[發(fā)明專(zhuān)利]用于感測(cè)、收集、傳輸、存儲(chǔ)和分發(fā)高分辨率電網(wǎng)電測(cè)量數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980048342.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112534676A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克拉克·萬(wàn)柯克·西蒙斯
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 納維爾網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J13/00
• 分類(lèi)號(hào): H02J13/00
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 卜勁鴻

本發(fā)明提供了用于監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)、收集高分辨率數(shù)據(jù)并將其安全地供給到高級(jí)時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)和方法。通過(guò)收集高分辨率電測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的設(shè)備，包括信號(hào)分析器的操作對(duì)，所述操作對(duì)包括：微同步相位計(jì)，被配置為在頻域中操作以處理電信號(hào)并收集第一組數(shù)據(jù)點(diǎn)；以及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)器，被配置為在時(shí)域中運(yùn)行以處理電信號(hào)并收集第二組數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中，所述設(shè)備被配置為將相同的同步時(shí)間戳應(yīng)用于所收集的第一組數(shù)據(jù)點(diǎn)和第二組數(shù)據(jù)點(diǎn)。用于監(jiān)測(cè)電網(wǎng)并收集高分辨率電測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，包括：使用在頻域中運(yùn)行的微同步相位計(jì)收集(101)第一組數(shù)據(jù)點(diǎn)；使用在時(shí)域中運(yùn)行的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)器收集(102)第二組數(shù)據(jù)點(diǎn)；以及將同步時(shí)間戳應(yīng)用于(103)所收集的第一組數(shù)據(jù)點(diǎn)和第二組數(shù)據(jù)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了用于感測(cè)、收集、傳輸、存儲(chǔ)和處理來(lái)自電網(wǎng)或其他電氣設(shè)備的高分辨率電測(cè)量數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

電力公司面臨許多挑戰(zhàn)。持續(xù)需要更好的方法：來(lái)控制復(fù)雜的功率流；診斷問(wèn)題；為系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商提供更好的網(wǎng)絡(luò)可見(jiàn)性；提升設(shè)備性能；提高資產(chǎn)利用率；并計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)。

隨著當(dāng)今電網(wǎng)的迅速發(fā)展，配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商/配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(DNO/DSO)面臨著巨大的技術(shù)難題，包括：分布式能源產(chǎn)生的可變和不穩(wěn)定的功率流；有功和無(wú)功功率問(wèn)題；電能質(zhì)量失真；功率因數(shù)不佳；相角穩(wěn)定性；和電壓振蕩。這些問(wèn)題擴(kuò)展到：減少電損耗；運(yùn)用合成慣性；電干擾分析；網(wǎng)絡(luò)安全；和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控。

電力公司希望改進(jìn)：網(wǎng)絡(luò)建模；實(shí)時(shí)熱額定值；給電動(dòng)汽車(chē)充電；負(fù)載輪廓感應(yīng)；拓?fù)浜蜖顟B(tài)確定；網(wǎng)絡(luò)擁塞；需求方管理；以及基于儲(chǔ)能的服務(wù)的計(jì)劃/處理。發(fā)電機(jī)(例如公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能光伏發(fā)電場(chǎng)和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng))具有相關(guān)的問(wèn)題和提高效率的機(jī)會(huì)。電力的大型商業(yè)和工業(yè)消費(fèi)者遭受電能質(zhì)量問(wèn)題的困擾。能源供應(yīng)公司和系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商需要關(guān)于網(wǎng)絡(luò)需求、活動(dòng)拓?fù)浜图s束的信息。與許多這些問(wèn)題相關(guān)是通過(guò)增加風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的集成來(lái)減少碳排放。現(xiàn)有的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)和傳統(tǒng)儀器根本無(wú)法完成任務(wù)。現(xiàn)有的具有間隔半小時(shí)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的家庭級(jí)高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施(AMI)的智能電網(wǎng)計(jì)量表性能不足。現(xiàn)代電網(wǎng)需要更好的傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定，如果可以提供正確的網(wǎng)格或其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，則可以使用正確的分析工具、模型和軟件應(yīng)用程序直接或間接地解決各種創(chuàng)新機(jī)會(huì)、挑戰(zhàn)和問(wèn)題。下面公開(kāi)的是創(chuàng)新的傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)、收集高分辨率數(shù)據(jù)、并將其安全地供給至高級(jí)時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中。在某些示例中，時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)可作為基于云存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)即服務(wù)平臺(tái)與軟件應(yīng)用程序結(jié)合使用，以提供廣泛需要的解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)電力部門(mén)面臨的眾多商業(yè)和技術(shù)挑戰(zhàn)。

發(fā)明人已將幾種新技術(shù)集成到工業(yè)級(jí)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)結(jié)合了創(chuàng)新的數(shù)據(jù)收集傳感器硬件和通過(guò)安全數(shù)據(jù)通信與其相連接的高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件(數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù))。當(dāng)這些技術(shù)結(jié)合在一起時(shí)，最終的系統(tǒng)就能夠以改進(jìn)的詳細(xì)程度、清晰度和復(fù)雜性來(lái)檢查電網(wǎng)和相關(guān)設(shè)備的行為。現(xiàn)有的電力公司電網(wǎng)、負(fù)荷和發(fā)電監(jiān)控SCADA系統(tǒng)通常每2-4秒從感測(cè)到的信號(hào)中提取相對(duì)粗略的電氣測(cè)量值(例如，英國(guó)電網(wǎng)的精度為±5-7％的電壓、電流測(cè)量值)以進(jìn)行即時(shí)檢查，但僅僅是每30分鐘將一組測(cè)量結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。結(jié)果是在相對(duì)粗略的時(shí)間尺度上收集的質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)。發(fā)明人通過(guò)結(jié)合以高采樣率進(jìn)行的高精度電測(cè)量以?xún)?yōu)選地經(jīng)由安全遙測(cè)技術(shù)將大量高分辨率數(shù)據(jù)流提供到時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和裝置進(jìn)行了改進(jìn)。時(shí)間序列數(shù)據(jù)庫(kù)比關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)更適合于這種高容量測(cè)量。這種更高效、更有效的設(shè)備將數(shù)據(jù)采集的容量(預(yù)計(jì)達(dá)到PB級(jí)的千萬(wàn)億數(shù)據(jù)點(diǎn))和速率與合適的處理和存儲(chǔ)能力相匹配。盡管硬件和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)可以相互獨(dú)立運(yùn)行，但它們結(jié)合在一起時(shí)提供了集成解決方案，其可提供卓越的性能，同時(shí)減少所需的設(shè)備數(shù)量。