使用計量器數(shù)據(jù)的分發(fā)系統(tǒng)分析的制作方法
【專利摘要】一種監(jiān)控系統(tǒng)包括：第一傳感器，放置在沿相導(dǎo)體線路的第一位置處，和第二傳感器，放置在沿相導(dǎo)體線路的第二位置處。第一傳感器被配置為生成同步相量數(shù)據(jù)的第一集合。第二傳感器被配置為生成同步相量數(shù)據(jù)的第二集合。該監(jiān)控系統(tǒng)包括處理器，被配置為接收同步相量數(shù)據(jù)的第一集合和同步相量數(shù)據(jù)的第二集合。處理器被進(jìn)一步配置為基于電連接至相導(dǎo)體的至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓來確定該至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓。該處理器被進(jìn)一步配置為基于同步相量數(shù)據(jù)的第一集合、同步相量數(shù)據(jù)的第二集合以及初級側(cè)電壓來確定至少一個相導(dǎo)體狀況。
【專利說明】使用計量器數(shù)據(jù)的分發(fā)系統(tǒng)分析
[0001] 本申請為2011年7月13日進(jìn)入中國國家階段的、申請日為2010年1月12日的、 名稱為"使用計量器數(shù)據(jù)的分發(fā)系統(tǒng)分析"的第201080004559. 1號中國專利申請的分案申 請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本申請涉及電系統(tǒng)分析，并且更具體地涉及電分發(fā)系統(tǒng)分析。

【背景技術(shù)】
[0003] 相量（phasor)數(shù)據(jù)可以用來分析諸如傳輸系統(tǒng)之類的電力系統(tǒng)。相量數(shù)據(jù)可被 同步，從而允許使用經(jīng)同步的系統(tǒng)數(shù)據(jù)來針對電力系統(tǒng)中的導(dǎo)體線路完成各種分析。然而， 用于獲得相量數(shù)據(jù)的傳感器可能沿導(dǎo)體線路分隔較遠(yuǎn)，這可能降低在基于相量數(shù)據(jù)定位有 問題的導(dǎo)體線路時的準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一種配置用于確定分發(fā)系統(tǒng)中至少一個相（phase)導(dǎo)體狀況的監(jiān)控系統(tǒng)可以包 括第一傳感器，其放置在沿相導(dǎo)體線路的第一位置處。該第一傳感器可以配置用于生成同 步相量數(shù)據(jù)的第一集合。該監(jiān)控系統(tǒng)可以包括第二傳感器，其放置在沿該相導(dǎo)體線路的第 二位置處。該第二傳感器可以配置用于生成同步相量數(shù)據(jù)的第二集合。該監(jiān)控系統(tǒng)可以包 括處理器，配置用于接收同步相量數(shù)據(jù)的第一集合和同步相量（synchrophasor)數(shù)據(jù)的第 二集合。該處理器可以進(jìn)一步配置用于基于電連接至相導(dǎo)體的至少一個分發(fā)變壓器的次級 側(cè)電壓來確定該至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓。該處理器進(jìn)一步配置用于基于同步相 量數(shù)據(jù)的第一集合、同步相量數(shù)據(jù)的第二集合以及至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓來確 定至少一個相導(dǎo)體狀況。
[0005] -種確定相導(dǎo)體線路的至少一個狀況的方法可以包括：接收與相導(dǎo)體線路關(guān)聯(lián)的 同步相量數(shù)據(jù)的第一集合。該方法可以進(jìn)一步包括接收與相導(dǎo)體線路關(guān)聯(lián)的同步相量數(shù)據(jù) 的第二集合。該方法可以進(jìn)一步包括基于至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓來確定至少一 個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓。該方法可以進(jìn)一步包括基于同步相量數(shù)據(jù)的第一集合、同步 相量數(shù)據(jù)的第二集合以及至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓來確定至少一個相導(dǎo)體線路 狀況。
[0006] -種計算機(jī)可讀介質(zhì)可以編碼有由處理器執(zhí)行的計算機(jī)可執(zhí)行指令。該計算機(jī)可 讀介質(zhì)可以包括：可執(zhí)行以接收與相導(dǎo)體線路關(guān)聯(lián)的同步相量數(shù)據(jù)的第一集合的指令，以 及可執(zhí)行以接收與該相導(dǎo)體線路關(guān)聯(lián)的同步相量數(shù)據(jù)的第二集合的指令。該計算機(jī)可讀介 質(zhì)可以進(jìn)一步包括可執(zhí)行以基于至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓來確定至少一個分發(fā) 變壓器的初級側(cè)電壓的指令。該計算機(jī)可讀介質(zhì)可以進(jìn)一步包括可執(zhí)行以基于同步相量數(shù) 據(jù)的第一集合、同步相量數(shù)據(jù)的第二集合以及至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓來確定至 少一個相導(dǎo)體線路狀況的指令。
[0007] -種確定分發(fā)系統(tǒng)中的多個傳感器點以獲得經(jīng)同步數(shù)據(jù)的方法可以包括：加載代 表分發(fā)系統(tǒng)的圖。該方法可以進(jìn)一步包括：基于第一預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來確定該圖上位于分發(fā)系統(tǒng) 的第一層級的傳感器點的第一集合。該方法可以進(jìn)一步包括：基于用戶輸入標(biāo)準(zhǔn)來確定該 圖上位于分發(fā)系統(tǒng)的第一層級的傳感器點的第二集合。
[0008] 本發(fā)明的其他目的和優(yōu)勢將從參考附圖進(jìn)行的下述描述變得顯然，在附圖中示出 了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 參考以下附圖和描述，能夠更好地理解本發(fā)明。附圖中的部件并不必須按比例繪 制，而是將重點放在示出本發(fā)明的原理上。而且，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記貫穿不同視圖 指示對應(yīng)的部分。
[0010] 圖1是分發(fā)系統(tǒng)示例的圖解視圖；
[0011] 圖2是分發(fā)系統(tǒng)的T形等效電路示例；
[0012] 圖3是用于分解T形等效電路的技術(shù)的示例；
[0013] 圖4是用于分解T形等效電路的技術(shù)的另一示例；
[0014] 圖5是經(jīng)分解的圖2中T形等效電路示例；
[0015] 圖6是分發(fā)系統(tǒng)一部分的圖解視圖；
[0016] 圖7是用于確定分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓的示例操作流程圖；
[0017] 圖8是配置用于確定分發(fā)系統(tǒng)中狀態(tài)變量值的系統(tǒng)示例；
[0018] 圖9是配置用于確定線路導(dǎo)體故障的系統(tǒng)示例；
[0019] 圖10是用以確定分發(fā)系統(tǒng)中的相導(dǎo)體線路故障的示例操作流程圖；以及
[0020] 圖11是用以確定分發(fā)系統(tǒng)中的傳感器點的示例操作流程圖。

【具體實施方式】
[0021] 圖1描繪了示例性分發(fā)系統(tǒng)100的圖解視圖。分發(fā)系統(tǒng)100可以包括變電站102， 其沿著相導(dǎo)體線路104向電路終端106供應(yīng)電力。分發(fā)系統(tǒng)（諸如，分發(fā)系統(tǒng)100)可以包 括不止一個相導(dǎo)體，諸如在三相公用事業(yè)分發(fā)系統(tǒng)中便是如此。圖1的圖解視圖示出單一 相以作為示例；然而，所描述的原理可以應(yīng)用于實現(xiàn)多個相的分發(fā)系統(tǒng)，諸如實現(xiàn)在兩相或 三相公用事業(yè)分發(fā)系統(tǒng)中。
[0022] 分發(fā)系統(tǒng)100可以包括多個饋電電路108。每個饋電電路108在圖1中分別標(biāo)記 為？(： 1到？(：1)。每個饋電電路108可以配置用于向一個或多個客戶電路供應(yīng)電力。每個饋 電電路108可以電連接到相應(yīng)的分發(fā)變壓器110的次級側(cè)。每個分發(fā)變壓器110分別標(biāo)記 為01\到0了？。在一個示例中，每個分發(fā)變壓器110可以配置用于逐步降低（例如，將來自 初級側(cè)較高電壓的電壓變換成次級側(cè)的較低電壓）從變電站102供應(yīng)而來的電壓，以及用 于向相應(yīng)的饋電電路提供經(jīng)逐步降低的電壓。
[0023] 傳感器112可以沿相導(dǎo)體線路104進(jìn)行布置，以便測量與相導(dǎo)體線路104關(guān)聯(lián)的 各種值，諸如，在沿該相導(dǎo)體線路104某個點處的電壓和電流。在一個示例中，傳感器112 可以配置用于生成同步相量數(shù)據(jù)，其可以包括與在關(guān)聯(lián)的分發(fā)系統(tǒng)內(nèi)其他地方處發(fā)生的同 時測量進(jìn)行了同步的電流相量測量和電壓相量測量。在圖1中，傳感器112分別標(biāo)記為S1 和S2,其中的每一個可以測量在沿相導(dǎo)體線路104的連接點處的相量電流和電壓。由每個 傳感器S1和S2收集的數(shù)據(jù)可被同步，以便允許在單個時間點處對該系統(tǒng)的各個部分進(jìn)行 監(jiān)控。在圖1中，傳感器112被不出為位于相導(dǎo)體線路104的端部。在備選實施方式中，傳 感器112可以布置在沿相導(dǎo)體線路104的任何位置處，并且沿著該相導(dǎo)體線路104可以放 置不止兩個傳感器。分發(fā)系統(tǒng)100還可以包括饋電電路108以下的其他電路級別。
[0024] 在圖1所示配置中，與每個饋電電路108關(guān)聯(lián)的電流和電壓可以被測量，以確定每 個相應(yīng)分發(fā)變壓器110的次級側(cè)變壓器的電流和電壓。這些次級側(cè)變壓器電壓中的每一個 可以用于確定每個分發(fā)變壓器110的相應(yīng)初級側(cè)電壓。每個初級側(cè)電壓可以與從傳感器 112獲得的同步相量數(shù)據(jù)一起使用，以便確定相導(dǎo)體線路104的線路狀況。
[0025] 圖2示出了配置用于生成同步相量數(shù)據(jù)的傳感器200的圖解視圖，該傳感器200 可以沿著相導(dǎo)體線路104的區(qū)段202放置。在一個示例中，區(qū)段202可以是如圖1所示的 整個相導(dǎo)體線路104。圖2示出了傳感器200之間被建模為T形電路的區(qū)段202。相導(dǎo)體 線路104可以包括一個或多個等效阻抗，其可以表示為圖2中的塊以及標(biāo)記為&塊的任 何負(fù)載阻抗。通過&塊的箭頭指示了這樣的方式，即負(fù)載阻抗可以隨時間改變。在一個示 例中，負(fù)載阻抗&塊可以表示電連接至線路區(qū)段202的一個或多個饋電電路。
[0026] 與傳感器112類似，傳感器200可以用于測量在分發(fā)系統(tǒng)中同步的電流相量和電 壓相量。這些測量允許針對T形等效模型測量或計算狀態(tài)變量，其可以提供用于確定針對 新輸入的系統(tǒng)響應(yīng)的有關(guān)信息。系統(tǒng)達(dá)到目前狀態(tài)的方式對于將來狀態(tài)沒有影響。針對給 定的狀態(tài)和容許的輸入，系統(tǒng)的將來狀態(tài)可被唯一確定。例如，傳感器S1可以測量線路區(qū) 段202的連接點處的電流相量和電壓相量^。類似地，傳感器S2可以測量線路區(qū)段202的 連接點處的電流相量/2和電壓相量F2?？梢源_定這些值，使得對它們進(jìn)行同步以及將其用 于計算與該T形等效電路關(guān)聯(lián)的其他狀態(tài)變量，諸如z,、z^、匕和利用測量的相量 電壓和電流，可以使用以下給出的狀態(tài)變量等式集合來確定這些值：

【權(quán)利要求】
1. 一種監(jiān)控系統(tǒng)，被配置為使用同步相量數(shù)據(jù)計算分發(fā)系統(tǒng)的相導(dǎo)體線路的多個分段 的每個分段中的至少一個相導(dǎo)體線路狀況，所述系統(tǒng)包括： 至少一個計算機(jī)設(shè)備，具有至少一個處理器和存儲器，所述存儲器存儲指令以用于所 述監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行，所述至少一個處理器被配置為執(zhí)行所述指令以進(jìn)行如下操作： 在一個時刻從沿著所述相導(dǎo)體線路的相應(yīng)分支的多個計量器接收電流，所述分支通過 至少一個分發(fā)變壓器連接至所述相導(dǎo)體線路； 在所述時刻從所述多個計量器接收電壓； 基于從所述多個計量器接收的電流和電壓來確定在所述時刻的所述至少一個分發(fā)變 壓器的次級側(cè)電壓； 基于在所述時刻的所述次級側(cè)電壓來確定所述至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓；以 及 基于所述至少一個分發(fā)變壓器的所述初級側(cè)電壓和所述同步相量數(shù)據(jù)來計算所述至 少一個相導(dǎo)體線路狀況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述時刻是根據(jù)從所述多個計量器可獲得的 計時數(shù)據(jù)確定的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行所述指令以 通過如下操作來確定在多個時刻的所述次級側(cè)電壓： 對填充有在所述多個時刻的所述電流的第一矩陣求逆；以及 將所述第一矩陣與填充有在所述多個時刻的所述電壓的第二矩陣相乘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)一步包括所述處理器被配置為執(zhí)行所述指令以 進(jìn)行如下操作： 基于在相應(yīng)時刻的所述多個次級側(cè)電壓中的每個次級側(cè)電壓來確定所述至少一個變 壓器的所述初級側(cè)電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個分發(fā)變壓器包括第一分發(fā)變壓 器和第二分發(fā)變壓器；并且其中所述處理器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行所述指令，以基于從電連 接至所述第二分發(fā)變壓器的次級側(cè)的多個計量器接收的電流和電壓來確定所述第二分發(fā) 變壓器的次級側(cè)電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個相導(dǎo)體線路狀況包括功率耗 散。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個相導(dǎo)體線路狀況包括線路溫度 分布。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行所述指令， 以基于從沿著所述相導(dǎo)體線路的第一位置接收的同步相量數(shù)據(jù)的第一集合、從沿著所述相 導(dǎo)體線路的第二位置接收的同步相量數(shù)據(jù)的第二集合、以及所述至少一個分發(fā)變壓器的所 述初級側(cè)電壓來確定在所述時刻的所述多個分段的每個分段中的至少一個相導(dǎo)體線路狀 況。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行所述指令， 以基于電連接至所述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓的通信系統(tǒng)的橋元件的測量 來確定所述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個分發(fā)變壓器通過開關(guān)或繼電 器連接至所述相導(dǎo)體線路。
11. 一種監(jiān)控系統(tǒng)，被配置為確定分發(fā)系統(tǒng)的相導(dǎo)體線路的多個分段的每個分段中的 至少一個相導(dǎo)體線路狀況，所述相導(dǎo)體線路包括電源的三相，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括： 至少一個計算機(jī)設(shè)備，具有至少一個處理器和存儲器，并且在所述存儲器中存儲指令 以用于所述監(jiān)控系統(tǒng)的執(zhí)行，所述至少一個處理器被配置為執(zhí)行所述指令以進(jìn)行如下操 作： 確定所述相導(dǎo)體線路的每個相應(yīng)分段內(nèi)每相的狀態(tài)變量，所述狀態(tài)變量根據(jù)來自沿著 所述相導(dǎo)體線路的第一位置的同步相量數(shù)據(jù)的第一集合和來自沿著所述相導(dǎo)體線路的第 二位置的同步相量數(shù)據(jù)的第二集合來計算； 基于電連接至所述相導(dǎo)體線路的至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓來確定所述至少 一個分發(fā)變壓器的每相的初級側(cè)電壓；以及 基于相應(yīng)的狀態(tài)變量和所述至少一個分發(fā)變壓器的所述初級側(cè)電壓來確定所述多個 分段的每個分段中的相導(dǎo)體線路的相的至少一個相導(dǎo)體線路狀況。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)一步包括所述至少一個處理器被配置為執(zhí)行 所述指令，以從遠(yuǎn)程終端單元接收所述狀態(tài)變量，所述遠(yuǎn)程終端單元包括被配置為確定所 述狀態(tài)變量的至少一個處理器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述同步相量數(shù)據(jù)的第一集合和所述同步 相量數(shù)據(jù)的第二集合基于位于相應(yīng)的第一位置和第二位置處的相應(yīng)的第一傳感器和第二 傳感器，所述監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步包括：對于每個傳感器位置，所述至少一個處理器被配置為執(zhí) 行所述指令以進(jìn)行如下操作： 接收在所述傳感器位置處感測的電壓和電流； 對所述感測的電壓和電流進(jìn)行數(shù)字化；以及 將數(shù)字化的電壓和電流作為相量數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖區(qū)中，以使所述數(shù)字化的電 壓和電流在時間上相對應(yīng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的監(jiān)控系統(tǒng)，進(jìn)一步包括：對于每個傳感器位置，所述至少一 個處理器被配置為執(zhí)行所述指令以進(jìn)行如下操作： 將所述相量數(shù)據(jù)變換至頻域； 基于所變換的相量數(shù)據(jù)確定每相的均方根（RMS)信息和有效功率以及無功功率；以及 基于所述RMS生成每相的電壓相量和電流相量，以生成在所述傳感器位置處的所述同 步相量數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個處理器被進(jìn)一步配置為執(zhí)行 所述指令，以基于由電連接至所述至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)的多個計量器生成的數(shù)據(jù) 來確定所述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中由所述多個計量器生成的所述數(shù)據(jù)是由第 一計量器測量的計量器電壓的第一集合和計量器電流的第一集合以及由第二計量器測量 的計量器電壓的第二集合和計量器電流的第二集合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個相導(dǎo)體線路狀況包括功率耗 散。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個相導(dǎo)體線路狀況包括線路溫 度分布。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述相導(dǎo)體線路狀況包括如下參數(shù)的任意 組合：相對相或相對地故障狀況；三相故障；以及開相故障。
20. -種監(jiān)控系統(tǒng)，被配置為確定分發(fā)系統(tǒng)的相導(dǎo)體線路的多個分段的每個分段中的 至少一個相導(dǎo)體線路狀況，所述監(jiān)控系統(tǒng)包括： 處理器，被配置為： 基于由電連接至至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)的多個計量器生成的數(shù)據(jù)來確定所述 至少一個分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓； 接收沿著所述相導(dǎo)體線路的第一位置的同步相量數(shù)據(jù)的第一集合以及沿著所述相導(dǎo) 體線路的第二位置的同步相量數(shù)據(jù)的第二集合；以及 基于電連接至所述相導(dǎo)體線路的所述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓來確定 所述至少一個分發(fā)變壓器的初級側(cè)電壓， 其中所述處理器被進(jìn)一步配置為基于所述同步相量數(shù)據(jù)的第一集合、所述同步相量數(shù) 據(jù)的第二集合、以及所述至少一個分發(fā)變壓器的所述初級側(cè)電壓來確定所述多個分段的每 個分段中的至少包括功率耗散的至少一個相導(dǎo)體線路狀況。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述至少一個分發(fā)變壓器包括第一分發(fā)變 壓器和第二分發(fā)變壓器； 其中所述處理器被進(jìn)一步配置為基于由電連接至所述第一分發(fā)變壓器的次級側(cè)的多 個計量器生成的所述數(shù)據(jù)來確定所述第一分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓；以及 其中所述處理器被進(jìn)一步配置為基于由電連接至所述第二分發(fā)變壓器的次級側(cè)的所 述多個計量器生成的所述數(shù)據(jù)來確定所述第二分發(fā)變壓器的次級側(cè)電壓。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被配置為基于所述同步相量數(shù) 據(jù)的第一集合、所述同步相量數(shù)據(jù)的第二集合、以及所述至少一個分發(fā)變壓器的所述初級 側(cè)電壓來確定在一個時刻所述多個分段的每個分段中耗散的功率。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置為基于所確定的 所述多個分段的每個分段中耗散的功率來確定對于所述多個分段的每個分段的所述至少 一個線路狀況。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其中所述處理器被進(jìn)一步配置為基于電連接至 所述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓的通信系統(tǒng)的橋元件所進(jìn)行的測量來確定所 述至少一個分發(fā)變壓器的所述次級側(cè)電壓。
【文檔編號】H02J13/00GK104242466SQ201410537746
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2009年1月14日
【發(fā)明者】J·D·塔夫特 申請人:埃森哲環(huán)球服務(wù)有限公司