[发明专利]用于配电系统的瞬变检测器和故障分类器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及提交于2010年1月25日的第12/692,919序列号的美国临时专利申请，并要求该申请的优先权，在此结合该申请作为参考。

关于联邦政府赞助的研究的声明

不适用。

背景技术

本发明涉及对在配电系统和功率分配系统中出现的故障的检测；并且，更尤其涉及一种检测器，其首先检测可指示在该系统中某处出现了故障的波形瞬变（waveform transient），然后将检测结果分类为疑似故障出现或疑似并非故障的其它类型的异常。

在配电系统中，电力以60Hz（在某些地区为50Hz）波形的形式在该系统的输电线上传输。这些波形展示出了持续出现的广泛多样的瞬变（transient）状态。许多这样的瞬变是由于开合电力开关以使一台设备“启动”或“关闭”这样的常规事情，或是在电机工作速度发生改变时所导致的。这种瞬变的特征，其持续时间、峰值、上升和下降次数、衰退速率等通常是已知的。

当系统中某处出现故障时也会导致瞬变。由于故障经常引起断电，所以对于公用电站（utility）来说，能够及时检测故障的出现，和断电所遍布的区域是很重要的。公用电站因此可迅速做出响应，以修复断供故障并恢复对受影响的区域的服务。否则，如果公用电站一直等到用户致电来反映断电的情况，则意味着断电已经给用户带来了不便。

故障检测的方案在本领域中是已知的。例如，见第7,496,430号美国专利，该专利被指派给与本发明相同的受让人。但是，本发明提供了一种对故障进行辨认和分类的快速有效的方法，以使得公用电站能够及时识别出断电并对其作出响应。

发明内容

本揭示内容涉及一种用于检测在配电系统中的故障出现的方法。使用一种算法对针对配电子站处检测的波形中出现的瞬变获得的信息进行处理。这些瞬变通常指示了在配电网络中故障的出现，并且对它们的即时检测带来了对系统中断电的改进的检测。

这种算法完全通过软件来实施，该算法包括检测器（接收机）模块和信号分类模块。检测器模块接收并处理输电线波形，并产生被检查的波形的离散实时的样本，以根据最近波形数据的背景找出在统计上异常的图形（pattern）。异常图形包括在故障期间出现的瞬变，但也可能是由于线路负载开关和例如由于电机的运转所引起的正常负载波动所导致的瞬变。然后，分类器模块在故障导致的瞬变与其它瞬变之间进行区分，这是由分类模块完成的，其检验异常图形以识别出普遍与故障瞬变相关联而不与其它瞬变相关联的多种特征或属性。

检测器模块执行检测算法，该检测算法将对波形向下采样预定频率（120Hz），以大大降低运算的复杂度。检测器模块进一步执行自适应检测算法，其在相对短的时间段内样本中出现较大改变（即，检测到瞬变）的时候被触发。分类模块然后根据在该样本中发现的与故障的特征标记（signature）相关联的一些独特特征，来确定瞬变是否代表出现了故障的特征标记。

本发明的方法是一种被动的方法，它的实施使得能够快速而精确地将瞬变分类为代表故障特征标记或代表在公用电站的配电系统之内的一些其它类型的瞬变的特征标记，并且这样做时不会对系统施加任何额外的负担。

其它目标和特征将部分是显而易见的，部分在后文中被指出。

通过结合附图阅读以下说明，前述的和本发明的其它的目标、特征，以及优点，及其当前的优选实施例将变得更加显而易见。

附图说明

本发明的目标是通过附图中示出的说明性实施例阐述的内容达到的，这些附图构成本说明书的一部分。

图1是本发明中故障检测和分类系统的功能图；

图2是对在输电线上引起瞬变的故障的特征标记的特性的表示；

图3是对检测系统更加详细的框图表达；

图4A表示了在配电系统内出现的上向瞬变（upward transient）的量值，并且图4B是该瞬变的相位；

图5与图4A类似，但对样本进行了分析，以确定这里所示出的瞬变是否具有故障状况的特征标记。

贯穿附图中的若干视图，相应的标记字符指示了相应的部件。

具体实施方式