CN102282737A - 用于配电线路上的源阻抗的估计的方法以及系统 - Google Patents

Abstract

公开了用于动态确定网络的阻抗的装置以及方法。该装置包括至少处理系统，其用于当所述网络被确定处于第一状态时测量网络电压与网络电流，当所述网络被确定处于第二状态时测量网络电压，根据所述测量电压与电流估计所述阻抗值，基于至少一个在前的阻抗值修改所述估计的阻抗并且存储至少所述修改的阻抗。

Description

用于配电线路上的源阻抗的估计的方法以及系统

背景技术

高压配电电网网络提供用于从发电机源到配电中心、到馈电网络以及、最终到个体消费者传递电能的手段。

典型地，高压配电网络在它们的构造以及配置方面是相对稳定的。这样的网络预先被计划以将来自发电机的电能提供给配电中心而至住宅以及商用消费者。配电中心以及来自于其的馈电网络然而可具有响应具体状况而变化的配置。例如，配电中心可配置成或者重配置成在已知的服务区域内适应另外的服务区域或者消费者。同样地，高压网络配置可根据新的发电容量和/或新配电中心的增加而变化。为了适应电路元件的维护或者为了隔离故障的电路元件，网络转换同样将改变系统的配置。

一般地，当网络产生时，网络的特性就被确定或者被估计。根据已知的程序，被确定或者估计的网络的特性当该网络被安装以及未随着系统做出的变化而被更新时一般被程式化。在一个方面，阻抗比(称之为SIR)可基于在配电中心之间的网络特性的模型被程式化、或者可代表网络特性的实际测量或者可以是所测量的值与网络模型的组合。

这些特性在许多例子中作为参考值被使用，该参考值可被用以监测系统的健康或者用以确定待被实施的动作。当所测量的值超出或者超越容许的范围时，误差可被声明并且在网络内的一个或者多个安全机构可被触发。例如，如果电路故障发生，一个或者多个测量的值可超越所希望的范围并且安全继电器可被触发以隔离来自网络的故障。

例如，在电路故障的例子中，为了防止故障通过网络传播，配电中心可包括安全装置，其从安全装置确定故障的电距离。如果基于在故障与配电之间所确定的距离该故障被确定在覆盖的区域内，配电中心可促使一个或者多个动作发生以隔离来自网络的故障。

然而，距离确定是基于估计的网络特性的一部分并且随着网络被更新，估计的网络特性不代表实际的网络特性。因而，所确定的到探测的故障的距离测量可被错误地确定并且未被故障影响的配电中心可发起不必要的动作。

又进一步，随着实际网络特性改变，误差值(其基于初始估计值，并且被用以监测网络)可不再是合适的。

因此，在产业中存在对随着网络改变确定网络的特性并且使用该信息以相应修改误差值的方法的需要。

发明内容

如本文所述，本发明的实施例克服一个或者多个以上的或者其他的本领域内已知的缺点。

本发明的一个方面涉及用于实施网络特性的测量的方法。

本发明的另一方面涉及用于提供更新的、可在距离确定中使用的网络特性的方法。

本发明的另一方面涉及用于监测网络以确定网络特性以及以更新网络特性的系统。

本发明的这些以及其他方面与优点将从结合附图考虑的以下详细的说明变得清楚明了。应理解，然而，该附图仅被设计成为了图示的目的并且未作为本发明的限制的限定，对本发明的限制应参考附上的权利要求。而且，附图不必根据比例绘制而且除非另有指示，它们仅目的在于概念地图示本文所述的结构以及程序。

附图说明

在附图中：

图1图示了传统的网络配置。

图2是传统远距继电器(distance relay)的框图。

图3是根据本发明的原理的处理的流程图。

图4是用于执行图3中所示处理的示例性的系统。

具体实施方式

图1图示传统的高压配电系统100，其由多个互连的变电站110、120、…、180组成，变电站110、120、…、180提供用于高压电压的接收以及配电的变电站。变电站110、120、…、180(以下称为110)提供在多个连接的馈电网络之间的传递以及配电，馈电网络可将电能分配给住宅的和/或商用的消费者。

每个变电站110可包括安全设备，其提供备用的以及多余的路径以防万一探测的故障。一般地，变电站110的任一个探测网络特性中的变化或者故障的指示。作为回应，变电站110可确定至探测的故障的电距离。在一个方面，距离的确定可基于SIR。当该距离在变电站110的覆盖区域内时，则该变电站发起动作以隔离该故障。

然而，如先前提到的，错误的SIR可造成错误的距离测量以及因此造成由变电站进行的错误动作。

图2图示了传统的远距继电器210，其监测传统的传输线路220。远距继电器210可例如监测电压和/或电流相位或者电压与电流的组合并且将所监测的电压/电流相位与已知的误差值比较。当电压/电流相位超过已知的误差值，远距继电器可生成跳闸信号以隔离来自网络的可疑故障。在生成跳闸信号时，远距继电器可确定至可疑故障的距离。当确定的距离超过已知的距离时，远距继电器则将在已知的延时之后跳闸以允许较接近故障的远距继电器首先操作。相应地，当确定的距离在已知的距离内时，远距继电器210则可几乎立即生成跳闸信号。

图3图示根据本发明的原理用于监测以及更新网络特性的示例性的过程300的流程图。在框310处，做出例如在变电站内的电断路器是否闭合的确定。如果回答是否定的，则特性(比如上游电压)在框320处被确定并且被存储在数据库325中。测量的上游电压被称为“pre-V”。测量值可根据当断路器开启时的周期基础来收集。测量值可个体地存储在数据库325上或者可被处理以产生平均的或者别的滤波值。例如，在一个或者多个时段期间收集的多个值可使用直线平均一起求平均值以产生pre-V的代表值。在另一方面，平均值可通过仅包括当前值的一部分与现有累积值来确定。在该例子中，测量中的奇异性的效应可被减少。其他已知的方法可被采用以确定“pre-V”的值并且不必在本文详细地讨论。然而，这样的方法的使用是可预期的并且被认为是在本发明的范围内。

如果断路器在框310处被确定是闭合的，在框330处做出该断路器是否已闭合了长达预定时段的确定。在图示的示例中，预定时段基于循环的数量(如，3)，然而，将认识到，预定时段可以是固定的时间或者基于多个循环。

如果断路器未闭合长达预定时间，处理返回步骤310。

另外，在该断路器闭合状况下的电压与电流的测量在框335处做出。断路器闭合后的测量电压，被称为“post-V”。在框340处，与post-V测量电压以及post-I电流关联的正次序向量被确定。正次序向量以幅度与相位代表测量的电压与电流。正次序向量的确定在本领域内已知并且不必在本文中详细讨论。

在框345处，估计的源阻抗可作为pre-V与post-V值之间的差值被确定。在本发明的一个方面，估计的源阻抗(SIR_est)可被确定为：

(SIR_est)＝(((pre-V)-(post-V))/post-I)

先前的讨论描述用于估计对于断路器闭合操作的SIR的方法。然而，在断路器已经闭合并且电压由于故障而跌落之后做出类似的估计也是可能的。

在框350处，做出估计的源阻抗是否在预定的阈值内的确定。该阈值可由用户确定或者可作为一个或者多个先前源阻抗值的百分比而自动确定。

如果估计的源阻抗值关于先前生成的阻抗值不在预定的阈值内，则可采取一个或者多个动作。例如，在本发明的一个方面，在框355处，报警可被提供给用户以提供误差值已被超过的信息(如，在估计的源阻抗与先前生成的源阻抗之间的差值超过所希望的限制)。在另一方面，修正的源阻抗值可被确定。在本发明的一个方面，修正的源阻抗值可作为估计值与先前存储的源阻抗值的平均值而被确定。在另一方面，修正的源阻抗值可以是估计值与先前存储的源阻抗值的加权平均值。即是，修正的源阻抗值可被确定为：

SIR_new＝a*SIR_est+(1-a)*SIR_old          (1)

其中a代表在0与1之间的值。

在本发明的又另一方面，估计的SIR可被提供给测定服务，其中估计的SIR可与一个或者多个先前测量的SIR值比较(在框365处)。

尽管框355-365作为独立操作被示出，应认识到，所述的一个或者多个过程可连续地或者并行地被实施。

在本发明的一个方面，初始确定的SIR值以及在框360处确定的修正的SIR可被存储在数据库325上并且任一值可由在框370处的距离算法使用，由此，基于修正的估计SIR的距离计算可确定。如将认识的，在等式1的随后的执行中，存储的确定的SIR值或者存储的修正的SIR值可作为SIR_old使用。作为在前的SIR值的修正的SIR值的使用提供平滑作用以减少在SIR值的测量中的奇异性的效应。

图4图示了用于实现图3中所示的处理的示例性的系统400。在该示例性的系统的实施例中，处理器(CPU)410、存储器420、显示器430、以及I/O装置440每个可经由通信总线460来通信。处理器410可以是任何类型的处理器，其接收已知的输入并且在程序指令的指导下实施一个或者多个处理步骤。处理器410可以是CISC(完整指令集计算机)或者RISC(精简指令集计算机)类型的处理器。存储器420可以是例如，以RAM、ROM、EPROM、闪存、等等作为代表的固态半导体存储器，其可存储提供指令给处理器410的指令。该指令(如代码)可被存储在永久存储器(如，PROM)中，并且可变的或者可改变的数据被存储在RAM中。该代码可通过一个或者多个源(比如，磁媒介、光媒介以及电媒介)经由I/O装置440被提供给存储器。

显示器430可被用以向用户呈现关于网络的状态的信息。尽管未示出，打印机也可被用以向用户呈现信息。

I/O装置440可提供用于向以及从处理器410输入以及输出信息的手段。例如，I/O装置440可接收来自一个或者多个网络节点405的信息。该信息被提供给处理器410以处理网络的当前状态。当前状态可被显示在显示器430上。关于网络节点450的信息可经由网络415被提供。网络415可从一个或者多个网络(比如WAN、LAN、POTS、无线以及互联网)中来选择。信息可进一步经由网络480被提供给另外的显示器490、其他的处理单元492或者给其他的输入/输出装置495。网络415以及480可以是物理上或者逻辑上相同或者不同的网络系统。

本领域内的技术人员将认识到，本文所述的本发明能采取完全的硬件实施例、完全的软件实施例、或者包含硬件与软件元素二者的实施例的形式。在示例性的实施例中，本发明可以软件来实现，其包括但不限于固件、常驻软件、微代码、等等。

在该例子中，本发明能采取从计算机可使用的或者计算机可读的媒介(其提供用于由计算机或者任何指令执行系统使用的或者与计算机或者任何指令执行系统有关的程序代码)可获得的计算机程序产品的形式。出于该说明的目的，计算机可使用的或者计算机可读的媒介能是任何设备，其能包含、存储、通信、传播、或者传送用于由指令执行系统、设备、或者装置使用的或者与指令执行系统、设备、或者装置有关的程序。

尽管已示出、描述以及指出作为应用于其优选的实施例的本发明的基本的新颖特征，应理解，在图示装置的形式以及细节中、以及在它们操作中的各个省略与替代以及变化可由本领域内技术人员做出且未脱离本发明的精神。例如，其目的清楚地在于，以基本相同的方式实施基本相同的功能以达到相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合在本发明的范围内。而且，应认识到，与本发明的任何公开形式或者实施例有关的所示和/或所述的结构和/或元件和/或方法步骤可作为设计选择的一般内容包含在任何其他公开的或者所述的或者所建议的形式或实施例中。因此，其目的在于仅如由此处附上的权利要求的范围所指示的来限制。

Claims (20)

1.一种用于确定网络特性的方法，所述网络特性与所述网络的阻抗关联，所述方法包括以下步骤：

确定网络状况的当前状态；

基于所述当前状态处于第一状态，测量所述网络的上游电压以及上游电流；

监测所述网络状态；

当所述网络状态处于第二状态时测量第二上游电压；

根据在所述第一与第二状态中相对于所述测量的上游电流的所述测量的上游电压之间的差值确定所述网络特性。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述上游电压与上游电流在确定所述网络处于所述第一状态长达预定时段之后被测量。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

当所述确定的网络特性与在前的网络特性之间的差值超过已知限制时生成警报。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

基于所述确定的网络特性与在前的网络特性生成修正的网络特性。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述修正的网络特性被确定为所述确定的网络特性与所述在前的网络特性的加权平均值。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述修正的网络特性被存储在数据库中。

7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述确定的网络特性提供给测定服务以用于与一个或者多个在前的网络特性比较。

8.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

在数据库中存储所述确定的网络特性。

9.一种用于确定与所述网络的阻抗关联的网络特性的设备，其包括：

处理器，其与存储器通信，所述存储器包括代码，其当被所述处理器访问时促使所述处理器执行以下步骤：

确定网络状况的当前状态；

基于所述当前状态处于第一状态，测量所述网络的上游电压以及上游电流；

确定在所述网络状态中的变化；

当所述网络状态处于第二状态时测量第二上游电压；

根据在所述第一与第二状态中相对于所述测量的上游电流的所述测量的上游电压之间的差值确定所述网络特性。

10.如权利要求9所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

监测所述网络处于所述第一状态的持续时间；以及

在确定所述网络处于所述第一状态长达预定时段之后测量所述上游电压与上游电流。

11.如权利要求9所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

当所述确定的网络特性与在前的网络特性之间的差值超过已知限制时，生成警报。

12.如权利要求9所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

基于所述确定的网络特性与在前的网络特性，生成修正的网络特性。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述修正的网络特性被确定为所述确定的网络特性与所述在前的网络特性的加权平均值。

14.如权利要求12所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

在数据库中存储所述修正的网络特性。

15.如权利要求9所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

将所述确定的网络特性提供给测定服务以用于与一个或者多个在前的网络特性比较。

16.如权利要求9所述的设备，所述处理器进一步执行以下步骤：

在数据库中存储所述确定的网络特性。

17.一种用于动态确定网络的估计的阻抗的装置，包括：

处理系统，其用于：

当所述网络被确定处于第一状态时，测量网络电压与网络电流；

当所述网络被确定处于第二状态时，测量网络电压；

根据所述测量的电压与电流，估计所述阻抗值；

基于至少一个在前的阻抗值，修改所述估计的阻抗；以及

存储至少所述修改的阻抗。

18.如权利要求17所述的装置，进一步包括：

与所述处理器通信的存储器，所述存储器包含代码，其提供指令给所述处理器。

19.如权利要求17所述的装置，进一步包括：

与所述处理器通信的输入/输出装置，所述输入/输出装置向/从所述处理器提供信息。

20.如权利要求17所述的装置，其中所述第一状态对应闭合电路状况以及所述第二状态对应断开电路状况。

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