專利名稱：線纜故障檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力傳輸和分配系統(tǒng)中的故障檢測(cè)。其特別適用于 對(duì)電力傳輸和分配中使用的地下線纜和其他線纜的故障進(jìn)行檢測(cè)和分析。
背景技術(shù)：
地下線纜和其他線纜是電力傳輸和分配中的關(guān)鍵組成部分。然
而，不幸的是，在兩個(gè)或多個(gè)相(phase)之間或者一個(gè)或多個(gè)相與 地之間，線纜可能傾向于短路或者是異常的低阻抗連接。這些以及 其他線纜故障可以由多個(gè)因素引起，這些因素包括人為錯(cuò)誤(例 如，突然切斷或者撞擊線纜)、氣候狀況(例如，降水、地震活動(dòng)、 或雷擊)、動(dòng)物活動(dòng)以及線纜或其相關(guān)設(shè)備的失效或者老化。而且， 線纜故障可能導(dǎo)致電力傳輸損耗，這會(huì)對(duì)受影響的客戶帶來不便， 而且對(duì)于所涉及的電力設(shè)施而言可能是昂貴的。
一類故障是自凈(self-clearing)故障。盡管自凈故障可能具有 許多的根本原因，其通常具有短暫的持續(xù)時(shí)間，尚不足以使相關(guān)的 保護(hù)設(shè)備跳閘。實(shí)際上，多數(shù)自凈故障的持續(xù)時(shí)間通常大約小于電 力系統(tǒng)頻率的兩個(gè)(2)到三個(gè)(3)周期，并且在很多情況下小于 一個(gè)(1)周期。
可能產(chǎn)生自凈線纜故障的 一 個(gè)機(jī)制是線纜相之間或者線纜相與 地之間的絕緣體破損。這種故障通常是由線纜接合或者連接處的潮 濕導(dǎo)致或加劇的，并且其特征通常是增高的或者故障的電流，其持 續(xù)大約是四分之一到二分之一個(gè)周期(也即，在六十赫茲(60Hz) 的系統(tǒng)中，大約是四(4)到八(8)毫秒(ms))。故障電流的開 始通常發(fā)生于電壓峰值處或其附近。隨著情況惡化，這些故障的頻率和嚴(yán)重程度傾向于隨著時(shí)間而惡化，最終導(dǎo)致線纜故障以及作為 結(jié)果的電力傳輸損耗。
因此，在保護(hù)繼電器平臺(tái)中已經(jīng)包含了故障檢測(cè)裝置，其可以
用作智能電子設(shè)備(IED )。參見Kojovic等人的Sub-Cycle Overcurrent Protection for Self-Clearing Faults Due to Insulation Breakdown (1999);授予Newton等人的2001年3月6日公布的美國(guó)專利No. 6,198,401，其名稱為Detection of Sub-Cycle, Self-Clearing Faults。更
具體地，并如參考文件中完整描述的，裝置在線纜電流信號(hào)發(fā)生時(shí) 對(duì)其進(jìn)行采樣。檢測(cè)超過閾值的電流信號(hào)，與此同時(shí)，裝置確認(rèn)斷 路器沒有工作，并且還提升后繼電流采樣(同樣，與其發(fā)生同時(shí))， 以確定故障的持續(xù)時(shí)間是否小于一個(gè)(1 )周期。如果滿足這些條件， 則設(shè)備使故障計(jì)數(shù)器增加。如果這種故障發(fā)生的次數(shù)和/或頻率超過 了某個(gè)設(shè)置，則裝置啟動(dòng)警報(bào)、信號(hào)通知和/或跳閘。在備選實(shí)現(xiàn)中， 裝置還確定故障是否發(fā)生在電壓峰值附近。
然而，故障檢測(cè)裝置是在保護(hù)繼電器層面提供的。這種以繼電 器為中心的架構(gòu)的一個(gè)結(jié)果是裝置與變電站自動(dòng)化(SA)系統(tǒng)、 分配自動(dòng)化(DA)系統(tǒng)、饋送器自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)或者其他自動(dòng)化 系統(tǒng)的集成較差。而且裝置需要使用專用的硬件平臺(tái)，其必須靠近 耦合至保護(hù)繼電器，并且檢測(cè)技術(shù)相對(duì)并不成熟。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)的各方面解決這些問題以及其他問題。
根據(jù)一個(gè)方面，公開了一種方法，包括對(duì)來自電力傳輸線纜 或者饋送器線纜的時(shí)變信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換；以及使用經(jīng)過傅立葉 變換的信號(hào)來標(biāo)識(shí)線纜故障。
根據(jù)另 一方面，公開了 一種包含指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)， 當(dāng)所述指令由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，其致使處理器執(zhí)行一種方法。 該方法包括使用來自電力系統(tǒng)中故障的頻域數(shù)據(jù)來標(biāo)識(shí)自凈線纜 故障；以及生成指示所標(biāo)識(shí)的線纜故障的輸出信號(hào)。根據(jù)另一方面，公開了一種線纜故障檢測(cè)裝置，包括計(jì)算機(jī) 可讀存儲(chǔ)器，其包含響應(yīng)于故障而生成的數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)；以及 與該存儲(chǔ)器可操作地通信的計(jì)算機(jī)處理器。該計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行計(jì) 算機(jī)可讀指令，該指令致使處理器對(duì)數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 以確定故障是否表示線纜故障。
根據(jù)另一方面，公開了一種方法，包括獲取響應(yīng)于電力系統(tǒng) 故障而生成的示波器曲線數(shù)據(jù)；以及使用處理器來評(píng)估數(shù)字故障記 錄數(shù)據(jù)，以確定該電力系統(tǒng)故障是否表示自凈線纜故障。
在閱讀并理解了附圖和說明書之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理 解本發(fā)明的其他方面。


將在附圖中以示例而非限制的方式示出本發(fā)明，附圖中相同的 標(biāo)號(hào)表示類似的元件，其中
圖1描述了配電系統(tǒng)的部件。 圖2描述了變電站智能系統(tǒng)。 圖3描述了線纜故障檢測(cè)模塊。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，變電站100包括多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102、變電站智能系 統(tǒng)104以及通信接口 106?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102包括變壓器、電容器、斷 路器、智能電子設(shè)備(IED)以及變電站環(huán)境中常見的其他設(shè)備和設(shè) 施。在本例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102包括一個(gè)或多個(gè)線纜160 (諸如，傳輸 線纜或者饋送器線纜)以及相關(guān)聯(lián)的保護(hù)設(shè)備162。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102可操作地連接至變電站智能系統(tǒng)104。取決于給定 系統(tǒng)的架構(gòu)，智能系統(tǒng)104可以充當(dāng)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、饋送器自 動(dòng)化系統(tǒng)或者分配自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。如圖所示，變電站 智能系統(tǒng)104包括服務(wù)器或者其他計(jì)算機(jī)105、數(shù)據(jù)庫164、 一個(gè) 或多個(gè)客戶端服務(wù)器部件166、線纜故障檢測(cè)部件168以及可選的人機(jī)接口 (HMI) 109。
通信接口 106將變電站智能系統(tǒng)104連接至廣域網(wǎng)(WAN)、 互聯(lián)網(wǎng)或者其他通信網(wǎng)絡(luò)108。
監(jiān)控與數(shù)據(jù)獲取(SCADA)系統(tǒng)110經(jīng)由適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌?112 連接至通信網(wǎng)絡(luò)108。 SCADA系統(tǒng)110通常位于變電站100的遠(yuǎn)程 位置，并且為多個(gè)變電站100和/或電力產(chǎn)生和分配系統(tǒng)的其他部件 提供監(jiān)控功能。
變電站智能系統(tǒng)104還可以連接至一個(gè)或多個(gè)企業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 諸如數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市(data mart)、規(guī)劃系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS ) 或者集中式維護(hù)管理系統(tǒng)(CMMS) 114，該企業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同樣通 過通信接口 116連接至通信網(wǎng)絡(luò)108。
如上所述，線纜160可以包括一個(gè)或多個(gè)傳輸線纜或者饋送器 線纜。傳輸線纜通常用來將來自發(fā)電站源或者變電站的高壓電傳輸 至配電系統(tǒng)中的另 一變電站。饋送器線纜通常用來提供變電站的輸 出與下游主要電路的輸入之間的電力連接。離開變電站的饋送器線 纜有時(shí)稱為變電站出口線纜(exit cable)。然而，應(yīng)當(dāng)注意，線纜 160并非必須位于變電站100的物理邊界之內(nèi)，而是實(shí)際上可以與變 電站具有一定距離。取決于地點(diǎn)和其他考慮，某些或者全部線纜160 可以是地下線纜。
保護(hù)設(shè)備162通常包括一個(gè)或多個(gè)保護(hù)繼電器以及相關(guān)聯(lián)的斷 路器或者自動(dòng)開關(guān)(recloser)。保護(hù)繼電器有益地實(shí)現(xiàn)為基于IED 的設(shè)備，除了其他功能以外，還監(jiān)測(cè)其相關(guān)聯(lián)線纜160的電壓、電 流和其他相關(guān)參^t,以例如4企測(cè)各種故障狀況，例如由電流、電壓 和/或頻率擾動(dòng)導(dǎo)致的故障狀況，以及可能或者不可能由線纜故障導(dǎo) 致的那些故障狀況。
在檢測(cè)故障狀況時(shí)，保護(hù)繼電器捕獲諸如電壓、電流以及其他 示波器曲線數(shù)據(jù)的數(shù)字故障記錄(DFR)數(shù)據(jù)，并且設(shè)置指示故障 發(fā)生的DFR標(biāo)志。對(duì)DFR數(shù)據(jù)進(jìn)行格式設(shè)置，以便按照用于瞬變數(shù) 據(jù)交換(COMTRADE)的已知7>共才各式或者其他適當(dāng)?shù)奈募袷絹磉M(jìn)行傳輸。取決于故障的特性和嚴(yán)重性，保護(hù)繼電器還可以對(duì)相關(guān) 聯(lián)的斷路器進(jìn)行跳閘。
繼續(xù)參考圖1,客戶端/服務(wù)器部件166有益地實(shí)現(xiàn)為軟件或者 固件模塊，其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)105可訪問的存儲(chǔ)器或者其他計(jì)算機(jī)可 讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。部件166的執(zhí)行通常由定時(shí)器驅(qū)動(dòng)(定時(shí)輪詢)或 者由基于觸發(fā)(中斷)的機(jī)制驅(qū)動(dòng)，從而基本上實(shí)時(shí)地操作。由此， 例如，客戶端/服務(wù)器部件166可以不時(shí)地輪詢特定的保護(hù)設(shè)備162, 以獲得關(guān)于其狀態(tài)的信息。在保護(hù)設(shè)備162已經(jīng)設(shè)置DFR標(biāo)志的情 況下，客戶端/服務(wù)器部件166從保護(hù)設(shè)備162獲得DFR數(shù)據(jù)，并且 生成警報(bào)或者故障日志，其中DFR數(shù)據(jù)同樣按照COMTRADE或者 其他適當(dāng)格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫166中的適當(dāng)位置。在基于觸發(fā)的實(shí)現(xiàn) 的情況下，從保護(hù)設(shè)備接收到DFR標(biāo)志將觸發(fā)對(duì)DFR數(shù)據(jù)的獲取以 及故障日志的生成。
仍然參考圖i,線纜故障檢測(cè)部件168同樣實(shí)現(xiàn)為軟件或者固件 模塊，其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)105可訪問的存儲(chǔ)器或者其他計(jì)算機(jī)可讀存 儲(chǔ)介質(zhì)中。部件168也由計(jì)算機(jī)105基于輪詢、觸發(fā)或者其他適當(dāng) 的基礎(chǔ)來執(zhí)行。如下文將進(jìn)一步詳細(xì)描述的，線纜故障檢測(cè)部件168 對(duì)DFR和/或其他相關(guān)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以檢測(cè)與線纜故障相關(guān)聯(lián) 的表征(signature )。在檢測(cè)這樣的表征時(shí)，部件168生成表示故障 的一個(gè)或多個(gè)輸出，以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫164中。
HMI 109可以在軟件層中實(shí)現(xiàn)，或者另外可以通過不同于各部件 166、 168的軟件來實(shí)現(xiàn)，其提供期望的操作員接口功能，以例如允 許用戶與各模塊166、 168、數(shù)據(jù)庫164或者變電站智能系統(tǒng)104的 其他部件進(jìn)行交互。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，HMI 109實(shí)現(xiàn)為軟件或者其他 計(jì)算機(jī)可讀指令，其在適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面(GUI)。 與SCADA系統(tǒng)110或者企業(yè)系統(tǒng)114 (如果存在)結(jié)合實(shí)現(xiàn)的用戶 接口還可以允許用戶從一個(gè)或多個(gè)來源挖掘數(shù)據(jù)，或者提供期望的 HMI功能。
圖2中示出了關(guān)于其輸入262和輸出276數(shù)據(jù)來描述示例性線纜故障檢測(cè)部件168的功能性框圖。輸入數(shù)據(jù)262包括示波器曲線 記錄數(shù)據(jù)268 (諸如時(shí)間和采樣數(shù)據(jù)向量)、示波器曲線記錄中已采 樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)目266、時(shí)間戳數(shù)據(jù)264 (例如，獲取記錄的日期和時(shí) 間)、已采樣信號(hào)的數(shù)量和標(biāo)識(shí)272 (例如，已采樣的一個(gè)或多個(gè)相 的數(shù)量和標(biāo)識(shí))、系統(tǒng)頻率274以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)292。
如圖所示，檢測(cè)部件268包括分析引擎288，其與傅立葉處理器 246、線纜故障表征標(biāo)準(zhǔn)238以及警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)290相結(jié)合進(jìn)行操作。
另外，傅立葉變換處理器246也有益地實(shí)現(xiàn)為適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可 讀指令，其執(zhí)行對(duì)示波器曲線記錄268中的電壓和/或電流采樣的離 散傅立葉變換(DFT)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，DFT在如下采樣窗口或者 時(shí)間段上計(jì)算其開始于與電力系統(tǒng)頻率的四分之一 (1/4)周期相 對(duì)應(yīng)的間隔，并具有與系統(tǒng)頻率的二分之一 (1/2)周期相對(duì)應(yīng)的持 續(xù)時(shí)間，當(dāng)然，還可以想到不同的窗口間隔和持續(xù)時(shí)間。將會(huì)理解， 對(duì)時(shí)變線纜電流采樣執(zhí)行DFT將生成頻域數(shù)據(jù)，其表示線纜電流在 特定采樣窗口期間的頻率分量。該頻域數(shù)據(jù)包括電力系統(tǒng)頻率處的 峰值，其大小表示DFT所覆蓋時(shí)段期間的線纜電流。
線纜故障表征238包括表示線纜故障的內(nèi)部電力系統(tǒng)限定器 (qualifier) 242以及可選的外部限定器244。在由線纜接合或者連 接處絕緣體破損所引起的自凈故障所關(guān)聯(lián)的線纜故障表征238的示 例性情況下，內(nèi)部限定器242包括閾值線纜電流值、閾值故障持續(xù) 時(shí)間以及故障開始標(biāo)準(zhǔn)，盡管還可以考慮其他的或者不同的限定器。 另外，在結(jié)合絕緣體破損的情況下，外部限定器244可以包括氣象 數(shù)據(jù)，諸如降水、濕度和/或環(huán)境溫度。
警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)290包括那些用來信號(hào)通知警報(bào)狀況的標(biāo)準(zhǔn)。在與絕 緣體破損相關(guān)聯(lián)的表征238的情況下，警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)可以包括故障率或 者故障的頻率和/或次數(shù)，當(dāng)然還可以想到其他或者不同的標(biāo)準(zhǔn)。注 意，線纜故障表征238和警報(bào)290標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)或多個(gè)可以是可調(diào) 節(jié)的，例如，由用戶經(jīng)由HMI109等實(shí)現(xiàn)的GUI來調(diào)節(jié)。
分析引擎288對(duì)輸入數(shù)據(jù)262進(jìn)行評(píng)估，以確定故障是否滿足線纜故障表征標(biāo)準(zhǔn)238。另外，在由絕緣體破損導(dǎo)致的線纜故障的示 例性情況下，分析引擎288對(duì)經(jīng)過傅立葉變換的電流信號(hào)進(jìn)行評(píng)估， 以確定線纜電流的大小是否超過閾值。分析引擎288還確定故障 的持續(xù)時(shí)間是否小于閾值故障持續(xù)時(shí)間，故障的開始是否出現(xiàn)在電 壓峰值處或其附近，以及故障是否是自凈的。在包括外部限定器244 的實(shí)現(xiàn)中，分析引擎288還對(duì)相關(guān)的其他輸入數(shù)據(jù)292進(jìn)行評(píng)估， 以例如確定相關(guān)的濕度是否超過期望值。在部件168包括警報(bào)標(biāo)準(zhǔn) 290的情況下，分析引擎還確定是否已經(jīng)滿足期望的警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)，例如， 確定線纜故障的比率或者頻率是否超過規(guī)定的故障率。
線纜故障檢測(cè)部件168使用評(píng)估的結(jié)果來生成例如以下一個(gè)或 多個(gè)的輸出數(shù)據(jù)276:線纜故障檢測(cè)信號(hào)或者標(biāo)志280、線纜故障率 或者頻率282、線纜故障的次數(shù)283、線纜故障警報(bào)信號(hào)或者標(biāo)志 284、數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)286 (諸如，故障的程度和持續(xù)時(shí)間)、受 到故障影響的一個(gè)或多個(gè)相278、或者其他數(shù)據(jù)294。有益地，輸出 數(shù)據(jù)作為 一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)與適當(dāng)?shù)臅r(shí)間戳一起存儲(chǔ)在變電站智能系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫164中。
還可以想到各種備選方案和擴(kuò)展。例如，備選地或者附加地， 檢測(cè)部件168使用其他運(yùn)行數(shù)據(jù)或者非運(yùn)行數(shù)據(jù)262作為線纜故障 分析的輸入，并相應(yīng)地選擇線纜故障表征238。在一個(gè)這樣的實(shí)現(xiàn)中， 還對(duì)所采樣的電壓波形加以考慮，以例如確定增高電流的時(shí)段是否 伴有采樣電壓的下降。
作為另一示例，如果期望由相對(duì)較高的線纜電流值所導(dǎo)致的加 熱對(duì)線纜故障有所貢獻(xiàn)，則可以適當(dāng)?shù)乜紤]平均電流值。作為又一 示例，還可以考慮其他環(huán)境或者氣象數(shù)據(jù)，諸如雷擊、地震活動(dòng)等。
檢測(cè)部件168還可以例如通過為各表征標(biāo)準(zhǔn)238指派相對(duì)斥又重， 來計(jì)算由特定故障機(jī)制導(dǎo)致特定線纜故障的概率或者似然性。檢測(cè)
部件168可以包括或者訪問內(nèi)部或者外部數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含通 過經(jīng)驗(yàn)或者啟發(fā)式地得出的、表示各種線纜故障機(jī)制的線纜故障表 征238。在這種情況下，線纜故障輸出信號(hào)或者標(biāo)志280還可以指示最有可能的一個(gè)或多個(gè)故障機(jī)制。還可以提供獨(dú)立的輸出或者標(biāo)志。
檢測(cè)部件168可以在智能系統(tǒng)104中使用，其中智能系統(tǒng)104 諸如Stoupis等人在2006年11月1日提交的、名稱為"Electrical Substation Monitoring and Diagnostics"的共有美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào) No. 11/555,393中描述的，在此通過引用將其全部?jī)?nèi)容明確地并入。
如上所述，；f全測(cè)部件168有益地對(duì)具有COMTRADE或者其他 期望格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。由此，檢測(cè)部件168可以在不同于服務(wù) 器計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)或者過程上執(zhí)行。例如，檢測(cè)部件可以在與
SCADA系統(tǒng)110或者企業(yè)系統(tǒng)114相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，或者在 可以通過通信網(wǎng)絡(luò)118訪問所期望輸入數(shù)據(jù)262的其他適當(dāng)?shù)耐ㄓ?或者專用處理器上執(zhí)行。部件168的某些或者全部還可以在數(shù)字和/ 或模擬硬件中實(shí)現(xiàn)。
還可以想到各種備選的傅立葉變換算法。根據(jù)一個(gè)這種備選方 案，可以使用適當(dāng)?shù)目焖俑盗⑷~變換(FFT)算法來實(shí)現(xiàn)離散傅立葉 變換。盡管上文的討論集中在對(duì)頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的分析引擎28 8 ， 但可以想到其他分析引擎。由此，例如，分析引擎288可以執(zhí)行以 下一個(gè)或多個(gè)基于時(shí)域的分析、基于規(guī)則的分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析、 專家系統(tǒng)分析、解析分析或者其他適當(dāng)?shù)姆治觥?br> 現(xiàn)在將關(guān)于圖3來描述操作。在步驟302處檢測(cè)故障。更加具 體到上文描述的示例性實(shí)現(xiàn)，保護(hù)設(shè)備162設(shè)置DFR標(biāo)志，并且生 成COMTRADE格式或者其他適當(dāng)格式的DFR數(shù)據(jù)。
在步驟304處獲得DFR數(shù)據(jù)。由此，例如，通過智能系統(tǒng)104 來獲得DFR數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫164中，以備檢測(cè)部件168 使用。備選地，檢測(cè)部件168直接獲得輸入數(shù)據(jù)262。
在步驟306，對(duì)DFR和其他相關(guān)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如上所述， 例如，線纜故障檢測(cè)部件168對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，以確定輸入數(shù) 據(jù)是否表示線纜故障。在檢測(cè)部件168考慮表示各種線纜故障機(jī)制 的表征的實(shí)現(xiàn)中，針對(duì)各種表征來評(píng)估輸入數(shù)據(jù)。根據(jù)評(píng)估結(jié)果， 生成諸如以下 一 個(gè)或多個(gè)的期望輸出數(shù)據(jù)276:線纜故障檢測(cè)信號(hào)、線纜故障次數(shù)或者比率、線纜故障警報(bào)或者線纜故障機(jī)制輸出。
在步驟308,將輸出數(shù)據(jù)276存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫164中或者其他期望
的位置。
在步驟310，在電力系統(tǒng)操作期間例如基本上實(shí)時(shí)地重復(fù)該過程。
當(dāng)然，在閱讀并理解了上述描述之后，可以想到修改和備選方 案。意在將本發(fā)明解釋為包括所有這種修改和備選方案，只要其處 于所附權(quán)利要求書及其等效項(xiàng)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括對(duì)來自電力傳輸線纜或者饋送器線纜的時(shí)變信號(hào)執(zhí)行傅立葉變換；使用經(jīng)過傅立葉變換的信號(hào)來標(biāo)識(shí)線纜故障。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述傅立葉變換包括離散傅立 葉變換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述時(shí)變信號(hào)是時(shí)變線纜電流信號(hào)o
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述時(shí)變信號(hào)總體上是周期性 的，并且執(zhí)行包括對(duì)在與所述信號(hào)的大約二分之一周期相對(duì)應(yīng)的 時(shí)段上獲取的電流數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述線纜故障包括絕緣體破損。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中使用包括確定所述經(jīng)過傅立 葉變換的信號(hào)的大小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中執(zhí)行包括對(duì)響應(yīng)于電力系統(tǒng) 故障而生成的示波器曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括接收表示所述時(shí)變信號(hào)的 COMTRADE示波器曲線數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述示波器曲線數(shù)據(jù)由保護(hù)繼 電器生成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括使用變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、分 配自動(dòng)化系統(tǒng)或者饋送器自動(dòng)化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，來執(zhí)行使用所述經(jīng) 過傅立葉變換的信號(hào)的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括通過廣域網(wǎng)獲得表示所述時(shí) 變信號(hào)的示波器曲線數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行步驟包括對(duì)所述獲得的數(shù)據(jù)進(jìn) 行j專立葉變換。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括生成表示已標(biāo)識(shí)故障的輸出信號(hào)，并且將所述輸出信號(hào)存儲(chǔ)在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、饋送器自動(dòng) 化系統(tǒng)或者分配自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。
13. —種包含指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述指令由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行時(shí)，其致使所述處理器執(zhí)行方法，所述方法包括步驟 使用來自電力系統(tǒng)中故障的頻域數(shù)據(jù)來標(biāo)識(shí)自凈線纜故障； 生成表示所述標(biāo)識(shí)的線纜故障的輸出信號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述方法包括獲得時(shí)變信號(hào)數(shù)據(jù)；對(duì)所述時(shí)變信號(hào)數(shù)據(jù)執(zhí)行離散傅立葉變換，以生成所述頻域數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中獲得包括 從變電站自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲得所述時(shí)變信號(hào)數(shù)據(jù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述方法包 括從IED獲得COMTRADE數(shù)據(jù)，并且使用所述COMTRADE數(shù) 據(jù)來生成所述頻域數(shù)據(jù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述方法包 括確定線纜故障機(jī)制，并且其中所述輸出信號(hào)標(biāo)識(shí)所述確定的機(jī) 制。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中使用所述頻 域數(shù)據(jù)包括計(jì)算線纜中電流的大小，并將該大小與閾值進(jìn)行比較。
19. 一種線纜故障檢測(cè)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器，其包含響應(yīng)于故障而生成的數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)；與所述存儲(chǔ)器可操作地通信的計(jì)算機(jī)處理器，其中所述計(jì)算機(jī) 處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀指令，所述指令致使所述處理器對(duì)所述數(shù)字 故障記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定所述故障是否表示線纜故障。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)包括 示波器曲線數(shù)據(jù)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中所述示波器曲線數(shù)據(jù)包括時(shí) 變線纜電流數(shù)據(jù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)包括示波器曲線數(shù) 據(jù)，并且所述處理器對(duì)所迷示波器曲線數(shù)據(jù)執(zhí)行離散傅立葉變換。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述處理器對(duì)所述數(shù)字故障 記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以確定所述故障是否表示線纜絕緣體破損。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，包括用于檢測(cè)所述線纜故障的 裝置。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，包括用于生成所述數(shù)字故障記錄的裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述故障是自凈線纜故障。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述線纜包括變電站出口線纜。
28. —種方法，包4舌獲得響應(yīng)于電力系統(tǒng)故障而生成的示波器曲線數(shù)據(jù)； 使用處理器來評(píng)估數(shù)字故障記錄數(shù)據(jù)，以確定所述電力系統(tǒng)故障是否表示自凈線纜故障。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括將所述評(píng)估的結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述線纜包括電力系統(tǒng)傳輸線纜。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括從IED獲得所述示波器曲線數(shù)據(jù)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中所述示波器曲線數(shù)據(jù)包括 COMTRADE數(shù)據(jù)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述方法包括對(duì)所述示波器 曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述故障的持續(xù)時(shí)間小于大 約三個(gè)周期。
35. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中所述處理器位于變電站處。
36. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括確定所述線纜故障是表示 線纜故障的似然性。
37. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中使用處理器包括使用所述 處理器來評(píng)估表示潮濕的信號(hào)。
38. 根據(jù)權(quán)利要求28的方法，包括基本上實(shí)時(shí)地重復(fù)所述獲 得和評(píng)估的步驟。
全文摘要
一種線纜故障檢測(cè)部件(168)，接收表示電力系統(tǒng)中故障的輸入數(shù)據(jù)。部件(168)分析輸入數(shù)據(jù)，以確定該故障是否表示自凈線纜故障，并生成相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)(276)。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，線纜故障檢測(cè)部件(168)實(shí)現(xiàn)為軟件模塊，其在變電站智能系統(tǒng)(104)的計(jì)算機(jī)(105)上運(yùn)行。
文檔編號(hào)G01R31/08GK101627313SQ200780041047
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者A·C·瑪?shù)马f施, D·魯伯凱曼, J·斯托皮斯 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司