[发明专利]关于在变压器区域网络中发现，分割，组织和管理通信设备的方法

说明书

相关应用

本应用已向美国专利局提交了专利申请，2013年2月19日的临时申请号为61/766,551，2013年3月13日临时申请号为61/779,222，其中的内容在此处一并作为参考。

技术领域

本发明是为了实现电气配电电网作的短和长距离传输媒介和负载数据网络，并且进一步为了实现网络中用于分析配电电网的原理图和技术专利的可变信号和讯息的使用。

背景技术

电力网通常由两个逻辑区域组成，传输网和分配网。传输网在大生成点生成，例如水电坝、核反应堆、风力发电厂和火力发电厂。来自生成点的电能作为高压交流电(AC)通过一个长距离高压线独立地连接的网络，传输给需要电力存在的点，例如工厂、农场和人口中心。在传输网边缘有一个分配次级站。分配次级站包括一个或多个次级变压器，用于将电压从高压传输线等级(典型的是130kV至700kV)降至中压等级(典型的是从4kV至大约35kV)，进而传输给分配服务区域内的用电者们。在分配网边缘有许多服务变压器，将分配网的中压转换为低压(在美国典型的为120V、208V、240V、277V或者480V)。包括这些电压的其他电压被用于世界的其他地方。在一些情况中，一排或多个变压器被称为降压变压器，在图表上处于次级变压器和服务变压器之间，创造了次级站和服务变压器之间的中间电压降。每个服务变压器为一个或多个定量负载供电。负载可以是住房、工商建筑、市政设施基础，例如一系列街灯或者农业设施，例如灌溉系统。典型的分配网包括其他用于平衡和管理能流的组件。这些组件的例子有电容器组、调压器、开关和自动开关。图1解释了一个电力网的典型部分。

分配网被设计和配置为多种拓扑结构。在美国，各种分配网典型的以放射状、环状或网络状为特征。其他衍生情况有校园电网和微型电网。另外未描述的拓扑结构被用于世界的其他地方。

图2a是一个典型放射状电网的拓扑结构图。在放射状电网中，次级站有一个或多个配电变压器。每个配电变压器有一个或多个变电站总线。一个或多个三相供给器，通过从供给器分出的单相、两相或三相分线和依次从直线分出的分接点(或仅仅是分接)，从每个变电站总线向外“放射”。放射状电网设计建造并不昂贵，因为它们简单，但是它们储运损耗最大，应为它们缺少备用电路，使得任何断电都会导致至少一个负载失去电力。

图2b是一个典型环状电网的拓扑结构图。在一个环形电网中，所选供给器的每端都连接在一个电源上，例如配电变压器的总线。如果该环没有损坏且两个配电变压器之一在运行，那么所有负载都有电能。如果该环断开，那么假设两个变压器都是运行的，所有负载都有电能。在正常情况下，开关系统被用来保证一次只有一个配电变压器在给电网的每部分输送电能。

图2c是一个典型网络状电网的拓扑结构图。该拓扑结构有最大的冗余度。除了采用了多个电源，所有服务变压器以网孔的形式被连接在第二侧面的另一个服务变压器上了。多个连接性断点会导致任何时间的电力中断。网状电网建造和维护最为昂贵，典型地用于主城区，例如曼哈顿或者华盛顿这样高价值、重点负载集成的地方。

图2d显示了一个微型电网或者校园网络。微型电网在电气配电电网技术中并不常见，但是作为对来自可再生资源的能量的保存和分布式电源的日益集中的回应。许多变种成为了可能。这种电网典型地与一个更大的分配网连接，但是是可断开的，且可以包含它自己的电源，例如风车、太阳能电池板或者可充电存储电池和负载。这个网络可以采用低压线。

分配变电站从传输网获得高压电源，变为一个或多个大功率变压器。配电变压器可以将一种叫负载分接充电器的调节器合并，这通过将一些变压器第二绕组电路包括或排除在外，改变了变压器传输给电力分配总线(变电站总线)的电压，因此改变了输入输出电压的转换速率。一个或多个供给器依靠变电站总线。如果需要太多供给器，另外的变压器和总线就可以被使用。

为了监测和控制电网的组件，现在的变压器(CTs)或者其他电流传感器，例如霍尔效应传感器，被连接在变电站内的电生导体上。CT在环形导体上输出了一个低压，这是与通过被监测的高压导体输送的电流精确成比例。这些低电流输出适合与跟变电站中监控和数据采集(SCADA)有联系的信息采集子系统连接。主要的监测CT被设计和建造成变电站，因为在电流流动的时候，改变或向高压元件上增加CT是不可能或者危险的。另一方面，额外的CT可以被安全地增加到低电流SCADA环上，作为不影响电力输送的需要。