評估電力線上的噪聲和過流的制作方法
【專利說明】評估電力線上的噪聲和過流
[0001] 分案申請
[0002] 本發(fā)明是申請?zhí)枮镃N201180012549. 7的發(fā)明專利申請的分案申請。原申請的申 請日為2011年3月4日，申請?zhí)枮镃N201180012549. 7,發(fā)明名稱為"評估電力線上的噪聲 和過流"。
[0003] 著作權(quán)聲明
[0004] 本發(fā)明文件包含的材料中的一部分公開物是受著作權(quán)保護的。該著作權(quán)的權(quán)利人 不反對任何人復(fù)制專利文件或?qū)＠_物，但其本人保持所有著作權(quán)的權(quán)利。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0007] 本發(fā)明涉及電力配送的電力線路，更特別地，是涉及一種為了識別噪聲源或過電 流源的位置，對電力線路上的噪聲和過電流的評估。
[0008] 2.相關(guān)【背景技術(shù)】的說明
[0009] 在本部分中所描述的方法是可以實現(xiàn)的方法，而不一定是之前已證實或已實現(xiàn)的 方法。然而，除非特別說明，本部分中所描述的方法對于本申請中的權(quán)利要求不是現(xiàn)有技 術(shù)，并且不認為在此部分中包含現(xiàn)有技術(shù)。
[0010] 局部放電（PartialDischarge,PD)是在受損的電力電纜絕緣層中發(fā)生的一種現(xiàn) 象，受損原因可能是如：老化、物理特性損壞或處于過強電場中。ro可以損害電纜、連接件、 避雷器以及其他高壓設(shè)備。有缺陷的架空電纜用絕緣子也會引致噪聲的產(chǎn)生，并伴有類似 于ro的頻率以及相位特性。ro產(chǎn)生短脈沖，該短脈沖的持續(xù)時間是納秒級或更短。ro脈沖 常常出現(xiàn)在交流（ac)電力電壓的特定相位中，并大致與電力頻率或電力頻率的兩倍同步。 ro被認為是線路同步噪聲或線路觸發(fā)噪聲這類已知噪聲中的一種。ro脈沖具有連續(xù)的寬 帶頻譜，該寬帶頻譜通常包括的范圍是1千赫茲至數(shù)百兆赫茲。
[0011] 美國專利7, 532, 012公開了多種捕捉ro脈沖的技術(shù)，也公開了多種用于評估波形 的參數(shù)，以區(qū)分與線路頻率同步化現(xiàn)象，例如ro脈沖，有關(guān)的波形，和名為"侵入"，不具有 線路頻率周期性的外部干擾。對于從ro中辨別出的波形，這些參數(shù)具有進一步量化該ro 強度的實用性。
[0012] 受損電纜也可能遭受到非常短暫的強電流脈沖，例如：可預(yù)計到的越過其自身的 電弧或其他臨時短路情況。在受損電纜完全失效之前需要識別它，更特別地是，發(fā)現(xiàn)它的特 定位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明公開了多種評估與電力線路上的噪聲和過流有關(guān)的參數(shù)的技術(shù)。這些技術(shù) 特別適合于描述局部放電（PD)的特征，并且適合于識別噪聲源或過流源的位置。
[0014] 這些技術(shù)中的一種技術(shù)是一種方法，包括（a)測量電力電纜上感應(yīng)到的局部放電 脈沖的第一頻譜組分的最大振幅，（b)在第一頻譜組分的最大振幅出現(xiàn)之處，確定電力電纜 上電力頻率信號的相位，（c)測量該相位的局部放電脈沖的第二頻譜組分的最大振幅，以及 (d)根據(jù)第一頻譜組分的最大振幅與第二頻譜組分的最大振幅之間的關(guān)系，確定電力電纜 上局部放電脈沖出現(xiàn)的位置。
[0015] 這些技術(shù)中的另一種技術(shù)包括（a)通過在電力電纜上的電源信號中一個循環(huán)周 期的多個相位，測量所述電力電纜上感應(yīng)到的ro脈沖的頻譜組分的峰值振幅；(b)從所述 峰值振幅中減去背景噪聲電平，從而產(chǎn)生結(jié)果振幅，以及（C)將所述結(jié)果振幅相加，從而得 出ro之和，這表明了所述電力電纜上ro的活躍程度。
[0016] 這些技術(shù)中的另一種技術(shù)是一種方法，包括（a)在電力電纜的第一位置處，測量 超出閾值的第一電流的第一幅度；(b)在電力電纜的第二位置處，測量未超出閾值的第二 電流的第二幅度，以及（c)根據(jù)第一幅度和第二幅度之間的關(guān)系，確定電力電纜上的故障 位置。
[0017] 本發(fā)明也公開了一種執(zhí)行上述方法的系統(tǒng)，以及一種存儲介質(zhì)，該存儲介質(zhì)包含 控制處理器執(zhí)行這些方法的指令。
[0018] 此外，提供了一種系統(tǒng)，包括：
[0019] (i)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)閉合時，來自電力線的噪聲通過該開關(guān)；當(dāng)開關(guān)打開時，噪聲不 可通過該開關(guān)；
[0020] (ii)放大器，設(shè)于開關(guān)之后，其產(chǎn)生放大的輸出量；
[0021] (iii)通道，其具有：
[0022] (a)濾波器，在特定頻段內(nèi)，其上有放大了輸出的頻譜組分通過，從而產(chǎn)生經(jīng)濾波 后的輸出；以及
[0023] (b)檢波器，多次檢測經(jīng)濾波后輸出的值，從而產(chǎn)生一系列的值；以及
[0024] (iv)處理器：
[0025] (a)當(dāng)開關(guān)打開時，該處理器確定該一系列值中的最小值，從而獲得第一底線值；
[0026] (b)當(dāng)開關(guān)閉合時，該處理器確定該一系列值中的最小值，從而獲得第二底線值； 以及
[0027] (c)確定第二底線值和第一底線值之間的差值，從而產(chǎn)生超出值，該超出值表示電 力線噪聲的過量值，該電力線噪聲大于放大器噪聲。
【附圖說明】
[0028] 圖1表示設(shè)置多個組件的配電系統(tǒng)的一部分，這些組件用于檢測配電系統(tǒng)中電纜 線上的局部放電（PD)。
[0029] 圖2是ro檢波器的方框圖。
[0030] 圖3表示配電系統(tǒng)的一部分，其包括耦合器和ro檢波器的網(wǎng)絡(luò)，用以檢測該配電 系統(tǒng)內(nèi)多個位置的局部放電。
[0031]圖4是用于ro檢波器單個頻道的電力頻率信號單個循環(huán)周期的背景噪聲的曲線 圖。
[0032] 圖5A是ro檢波器頻道輸出處的信號曲線圖，其中該信號包括單個ro脈沖。
[0033] 圖5B是與圖5A中同一信號的超出閾值的數(shù)據(jù)點的曲線圖。
[0034] 圖6A是記錄兩個ro脈沖的曲線圖，這兩個ro脈沖在ro檢波器的頻道中捕獲。
[0035]圖6B是與圖6A中相同的兩個ro脈沖的曲線圖，這兩個ro脈沖在ro檢波器的另 一頻道中捕獲。
[0036]圖7是采樣信號的曲線圖，其中每個采樣值表示在電力頻率的單個循環(huán)周期的單 個頻道或ro檢波器中的一個獨立的時間塊，例如4個相位。
[0037]圖8是狀態(tài)機的狀態(tài)圖，其控制ro檢波器中最大保持模式和單個循環(huán)模式之間的 轉(zhuǎn)換。
[0038] 圖9是峰值電流記錄器的原理示意圖。
[0039] 在多幅附圖中，共同的組件或特征都采用相同的附圖標記來表示。
【具體實施方式】
[0040] 在電力線通信系統(tǒng)中，電力頻率范圍通常是50至60赫茲（Hz)，并且數(shù)據(jù)通信信號 頻率大于1兆赫茲（MHz)，通常范圍是1至50兆赫茲（MHz)。用于電力線通信的數(shù)據(jù)耦合 器，與電力線和通信裝置，如調(diào)制解調(diào)器之間的數(shù)據(jù)通信信號耦合。
[0041] 這種數(shù)據(jù)耦合器的一個示例是電感耦合器，包括磁芯、以及纏繞磁芯一部分的線 圈。磁芯由磁性材料制成并且其中包括一孔。電感耦合器像變壓器一樣運行，并且其位于 電力線上，使得電力線穿過該孔并充當(dāng)變壓器的初級線圈，同時該電感耦合器的線圈充當(dāng) 變壓器的次級線圈。通過該磁芯，在電力線和次級線圈之間耦合數(shù)據(jù)通信信號。該次級線 圈依次與通信裝置耦合。
[0042] 對電感耦合器的另一種使用，是將電感耦合器圍繞相線或中線放置，并感應(yīng)由局 部放電（PD)產(chǎn)生的高頻能量。功能組合實現(xiàn)的協(xié)同作用，包括電纜和絕緣子狀況的持續(xù)感 應(yīng)，以及數(shù)據(jù)通信，是非常有優(yōu)勢的。
[0043] 電容耦合器也可以用于局部放電感應(yīng)及通信。然而，高壓電容器本身易受其內(nèi)在 的局部放電的影響，難以將其內(nèi)在的局部放電與電纜或絕緣的局部放電區(qū)別開來。因此，盡 管電容耦合器也可以用于感應(yīng)局部放電，但電感耦合器更適合本發(fā)明任務(wù)。
[0044] 圖1示出了配電系統(tǒng)100的一部分，該配電系統(tǒng)100設(shè)有多個組件，用以檢測配電 系統(tǒng)100中電纜上的局部放電。配電系統(tǒng)100包括中壓地下電纜，即，電纜105 ;配電變壓 器101、接地棒118、電感耦合器，S卩，耦合器120,以及局部放電（PD)檢波器130。
[0045] 耦合器120包括具有貫通孔（未示出）的磁芯（未示出）。耦合器120用作變壓 器，并且其位于電纜105上，使得電纜105穿過該貫通孔并用作耦合器120的初級線圈。耦 合器120還包括次級線圈，其具有經(jīng)由電纜125接至檢波器130的引線。電纜105具有 多條同軸中線110,這些同軸