[发明专利]用于智能事件波形分析的系统和方法

说明书

在一种方法和系统中，监测电气/电力系统上的电压和/或电流信号。根据所监测的电压和/或电流信号识别电能事件。响应于事件识别，捕获所监测的电压和/或电流信号的波形。使用捕获的波形从事件前测量值、事件测量值和事件后测量值计算和提取能量相关信号。通过比较(a)来自事件前测量值的所计算和使用的能量相关信号与(b)来自事件后测量值的所计算和使用的能量相关信号，识别和计算与事件相关联的附加信息。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年4月4日提交的美国临时申请序列号62/652,888、2018年12月27日提交的美国临时申请序列号62/785,297和2019年1月4日提交的美国临时申请序列号62/788,392的优先权，这些申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般涉及自动化控制和计量环境中的智能事件波形捕获(waveformcapture，WFC)分析。

背景技术

不断变化的能量世界使得例如在关键的电力环境中(例如，医院、数据中心、机场和制造设施)优化电力可靠性、能源成本和运营效率变得越来越具有挑战性。由于电子控制设备的增加，公用事业电网变得更加动态，设施配电系统变得更加复杂，对电能质量问题更加敏感，威胁到网络的稳定性。竞争压力和环境法规正推动人们对能效和业务可持续性的期望比以往任何时候都高。解决这些挑战需要专门设计的新数字工具，以更快地响应与电气/电力系统可靠性和运行稳定性相关的机遇和风险。

电能质量扰动是意外的业务停机时间和装备故障/损坏/失效的主要原因。根据一些估计，业务停机时间中的30-40％是由电能质量扰动造成的，电能质量问题大约占公司年收入的4％。可以归因于电能质量扰动的对装备的不利影响的示例包括装备组件(例如，电机、电容器、电缆、变压器等)过热、加速磨损和撕裂、装备组件过早老化、故障和误操作以及错误的断路器或继电器操作。

电能质量扰动产生的经济影响可以包括增加的能量账单、附加的经济处罚(例如，因电力中断造成的处罚)以及对环境的潜在不利影响(例如，增加的碳足迹)。电能质量扰动也可能不利地导致与需求相关的费用增加、电气/电力系统损耗增加以及电压降增加。受电能质量扰动影响的方面的三个示例包括：正常运行时间、资产状况和能效。例如，由于电压骤降、中断和/或欠压/过压状况，电气设施意料之中或意料之外地停止运行，可能会影响系统正常运行时间。此外，由谐波、电压骤升或瞬态引起的电路有害跳闸也可能导致减少的正常运行时间。资产(例如，电缆、变压器、电容器组等)可能会受到电能质量扰动或状况的不利影响。例如，装备过热、设计特征的意外变化和/或使用寿命缩短只是电能质量异常造成的几个影响。最后，能量的有效利用也受到电能质量扰动的影响。

根据特定示例，电容器组可能受到电能质量扰动(例如，谐波)的影响，电能质量扰动的特征在于电压和/或电流信号的稳态失真。来自电弧炉(electric arc furnace，EAF)、电气铁路、基于晶闸管的电压和频率修正设备的非线性电力负载已经成为电网中的一次谐波源。这些系统向电气/电力系统注入大量谐波电流，导致电网中的基波电流信号失真。谐波可能会以多种方式对电容器组的正常运行产生不利影响(例如，增加电力损耗、产生谐波谐振、增加谐波电流以及通过附加的加热降低电容器组的使用寿命)。

电能质量数据的适当解释可以为企业和能源提供商提供限制由电能质量扰动造成的不利影响的能力。能量采购经理可以使用电能质量数据来识别和避免处罚或来修改/更新能量合同。同样，维护工程师可以使用电能质量数据来适当地诊断装备问题，改善根本原因分析并减少装备停机时间。

从电气/电力系统收集和存储所有电能质量数据可能不切实际。在电能质量事件或其他电力问题期间收集的电能质量数据可能不足以提供对电气/电力系统上的电能质量问题的适当解释，这对于维护和改善电气系统的性能是重要的。

发明内容