推斷為發(fā)射機(jī)提供電力的饋電線和相位的制作方法
【專利說明】推斷為發(fā)射機(jī)提供電力的饋電線和相位
[0001]關(guān)于申請的交叉參考
[0002]本申請要求2013年6月13日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/834,573的優(yōu)先權(quán)，該專利的公開內(nèi)容以引用方式全文并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種利用電力分配網(wǎng)上的信號來推斷為在網(wǎng)發(fā)射機(jī)供電的饋線和相位的方法，特別涉及一種識別從變電站至測量負(fù)載點(diǎn)或其它監(jiān)控點(diǎn)之間的電流路徑的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]供電配電站包括一個或多個配電變壓器，配電變壓器將高壓線上的高電壓水平(一般為130kV?700kV)變壓為中壓水平(一般為4kV到大約35kV之間，當(dāng)然更高的電壓也是可能的)，并以該中壓作為配電服務(wù)區(qū)內(nèi)供應(yīng)給消費(fèi)者的供電電壓。在配電網(wǎng)的邊緣設(shè)有很多服務(wù)變壓器，服務(wù)變壓器將配電網(wǎng)上的中壓降至低壓(在美國通常為12(^，208￥，24(^，277V或者480V)以滿足工業(yè)、商業(yè)和居民消費(fèi)所需。其它種類的電壓可用于世界上的其它地區(qū)。每個服務(wù)變壓器給一個或多個測量的負(fù)載點(diǎn)供電。測量的負(fù)載可以是住所，商業(yè)或工業(yè)建筑，市政基礎(chǔ)設(shè)施如一系列路燈，農(nóng)業(yè)設(shè)備比如灌溉系統(tǒng)，或者其它從配電網(wǎng)中耗電的測量的建筑以及這些設(shè)施的組合。
[0005]電網(wǎng)一般包含兩個邏輯區(qū)域:輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)產(chǎn)生于大型發(fā)電站如水電站、核電站、風(fēng)電場、燃煤電站或燃?xì)怆娬镜?。發(fā)電站產(chǎn)生高壓交流電(AC)，并通過長長的，高壓的線路的松散連接網(wǎng)絡(luò)輸送到需要消耗電力的地方，比如工廠、農(nóng)場、居民區(qū)等。輸電網(wǎng)的邊緣是一批配電站。配電站包含一或多個配電變壓器，變壓器將高壓線上的高電壓水平(一般為130kV?700kV)變壓為中壓水平(一般為4kV到大約35kV之間，當(dāng)然更高的電壓也是可能的)，并以該中壓作為配電服務(wù)區(qū)內(nèi)供應(yīng)給消費(fèi)者的供電電壓。配電網(wǎng)的邊緣設(shè)有很多服務(wù)變壓器，服務(wù)變壓器將配電網(wǎng)上的中壓降至低壓(在美國通常為12(^，208￥，24(^，277V或者480V)。其它種類的電壓可用于世界上的其它地區(qū)，一些情況下，一層或多層變壓器，被稱之為降壓變壓器，有計劃的設(shè)于配電變壓器和服務(wù)變壓器之間，它們在變電站和變壓器之間制造中間壓降。每個服務(wù)變壓器給一個或多個測量的負(fù)載點(diǎn)供電。一個負(fù)載可以是住所，商業(yè)或工業(yè)建筑，市政基礎(chǔ)設(shè)施如一系列路燈，農(nóng)業(yè)設(shè)備比如灌溉系統(tǒng)。一個典型的配電網(wǎng)還包括其他用于平衡和調(diào)節(jié)電流量的組件如電容器組、穩(wěn)壓器、開關(guān)、自動開關(guān)等。圖10顯示了一個典型的電網(wǎng)區(qū)段。
[0006]配電網(wǎng)已經(jīng)被設(shè)計和部署成了多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在美國，配電網(wǎng)通常具有輻射狀、循環(huán)的或網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。其它新興的技術(shù)有校園網(wǎng)、微電網(wǎng)等。未被描述的應(yīng)用于世界其它地區(qū)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也在使用。
[0007]圖11a是一個典型的福射網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不意圖。在一個福射網(wǎng)中，一個變電站有一個或多個配電變壓器。每個配電變壓器有一個或多個變電站母線。一個或者多個三相饋路“輻射狀”的從每個變電站母線向外射出，每個三相饋路分支出單相、雙相或三相的側(cè)線，側(cè)線又分出多個分線點(diǎn)或分線。輻射網(wǎng)由于結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計和建造費(fèi)用低廉，但是容易受斷電影響因?yàn)槿狈θ哂嗟墓╇娐窂剑灾掠谌魏我粋€斷路都會使一個負(fù)載點(diǎn)斷電。
[0008]圖lib是一個循環(huán)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。在一個循環(huán)配電網(wǎng)中，每個所選饋電線的末端與電源(比如一些配電變壓器)連接。如果回路未被損壞，在任何一個配電變壓器運(yùn)行的時候所有的負(fù)載點(diǎn)的電源都是可用的。如果在回路中有一處斷路，在假設(shè)那兩個變壓器都運(yùn)行的情況下，所有的負(fù)載點(diǎn)的電源都是可用的。正常情況下，開關(guān)系統(tǒng)用于保證每次只有一個配電變壓器在給電網(wǎng)中的每個區(qū)段傳輸電力。
[0009]圖11c是一個典型的網(wǎng)絡(luò)狀供電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。除了采用多個電源之外，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一個最大冗余量，所有的服務(wù)變壓器以網(wǎng)格排列并在次級側(cè)上互相連接。只有連接中的多重斷路才會導(dǎo)致在任意一點(diǎn)的斷電。網(wǎng)絡(luò)狀供電網(wǎng)的建造和維護(hù)是最昂貴的，一般應(yīng)用于華盛頓、曼哈頓等城區(qū)，其中高價值的，高嚴(yán)重性的負(fù)載在那里集中。
[0010]圖lid所示為一種微型電網(wǎng)或者校園電網(wǎng)。微型電網(wǎng)在配電技術(shù)中并不是傳統(tǒng)的，而是產(chǎn)生于社會對可再生能源的能源保存和能源的分布式發(fā)電的關(guān)注度越來越高的背景下。許多變化都是可能的。這種電網(wǎng)通常附著于，但又是可分割的，至一個更寬廣的供電網(wǎng)中，并且可以擁有自己的電源，如風(fēng)車，太陽電池板，或可充電存儲電池，以及負(fù)載。整個網(wǎng)絡(luò)采用低壓線路。
[0011]配電變電站從輸電網(wǎng)中接收高壓電力至一個或多個大功率變壓器。配電變壓器可包含一種稱為負(fù)載分接開關(guān)的調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器通過包含或排除變壓器的二次繞組電路的一些圈數(shù)，改變變壓器傳輸?shù)脚潆娬灸妇€(變電站母線)中的電壓，因而改變了輸入電壓與輸出電壓之比。變電站母線上懸有一個或多個饋電線。如果需要過多的饋電線，那么就相應(yīng)地使用額外的變壓器和母線。
[0012]為了監(jiān)控和控制電網(wǎng)組件，電流互感器(CT)或其它電流傳感器，例如霍爾效應(yīng)傳感器，被連接至變電站中的負(fù)載導(dǎo)體。電流互感器在循環(huán)的導(dǎo)體中輸出低電流，該低電流與傳送至被監(jiān)控的高壓導(dǎo)體中的電流成精確的比例。這些低電流的輸出適用于與變電站中數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)連接。在變電站中設(shè)計和制造監(jiān)控電流互感器，是因?yàn)樵谟须娏魍ㄟ^時在高壓組件中改變或者添加電流互感器是不可能而危險的。另一方面，額外的電流互感器可以按需要，安全的添加至低電流的SCADA循環(huán)，而不會影響電力傳輸。
[0013]除了輸電線路自身，配電網(wǎng)中還設(shè)有很多其它裝置用來調(diào)節(jié)、隔離、穩(wěn)定和轉(zhuǎn)移電流。這些裝置包括開關(guān)、自動開關(guān)、電容器組(通常用于功率因數(shù)校正器)和二次電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)配電網(wǎng)被視作數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)時，所有這些裝置和不同的負(fù)載以及二級電源都會影響配電網(wǎng)的狀態(tài)。有突然狀態(tài)變化的裝置會將脈沖噪音引入配電網(wǎng)，負(fù)載的加載和消失同樣會帶來這種影響。一些裝置，如變壓器和電容器組，過濾和衰減一定頻率的信號。不同于電線將消費(fèi)者加載點(diǎn)和關(guān)聯(lián)的測量儀器連接到服務(wù)變壓器，服務(wù)變壓器在電力被實(shí)際輸送到客戶之前基本上是配電網(wǎng)最外邊的器件。測量儀通常連接在服務(wù)變壓器給消費(fèi)者輸送電力的位置。服務(wù)變壓器可以是三相的或者單相的，測量儀同理。
[0014]傳統(tǒng)情況下，讀取電表是電力公用事業(yè)中運(yùn)行成本最高的項(xiàng)目之一。最初，電表是模擬設(shè)備，具有一個光學(xué)讀出裝置，需要每個月人工讀取以進(jìn)行賬單處理。70年代，數(shù)字化儀表數(shù)據(jù)和它的自動采集裝置開始被開發(fā)出來。這些裝置由步行或車載系統(tǒng)演化而來，其中儀表可以使用一個小范圍的無線信號廣播它的電流讀數(shù)，這個信號可以被具有儀表讀數(shù)器的設(shè)備接收。這些早期的系統(tǒng)比較有名的有自動抄表系統(tǒng)(AMRS)。隨后，各種特別建造的數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)，通常使用具有收集點(diǎn)的網(wǎng)格形內(nèi)的短距離RF中繼器被投入使用，其中收集點(diǎn)具有寬頻回程裝置，用于傳輸輸匯合的讀數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]這些網(wǎng)絡(luò)可以在共用事業(yè)中心的“測量前端”和此數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)的邊緣的測量之間進(jìn)行雙向通信，它們通常稱之為高級測量體系(AMI)。高級測量體系可以經(jīng)常地收集和儲存讀數(shù)，通常甚至頻繁到每15分鐘一次，并且也可以相同的頻率提交報告。它們可根據(jù)需要節(jié)儉的使用提供的功能讀取任