CN101809452A - 用于监视功率传输的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于测量电功率传输线路(20)内的功率的设备(10)。该设备(10)包括磁场传感器(30)，用于测量在电功率传输线路(20)上的磁场(35)，和将该磁场数据(37)发送给处理器(40)。临近但与电功率传输线路(20)有间距地设置该磁场传感器(30)。该设备(10)还包括：电压传感器(50)，远离磁场传感器(30)设置，用于将电压波形数据(55)发送至处理器(40)；和传输函数计算器(60)，用于计算在电压传感器(50)上发送的电压波形数据和传输线路电压波形数据(55)之间的关系。还公开一种用于测量在电功率传输线路(20)内的功率的方法，包括：测量临近但是与电功率传输线路(20)有间距的电功率传输线路(20)附近的磁场(35)；测量远离电功率传输线路(20)的远距电压波形(55)；根据远距电压波形(55)计算传输线路电压波形数据和根据传输线路电压波形数据和磁场数据(37)计算在电功率传输线路(20)内的功率。

Description

用于监视功率传输的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年9月17日提交的美国临时申请60/973,046和于2007年10月2日提交的60/976,946的优先权。
技术领域
本发明涉及用于在电功率传输线路内功率测量的设备和方法。
背景技术
在过去几年内在欧盟和美国的电力公司的传统垄断地位已经降低。因此，已经产生了新兴的电能批发市场。电力公司、独立的发电厂和电力营销商以及经纪人是在不稳定的电力供应市场中的一些参与者。例如，已经知道诸如时间和日期、天气、温度和油价等变量在给定区域内的电力定价起到重要作用。此外，电力定价取决于在该区域内电能生成和使用机构的运行状态以及电功率传输网络的传输容量。电功率市场的参与者要求获取该区域内的电力生成和使用机构以及电功率传输线路的运行状态的实时信息以及历史数据。该信息允许电力贸易策略的制定和响应电力系统事件(例如由于变压器故障导致电力供应中断)。
传统电力机构垄断地位的弱化已经导致在电能供应商之间客户竞争的加剧。潜在客户使用电能的相关信息对于竞标电力供应合同的参与者来说将极为有用。对于确定电能的供应和需求随着时间变化的相关信息也将是很有利的，而没有必要直接连接到电功率传输线路。
用于电功率传输测量的方法和系统从若干现有技术文献可以获知。例如，美国专利US6,714,000(Staats，转让给Genscape公司)教导了一种用于在延长的时间周期上远程监视网络电功率的幅度和方向以及累计所监视机构的流入或流入的方法。在‘000专利申请’中描述的方法包括检测和测量自所监视的电功率传输线路散发的磁场和检测与自电功率线路散发的功率系统频率同步的信号。该方法还包括电功率传输线路散发的电磁场的相关数据的估计、存储和传输。
另一专利申请，国际专利申请WO2006/112839(Genscape Intangible Holding公司)也教导了一种用于在交流功率网络内发电厂和其它部分的运行动态的基本实时监视的方法和系统。通过使用自功率网络频率检测和报告设备的网络收集的信息，执行该监视。本发明允许某些功率网络事件，例如发电厂启动或故障的实时检测和报告。
国际专利申请WO2007/030121(Genscape Intangible Holding公司)教导了一种用于监视沿着电功率传输线路的电流的系统，其包括放置在选定位置上的多个磁场监视器。该系统还包括用于将电流传送给终端用户的中央处理设备。
欧洲专利EP1297347(Genscape Intangible Holding公司)公开了一种用于远程测量和监视电功率传输线路的设备。该设备包括第一传感器，其响应于与电功率传输线路相关的磁通量密度的第一分量，和输出与流过电功率传输线路的电流生成的磁通量密度成正比的电压。该设备还包括第二传感器，其输出与电功率传输线路相关的网络电势成正比的电压。将流经电功率传输线路的电压和电流的数值传送给中央处理设备，其组合所测量电势的相位和所测量磁通量密度的相位，和通过确定与磁通量密度相关的电势的方向，从而确定与磁通量密度相关的电势的相位。还确定与传输线路电压相关的流经电功率传输线路的电流的相位角度。从而计算出电功率传输线路的功率因数和流经电功率传输线路的功率幅度和方向。应当指出如根据该专利的图1可以看出的，电压传感器和磁通量传感器基本上在一起。
其它公司也测量流经传输线路的电功率。例如，挪威公司powermonitor.org提供了德国发电厂的相关信息。在论文“Slik drives”，Rapport 04/2006，40-41中描述了他们的产品。另一挪威公司Energieinfo AS，Stavern已经提交了标题为“
Figure GPA00001055759000023
og apparat for
Figure GPA00001055759000024
avproduksjon og
Figure GPA00001055759000025
av elektrisk kraft”(申请号20072653)的挪威专利申请。然而，此申请的内容尚未公开。
发明内容
本发明的设备和方法允许基本上实时地计算功率流的幅度和方向。在本文中术语“实时”是指在小于通常20毫秒的时间帧内执行计算。
本发明的设备和方法允许测量功率因数-包括有效功率和无功功率，还支持根据预期功率因数测量功率因数的偏差。通过“非实时”或者“接近实时”，我们通常是指在配置提供诸如U-1相位角度、无功功率等次要输出的算法中在诸如5-500秒内使用所测量的值。
本发明的设备和方法允许接近实时地(即在诸如5秒至500秒的时间帧内)测量或计算信号的传输函数。还可以测量功率网络参数，例如信号形状和行为以及信号周期、信号的标称频率(例如在欧洲的50Hz或者在美国的60Hz)以及更高和更低的谐波频率。在本发明的一个方面，本发明的设备和方法还支持测量这些所测量的功率网络参数相对于预期功率网络参数的偏差。
在本发明的一个方面，建立功率网络数据库。该功率网络数据库包括接近实时的功率网络数据，包括发电、电流参数和量值以及网络状态的更普通的相关信息。功率网络数据库还将存储用于历史目的的功率网络数据。
在本发明的另一方面，可以建立功率网络预测模型，其使用功率网络数据和历史数据，描述发电和功率传输系统的状态，还支持功率传输网络未来行为的预测。
在本发明的另一方面，使用功率网络预测模型构造状态估计器，其可以包含来自功率市场的其它数据，例如天气数据、石油储量、文化方面(包括电视节目)和天气预报。这允许建立具有相应概率的功率传输网络的一组场景。可以销售场景的相关信息。
附图说明
图1图示系统概况；
图2更详细地图示在该系统内的处理和数据流的概况；
图3图示磁场传感器；
图4图示电压相位传感器；
图5图示来自电压传感器的触发信号；
图6图示确定功率流方向的例子；
图7图示自瑞典到挪威的功率流；
图8图示确定功率流方向。
具体实施方式
为了完整地理解本发明及其优点，现在结合附图参考下述的详细描述。
应当理解在此讨论的本发明的各个方面仅仅是说明性的实施和使用本发明的具体方式，因此，当参考权利要求书和下述详细描述时，并不限制本发明的保护范围。还将理解本发明一种实施例的特征可以与本发明其它实施例的特征相互组合。
所引用文献的教导应当通过引用并入本说明书。
图1图示本发明的例子。图1图示用于在电功率传输线路20内测量功率的完整系统10。在图1中将电功率传输线路20图示为在铁塔25之间的单条线路。将理解电功率传输线路20通常由多条线路组成。多条线路中的每条线路将传送独立的电流并具有围绕多条线路的磁场35。还将理解电功率传输线路20可以铺设在地表上或者埋在地下。
将一个或多个磁场传感器30安装在距离电功率传输线路20的某处。磁场传感器30测量由电功率传输线路20生成的磁场35。有利地，将一个或多个磁场传感器靠近铁塔基座设置。这是因为电功率传输线路20在任意两个铁塔35之间下垂。电功率传输线路20的下垂在炎热天气时将增加，而且电功率传输线路30在暴风雨中因为风可能移动。电功率传输线路30的移动和/或下垂将影响磁场35。然而，如果将磁场传感器30设置得靠近铁塔25的基座，电功率传输线路20在此处是固定的，则将基本上避免电功率传输线路20的下垂和/或移动。
通常将磁场传感器30设置在距离电功率传输线路25和400米之间。例如使用全球定位系统，测量磁场传感器30的精确坐标，因为需要该信息识别所测量的电功率传输线路20，还用于计算在电路传输线路20上传输的电功率，如下文将要解释的。
将进一步指出图1仅图示了在电功率传输线路20的两个铁塔25的底部设置的两个磁场传感器30。将指出每个铁塔25或者电功率传输线路20具有多个磁场传感器30是没有必要的。通常，单个电功率传输线路20将具有一个磁场传感器30，如果n条电功率传输线路25相互临近，则具有n个或更少的磁场传感器30。临近通常是指小于1千米。例如，如果在30米的距离上存在两条电功率传输线路20(或者在同一铁塔25上有两条电功率传输线路20)，我们可以使用单个磁场传感器30(其同时测量X和Y磁场和相位/时间)。原因在于不仅是磁场信号的峰值，还非常准确地测量时间。通过(在同一测量单元内)检测在X和Y磁场传感器30之间的相位差，如果同时已知电功率传输线路20的几何形状和测量单元的位置，我们能够求解两条电功率传输线路20的电流的等式。测量或者是实时执行的(在测量单元内部)，或者需要时间非常准确地标记X和Y磁场测量，并随后进行计算。为了系统校准和发现传输函数，可以在一段时间内在同一电功率传输线路20上使用若干测量单元。
图1还图示通过第一数据线路33连接至多个磁场传感器30的处理器40。第一数据线路33基本上实时地传送由磁传感器30测量的代表磁场35的磁场数据37。电压传感器50也通过第二数据线路53连接至处理器40。第二数据线路53基本上实时地将电压相位数据55传送给处理器40。将电压传感器50放置在功率网络的低压部分。功率网络的低压部分通过变压器和其它线路(用参考符号45表示)连接至电功率传输网络20。
将指出处理器40并不需要位于多个磁场传感器30附近。类似地，处理器40并不需要位于电压传感器50附近。需要将电压传感器50连接至与电功率传输线路20相同的交流网络。换句话说，在电压传感器50和电功率传输线路20之间可以不存在直流连接。在欧洲，例如在中欧(即德国、丹麦、荷兰、比利时、法国)的功率网络和斯堪的纳维亚(瑞典、挪威)的功率网络内，满足该要求。
图1还图示时钟38。时钟38非常准确，并用于将时间信号发送给在磁场传感器30和处理器40上的本地时钟。时钟38可以是GPS系统。
还应当指出处理器40并不需要位于任何特定国家内，因为处理器40可以远程地获取磁场数据37和/或电压波形数据55。将指出处理器40、磁场传感器30和电压传感器可以位于不同的国家内。
将变换相位计算器60连接至处理器40。典型地，可以将变换相位计算器60实施为在处理器40上运行的软件模块，但是也可以用硬件(作为ASIC芯片)实现变换相位计算器60或者在第二处理器(未图示)上运行。在本发明的一个方面，变换相位计算器60和由变换相位计算器60使用的程序和算法可以访问实施为数据库的查找表65。在下文中将更详细地解释本发明的这一方面。
通过使用磁场数据37，图1所示的设备10能够将在电功率传输线路20内流动的电流方向确定为U-1相位角度(下文将进一步解释)和其它功率网络参数。其它功率网络参数包括但是并不限制于功率网络配置、电容负载、HVDC负载。
设备10能够监视和估计在电功率传输线路20内的频率。频率不仅包括标称频率(在欧洲为50Hz；在美国是60Hz)，而且在需要时还包括更高和更低的频率。
将理解第一数据线路33和第二数据线路53并不必需是物理电缆或其它固定线路。也可以利用在GSM移动通信网络上的通用分组无线地业务(GPRS)构建第一数据线路33和第二数据线路53。可替代地，可以在UMTS/3G移动通信网络、射频、卫星等上实施第一数据线路33和第二数据线路53。在图2中图示移动通信网络。最好使用固定线路，因为使用移动通信网络需要大量功率来建立上行数据信道和/或下行数据信道，因为将需要建立与磁场数据37和电压波形数据55相关的短间隔数据和在移动通信网络内传输。在本发明的一个方面，不将磁场数据37和/或电压波形数据55实时发送给处理器40。而是临时存储磁场数据37和/或电压波形数据55，并在移动通信网络内作为数据分组串予以发送。该程序增加了每次数据传输之间的时间，进而降低了连接建立频率。
在本发明的另一方面，使用预测算法进一步降低磁场数据37和/或电压波形数据55的数量。预测算法使用磁场数据37和/或电压波形数据55的统计和趋势分析来预测磁场数据37和/或电压相位数据55的下一值。将相同的预测算法置入磁场传感器30、(和电压相位传感器50)和处理器40。当然，将理解用于磁场数据37的预测算法将不同于用于电压波形数据55的预测算法。随后，磁场传感器30和/或电压传感器50将仅需要在所测量的下一值偏离根据预测算法生成的下一预测值时发送磁场数据37和/或电压波形数据55。这显著降低了数据传输，还降低了连接建立频率。
用语音数据传输的类似例子可以用于更详细地说明这一点。假设奥尔加是发送者和彼得是接收者，奥尔加的任务是向彼得呼喊数字。每次奥尔加希望发送数字时她需要向彼得呼喊。奥尔加希望尽可能少地呼喊，所以她在将完整的笔记发送给彼得之前在笔记上写下数字。但是彼得希望立即获得数字而不希望等待该笔记。该数字通常是序列“1，2，3，2，1，2，3，2，1，……”。如果在彼得接收到数字1，2，3之后他并未从奥尔加获得任何其它数字，则他继续根据他已经接收到的先前数据模式预测数字2，1，2，3，2，1，2，3，……。奥尔加知道彼得将这么做，这也适合她，因为这避免了她呼喊每个数字。该策略工作得很好，只要她看到她需要发送的数字符合序列1，2，3，2，1，2，3，2，1，……。奥尔加突然看到她需要发送4，该数字并不匹配用她的算法预测出的数字。随后，她向彼得呼喊“嘿，彼得，你的算法预测错了。我将向你发送带有正确数字的我的笔记”。
本发明的设备10允许确定功率网络的配置和功率网络的极限相关条件。因此，设备10将提供与发电和功率网络的相关状态的有关信息，还可以比较该信息与预期状态。功率网络的确定对于不能访问功率网络结构相关信息(由功率网络的运营商持有)的独立功率供应商可能尤其有用。
处理器40可以使用从磁场传感器30和电压传感器50获得的信息仿真发电商、功率网络运营商和客户的动作。这提供了可允许采取适当动作以使用可用电力匹配电力需求的信息。例如，如果在意大利电力不足，可以手工地调用西班牙的发电站以在功率网络容量上增加电力容量。设备10可以估计或预测已经采取了这样一个动作，或者使用可用的历史数据，将由西班牙的发电站执行。
在本发明的一个有利的方面，处理器40可以仿真和确定用于开发功率网络操作的不同场景和不同模式的概率。例如，这可以通过使用状态仿真器和蒙特卡洛法进行。
在本发明的一个有利的方面，处理器40可以在仿真中使用基本上实时的数据以及历史数据(存储在数据库内)。处理器40可以估计这些仿真可能如何影响功率网络操作和进入改变操作模式的概率。除了磁场数据37和电压波形数据55之外，仿真可以包括历史数据，例如天气数据、网络配置数据、时间相关数据、能量价格、能量储量。这些仿真可以提供发电和功率网络的概率以识别与预期行为不同的场景。
在本发明的另一方面，在同一区域内使用散布的多个磁传感器。磁传感器可以安装在同一测量单元内，或者它可以是若干测量单元。通过为每个磁传感器非常准确地关联时间测量和每次磁测量，随后可以比较每次测量的相位和幅值。由此，可以执行计算以发现线路的未知几何形状和/或测量具有叠加磁场的多条线路。
在本发明的另一方面，可以包含基准生成器，其可以完全或者部分地与在磁场传感器30内和由电功率传输线路20在磁场传感器30内感应出的噪声同相。噪声源例如可以来自围绕电功率传输线路20的磁场。磁场传感器30使用所测量的磁场和基准生成器计算在电功率传输线路20内的功率和功率方向。
现在将解释本发明所基于的原理，已知功率(P)是电压(V)和电流(I)的乘积，即：
P＝V*I                            等式(I)
因此，测量流经电功率传输线路20的电功率的任何方法必需基于流经电功率传输线路20的电流I和电压V的直接测量或者推导。电压U和电流I的乘积符号给出了功率P的符号。对于低于半个周期的时间周期(即在50Hz上＜10毫秒)，等式(1)对于直流和交流功率都是基本正确的。
在本发明中使用沿着电功率传输线路20设置的磁场传感器30测量电流I。磁场传感器30测量与电功率传输线路20相关的磁场35。随后可以根据安培定律和毕奥-萨伐尔定律计算通过电功率传输线路20的电流I。如果在电功率传输线路内的多条线路共同产生磁场35或者如果线路并不具有单维的形状(例如如上文讨论的由于下垂)，则可以使用具有一个或多个正交传感器的标准矢量微积分，1D、2D或3D。
如果电压V和电流I在电功率传输线路20内始终相互同相，则所测量的RMS电压和所测量的RMS电流的标量积将始终表示在电功率传输线路20内的即时功率。
然而，在交流功率系统内，由于负载可能是电抗性而非阻抗性的事实，电压V和电流I并不准确同相。这是因为构成网络的组件(线路、电缆、变压器等)的电感和电容。这导致功率因数低于单一值，因此必需确定电压V和电流I之间的相位差以获取功率的准确计算。当低电功率流过和当在功率网络内出现故障时，在电压V和电流I之间的相位差值尤其明显。电压V和电流I之间的相位差也是暂时很大。当功率改变方向时，相位差将结束在180°。
图2图示根据本发明的处理器40的更详细的概况图。图2图示位于电功率传输线路20附近的磁场传感器30。磁场传感器30通过无线电或者通过移动通信网络(如上文讨论的)相互连接或者连接至移动数据访问接口36。无线磁场传感器(30)也可以连接至无线LAN收发信机34。移动数据访问接口36和LAN收发信机34通过互联网连接至处理器40。
处理器40包括连接至移动数据访问接口36和无线LAN收发信机34以验证在处理器上接收的数据的验证检查200。验证检查200还连接至电压传感器50。应当指出还可以存在可设置在与处理器40相同的设备内的多个电压传感器50。在存储在原始数据数据库220内之前，在原始数据存储处理器210内处理来自磁场传感器30和电压传感器50的数据。
字段描述数据240包含描述功率网络给定配置的一组数据。例如，数据组编号可以描述斯堪的纳维亚功率网络的配置，其中在数据组内的每个字段描述功率网络每个部分的给定配置，例如关闭的断路器。字段描述数据库240包括但是并不限制于断路器、耦合至功率网络的电容、电功率传输线路20的连接、电功率传输线路20的长度、变压器等的相关数据。除了断路器之一具有不同状态，例如开启之外，另一数据组可以与第一数据组完全相同。从公共信息或者通过人工检查功率网络获取部分数据组和在字段描述数据库240内的数据。其余数据组将主要通过根据本发明检查所测量的数值或者自动地计算而人工计算得出。
处理器40连续地监视系统内的数据和在给定时间计算功率网络配置。通过这样的方法，处理器40可以确定功率网络在给定时间上的给定配置和使用字段描述数据库240作为用于在网络配置处理260内输入的查找表。举例来说。假设处理器40检测出在60秒内U×I相位角度从15度快速改变至2度。处理器40随后将检查在字段描述数据库240内的电流数据组，在这种情况下确定该U×I相位角度改变通常(或者可能仅仅是)因为断路器之一从关闭状态改变成开启状态。附加的电容性负载使功率网络具有更强的电抗性(将导致降低的相位角度)。功率网络配置处理器260随后将更新字段描述数据库240内的电流状态以符合功率网络的新配置。
如果在功率网络内存在并不匹配字段描述数据库260内任一现有状态的新配置，则网络配置处理器260将尝试定义新的状态和通知操作员，或者网络配置处理器260将发出警告和请求操作员协助。
统计和概率数据库270持续地维护统计和确定功率网络状态的概率。一个例子将是预期功率在给定的日期和时间流至给定客户。例如，在给定时间上在电功率传输线路20的给定之一内，可以将60-100MW的功率流概率确定为68％，将大于160MW的功率流概率确定为22％，和将大于120MW的功率流概率确定为32％等。
经济特征数据库280包含可能影响功率网络状态和动作的间接参数的相关信息。这些间接参数包括历史、实时和未来参数，例如天气预报、油价、水价等。
估计器模块290从字段描述数据库240获得电流状态，从统计和概率数据库270和经济特征数据库280获得统计和概率，和使用所估计的概率构建新的可能的功率网络状态。将新的可能的功率网络状态例如存储在数据库镜像数据库295内。
此外，还存在监视整个系统和执行质量控制、SMS处理、VPN安全、校准等的多个处理和数据库。
图3图示包括连接至放大器315和随后连接至模数转换器320的传感线圈310的磁场传感器30的例子。如上文讨论的，磁场传感器310实时测量在靠近电功率传输线路20的磁场内的磁通量，通常位于距离电功率传输线路2025米至400米远处。通常配置磁场传感器20在适当的时间间隔上测量，但是如果需要，也可以配置以连续地测量磁场通量的变化。磁场的测量可以是底峰值、积分、形状、频率等。磁场传感器30包括通常包括探测线圈310的一个或多个磁传感器。在图3中，仅图示了一个探测线圈310，但是这并非对本发明的限制。探测线圈310输出与磁通量每次改变基本上成正比的电压信号。应当指出也可以使用其它类型的磁传感器。A/D转换器320将来自探测线圈310的测量电压值转换成数字值。
磁场传感器30还包括处理来自A/D转换器320的数字值的微处理器330和通常使用GPS系统以及时间来测量磁场传感器30的精确位置的全球定位和时间单元340。磁场传感器30通常包括用于将数据发送至处理器40的GSM模块350。如上文讨论的，可以用其它数据传输设备替代GSM模块350。
磁场传感器30具有在空间中精确的已知位置。使用全球定位和时间单元340计算该位置或者可以使用三角测量来进行。具有微处理器330的全球定位和时间单元340能够非常准确地标记在磁场传感器30的给定位置上在给定时间上的全部测量。与整个全球定位和定时系统结合，因此，处理器40可以将该系统内的全部磁场传感器30视为实际实时操作的单个组合单元。
举例来说，假设同时获取在整个功率网络上电流信号的50毫秒长的快照。围绕磁场传感器的电功率传输线路20具有在空间内精确的已知位置。该已知位置可以相对于磁场传感器30，其可以根据诸如地图等官方信息或者使用移动GPS单元等进行测量获得。使用该已知位置，可以建立磁场传感器30所处磁场的数学模型和建立描述磁场如何取决于电功率传输线路20内电流的等式。例如可以使用基本线性代数求解这些等式。
将全球网络定位和定时系统(GGPT)设置在诸如磁场传感器30、处理器40和电压传感器50等全部测量单元内，并提供用于该系统全部部件的精确时间数据。在图1中将GGPT单元表示为时钟38。GGPT单元允许根据几何形状和信号速度随着时间的变化计算空间数据。GGPT系统类似于公知的全球定位系统(GPS)。GGPT系统主要基于一个或多个已知的定时系统。这些定时系统包括但是并不限制于美国的GPS卫星、即将出现的伽利略欧洲卫星、非常精确的射频定时信号、蜂窝移动电话射频信号、精确的本地实时时钟和本地精确的几何形状测量。GGPT系统和GGPT单元具有在时间和空间上通常低至毫微秒和小于一米的精确度和解析度。该精确度用作用于估计在功率网络上给定功率信号从一个位置传输至另一位置的基础。在本发明的另一方面，将该时间测量为电压信号穿越平均电压值的点。
在功率网络上的标称功率信号具有在欧洲为50Hz和在美国为60Hz的标称频率。标称功率信号具有基本上为正弦的波形。在理论上，将不能从完全线性的网络内的另一个周期提取出一个周期。但是由于在功率网络内的非完美性，因为来自发电厂商、功率网络本身和客户的干扰，在频率上存在变化(大约几百mHz)和功率信号具有不完美的正弦波形。这将导致标称频率的重叠频率(例如谐波)。随后可以将在功率网络上自然地自生成的这些独特的混合信号处理为在网络分析器内的输入和输出。
电压传感器50的功能是测量电压信号的相位。如上文所讨论的，电压传感器50通常位于办公室内、临近集中式计算机或者在电压信号上存在极低噪声的位置上。图4图示根据本发明一种实施例的电压传感器50的示意图。
电压传感器50包括比较器440。比较器430的一个输入连接在由电阻410和420构成的分压器之间。电阻410的一个输入连接国内功率输出端(在欧洲通常为交流220V)400。电阻420的一个输入接地430。将指出家庭功率输出端400可以距离在其中计算功率流的功率网络几百公里。这是可行的，只要在功率网络的位置和电压传感器50的位置之间的传输函数是已知的或者是可以计算的。
将比较器440的另一输入设置为固定和非常稳定的阈值电压Vref450，其接近0伏特。当来自分压器的输入等于或大于阈值电压Vref450时，比较器440的输出460通常将升高。固定阈值电压Vref的实际幅值并不重要，并且可以是未知的，但是固定阈值电压Vref必需在时间上非常稳定。可选地，可以将阈值电压给定为在家庭功率输出端400上测量的峰值电压的最大值和最小值的平均值。比较器440是滞后作用类型的，所以仅当来自分压器的输入电压从负变正时才提供输出460。在本发明的可供选择的方面，不需要滞后作用。然而，已经发现如果不使用滞后作用，将使电压传感器50的操作和在GGPT内的随后计算复杂化。并不需要获知来自比较器440的高输出460的持续时间。该持续时间应当足够长，例如长于100μS，从而允许微控制器例如使用比较器输出斜坡的开始作为输入。通常每当由GGPT使用触发器时，例如每10秒，开启比较器440。
在本发明的另一方面，将时间测量为电压信号穿越平均电压值的点。
图5用图形比较GGPT的输入信号(IN)和由比较器440生成的触发信号(TR)。
现在将解释通过使用GGPT计算U-I相位角度。假设需要计算在功率网络上给定位置上的U-I相位角度。计算U-I角度的通常方法是相减正弦电流波形I和正弦电压波形U同时穿越时间轴之间的时间差，随后根据已知时间周期将该时间差转换成用弧度表示的同等相位差。
磁场传感器30使用与在第一位置上的GGPT系统相关的精确时间标记正弦电流波形I的全部测量值。同时或者几乎同时(例如±5秒)，与在第二位置上的GGPT系统相关地，电压传感器50提供用于正弦电压波形的精确时间。通过使用用于从第一位置到第二位置的电压传输函数的查找表，可以将在同一位置和时间上的电压波形U的定时计算为执行电流测量的第一位置。因此，这允许在给定的位置和时间上匹配电流波形I的周期和电压波形U的周期。
在每个周期上(即在欧洲为1/50秒或者在美国为1/60秒)或者在若干秒的间隔上，电压传感器50可以输出脉冲和时间标签。为了避免在数据库内数据量过大，电压传感器50通常并不在电压波形U的每个周期上输出时间标签。如果电压传感器50并不在每个周期上输出时间标签，则必需调整该时间以适配由磁场传感器30测量的给定周期。具体而言，需要调整以推断由于因为频率波动导致的实际时间周期相对于功率网络的标称时间周期的轻微波动引起的延迟时间。
校正时间由下式给出：
n.时间_周期.调整
其中n是在第一位置和第二位置上的两次测量之间的周期失配次数，时间_周期是功率网络的标称时间周期并由1/f给出，其中f是交流供应频率(通常为50Hz或60Hz)，调整是从调整表格推导出的调整值。该调整表格由电压传感器50持续构建，电压传感器50通常在比磁场传感器更短的周期内进行测量。
该调整表格通常将包括若干记录。例如调整表格可以具有包含字段n和字段调整的记录。在初始记录中，字段n例如可以具有数值45678和调整数值20.001，其表示时间周期比在记录初始记录时的标称时间周期长1μs。25个周期之后，建立另一个记录，n值＝45703。调整值是20.0015，其表示周期比标称时间_周期长1.5μs。类似地，在另一个25个周期之后，n值＝45728，调整值是20.002，表示时间周期长μs。如果磁场传感器执行作为初始记录之后55个周期的周期测量和电压传感器50执行在初始记录之后50个周期的测量(即在上述第二个记录上)，则我们现在可以根据调整表格德尔塔t内插得出电压波形峰值，其将已经在磁场传感器30执行的测量的5个周期上发生改变。
当然，将指出如果电压传感器50和磁场传感器30在同一周期上执行测量，则将不需要该调整。
主要由配置模块260连续地预定义和预计算在字段描述数据库240内存储的用于传输函数的查找表。
GGPT能够在整个功率网络上的同一相对时间上生成电脉冲或者随后可以追溯计算以给出在整个功率网络上的相对时间标签的至少一个脉冲。在图5中图示了来自GGPT的时间脉冲的例子IN。可以在由GGPT生成的时间脉冲(IN)的斜坡和在图5中图示为TR的比较器输出460的斜坡之间测量时间差值ΔtV。作为例子在图5中是ΔtV。在此我们需要用右面的符号进行强调v，mms或ttms！大约为23ms。先前已经将在给定网络配置上的功率网络内的电压信号的时间传输函数确定为Ut_trans(条件，x，y，z)，在这种情况下存储在字段描述数据库240内的查找表中，发现是12ms。这样的一个例子可以是从西班牙的给定位置到波兰的给定位置的传输时间。现在通过调整系统校准和考虑已经调整的传输函数，这将给我们提供在功率网络上的任意位置上任何已知地方的电压的未知相位时间U(t，x，y，z)。
举例来说，位置A具有坐标(x，y，z)，其中定位了给定的磁场传感器30，在位置A(x，y，z)上的磁场传感器30上的电流将具有相对于来自GGPT的时间脉冲相同的时间差值ΔtI。所以，磁场传感器30所处位置上的U×I相位将由下式给出：
U×I相位(条件，t，x，yJz)＝(ΔtV-(ΔtI+n.时间_周期.调整n)-Ut_trans(条件，x，y，z)×2π/T
其中T是交流电源的时间周期。
现在将描述另一种查找功率方向和功率因数的方式。在该例子中，也可以通过信号分析确定功率因数和功率方向。磁场传感器30分析所测量的交流信号的形状。理想上，所测量的交变电流信号的形状是具有固定时间周期T(在欧洲T＝1/50秒或者在美国T＝1/60秒)的正弦。实际上，功率网络的交变电流正弦波形具有与完美正弦波形的偏差。这例如可能因为在发电、在功率网内内安装的设备(例如HVDC)、电阻、电感、电容负载中的不准确性和来自客户的噪声(例如高频切换客户)。举例来说，处于高度饱和等级(例如在最大吞吐量上)的变压器站将导致在输入电流和输出电流上的标称正弦波形上叠加的谐波频率。这些谐波的频率可以处于1000-2000Hz的范围内，例如，将重叠和偏离所测量的在标称频率上的交变电流信号的正弦形状。
图7图示叠加有更高频率的50Hz正弦波形的两个例子。术语“正弦噪声”将用于这些与理想最佳形状的偏离。一些正弦噪声将与电压相关，一些正弦噪声涉及电流和一些正弦噪声涉及U×I相位角度。对于正弦噪声的主要部分，将存在同时对电压噪声、电流噪声和U×I相位角度噪声的贡献的相关性。使用磁场传感器30，将可以检查电流的相关正弦噪声，所以重点在于在电流信号上看到的正弦噪声。由于在电流正弦噪声和U×I相位角度之间的物理相关性，因此可以根据在电流信号内的正弦噪声间接地确定U×I相位角度。因而，可以根据U×I相位角度确定功率方向和无功功率。
图6图示在电功率传输线路上确定功率方向的计算。图6图示将功率提供给客户610和630的一对正弦功率源600和620。为了说明该问题，我们引入了“黑盒子”，其中我们在没有来自外部的任何信息的情况下进行内部测量。如果我们在中间点650上测量在黑盒子640内的交变电流，我们应当看到电荷载体在半个周期内从点660移动到点670。在从点670到点670的另外半个周期内，理想上以正弦波形的形式。如果先前我们知道电路的RMS电压，则这将使我们能够计算功率量值，但不是方向或有源部分。不能确定功率是流向点660还是点620。
几乎所有的电路都具有某种类型的不对称性。在图6电路的中间点650上也将如此。如果仔细检查在该电路内交流信号的电流符号，通常将发现交流信号并不具有如上文描述的完美正弦波形。交流信号通常将是不对称的。当功率方向改变时，正弦波形的这种不对称变形通常将改变或者仅仅呈镜像，使用该信息，我们能够获知功率方向何时改变。
考虑图7和图8，图示从挪威到瑞典的电功率传输线路20的两次测量的例子。当存在从挪威到瑞典的功率流时执行用“系列1”标记的第一次测量。大约1小时之后当存在从瑞典到挪威的功率流时执行用“系列2”标记的第二次测量。通过将它们镜像来小心地匹配图形和进行适当地调整，可以清楚地看出形状基本上相同。适当的调整例如可以是例如乘以因数k和/或在时域内移动该图形。
这在图8中图示。如可以看出的，在图7中的曲线“系列2”(其中功率流处于1小时之前的曲线系列1的相反方向上)现在用因数k按比例定标和“镜像”以适配曲线“系列1”。曲线“系列3”与曲线“系列2”相同，而仅仅在时间上移动以适配曲线“系列1”。如此执行，我们看出我们可以获得两次测量的更好的匹配，并进一步得出结论功率已经改变方向。如果功率在两次测量中未改变方向，我们应当看出在图7中的曲线系列1和曲线系列2将比在图8中的曲线系列1和曲线系列2匹配得更好。
这个简单的例子和分析表明可以确定功率方向上的改变，而不需要获知或测量电路内的电压。
通过存储交流信号I的正弦波形的一个周期的一组数字化值以提供一组数值I1，可以在测量单元30或处理器40内数学地进行上述操作。镜像该组数字化值以提供一组镜像数字化值Im1。通过比较该组数字化值Ii和该组镜像数字化值Imi，计算出误差值E1。随后，存储正弦波形的一组新的数字化值I2，通过比较该组新的数字化值I2和它的镜像图像，计算出新的误差值E2。
如果E2小于E1，则功率已经改变方向。
如上文所述，该正弦噪声的物理原因可能是接近饱和的变压器。由于饱和，随后变压器内的电压由于叠加谐波将失真。在耦合到变压器输出和输出绕组的电功率传输线路20内的电压和电流之间存在物理关系，所以谐波也将叠加在交流信号的正弦波形上。谐波将不遵循标称频率的U×I的相位角度，但是例如由于来自电抗和电容负载的不同影响将略微改变。
通过更加详细地分析形状，还可以确定U×I相位角度、电容/电感负载、功率网络的配置以及表征发电、网络和客户等的其它参数。
可以在磁场传感器30内实时地使用该分析和信息，或者可以将该信息传送给处理器40，其中可以结合来自功率网络的其它信息进一步分析该信息。
现在将解释传输函数的示例性计算。传输函数通常由下述公式给出：
激励→“传输函数”→响应
通常由本发明中的磁场传感器30测量激励。该激励将是具有正弦噪声的标称周期性交变电流(50或60Hz)。不能检测和相互区分出两个不同的正弦周期，但是可以将叠加噪声检测和识别为独特信号。因此，在功率网络上的正弦噪声是所看到的交流信号，可以将该交流信号处理为激励。功率网络将具有在给定时间在给定的功率网络条件下的给定传输函数。该传输函数将取决于流动的电流、温度、在功率网络上电路断路器的配置等。
响应通常是使用另一磁场传感器30或者通过测量电流信号到电压传感器50的传输时间而测量出的正弦噪声。
为了获得功率网络的完整理解和描述，必需建立表示或就是传输函数的等式或查找表。通过进行上述激励和响应的测量，我们随后可以求解未知的传输函数。例如通过使用标准网络分析和合成方法，例如转换至频域、拉普拉斯变化等，可以执行该操作。
为了求解未知的传输函数，我们还可以使用其它物理等式和已知关系，例如用于功率线路内信号速度的公式。
使用所估计的传输函数作为Ut_trans(条件，x，y，z)，其在上文中使用以发现U×I相位角度和功率流方向。这是在功率网络上的电压信号的传输函数，将使得能够发现在整个功率网络上的U×I相位角度，而不需要测量电压幅值。例如，通过将一个电压传感器50放置在瑞典的端局内和将另一个电压传感器50放置在挪威的端局内，可以获得从瑞典到挪威的电压传输函数的部分相关信息。存在在电功率传输线路20内的电流和电压之间的关系，通过将若干个磁场传感器30放置在瑞典和挪威之间的电功率传输线路20上，将获得用于该电流中信号的传输函数的相关信息。
在本发明的替代方面，以常规方式执行使用靠近电功率传输线路20的磁通量传感器的磁通量测量。这允许确定通过电功率传输线路20的电流幅值。然而，在这种情况下，通过检测由电压穿越电功率传输线路20感应出的噪声，确定电压相位。通过测量在通量传感器自身内引入的电噪声，可以在电功率传输线路20内本地地执行，或者可选择地，使用远离电功率传输线路20安装的改进全球网格定位和定时系统(GGPT)，可以距离电功率传输线路20远程地执行。与是否执行实际的电压相位测量无关地，提供信号生成器，其生成可以使用一个或多个滤波器调谐其周期的参考信号。根据执行本地还是远程测量，可以将信号生成器安装在磁通量传感器或GGPT内。例如，可以通过电缆或者通过射频连接本地耦合信号生成器。也可以通过互联网或GPRS远程耦合信号生成器。
可以调整信号生成器内的滤波器以拾取来自测量磁通量传感电路的信号。根据执行本地测量或者远程测量，还可以调谐滤波器以拾取环境噪声或者在磁通量传感器或GGPT内感应出的噪声。
可通过滤波器拾取的典型噪声是来自磁通量传感器或GGPT内的电子组件的噪声或者来自诸如来自电功率传输线路20的电场等环境的噪声。通常可以假设典型噪声将包括由功率网络引入的一些通量分量，在这种情况下，通过使用用于电流I的测量磁通量和用于电压U的参考生成器可以计算U×I相位角度。
在本发明的另一种实施例中，靠近或临近电功率传输线路20安装测量站和测量磁通量。在由全球网络定位和定时系统(GGPT)提供的给定时间上，测量站开始累计经历的正弦周期(在欧洲通常大约1/50秒或者在美国1/60秒)的数量。电压周期计数器单元(VPCU)连接至功率网络的低压部分，和累计在低压网络上的电压周期。VPCU类似于上文参考图1具体描述的电压传感器50。在与由GGPT向测量站提供时间相同的给定时间上，VPCU开始累计经历的周期数量。测量站和VPCU将它们的数据发送给本地服务器。本地服务器比较分别从测量站和VPCU接收的经历周期的两个值，并计算相位角度U×I。
来自测量站或VPCU的经历周期数量并不必需是整数，也可以是代表在测量时间间隔内已经经历的部分周期的小数。使用所测量的通量和例如由供电商提供的网络电压的预定幅值，可以同时计算电流I和电压U。通过使用所计算的相位角度，可以计算出功率的有效功率、无功功率和方向。
图2所示的网络配置模块260持续底监视系统内的数据和计算在给定时间上的瞬时网络配置。网络配置模块260将主要检查功率网络的传输函数。如果传输函数改变，则网络配置模块260将估计是否存在功率网络的新配置。如果网络配置模块260估计已经存在网络配置上的改变，则网络配置模块260将更新成在字段描述数据库240内的新的功率网络状态。
举例来说，如果在不同位置上功率网络上的两个开关改变模式，则功率网络的传输函数将立即改变。
不由电压传感器50测量电压幅值而是由相位的主要原因是因为电压幅值的传输函数对用于功率计算非常不准确。即使靠近电功率传输线路放置电压传感器50，由于环境变化，幅值也将导致电压电势和相位误差。在本发明中，因为本发明使用在字段描述数据库240内存储的用于电压的预定义RMS值，并发现具有较小变化的在受控环境(即远离电功率传输线路)内的电压相位，避免了该误差。通常根据由供电公司公开的先验知识确定该用于电压的预定义RMS值。换句话说，如果功率传输线路的标称电压是420kV，则假设电压是420kV。通过一次使用非常准确和昂贵的电场传感器，也可以确定该电压值。
数据计算模块250根据原始数据库220和字段描述数据240计算在功率网络内给定电功率传输线路的电流。数据计算模块250还使用传输函数和计算在电流I和电压U之间的相位关系。如上所述执行该操作。计算不需要实时地执行，可以在执行测量之后以若干秒到若干天的任意延迟离线地执行。通常，磁场传感器30和电压传感器50并不同时进行测量。因此，数据计算模块250搜索在时间上最靠近由磁场传感器30执行的测量的数值，并结合所测量的周期时间/频率使用该值以内插出尽可能最佳地适配磁场传感器30的值的数值。一旦执行完成，数据计算模块250计算有效功率、无功功率、阻抗功率、在功率网络内不同位置上的损耗等，并更新数值数据库255。数据计算模块250并不必需使用单个顺序处理进行操作，也可以执行可在时间和空间上位于不同位置上的若干子处理。
如上所述，通常并不在相同的位置和时间上(实时地)执行电压U和电流I的测量，通常将在交变电流的不同周期上执行。因此，通常将需要后向内插从而估计出在空间和时间上用于电压U和电流I的同一信号。为了使其可行和在所要求的精确度内找到传输函数，磁场传感器30、电压传感器50、原始数据库220、字段描述数据库240和数据计算模块250也需要记住给定值在任意时间上的精确度，例如频率(t)、数值导数(t)、测量的精确度(例如51±0.01％Hz)、与常规值的偏差+1Hz，例如测量值/时间(例如0.002Hz/s)增加的斜率等。该系统适合于估计数值和使用估计出的数值予以替代，或者如果数值在给定的可接受界限之外发出警告。
因为磁场传感器30通常是太阳能/电池供电的，所以希望在磁场传感器30内使用尽可能低的功率。通常，不断地在在数据分组内发送在时间间隔内执行的测量。为了降低数据分组大小，可以使用算法压缩数据。此外，如果所测量出的测量之间的改变在某个界限之内，将临时存储数据分组(或者从不发送)。这样，可以增加数据分组的大小，但是将发送更少的数据分组。与数据分组的大小相比，在时间周期(例如24小时)上的平均功耗通常与分别发送的分组数量更加相关。换句话说，功耗主要与发送器与接收器建立的连接数量相关。
除了更多的标准方法以如上所述降低数据大小和数据分组数量之外，磁场传感器30具有先前所述的数据预测模块，其降低上行和下行数据分组传输的次数。这使得数据传输更加有效，并显著地降低了功耗。
已经针对在一定距离上测量电功率传输线路上的磁场和电压波形描述了本发明。将理解可以在一定距离上测量电功率传输线路上的电压和电流或者电流和/或电压数据的任意组合，从而获得传输函数。此外，也可以在多点上测量电流和/或电压。
  附图标记   名称
  10   设备
  20   电功率传输线路
  25   铁塔
  30   磁场传感器
  33   第一数据线路
  34   无线LAN收发信机
  35   磁场
  36   移动数据访问接口
  37   磁场数据
  38   时钟
  40   处理器
  45   网络
  50   电压传感器
  53   第二数据线路
  55   电压波形数据
  60   变换波形计算器
  65   查找表
  200   验证检查
  210   原始数据存储处理器
  220   原始数据库
  附图标记   名称
  230   预测数据处理器
  240   字段描述数据库
  250   数据计算模块
  255   数值数据库
  260   网络配置模块
  270   统计和概率数据库
 280   经济特征数据库
 290   估计器模块
 295   数据库镜像数据库
 310   探测线圈
 315   放大器
 320   A/D转换器
 330   微处理器
 340   全球定位和时间单元
 350   GSM模块
 400   家庭功率输出端
 410   电阻
 420   电阻
 430   接地
 440   比较器
  附图标记   名称
 450   基准电压
 460   输出
 600   正弦功率源
 610   客户
 620   正弦功率源
 630   客户
 640   黑盒子
 650   中间点
 660   点
 670   点

Claims (26)

1.一种用于测量在电功率传输线路(20)内的功率的设备(10)，包括：
-第一电磁传感器(30)，用于测量在电功率传输线路(20)上的电磁场(35)，和将电磁数据(37)发送给处理器(40)，其中临近但与电功率传输线路(20)有间距地设置第一电磁传感器(30)；
-第二电磁传感器(50)，远离第一电磁传感器(30)设置，用于将第二电磁数据(55)发送至处理器(40)；
-时钟(38)；和
-传输函数计算器(60)，用于计算第一电磁数据(37)和第二电磁数据(55)之间的关系。
2.权利要求1的设备，其中第一电磁传感器(30)是磁场传感器。
3.权利要求1或2的设备，其中第二电磁传感器(50)是电压传感器(50)。
4.上述任一权利要求的设备，其中传输函数计算器(60)包括查找表(65)。
5.权利要求4的设备，其中查找表(65)存储常数值。
6.上述任一权利要求的设备，其中传输函数计算器(60)通过周期差值计算出关系。
7.上述任一权利要求的设备，其中传输函数计算器(60)包括算法。
8.一种用于测量在电功率传输线路(20)内的功率的设备，包括：
-场传感器(30)，用于测量在电功率传输线路(20)上的电磁场(35)，其中临近但与电功率传输线路(20)有间距地设置该场传感器(30)；和
-处理器(40)，用于接收来自场传感器(30)的数据，和分析电功率传输线路(20)的电压波形和/或电流波形以确定在电功率传输线路(20)内的功率。
9.权利要求8的设备，其中场传感器(30)可以测量电磁场(55)的电场分量或磁场分量之一。
10.一种用于计算在电功率传输线路(20)内的功率的处理器(40)，包括：
-第一分析单元(36，200)，用于接收与第一位置上的电功率传输线路(20)的电磁场(35)有关的第一电磁数据(37)；
-第二分析单元(200)，用于接收在第二位置上测量的第二电磁数据(55)，该第二位置远离第一位置；和
-传输函数计算器(60)，用于计算第一电磁数据(37)和第二电磁数据(55)之间的关系。
11.一种用于测量在电功率传输线路(20)内的功率的方法，包括：
-测量临近但是与电功率传输线路(20)有间距的电功率传输线路(20)附近的电磁场(35)；
-测量远离电功率传输线路(20)的远距电磁波形(55)；
-根据远距电磁波形(55)计算传输线路电磁波形数据；和
-根据传输线路电磁波形数据和电磁场数据(37)计算在电功率传输线路(20)内的功率。
12.一种测量在电功率传输线路(20)内的功率的方法，包括：
-测量临近但是与电功率传输线路(20)有间距的电功率传输线路(20)附近的电磁场(35)；
-根据所测量的电磁场(35)计算在电功率传输线路(20)上的电压波形(55)和/或电流波形(37)；和
-分析电流波形(37)以确定在电功率传输线路(20)内的功率。
13.一种用于建立在电功率传输线路(20)上在第一点和第二点之间的传输函数的方法，
-在第一点上测量磁场(35)或电压之一随着时间的变化；
-在第二点上测量电压(55)或磁场(35)中的另一个随着时间的变化；
-使用所测量的磁场变化和所测量的电压变化建立在第一点和第二点之间的传输函数。
14.权利要求13的方法，其中所测量的磁场变化出现在电功率传输线路(20)上的负载处于有效功率基本上是100％的时间周期内。
15.权利要求13或14的方法，还包括：
-存储表示传输函数的数字值。
16.权利要求13至15中任一权利要求的方法，还包括：
-测量在第一点和第二点之间的距离。
17.一种用于监视具有多条电功率传输线路(20)的电功率传输网络的方法，包括：
-在多条电功率传输线路(20)的至少之一上临近但是与电功率传输线路(20)有间距地测量电磁场(35)；
-将所测量的电磁场(35)的相关数据发送给处理器(40)；和
-比较该数据与该电功率传输网络的历史数据。
18.权利要求17的方法，还包括：
-在远离多条电功率传输线路(20)的至少之一的位置上测量远距电磁波形(55)；和
-根据该远距电磁波形(55)计算在该多条电功率传输线路(20)的至少之一上的传输电压波形。
19.权利要求15或16的方法，还包括：
-访问传输函数计算器(60)以计算传输电压波形。
20.权利要求17至19中任一权利要求的方法，还包括：
-通知在电功率传输网络内的不规律性。
21.权利要求17至20中任一权利要求的方法，还包括：
-预测在电功率传输网络内的不规律性的风险。
22.权利要求17至21中任一权利要求的方法，其中传输数据包括仅传输某些数据单元和内插数据单元的中间值。
23.一种用于监视具有多条电功率传输线路(20)的电功率传输网络的设备，包括：
-多个第一电磁传感器(30)，用于测量在该多条电功率传输线路(20)中至少之一上的电磁场(37)，和将第一电磁数据(37)发送给处理器(40)，其中临近但是与该多个电功率传输线路(20)中的至少之一有间距地设置该多个电磁场传感器(30)；
-远离该多个第一电磁场传感器(30)中的至少之一设置的第二电磁传感器(50)，用于将第二电磁数据(55)发送给处理器(40)；
-传输函数计算器(60)，用于计算第一电磁数据(37)和第二电磁数据之间的关系；
-时钟(38)；和
-比较器，用于比较第一电磁数据(37)和第二电磁数据与该电功率传输网络的历史数据。
24.权利要求23的设备，其中历史数据是天气数据、网络配置数据、时间相关数据、能量价格和文化方面中的至少之一。
25.权利要求23或24的设备，还包括用于通知在电功率传输网络内的不规律性的通知设备。
26.权利要求23至25中任一权利要求的设备，还包括预测器，用于使用至少一部分历史数据和至少一些电磁场数据来预测在电功率传输网络内的不规律性。
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HR (1) HRP20140824T1 (zh)
WO (1) WO2009037163A2 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103155355A (zh) * 2010-10-21 2013-06-12 三星电子株式会社 无线充电方法和装置
CN103675716A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 国网电力科学研究院 一种通过测量磁场监测用电负荷的装置、系统和方法
CN103842833A (zh) * 2011-08-04 2014-06-04 施耐德电器工业公司 测量电力的系统、包含一个这样系统的变电站以及利用这样系统测量电力的方法
CN104285153A (zh) * 2012-03-13 2015-01-14 阿博利公司 用于监控电力传输、扰动和预测的方法和设备
CN105579858A (zh) * 2013-03-12 2016-05-11 林赛制造公司 动态实时传输线路监控器
US10031889B2 (en) 2010-08-02 2018-07-24 Lindsey Manufacturing Co. Dynamic electric power line monitoring system
CN111341085A (zh) * 2017-08-09 2020-06-26 绿铜能源科技有限公司 用于从电力监控器通过无线系统提供波形的系统和方法
CN111699359A (zh) * 2018-01-26 2020-09-22 线性视觉公司 用于功率传输线路监测的系统和方法

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8682612B2 (en) * 2008-12-18 2014-03-25 Abb Research Ltd Trend analysis methods and system for incipient fault prediction
US8288958B2 (en) 2010-02-16 2012-10-16 Vito Rinaldi Dynamic application of cut-out pulses in alternating current power
US8384369B2 (en) 2010-02-16 2013-02-26 Cavet Holdings Limited Microprocessor controlled variation in cut-out pulse application in alternating current power
US8204706B2 (en) * 2010-03-04 2012-06-19 Cavet Holdings Limited Dynamic synchronization system and methods
EP2439496A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-11 Alcatel Lucent Detection of loss in electrical distribution networks
CN103229061B (zh) * 2010-11-30 2015-05-06 欧姆龙株式会社 检测装置和方法
US8825416B2 (en) * 2011-02-28 2014-09-02 International Business Machines Corporation Systems and methods for phase identification
AU2012225281A1 (en) * 2011-03-09 2013-09-26 Petra Solar, Inc. Distributed control of dynamic reactive power
US20120310555A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Gaarder Paal Even Method and Apparatus for Monitoring Power Transmission in an Electric Power Transmission Network
DE102011107932B3 (de) * 2011-07-19 2013-01-24 EurA-Consult GmbH System und Verfahren zur Bestimmung elektrischer Kenngrößen
TWI436081B (zh) * 2012-05-07 2014-05-01 Univ Ishou 電力網路之故障指示點的分析方法
FR2991057B1 (fr) * 2012-05-24 2014-06-20 Schneider Electric Ind Sas Systeme de mesure de l'energie electrique, poste de transformation comprenant un tel systeme et procede de mesure de l'energie electrique avec un tel systeme
GB2514092B (en) * 2013-03-21 2017-11-29 Powervault Ltd Electrical energy storage device and system
US10613123B2 (en) * 2013-05-15 2020-04-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and apparatus for power quality and synchrophasor monitoring on power lines
GB2514415A (en) * 2013-05-24 2014-11-26 Ralugnis As Method and apparatus for monitoring power grid parameters
FR3007143B1 (fr) 2013-06-17 2015-07-17 Schneider Electric Ind Sas Systeme de calcul d'une grandeur electrique, poste de transformation comprenant un tel systeme et procede de calcul d'une grandeur electrique avec un tel systeme
GB2522678A (en) * 2014-02-03 2015-08-05 Ivy Ltd Power measurement
FR3030764B1 (fr) 2014-12-22 2018-03-09 Schneider Electric Industries Sas Dispositif et procede de surveillance d'une tension ou d'une intensite, systeme de surveillance d'un tableau electrique, armoire electrique et poste de transformation associes
US9825463B2 (en) 2015-02-12 2017-11-21 The Mitre Corporation Devices and systems for distributed power-grid monitoring
US10114052B2 (en) * 2015-02-25 2018-10-30 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Estimation of a waveform period
US11183879B1 (en) 2015-03-16 2021-11-23 Elintrix Method and system for building an electrical grid topology and identifying faults in an electrical grid
US10330812B1 (en) * 2015-03-16 2019-06-25 Elintrix Identifying schematic and topological properties of an electrical grid through analysis of directional relationships of electrical currents
CA3014247A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Live Power Intelligence Company Na, Llc System and method of power grid monitoring
CN106960394A (zh) * 2017-03-09 2017-07-18 国网新疆电力公司 一种基于蒙特卡罗的交直流混联电网输电能力评估方法
US10520530B2 (en) 2017-07-27 2019-12-31 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Power sense output
US11443155B2 (en) * 2018-01-19 2022-09-13 Lindsey Manufacturing Company Insulator leakage current detector and method of detecting insulator leakage current
SE1950151A1 (en) 2019-02-08 2020-08-09 Exeri Ab An node, system and method for detecting local anomalies in an overhead power grid
CN110620735B (zh) * 2019-09-09 2023-02-28 北京航天自动控制研究所 一种基于表格化配置的动态负载均衡遥测方法
US11175322B2 (en) * 2019-12-19 2021-11-16 Landis+Gyr Innovations, Inc. Gating energy consumption accumulation by detecting a fundamental component of a current
CN112204560B (zh) * 2020-05-07 2024-04-26 株式会社Jsol 计算机程序、模拟方法和模拟装置
CN112986669B (zh) * 2021-05-12 2021-08-10 成都信息工程大学 一种射频功率检测电路
WO2023156019A1 (de) 2022-02-21 2023-08-24 Energie Network Services Ag Verfahren und vorrichtung zur überwachung einer energiereichen netzinfrastruktur
EP4280408A1 (en) * 2022-05-17 2023-11-22 Hitachi Energy Switzerland AG Method and system for evaluating a condition of a power grid
CN116014698B (zh) * 2023-03-29 2023-06-13 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院 一种基于风电无功过剩指数预测的并网过电压抑制方法

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4196417A (en) * 1977-11-23 1980-04-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Single transmission line interrogated multiple channel data acquisition system
US4709339A (en) * 1983-04-13 1987-11-24 Fernandes Roosevelt A Electrical power line parameter measurement apparatus and systems, including compact, line-mounted modules
US4796147A (en) * 1986-10-15 1989-01-03 Anderson Benjamin C Method for detecting voltage losses in a low voltage distribution system
US5006846A (en) * 1987-11-12 1991-04-09 Granville J Michael Power transmission line monitoring system
IN174635B (zh) 1988-03-21 1995-01-28 David William Eli Blatt
US6265881B1 (en) * 1991-04-05 2001-07-24 Georgia Tech Research Corporation Method and apparatus for measuring ground impedance
US5301122A (en) * 1992-02-12 1994-04-05 Measuring And Monitoring, Inc. Measuring and monitoring system
US5473244A (en) 1992-09-17 1995-12-05 Libove; Joel M. Apparatus for measuring voltages and currents using non-contacting sensors
US5448555A (en) * 1993-06-14 1995-09-05 At&T Corp. Simultaneous analog and digital communication
JP3552722B2 (ja) * 1995-03-27 2004-08-11 日立電子サービス株式会社 ノイズ検知記録装置
US5729144A (en) * 1996-12-02 1998-03-17 Cummins; Kenneth L. Systems and methods for determining location of a fault on an electric utility power distribution system
JPH11163807A (ja) * 1997-09-29 1999-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 通信システム、送信器および受信器
US6529934B1 (en) * 1998-05-06 2003-03-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Information processing system and method for same
FR2789763B1 (fr) 1999-02-17 2001-04-27 Abb Control Sa Capteur de courant
US7054795B1 (en) * 1999-05-26 2006-05-30 Myat Inc. Method for selecting optimized lengths of a segmented transmission line and a transmission line resulting therefrom
US6714000B2 (en) 1999-06-14 2004-03-30 Genscape, Inc. Method for monitoring power and current flow
ATE364182T1 (de) 2000-04-13 2007-06-15 Genscape Inc Vorrichtung und verfahren zur messung und überwachung der elektrischen stromerzeugung und übertragung
US20010040446A1 (en) 2000-04-13 2001-11-15 Sterling Lapinksi Apparatus and method for the measurement and monitoring of electrical power generation and transmission
US6998962B2 (en) * 2000-04-14 2006-02-14 Current Technologies, Llc Power line communication apparatus and method of using the same
US6934655B2 (en) * 2001-03-16 2005-08-23 Mindspeed Technologies, Inc. Method and apparatus for transmission line analysis
US6639413B2 (en) * 2001-07-06 2003-10-28 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. System and method for calibration of data in an electric power monitoring system
CA2458654A1 (en) * 2001-08-30 2003-03-13 William L. Stewart Power management method and system
DE10162118A1 (de) * 2001-12-12 2003-07-17 Siemens Ag Verfahren zur Ermittlung eines zukünftigen Spannungs- und/oder Stromverlaufs
US7260424B2 (en) * 2002-05-24 2007-08-21 Schmidt Dominik J Dynamically configured antenna for multiple frequencies and bandwidths
US7076378B1 (en) * 2002-11-13 2006-07-11 Current Technologies, Llc Device and method for providing power line characteristics and diagnostics
US6858953B2 (en) * 2002-12-20 2005-02-22 Hawaiian Electric Company, Inc. Power control interface between a wind farm and a power transmission system
DE10305986B4 (de) * 2003-02-12 2022-07-21 IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH Messsystem mit intelligentem Sensorkopf für Mittel- oder Hochspannungsanlagen oder im Bergbau
SI1489714T1 (sl) * 2003-06-21 2008-06-30 Abb Research Ltd Zaznavanje elektromehanskih nihanj v močnostnih sistemih
CN1969191A (zh) 2003-07-09 2007-05-23 伊斯拉－裘克电子有限公司 检测电路故障的系统、设备及方法
US20050083206A1 (en) 2003-09-05 2005-04-21 Couch Philip R. Remote electrical power monitoring systems and methods
CA2601474C (en) * 2005-03-08 2017-04-04 E-Radio Usa, Inc. Systems and methods for modifying power usage
US7571028B2 (en) 2005-04-19 2009-08-04 Genscape Intangible Holding, Inc. Method and system for AC power grid monitoring
US7444248B2 (en) * 2005-04-29 2008-10-28 General Electric Company System and method for synchronized phasor measurement
KR100599213B1 (ko) 2005-06-30 2006-07-12 삼성전자주식회사 입출력 라인 프리차지 회로, 이를 구비한 반도체 메모리장치, 및 입출력 라인 프리차지 방법
US7398168B2 (en) * 2005-09-08 2008-07-08 Genscape Intangible Holding, Inc. Method and system for monitoring power flow through an electric power transmission line
US7683798B2 (en) * 2006-07-07 2010-03-23 Ssi Power, Llc Current monitoring device for high voltage electric power lines
US20090015239A1 (en) * 2007-03-01 2009-01-15 Georgiou George E Transmission Line Sensor
US20090063228A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-05 Forbes Jr Joseph W Method and apparatus for providing a virtual electric utility
IES20090303A2 (en) 2008-04-16 2009-10-28 Fmc Tech Ltd A system and method for locating line faults in a medium voltage network
US8121741B2 (en) * 2008-05-09 2012-02-21 International Business Machines Corporation Intelligent monitoring of an electrical utility grid
US7945401B2 (en) * 2008-06-30 2011-05-17 International Business Machines Corporation Distributed intelligent remote terminal units
US20100007354A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-14 Deaver Sr Brian J System and Method for Predicting a Fault in a Power Line
US7979220B2 (en) * 2008-08-21 2011-07-12 Abb Research Ltd. System and method for monitoring power damping compliance of a power generation unit
US8680872B2 (en) * 2009-09-29 2014-03-25 International Business Machines Corporation Identification of false positives in high impedance fault detection

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10031889B2 (en) 2010-08-02 2018-07-24 Lindsey Manufacturing Co. Dynamic electric power line monitoring system
CN103155355B (zh) * 2010-10-21 2016-08-03 三星电子株式会社 无线充电方法和装置
CN103155355A (zh) * 2010-10-21 2013-06-12 三星电子株式会社 无线充电方法和装置
US9059598B2 (en) 2010-10-21 2015-06-16 Samsung Electronics Co., Ltd Wireless charging method and apparatus
CN103842833A (zh) * 2011-08-04 2014-06-04 施耐德电器工业公司 测量电力的系统、包含一个这样系统的变电站以及利用这样系统测量电力的方法
CN104285153A (zh) * 2012-03-13 2015-01-14 阿博利公司 用于监控电力传输、扰动和预测的方法和设备
CN103675716B (zh) * 2012-08-31 2016-12-21 国网电力科学研究院 一种通过测量磁场监测用电负荷的装置、系统和方法
CN103675716A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 国网电力科学研究院 一种通过测量磁场监测用电负荷的装置、系统和方法
CN105579858A (zh) * 2013-03-12 2016-05-11 林赛制造公司 动态实时传输线路监控器
CN105579858B (zh) * 2013-03-12 2019-01-29 林赛制造公司 动态实时传输线路监控器
CN111341085A (zh) * 2017-08-09 2020-06-26 绿铜能源科技有限公司 用于从电力监控器通过无线系统提供波形的系统和方法
US11431601B2 (en) 2017-08-09 2022-08-30 Verdigris Technologies, Inc. System and methods for providing waveforms over wireless systems from power monitors
CN111699359A (zh) * 2018-01-26 2020-09-22 线性视觉公司 用于功率传输线路监测的系统和方法
CN111699359B (zh) * 2018-01-26 2022-07-08 线性视觉公司 用于功率传输线路监测的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009037163A2 (en) 2009-03-26
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Gouzman et al. Reflections on the Future Electric Power Grid Monitoring System

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