結合振動和電力質量分析來識別潛在的電網故障的系統的制作方法
【專利說明】結合振動和電力質量分析來識別潛在的電網故障的系統
[0001] 背景 1.技術領域
[0002] 本公開的各個方面和各個實施方式針對用于檢測配電系統中的潛在的故障的系 統和方法。
[0003] 2.相關技術的討論
[0004] 電氣維修工程師經常被分派給在配電系統中的問題變成災難性的故障之前檢測 和糾正這些問題的任務。電氣維修工程師面臨的一個問題是定位和修復配電系統中的不安 全的連接，從而使得可在不安全的連接完全壞掉之前將其修復。例如，不安全的連接可能包 括母線上的松動螺栓、連接不良的斷路器、被腐蝕的電氣連接、或由于相關設備或附近設備 的振動作用而隨著時間變得松動的連接。
[0005] 電氣維修工程師能夠使用的一個用于檢測配電系統中的問題的工具是使用紅外 相機來分析設備。紅外相機可被使用以檢測諸如松動的連接或電氣連接中的腐蝕的問題， 因為這些問題通常增加電氣連接的電阻，從而升高在存在問題的位置處的溫度。使用紅外 相機幫助維修工程師查看在配電系統的一部分中是否可能存在用其他方式不直觀顯現的 正在形成的問題。圖1示出一個示例，其中的一個松動的連接導致圖中所示的頂部電線比 其他電線發熱更多。如果通過使用紅外相機檢查檢測到了導致局部高溫的問題，電氣維修 工程師將知道應將精力集中在哪兒，以糾正問題。
[0006] 然而，使用紅外相機的人工檢查對于檢測并糾正配電系統中的問題而言不是理想 的解決方案。使用紅外相機的人工檢查沒有提供對配電系統的連續的監測。操作員通常一 年一次或幾年一次對重要的設備進行紅外分析。而且，電氣維修工程師只能夠分析他們能 夠看到的情況。開關柜通常只有很小的端口，電氣維修工程師通過該端口能夠對柜中的系 統進行紅外檢查。圖2示出開關柜的示例，開關柜包含觀察端口，電氣維修工程師通過該觀 察端口進行紅外檢查。在許多實例中，在配電系統中的大部分的連接被隱藏在視線之外，并 且不能被目視檢查。例如，位于密封的管道中的電氣連接可能是完全不可見的。使用紅外 相機對配電系統的人工檢查也是耗時的。電氣維修工程師可能還被要求確保所檢查的配電 系統具有足夠的負載，例如，是峰值負載的40%或大于40%，從而導致在系統中潛在的即 將發生的故障位置處積聚的熱量。
[0007] 電氣維修工程師或許能使用的另一個工具是電力監測系統。電力監測系統可從整 個配電系統中的監測裝置收集電力質量和能量數據，并且可允許操作員分析諸如電力質量 事件、功率因數或諧波的潛在問題。該數據能指示在配電系統自身中的潛在問題，或能指示 伴隨供電商（公共設施）或能量消耗者的問題。在一些實例中，電力監測系統可通過測量電 氣系統的電氣參數來如同紅外分析一樣突出相同類型的問題，而不是依賴于目視檢查。理 解如何將電力監測系統可收集的大量的電力數據與應處理的潛在的電氣故障相關聯可能 是一個挑戰。
[0008] 維修工程師可使用的另一個工具是振動分析系統。振動分析系統可被用于監測 諸如龐大的電動機或關鍵的機器零部件的重大資產，而不是被用于監測配電系統的電力參 數。在振動分析系統中的振動監測器可檢測機器或電動機中的不平衡，不平衡可能指示諸 如軸承或刷子的組件中的潛在的失靈。
【發明內容】
[0009] 根據本公開的一方面，提供了用于識別配電系統中的潛在的故障的系統。系統包 括：振動監測器，其被配置成檢測緊鄰配電系統的一部分的振動事件；電力質量監測器，其 被配置成檢測在配電系統的一部分中的電力質量事件；分析系統，其被配置成將由振動監 測器檢測到的振動事件與由電力質量監測器檢測到的電力質量事件進行關聯；以及輸出 端，其被配置成從分析系統接收關于電力質量事件的信息并將信息提供給操作員。
[0010] 在一些實施方式中，系統還包括振動監測系統，其被配置成從振動監測器接收關 于振動事件的數據，并對關于振動事件的數據進行時間標記。系統還可包括電力質量監測 系統，其被配置成從電力質量監測器接收關于電力質量事件的數據并對關于電力質量事件 的數據進行準確地時間標記。系統還可包括時間同步器，其被配置成向振動監測系統和電 力質量監測系統提供時間數據。可通過從全球定位系統衛星接收時間數據來校準時間同步 器。
[0011] 在一些實施方式中，系統還包括多個電力質量監測器，其被配置成提供電力質量 事件的位置的指示。系統還可包括輸入裝置，其被配置成從操作員接收電力質量事件的優 先級等級的指示并將該指示傳輸到分析系統。分析系統可被配置成響應于來自操作員的指 示，學習歸類后續電力質量事件的優先級。分析系統可被配置成響應于對電力質量事件的 嚴重性的分析和由電力質量事件影響的設備的類型，歸類后續電力質量事件的優先級。
[0012] 根據本公開的另一方面，提供了用于識別配電系統中的潛在的故障的系統。系統 包括：第一輸入端，其被配置成從振動監測器接收振動數據，振動數據與緊鄰配電系統的一 部分的振動事件有關；第二輸入端，其被配置成從電力質量監測器接收電力質量數據，電力 質量數據與配電系統的一部分中的電力質量事件有關；以及輸出端，其被配置成響應于系 統建立在振動事件和電力質量事件之間的關聯，顯示關于電力質量事件的信息。
[0013] 根據本公開的另一方面，提供了用于識別配電系統中的潛在的故障的方法。方法 包括：使用振動監測器檢測緊鄰配電系統的一部分的振動事件；使用電力質量監測器檢測 配電系統的一部分中的電力質量事件；將由振動監測器檢測到的振動事件與由電力質量監 測器檢測到的電力質量事件進行關聯；以及向操作員輸出關于電力質量事件的信息。
[0014] 在一些實施方式中，方法還包括通過對由多個振動監測器提供的數據進行三角測 量分析來確定振動事件的位置。方法還可包括根據由多個電力質量監測器提供的電力質量 數據確定電力質量事件的位置。將由振動監測器檢測到的振動事件與由電力質量監測器 檢測到的電力質量事件進行關聯可包括向與由振動監測器提供的振動事件有關的振動事 件數據添加時間標記，向與由電力質量監測器提供的電力質量事件有關的電力質量事件數 據添加時間標記，以及將振動事件數據的時間標記和電力質量事件數據的時間標記進行比 較。振動監測器可響應于從時間同步器接收時間數據，產生振動事件數據的時間標記，并且 電力質量監測器響應于從時間同步器接收時間數據，產生電力質量事件數據的時間標記。
[0015] 在一些實施方式，方法還包括通過分析模塊，從操作員接收電力質量事件的優先 級等級的指示。方法還可包括基于電力質量事件的參數、來自操作員的指示和受到電力質 量事件影響的設備的類型來給電力質量事件分配優先級等級。方法還可包括基于分配給電 力質量事件的優先級等級，為后續電力質量事件分配優先級等級。方法還可包括響應于基 于分配給后續電力質量事件的優先級等級對后續電力質量事件的檢測，確定所要采取的動 作。確定所要采取的動作可包括確定是否將隨后的電力質量事件的指示傳送給操作員。
【附圖說明】
[0016] 附圖并無意于按比例繪制。在附圖中，各圖中所示的每個相同或幾乎相同的組件 由同樣的標號來表示。為清楚起見，可能并非在每個附圖中標記了每個組件。在附圖中：
[0017] 圖1是配電系統的一部分的紅外圖像的圖示，其指示系統的電線中的過熱點；
[0018] 圖2是說明電氣維修工程師可如何收集開關柜中的配電系統的一部分的紅外圖 像的圖示；
[0019] 圖3是用于檢測配電系統中的潛在的故障的系統的實施方式的框圖；
[0020] 圖4是用于檢測配電系統中的潛在的故障的方法的實施方式的流程圖；
[0021] 圖5是用于檢測配電系統中的潛在的故障的方法的實施方式的流程圖；
[0022] 圖6是配電系統的一部分的原理圖；
[0023] 圖7是一種計算機系統的框圖，基于該計算機系統可實施用于檢測配電系統中的 潛在的故障的方法的實施方式；以及
[0024] 圖8是圖7的計算機系統的存儲系統的框圖。
【具體實施方式】
[0025] 本公開在其應用中不限于在下面的描述中闡述或在附圖中示出的組件的構造 和布置的細節。所公開的系統和方法能夠進行其他實施方式且能夠以各種方式來實施 或實行。同樣，本文所