[发明专利]监测电网的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及监测电网的方法和装置，用于检测电网故障或故障初期信号。

背景技术

电网用来对不同电气负荷输送电能，并包括有关短路、过电流或其它故障方面的传统保护装置。

传统保护装置能够防止电网整体性能下降，且在出现如下故障时会生效：故障属于高能量的(诸如短路)，连续和渐进的(诸如过载)，一次性的但会导致电流和电压出现重大变化，或随着时间推移而重复出现的。

然而，传统装置在防止性质上属于隐秘的(surreptitious)、非稳定性的低能量故障和故障的初期信号方面作用甚微。

然而，由于很难发现这些属于放电类型的故障(例如，电弧开始时的初期信号、特里切尔脉冲、刷形放电等)，所以这些故障都会对电网线路造成损坏。

尽管放电引起的故障一般都为人们所熟知，但迄今为止，依然很难发现，其后果也很难得到诊断。

目前，检测技术都是测量和处理针对时间和频率方面的电信号。然而，这种检测的缺陷是很不可靠，特别是检测电弧或电弧痕迹初期信号的情况下。此外，这种检测要求多次确认，这些都会增加检测时间，且并不能进行故障定位。

其它检测技术都是基于反射原理，包括向电网注入电压，分析潜在故障引起的反射，从而定位该故障。

然而，向线路注入电压要求要控制线路阻抗，与线路耦合，要观察大量基准距离等，这使得实施非常复杂。此外，反射原理并不适合在某些类型电网中使用。

此外，各种现行技术在检测任何类型电网故障方面并不彻底，这些电网的性质可能是交流、直流、或分体式电流(split current)的电网。

为此，本发明的目的是提出一种监测装置和方法，其实施简单，能够迅速而可靠地检测并定位任何性质电网的故障，无需向所述电网注入信号。

发明内容

本发明由一种监测电网的装置构成，包括：

-用于检测电网中产生的电信号和附加信号的装置，该附加信号的物理性质不同于该电信号；

-用于处理所述电信号的装置，以确定第一时间基准，该时间基准表示在该电网中出现故障事件时发射的电信号的检测时间，

-用于处理所述附加信号的装置，以确定第二时间基准，该时间基准表示在所述电网中出现所述故障事件时发射的附加信号的检测时间，以及

-处理装置，用于根据所述第一和第二时间基准在该电网中空间定位所述故障事件。

这样，根据本发明的装置实施监督，只对电信号和附加信号进行非侵入性检测，无需向电网注入信号，通过将电气故障(诸如电弧初期信号、电弧、电弧痕迹，以及部分放电)所产生的电信号数据与该同一电气故障同时产生的附加信号的数据进行联系，就能对故障进行整体分析。这样，就能够可靠地检测到并可相对精确地空间定位电网(可以是交流、直流或分流式)中的故障，不会影响电网的运行。

有利的是，所述处理装置配置成通过分别对所述电信号和所述附加信号应用信号处理分析方法而确定第一和第二时间基准，所述处理分析选自如下处理技术：小波变换处理、傅里叶处理，和维格纳-维尔处理(Wigner-Ville processing)。

所有这些分析以及其它处理技术都可应用到电信号和附加信号上。更具体地说，小波变换分析非常适合简单而准确地识别具有隐秘和/或非线性性质的故障特征，诸如放电。

有利的是，所述处理装置可设置成应用离散小波变换分析。

离散变换可使信号迅速而可靠地重构，同时，防止在编码期间出现数据冗余，从而可以将备份空间和存储器尺寸降到最小。

有利的是，所述处理装置配置为进行映射以识别在所述电网中非线性正常负荷的位置，以及分辨真实的故障事件；该真实的故障事件与在所述映射中由识别出的非线性正常负载所引起的事件相关。

这有助于防止出现不合时宜地断开电网的风险。

有利的是，所述处理装置配置为确定与故障的量化因素相关的数值，对所述数值与临界阈值进行比较，当其中一个所述数值超过临界阈值时进行立即切断。

这样，可对故障的危害性进行量化，以便当检测到非危害性故障初期信号时保持电网的连续运行，与此同时，确定故障到达危险阈值的时间，届时要求立即断开故障线路。

有利的是，所述处理装置配置为记录所有故障。

这有助于随着时间的推移对电网性能下降情况进行评估。

根据本发明的一个特别方面，检测装置包括用于检测所述电信号的第一装置和用于检测所述附加信号的第二装置，所述第一和第二检测装置安装在电网上游的同一个地理位置。