修的級(jí)(在紅色置信的情況下)或需要檢驗(yàn)的級(jí)(在黃色置信的情況下)。它還可包括序列號(hào)或其他相關(guān)信息，以用于檢查召回通知。用于該通知警告的技術(shù)可包括web推送、短信等，利用監(jiān)控器IED128或用于分析的可選或遠(yuǎn)程計(jì)算裝置的通信能力?？蛇x地，警告可以通過監(jiān)控軟件包例如PowerLogic ION企業(yè)軟件功率管理解決方案或另一監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)軟件應(yīng)用程序而推送。不管級(jí)的置信水平如何，被動(dòng)通知都可被發(fā)起，以基于例如最近的分析提供所有級(jí)的當(dāng)前置信水平的靜態(tài)顯示。該狀態(tài)可使用基于web的視圖直接從監(jiān)控器IED128提供?？蛇x地，它可包括在監(jiān)控軟件包例如PowerLogic ION企業(yè)軟件功率管理解決方案或其他SCADA軟件應(yīng)用所提供的視圖中。電容器組裝置100也能夠集成用于每個(gè)級(jí)的置信水平的本地指示器。一個(gè)代表性的方法將是給每個(gè)級(jí)提供多色LED設(shè)備，并根據(jù)當(dāng)前置信水平使每個(gè)級(jí)的適合的顏色生效。在一些實(shí)施 方式中，圖2的方法200包括至少上面列舉的那些塊。忽略塊、包括附加區(qū)塊和/或修改所提供的順序也在本公開的范圍和精神內(nèi)。應(yīng)進(jìn)一步注意，方法200表示監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組中的單個(gè)循環(huán)。然而，預(yù)期方法200可以以重復(fù)和/或系統(tǒng)化的方式被應(yīng)用?，F(xiàn)在參考圖6的流程圖，通常根據(jù)各種實(shí)施方式描述了用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)電容器組的改進(jìn)方法600。圖6表示示例性算法，其相應(yīng)于可被控制器例如計(jì)算機(jī)的中央處理單元(CPU)執(zhí)行的至少一些指令，以執(zhí)行下文所述的與所公開的概念相關(guān)的任何或所有功能?？梢耘c算法200對(duì)應(yīng)的指令存儲(chǔ)到非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，例如硬盤或其他大容量存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)裝置上。方法600在塊601開始，接收指示在由相應(yīng)的接觸器操作地耦合到所述電容器組的級(jí)的相應(yīng)電力線路上的電壓或電流或者電壓和電流的測量結(jié)果。在塊603，接收指示接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息。方法600繼續(xù)到塊605，其中來自塊601的測量結(jié)果以及來自區(qū)塊603的接觸器狀態(tài)信息被加時(shí)間戳。此后，帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息一起在塊607被存儲(chǔ)。塊609包括根據(jù)這個(gè)已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)確定參數(shù)變化率，該參數(shù)指示或得自于至少與電容器組中的多個(gè)級(jí)的至少一個(gè)級(jí)相關(guān)的測量結(jié)果。如在塊611所示的，將所確定的變化率與基準(zhǔn)變化率進(jìn)行比較，以產(chǎn)生偏差(如果有的話)。如果產(chǎn)生非零偏差，則塊613包括確定所述偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)(例如超過預(yù)定閾值)。如果滿足標(biāo)準(zhǔn)，塊613通過指示偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)(例如通過指定合適的置信水平并將該置信水平通知給用戶)而做出響應(yīng)。雖然說明和描述了本公開的特定的實(shí)施方式和應(yīng)用，應(yīng)理解，本公開不限于在此公開的精確的結(jié)構(gòu)和組成，以及各種修改、改變和變形可以從以上描述中變得明顯，而不偏離如所附權(quán) 利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控具有多個(gè)級(jí)的至少一個(gè)電容器組的方法，所述方法包括: 接收指示在相應(yīng)的電力線路上的電壓或電流或者電壓與電流的測量結(jié)果，所述電力線路通過相應(yīng)的接觸器操作地耦合到所述電容器組的所述多個(gè)級(jí)； 接收指示所述接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息； 給所述測量結(jié)果和所述接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳； 存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的測量結(jié)果以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息中的相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息； 對(duì)于至少一些所存儲(chǔ)的帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)，確定參數(shù)的變化率，所述參數(shù)指示或得自于至少與所述電容器組中的所述多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果；比較所確定的變化率與基準(zhǔn)變化率以產(chǎn)生偏差； 確定所述偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及 響應(yīng)于所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)，指示所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述比較包括確定所述基準(zhǔn)變化率與所述確定的變化率之間的差值，其中如果所述差值超過預(yù)定閾值，則所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)，且其中所述指示包括響應(yīng)于所述差值超過所述預(yù)定閾值而顯示相關(guān)的級(jí)具有潛在問題的指示。
3.如權(quán)利要求1所述的方 法，還包括: 確定所述電容器組中的每個(gè)級(jí)的置信水平，所述置信水平指示每個(gè)級(jí)的潛在問題的置信度；以及 指示每個(gè)級(jí)的置信水平。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述置信水平包括高水平、中水平和低水平，所述方法還包括: 當(dāng)在一段觀察時(shí)期內(nèi)相應(yīng)的級(jí)總是產(chǎn)生在該級(jí)的所確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率之間的偏差時(shí)，為所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定高置信水平； 為二級(jí)組合中的所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定中置信水平，所述二級(jí)組合中的所述級(jí)中的相應(yīng)級(jí)對(duì)沒有被指定所述高置信水平的所述級(jí)中的任一個(gè)產(chǎn)生偏差；以及 為級(jí)的組合中的級(jí)中的相應(yīng)級(jí)指定低置信水平，所述級(jí)的組合中的級(jí)中的相應(yīng)級(jí)與在該級(jí)的所確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率之間的任何偏差不相關(guān)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括: 傳遞至少一個(gè)指令以使被指定了所述高置信水平的級(jí)中的相應(yīng)級(jí)斷開。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 忽略所述測量結(jié)果中的相應(yīng)測量結(jié)果，所述相應(yīng)測量結(jié)果由于一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)接觸器的最近狀態(tài)變化而不穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述忽略包括丟棄所述測量結(jié)果中的在所述一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)接觸器的所述最近狀態(tài)變化后的預(yù)定間隔內(nèi)獲取的相應(yīng)測量結(jié)果。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括: 比較來自前一測量間隔的狀態(tài)信息值集合與當(dāng)前測量間隔中的狀態(tài)信息值集合；以及如果所述前一狀態(tài)信息值集合與所述當(dāng)前的狀態(tài)信息值集合不同，則推斷出所述測量結(jié)果不穩(wěn)定。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括:對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)來標(biāo)準(zhǔn)化所述測量結(jié)果。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)包括電壓幅值、實(shí)測頻率、實(shí)測無功功率或環(huán)境溫度。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定變化率包括識(shí)別所述測量結(jié)果中的分立級(jí)，以及當(dāng)確定所述變化率時(shí)移除所述分立級(jí)。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定變化率包括計(jì)算最佳擬合曲線以及測量所述最佳擬合曲線在預(yù)定間隔的斜率。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 從已接收的測量結(jié)果計(jì)算預(yù)定參數(shù)的值，所述計(jì)算預(yù)定參數(shù)和所述接收狀態(tài)信息實(shí)質(zhì)上同步。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接收狀態(tài)信息包括從所述接觸器接收所述狀態(tài)信息或從操作地連接到所述接觸器的功率因數(shù)校正(PFC)控制器接收所述狀態(tài)信息。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基準(zhǔn)變化率為給定類型的參數(shù)的預(yù)設(shè)值。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 每當(dāng)所接收的狀態(tài)信息包括以前沒有接收的新接觸器狀態(tài)組合時(shí)，確定新的基準(zhǔn)變化率。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 從至少兩個(gè)其他電相的測量結(jié)果確定相特異性的測量結(jié)果中的一個(gè)電相的基準(zhǔn)變化率。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述確定的變化率和所述基準(zhǔn)變化率的單位是每單位時(shí)間預(yù)定參數(shù)的百分比變化。
19.一種或多種包括指令的機(jī)器可讀非臨時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)使所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行與電容器組監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的操作，所述操作包括: 接收指示在相應(yīng)的電氣線路上的電壓或電流或者電壓與電流的測量結(jié)果，所述相應(yīng)的電氣線路通過相應(yīng)的接觸器操作地耦合到電容器組中的多個(gè)級(jí)； 接收指示所述接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息； 給所述測量結(jié)果和所述接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳； 存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的測量結(jié)果以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息中的相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息； 對(duì)于至少一些所存儲(chǔ)的帶時(shí)間戳的測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)，確定參數(shù)的變化率，所述參數(shù)指示或得自于至少與所述電容器組中的所述多個(gè)級(jí)中的至少一個(gè)相關(guān)的測量結(jié)果；比較所確定的變化率與基準(zhǔn)變化率以產(chǎn)生偏差； 確定所述偏差是否滿足所述標(biāo)準(zhǔn)；以及 響應(yīng)于所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)，指示所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)。
20.一種用于監(jiān)控多個(gè)電容器組的方法，所述多個(gè)電容器組中的每一個(gè)電容器組具有多個(gè)級(jí)，每個(gè)所述級(jí)包括至少一個(gè)電容器，所述方法包括: 接收指示在相應(yīng)的電氣線路上的電壓和電流的測量結(jié)果，所述相應(yīng)的電氣線路通過相應(yīng)的接觸器選擇性地耦合到所述多個(gè)電容器組中的每個(gè)電容器組中的所述多個(gè)級(jí)； 接收指示所述接觸器中的每個(gè)接觸器的相應(yīng)二進(jìn)制狀態(tài)的狀態(tài)信息；給所述測量結(jié)果和所述接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳； 存儲(chǔ)每個(gè)帶時(shí)間戳的測量值以及帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息的相應(yīng)組合； 對(duì)于每個(gè)接觸器狀態(tài)組合，計(jì)算指示所述多個(gè)電容器組中的每個(gè)電容器組的每個(gè)級(jí)的退化的變化率； 比較計(jì)算的變化率和基準(zhǔn)變化率，以確定在所述基準(zhǔn)變化率與所述計(jì)算的變化率之間是否存在偏差； 如果所述偏差存在，分析所述偏差以確定所述偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及 如果所述偏差滿足所述 標(biāo) 準(zhǔn)，輸出指示所述偏差滿足所述標(biāo)準(zhǔn)的通知。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于監(jiān)控具有多個(gè)級(jí)的一個(gè)或多個(gè)電容器組的系統(tǒng)、方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)理念目的在于用于監(jiān)控具有多個(gè)級(jí)的至少一個(gè)電容器組的方法。該方法包括接收指示在電力線路上的電壓和/或電流的測量結(jié)果，電力線路通過相應(yīng)的接觸器耦合到電容器組的多個(gè)級(jí)；接收指示接觸器的相應(yīng)狀態(tài)的狀態(tài)信息；給測量結(jié)果和接觸器狀態(tài)信息加時(shí)間戳；存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的測量結(jié)果以及相應(yīng)的帶時(shí)間戳的接觸器狀態(tài)信息；確定指示從至少與電容器組中的至少一個(gè)級(jí)相關(guān)的測量結(jié)果得到的參數(shù)的變化率；比較確定的變化率與基準(zhǔn)變化率以產(chǎn)生偏差；確定偏差是否滿足標(biāo)準(zhǔn)；以及如果是，指示偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)G01R31/12GK103229065SQ201180057115
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者大衛(wèi)·T·塔克基, 讓-馬克·盧平 申請(qǐng)人:施耐德電氣美國股份有限公司