用于监控电力分配系统中的设备的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明描述了用于监控电力分配系统中的设备的方法和系统。在一个示例中，描述了用于包含多个设备的电力分配系统的方法（100）。方法（100）包含：接收（102）与电力分配系统关联的多个数据信号；基于多个数据信号来确定（104）与电力分配系统关联的测量误差值；将确定的测量误差值与动态阈值进行比较（106）；以及当确定的测量误差值超过动态阈值时生成（108）警报。
【专利说明】用于监控电力分配系统中的设备的方法和系统
【技术领域】
[0001] 本申请一般涉及分配系统，并且更具体而言，涉及用于监控电力分配系统中的设 备的方法和系统。
【背景技术】
[0002] -些已知的电力分配系统包含大量分布式设备、传感器、以及一个或更多控制器。 控制器从传感器和/或分布式设备接收数据。接收的数据由控制器用来控制分配系统的操 作。
[0003] 电力分配系统的保养过程和组件的测试通常是根据预定的保养计划执行的。手动 检查、测量、测试和修复(如果可适用)根据计划对电力分配系统的控制系统执行。在计划的 保养过程中间，分配系统的一个或更多组件可能出现未检测到的问题。这种未检测到的问 题可能导致电力分配系统的不准确的和/或低效的操作。在一些境况下，仅偶尔使用的组 件可能故障或退化而没有被检测到，直至该组件被下次使用。
【发明内容】
[0004] 在一个方面中，公开了一种用于包含多个设备的电力分配系统的方法。该方法包 含：接收与电力分配系统关联的多个数据信号；至少部分基于多个数据信号来确定与电力 分配系统关联的测量误差值；将确定的测量误差值与动态阈值进行比较；以及当确定的测 量误差值超过动态阈值时生成警报。
[0005] 在另一个方面中，用于电力分配系统的控制器至少包含：一个输入，用于接收与电 力分配系统关联的多个数据信号；处理器；以及存储器设备，耦接至处理器。存储器设备含 有可执行指令，当由处理器执行时，使控制器：至少部分基于多个数据信号来确定与电力分 配系统关联的测量误差值；将确定的测量误差值与动态阈值比较；以及当确定的误差值超 过动态阈值时生成警报。
[0006] 在又一个方面中，电力分配系统包含被配置为输出多个数据信号的多个传感器和 控制器。控制器至少包含：一个输入，用于从多个传感器接收多个数据信号；处理器；以及 存储器设备，耦接至处理器。存储器设备包含可执行指令，当由处理器执行时，使控制器：基 于多个数据信号来确定与至少一个传感器关联的测量误差值；将确定的测量误差值与动态 阈值比较；以及当确定的误差值超过动态阈值时生成警报。
[0007] 按照本公开的第一方面，提供一种用于包含多个设备的电力分配系统的方法，所 述方法包括： 接收与所述电力分配系统关联的多个数据信号； 至少部分基于所述多个数据信号来确定与所述电力分配系统关联的测量误差值； 将所确定的测量误差值与动态阈值进行比较；以及 当所确定的测量误差值超过所述动态阈值时生成警报。
[0008] 按照第一方面的方法，其中，所述确定测量误差值包括：将测量误差值确定为所述 多个数据信号中的一个或更多个的值的百分比。
[0009] 按照第一方面的方法，其中，将所确定的测量误差值与动态阈值进行所述比较包 括：将所确定的测量误差值与作为所述多个数据信号中的所述一个或更多个的所述值的函 数而变化的动态阈值进行比较。
[0010] 按照第一方面的方法，其中，将所确定的测量误差值与动态阈值进行所述比较包 括：将所确定的测量误差值与代表所确定的测量误差值代表所述分配系统中的异常的预定 概率的动态阈值进行比较。
[0011] 按照第一方面的方法，还包括至少部分基于所述多个数据信号来确定误差是由所 述分配系统中的异常导致的所述概率的概率分布。
[0012] 按照第一方面的方法，还包括至少部分基于固定的概率阈值和所述概率分布来确 定所述动态阈值。
[0013] 按照第一方面的方法，其中，接收多个数据信号包括：接收包含实时数据信号和与 所述多个设备中的至少一个关联的至少一个数据信号的多个数据信号。
[0014] 按照本公开的第二方面，提供一种用于包含多个设备的电力分配系统的控制器， 所述控制器包括： 至少一个输入，用于接收与所述电力分配系统关联的多个数据信号； 处理器；以及 存储器设备，耦接至所述处理器，所述存储器设备含有可执行指令，当由所述处理器执 行时，使所述控制器： 至少部分基于所述多个数据信号来确定与电力分配系统关联的测量误差值； 将所确定的测量误差值与动态阈值进行比较；以及 当所确定的测量误差值超过所述动态阈值时生成警报。
[0015] 按照第二方面的控制器，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令还使所 述控制器通过将测量误差值确定为所述多个数据信号中的一个或更多个的值的百分比，来 确定测量误差值。
[0016] 按照第二方面的控制器，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令还使 所述控制器通过将所确定的测量误差值与作为所述多个数据信号中的所述一个或更多个 的所述值的函数而变化的动态阈值进行比较，来将所确定的测量误差值与动态阈值进行比 较。
[0017] 按照第二方面的控制器，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令还使所 述控制器通过将所确定的测量误差值与代表所确定的测量误差值代表所述分配系统中的 异常的预定概率的动态阈值进行比较，来将所确定的测量误差值与动态阈值进行比较。
[0018] 按照第二方面的控制器，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令还使所 述控制器至少部分基于所述多个数据信号来确定误差是由所述分配系统中的异常导致的 所述概率的概率分布。
[0019] 按照第二方面的控制器，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令还使所 述控制器至少部分基于固定的概率阈值和所述概率分布来确定所述动态阈值。
[0020] 按照第二方面的控制器，其中，所述多个数据信号包括实时数据信号和与所述多 个分配设备中的至少一个关联的至少一个数据信号。
[0021] 按照本公开的第三方面，提供一种电力分配系统，包括： 多个传感器，被配置为输出多个数据信号；以及 控制器，包括： 至少一个输入，用于从所述多个传感器接收所述多个数据信号； 处理器；以及 存储器设备，耦接至所述处理器，所述存储器设备含有可执行指令，当由所述处理器执 行时，使所述控制器： 基于所述多个数据信号来确定与至少一个传感器关联的测量误差值； 将所确定的测量误差值与动态阈值进行比较；以及 当所确定的测量误差值超过所述动态阈值时生成警报。
[0022] 按照第三方面的电力分配系统，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令 还使所述控制器通过将测量误差值确定为所述多个数据信号中的一个或更多个的值的百 分比，来确定测量误差值。
[0023] 按照第三方面的电力分配系统，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令 还使所述控制器通过将所确定的测量误差值与作为所述多个数据信号中的所述一个或更 多个的所述值的函数而变化的动态阈值进行比较，来将所确定的测量误差值与动态阈值进 行比较。
[0024] 按照第三方面的电力分配系统，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令 还使所述控制器通过将所确定的测量误差值与代表所确定的测量误差值代表所述分配系 统中的异常的预定概率的动态阈值进行比较，来将所确定的测量误差值与动态阈值进行比 较。
[0025] 按照第三方面的电力分配系统，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令 还使所述控制器至少部分基于所述多个数据信号来确定误差是由所述分配系统中的异常 导致的所述概率的概率分布。
[0026] 按照第三方面的电力分配系统，其中，所述存储器设备含有可执行指令，所述指令 还使所述控制器至少部分基于固定的概率阈值和所述概率分布，来确定所述动态阈值。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1是用于监控电力分配系统的示例性方法的流程图。
[0028] 图2是电力分配系统的一部分的框图。
[0029] 图3是作为电流的函数的误差百分比的动态阈值的图示。
【具体实施方式】
[0030] 本文描述用于监控电力分配系统中的设备的方法和系统的示例性实施例。示例性 系统监控分配系统的特征以检测系统内的异常，该异常例如是由测量误差、不适当的连接 和/或布线、信号的不适当缩放等导致的。
[0031] 图1是用于包含多个设备的电力分配系统的示例性方法100的流程图。多个设备 包含任何设备，例如可以包含传感器、电路保护设备、开关、控制器等。方法包含接收102与 电力分配系统关联的多个数据信号。数据信号可以包含适于如本文描述的用途的任何数据 信号，包含例如电流测量、温度测量、电压测量、状态信号等。数据信号可以包含实时信号和 /或可以与多个设备中的至少一个设备关联。
[0032] 与电力分配系统关联的测量误差值至少部分基于多个数据信号来确定104。测量 误差值由对多于一个的数据信号执行的比较和/或差分计算来确定。在示例性实施例中， 确定的测量误差值不是指示故障条件的误差值，并且不用于确定诸如过电流条件、短路、电 弧故障等故障条件的存在。测量误差值是指示分配系统中的非故障异常的值。测量误差指 示分配系统中传感器不正确测量或者设备不适当发挥功能。例如，在一些实施例中，测量误 差信号与耦接至分配系统的单个节点的所有分支的电流测量信号的总和成比例。基尔霍夫 电流定律要求进入节点的电流等于退出节点的电流，并且该示例测量误差信号应该具有零 值。如果该示例中的测量误差值是非零，那么系统中有测量误差（即，提供用于测量误差计 算的数据信号的一个电流传感器没有提供准确的电流测量)。在其他实施例中，确定的误差 值也用于检测故障条件。在一些实施例中，误差值是基于数据信号中的一个或更多个的值 的百分比误差。
[0033] 确定的测量误差值与动态阈值比较106。这便于对确定的测量误差值是否超过预 期的误差进行确定，预期的误差指示多个设备中的至少一个设备在提供不正确的信号。动 态阈值是根据在生成数据信号时存在于系统中的条件的变量。动态阈值代表如下预定概 率：确定的测量误差值代表电力分配系统中的异常。因此，当确定的测量误差值超过动态阈 值时，误差值代表分配系统中异常的可能性超过预定概率。本文使用的与电力分配系统关 联的异常不是指系统故障(诸如过电流条件、过压条件等)。与系统关联的异常包含测量误 差、不正确的信号、不正确的增益设定等。
[0034]预定概率在概率方面是固定的，但是在工程单位方面是变量。在示例实施例中，预 定概率是70%。在其他实施例中，可以选择任何其他适当的预定概率。动态阈值作为多个数 据信号中的一个或更多个的值的函数而变化。例如，随着数据信号的值增加，该数据信号中 预期的误差(诸如由于制造公差的误差等）可能增加。动态阈值根据数据信号的值、或者根 据多于一个的数据信号的值而改变，以便动态阈值维持实际上等同于预定概率的值（以相 同的单位作为误差值)。
[0035] 在一些实施例中，至少部分基于接收的数据信号来确定概率分布。对于一个或更 多输入的特定值，概率分布代表确定的测量误差是由分配系统中的异常导致的概率。在这 样的实施例中，动态阈值基于概率分布和固定的概率阈值(例如预定概率)。
[0036] 当确定的测量误差值超过动态阈值时生成108警报。警报可以是听觉、视觉和/或 电子警报。警报指示分配系统中可能存在异常。在一些实施例中，警报向用户指示与确定的 测量误差值关联的设备以及设备可能需要保养。在其他实施例中，含在数据信号中的数据 经历进一步的分析，以确定异常的原因、受影响的设备和/或建议的行动方针以补救异常。
[0037] 将参考电力分配系统中的电流传感器和由电流传感器进行的电流测量，来进一步 描述方法100。应该理解的是本文描述的包含方法100的技术可以适用于任何其他适当的 数据、任何其他适当的设备、以及任何其他适当的系统中。
[0038] 图2是不例性电力分配系统200的一部分的框图。电力分配系统200包含多个电 路保护设备202。尽管图2示出3个电路保护设备202,但在其他实施例中，电力分配系统 200包含更多或者更少的电路保护设备202。在示例性实施例中，电路保护设备202是位于 一个或更多开关设备单元(未示出）内的断路器。在其他实施例中，电路保护设备202是位 于任何适当的位置和/或外壳中的任何适当的电路保护设备。
[0039] 每个电路保护设备202被配置为可编程地控制电力从电源204向负载206中的一 个或更多个的输送。电源204可以包含例如一个或更多发电机、或者向负载206提供电流 (以及导致的电力）的其他设备。电流经由电力分配线或者母线208、210和212从源204传 输至负载206。负载206可以包含但是不限于仅包含机械、马达、照明、另一个电力分配网络 和/或其他制造的机电装置、或者发电或者配电设施。
[0040] 分配系统200包含传感器214、216和218。传感器214、216和218是电流传感器， 被配置为监控经由母线208、210和212的电流。在其他实施例中，传感器214、216和218 可以是分配系统200中有用的任何其他类型的传感器，例如包含电压传感器、温度传感器、 压力传感器、光传感器等。电流传感器214、216和218可以是用于测量或者检测电流的任 何适当的传感器，诸如电流变换器、罗柯夫斯基线圈、霍尔效应传感器、分流器等。每个传感 器214、216和218生成代表流经相应的分配母线208、210、或者212的测量的或者检测的电 流的信号(下文被称为"电流信号")。
[0041] 在示例性实施例中，分配系统200包含中心控制器220。控制器220被配置为控制 电路保护设备202和监控分配系统200。更具体而言，控制器220从传感器214、216和218 接收电流信号，并且至少部分基于接收的电流信号，来控制电路保护设备202的操作。诸如 电路保护设备202的断路器的控制是本领域普通技术人员熟知的，并且本文将不会进一步 讨论。在其他实施例中，本文描述的由控制器220执行的一个或更多功能被另一个控制器 (未示出）执行。例如，在一些实施例中，控制器220被配置为监控分配系统200,并且一个 或更多其他控制器操作保护设备202。
[0042] 控制器220包含处理器222、耦接至处理器222的存储器设备224、以及显示设备 226。应该理解的是，术语"处理器"一般是指任何可编程的系统，包含系统和微控制器、精 简指令集电路（RISC)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路、以及能够执行本文描述的 功能的任何其他电路或者处理器。上述示例仅是示例性的，并且因此，不意图以任何方式限 制术语"处理器"的定义和/或意思。
[0043] 存储器224存储可由处理器222执行的程序代码和指令，使控制器220如本文 描述的那样操作。存储器224可以包含但是不限于仅包含非易失性RAM(NVRAM)、磁RAM (MRAM)、铁电RAM(FeRAM)、只读存储器（ROM)、闪存存储器和/或电可擦除可编程只读存储 器（EEPR0M)。任何其他适当的磁、光和/或半导体存储器，其自身或者与其他形式的存储器 结合，可以包含在存储器224中。存储器224还可以是或者包含可拆卸或者可移除存储器， 包含但是不限于适当的卡盒、盘、⑶ROM、DVD或者USB存储器。
[0044] 显示设备226向用户显示包含警报的信息。显示设备226可以包含但不限于多束 光、监控器、电视显示器、等离子显示器、液晶显示器（IXD)、基于发光二极管（LED)的显示 器、基于多个有机发光二极管（0LED)的显示器、基于聚合物发光二极管（PLED)的显示器、 基于多个表面导电电子发射极（SED)的显示器，包含投影的和/或反射的图像的显示器、或 者任何其他适当的电子设备或者显示机构。
[0045] 从每个传感器214、216和218由控制器220接收的电流信号经常会包含一定量的 误差。每个信号中的误差可能被大量因素影响，包含制造公差、信号损失、增益设定、组件的 磨损等。即使当感测相同的电流时，2个不同传感器214、216或者218中的误差的量也可能 不同。此外，根据感测的电流的大小，对于任何一个传感器214、216或者218的误差量和/ 或误差百分比可能变化。基于在一段时间内从传感器214、216和218接收的传感器数据， 对于各种电流从每个传感器214、216和218创建数据信号中误差的分布。可以使用确定每 个传感器214、216和218的误差贡献的任何适当的方法，例如包含直接测量、多元回归分析 等。在示例性实施例中，控制器220创建分布。在其他实施例中，包含远程计算设备的任何 其他适当的控制器或者计算设备可以分析数据信号并创建误差分布。因此，在任何电流电 平下的每个传感器214、216和218对任何检测误差的预期贡献对于控制器220是已知的。 在一些实施例中，误差分布基于接收的传感器数据而周期地或者连续地更新。
[0046] 现在描述计算一个传感器214、216和218的预期的误差贡献的示例。在该示例中， 传感器214、216、或者218是电流变换器。对于操作在线性区域的电流变换器而言，变换器 的二次电压VS6。和激励电流16通过下式相关：
【权利要求】
1. 一种用于包含多个设备的电力分配系统的方法（100)，所述方法（100)包括： 接收（102)与所述电力分配系统关联的多个数据信号； 至少部分基于所述多个数据信号来确定（104)与所述电力分配系统关联的测量误差 值； 将所确定的测量误差值与动态阔值进行比较（106) 及 当所确定的测量误差值超过所述动态阔值时生成（108)警报。
2. 根据权利要求1所述的方法（100)，其中，所述确定（104)视帽误差值包括；将测量 误差值确定为所述多个数据信号中的一个或更多个的值的百分比。
3. 根据权利要求2所述的方法（100)，其中，将所确定的测量误差值与动态阔值进行 所述比较（106)包括；将所确定的测量误差值与代表所确定的测量误差值代表所述分配系 统中的异常的预定概率的动态阔值进行比较。
4. 根据权利要求1所述的方法（100)，还包括至少部分基于所述多个数据信号来确定 误差是由所述分配系统中的异常导致的所述概率的概率分布。
5. 根据权利要求5所述的方法（100)，还包括至少部分基于固定的概率阔值和所述概 率分布来确定所述动态阔值。
6. -种电力分配系统（200)，包括： 多个传感器（214、216、218)，被配置为输出多个数据信号；^及 控制盎（220),包括： 至少一个输入，用于从所述多个传感器（214、216、218)接收所述多个数据信号； 处理器（222) 及 存储器设备（224)，禪接至所述处理器（222)，所述存储器设备（224)含有可执行指令， 当由所述处理器（222 )执行时，使所述控制器（220 ); 基于所述多个数据信号来确定与至少一个传感器（214、216、218)关联的测量误差值； 将所确定的测量误差值与动态阔值进行比较；W及 当所确定的测量误差值超过所述动态阔值时生成警报。
7. 根据权利要求6所述的电力分配系统（200)，其中，所述存储器设备（224)含有可执 行指令，所述指令还使所述控制器（220)通过将测量误差值确定为所述多个数据信号中的 一个或更多个的值的百分比，来确定测量误差值。
8. 根据权利要求7所述的电力分配系统（200)，其中，所述存储器设备（224)含有可执 行指令，所述指令还使所述控制器（220)通过将所确定的测量误差值与代表所确定的测量 误差值代表所述分配系统（200)中的异常的预定概率的动态阔值进行比较，来将所确定的 测量误差值与动态阔值进行比较。
9. 根据权利要求6所述的电力分配系统（200)，其中，所述存储器设备（224)含有可执 行指令，所述指令还使所述控制器（220 )至少部分基于所述多个数据信号，来确定误差是由 所述分配系统（200)中的异常导致的所述概率的概率分布。
10. 根据权利要求6所述的电力分配系统（200)，其中，所述存储器设备（224)含有可 执行指令，所述指令还使所述控制器（220)至少部分基于固定的概率阔值和所述概率分布， 来确定所述动态阔值。
【文档编号】H02J13/00GK104348253SQ201410389079
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月9日
【发明者】M.E.瓦尔德斯, T.F.小帕帕罗, T.D.希尔三世, J.D.史密斯 申请人:通用电气公司