CN105319461B - 结合振动和电力质量分析来识别潜在的电网故障的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种结合振动和电力质量分析来识别潜在的电网故障的系统。一种用于识别配电系统中的潜在的故障的系统，系统包括：振动监测器，其被配置成检测紧邻配电系统的一部分的振动事件；电力质量监测器，其被配置成检测在配电系统的一部分中的电力质量事件；分析系统，其被配置成将由振动监测器检测到的振动事件与由电力质量监测器检测到的电力质量事件进行关联；以及输出端，其被配置成从分析系统接收关于电力质量事件的信息并将信息提供给操作员。

Description

结合振动和电力质量分析来识别潜在的电网故障的系统
技术领域
本公开的各个方面和各个实施方式针对用于检测配电系统中的潜在的故障的系统和方法。
背景技术
电气维修工程师经常被分派给在配电系统中的问题变成灾难性的故障之前检测和纠正这些问题的任务。电气维修工程师面临的一个问题是定位和修复配电系统中的不安全的连接，从而使得可在不安全的连接完全坏掉之前将其修复。例如，不安全的连接可能包括母线上的松动螺栓、连接不良的断路器、被腐蚀的电气连接、或由于相关设备或附近设备的振动作用而随着时间变得松动的连接。
电气维修工程师能够使用的一个用于检测配电系统中的问题的工具是使用红外相机来分析设备。红外相机可被使用以检测诸如松动的连接或电气连接中的腐蚀的问题，因为这些问题通常增加电气连接的电阻，从而升高在存在问题的位置处的温度。使用红外相机帮助维修工程师查看在配电系统的一部分中是否可能存在用其他方式不直观显现的正在形成的问题。图1示出一个示例，其中的一个松动的连接导致图中所示的顶部电线比其他电线发热更多。如果通过使用红外相机检查检测到了导致局部高温的问题，电气维修工程师将知道应将精力集中在哪儿，以纠正问题。
然而，使用红外相机的人工检查对于检测并纠正配电系统中的问题而言不是理想的解决方案。使用红外相机的人工检查没有提供对配电系统的连续的监测。操作员通常一年一次或几年一次对重要的设备进行红外分析。而且，电气维修工程师只能够分析他们能够看到的情况。开关柜通常只有很小的端口，电气维修工程师通过该端口能够对柜中的系统进行红外检查。图2示出开关柜的示例，开关柜包含观察端口，电气维修工程师通过该观察端口进行红外检查。在许多实例中，在配电系统中的大部分的连接被隐藏在视线之外，并且不能被目视检查。例如，位于密封的管道中的电气连接可能是完全不可见的。使用红外相机对配电系统的人工检查也是耗时的。电气维修工程师可能还被要求确保所检查的配电系统具有足够的负载，例如，是峰值负载的40％或大于40％，从而导致在系统中潜在的即将发生的故障位置处积聚的热量。
电气维修工程师或许能使用的另一个工具是电力监测系统。电力监测系统可从整个配电系统中的监测装置收集电力质量和能量数据，并且可允许操作员分析诸如电力质量事件、功率因数或谐波的潜在问题。该数据能指示在配电系统自身中的潜在问题，或能指示伴随供电商(公共设施)或能量消耗者的问题。在一些实例中，电力监测系统可通过测量电气系统的电气参数来如同红外分析一样突出相同类型的问题，而不是依赖于目视检查。理解如何将电力监测系统可收集的大量的电力数据与应处理的潜在的电气故障相关联可能是一个挑战。
维修工程师可使用的另一个工具是振动分析系统。振动分析系统可被用于监测诸如庞大的电动机或关键的机器零部件的重大资产，而不是被用于监测配电系统的电力参数。在振动分析系统中的振动监测器可检测机器或电动机中的不平衡，不平衡可能指示诸如轴承或刷子的组件中的潜在的失灵。
发明内容
根据本公开的一方面，提供了用于识别配电系统中的潜在的故障的系统。系统包括：振动监测器，其被配置成检测紧邻配电系统的一部分的振动事件；电力质量监测器，其被配置成检测在配电系统的一部分中的电力质量事件；分析系统，其被配置成将由振动监测器检测到的振动事件与由电力质量监测器检测到的电力质量事件进行关联；以及输出端，其被配置成从分析系统接收关于电力质量事件的信息并将信息提供给操作员。
在一些实施方式中，系统还包括振动监测系统，其被配置成从振动监测器接收关于振动事件的数据，并对关于振动事件的数据进行时间标记。系统还可包括电力质量监测系统，其被配置成从电力质量监测器接收关于电力质量事件的数据并对关于电力质量事件的数据进行准确地时间标记。系统还可包括时间同步器，其被配置成向振动监测系统和电力质量监测系统提供时间数据。可通过从全球定位系统卫星接收时间数据来校准时间同步器。
在一些实施方式中，系统还包括多个电力质量监测器，其被配置成提供电力质量事件的位置的指示。系统还可包括输入装置，其被配置成从操作员接收电力质量事件的优先级等级的指示并将该指示传输到分析系统。分析系统可被配置成响应于来自操作员的指示，学习归类后续电力质量事件的优先级。分析系统可被配置成响应于对电力质量事件的严重性的分析和由电力质量事件影响的设备的类型，归类后续电力质量事件的优先级。
根据本公开的另一方面，提供了用于识别配电系统中的潜在的故障的系统。系统包括：第一输入端，其被配置成从振动监测器接收振动数据，振动数据与紧邻配电系统的一部分的振动事件有关；第二输入端，其被配置成从电力质量监测器接收电力质量数据，电力质量数据与配电系统的一部分中的电力质量事件有关；以及输出端，其被配置成响应于系统建立在振动事件和电力质量事件之间的关联，显示关于电力质量事件的信息。
根据本公开的另一方面，提供了用于识别配电系统中的潜在的故障的方法。方法包括：使用振动监测器检测紧邻配电系统的一部分的振动事件；使用电力质量监测器检测配电系统的一部分中的电力质量事件；将由振动监测器检测到的振动事件与由电力质量监测器检测到的电力质量事件进行关联；以及向操作员输出关于电力质量事件的信息。
在一些实施方式中，方法还包括通过对由多个振动监测器提供的数据进行三角测量分析来确定振动事件的位置。方法还可包括根据由多个电力质量监测器提供的电力质量数据确定电力质量事件的位置。将由振动监测器检测到的振动事件与由电力质量监测器检测到的电力质量事件进行关联可包括向与由振动监测器提供的振动事件有关的振动事件数据添加时间标记，向与由电力质量监测器提供的电力质量事件有关的电力质量事件数据添加时间标记，以及将振动事件数据的时间标记和电力质量事件数据的时间标记进行比较。振动监测器可响应于从时间同步器接收时间数据，产生振动事件数据的时间标记，并且电力质量监测器响应于从时间同步器接收时间数据，产生电力质量事件数据的时间标记。
在一些实施方式，方法还包括通过分析模块，从操作员接收电力质量事件的优先级等级的指示。方法还可包括基于电力质量事件的参数、来自操作员的指示和受到电力质量事件影响的设备的类型来给电力质量事件分配优先级等级。方法还可包括基于分配给电力质量事件的优先级等级，为后续电力质量事件分配优先级等级。方法还可包括响应于基于分配给后续电力质量事件的优先级等级对后续电力质量事件的检测，确定所要采取的动作。确定所要采取的动作可包括确定是否将随后的电力质量事件的指示传送给操作员。
附图说明
附图并无意于按比例绘制。在附图中，各图中所示的每个相同或几乎相同的组件由同样的标号来表示。为清楚起见，可能并非在每个附图中标记了每个组件。在附图中：
图1是配电系统的一部分的红外图像的图示，其指示系统的电线中的过热点；
图2是说明电气维修工程师可如何收集开关柜中的配电系统的一部分的红外图像的图示；
图3是用于检测配电系统中的潜在的故障的系统的实施方式的框图；
图4是用于检测配电系统中的潜在的故障的方法的实施方式的流程图；
图5是用于检测配电系统中的潜在的故障的方法的实施方式的流程图；
图6是配电系统的一部分的原理图；
图7是一种计算机系统的框图，基于该计算机系统可实施用于检测配电系统中的潜在的故障的方法的实施方式；以及
图8是图7的计算机系统的存储系统的框图。
具体实施方式
本公开在其应用中不限于在下面的描述中阐述或在附图中示出的组件的构造和布置的细节。所公开的系统和方法能够进行其他实施方式且能够以各种方式来实施或实行。同样，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。“包含(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包含(containing)”、“涉及”以及其各种变体的使用，旨在涵盖其后列出的项目及其等价物和补充项目。
本文所公开的各个方面和各个实施方式包括用于连续监测配电系统的潜在的问题的系统和方法。本文中所公开的方面和实施方式可适用于监测配电系统的用途，配电系统在本文中还指的是诸如工厂、办公楼、居民楼或整个市区的设施中的“电力网”、“电网”或简单地称之为“电气系统”。本文中所公开的方面和实施方式不限制于在任何特定配电系统中的用途。
本文中所公开的方面和实施方式通过将振动事件与后续的或同时发生的电力质量事件进行关联来给维修人员提供连续监测配电系统的潜在的问题的方法。诸如松动的或腐蚀的电线连接的配电系统问题可能需要一定时间来形成。如果配电系统中有问题的区域经历振动事件，那么可在一小段时间中(例如，在振动事件之后的几分之一秒中)或与振动事件同时显示相关的电力质量事件。振动事件可能不导致完全的故障，但它可能导致流经有问题的区域(例如，松动的或腐蚀的电气连接)的电力的参数的足够大的变化，从而能够被电力质量(PQ)监测系统检测到。如果在振动事件之后不久(例如，几毫秒)发生PQ事件，那么这可能指示还没有完全失灵的诸如松动的连接或腐蚀的连接的潜在的问题，但是如果不处理这些问题则可能进入灾难性的故障阶段。使用PQ监测系统的特性，电气维修工程师、操作员或系统的其他用户能够确定配电系统中问题发生之处的位置，并检查该区域，且在发生灾难性故障之前纠正问题。本文中所公开的方面和实施方式可作为预警系统，在问题变成诸如电气连接的完全故障的灾难性的故障之前识别和找出问题。本文所公开的方面和实施方式还可通过给工程师或维修人员指出有关的精确位置来使得人工检查过程流水线化。本文中公开的方面和实施方式可使用红外分析解决各种问题。例如，本文中公开的方面和实施方式可连续运行，允许在任何时间找出问题，而不是只在周期性人工目视分析期间找出问题。而且，本文中公开的方面和实施方式可检测整个配电系统上的任何地方发生的事件，而不只是检测在通过红外检查窗口可看到的或以其他方式容易访问的组件中发生的事件。
本文中公开的方面和实施方式还可解决在许多电力质量监测系统中观察到的问题。本文公开的方面和实施方式可协助操作员识别应追踪哪些事件或数据以及哪些事件或数据可以安全地忽略或降低其优先级。PQ监测系统可收集非常大量的数据。将该数据转换为有用的信息可能是非常具有挑战性的，例如，所述有用的信息用以识别还未导致完全故障、但应被处理以防止可能的故障事件的发生的潜在的问题。在一些实例中，PQ系统可以容易地识别出指示配电系统中的故障点的主要PQ事件，然而，可能并不能识别出太微小以至于不能作为因素归入典型的分析周期、但是可却可能指示即将发生的故障的事件。对于这些微小事件，当其与振动事件相关联时，可在电气维修工程师的检查清单上被设置以较高的优先级，从而允许电气维修工程师进行预测性的维修，而不只是预防性的维修。
在图3中以框图方式示出了用于识别潜在的配电系统故障的系统的实施方式，其整体被标记为100。系统100包含分析模块105、振动监测系统110和相关的振动监测器115、电力质量检测系统120和相关的PQ监测器125、时钟或时间同步器130、输出系统135和数据日志或记录系统140。分析模块105查询电力质量监测系统120和振动监测系统110的事件信息，并确定由电力质量监测系统120检测的事件和由振动监测系统110检测的事件之间何时存在关联。分析模块105使用诸如电子邮件、可被潜在地连接至其他网站管理系统的可视化屏幕或诸如闪光灯的可视警告通过输出系统135向用户发送事件分析的结果。分析模块105还负责系统的机器学习方面，藉此将来自操作员的反馈与事件信息进行关联，以便例如确定合适的优先级或严重性评级，从而分配特定的检测事件。例如，如在下文中更详细地解释的，如果操作员提供关于虚警事件的反馈，则系统可以将这个信息作为因素计入将来的建议中并获知将哪些事件通知给操作员、将哪些事件加入低优先级维修日志以及可以安全地忽略哪些事件。
振动监测系统110从其中存在对配电系统的监测的整个位置上的振动监测器115收集连续的数据馈送。振动监测器115可包括加速计，例如微电子机械系统(MEMS)加速计或本领域中熟知的其他形式的振动监测器。从包括本特利内华达(Bentley Nevada)、德菲公司(Data Physics Corporation)、SKF和艾默生(Emerson)的公司可购买到的合适的振动监测器。振动监测器115和振动监测系统110可通过有线或无线连接进行通信。振动监测系统110持续地监测系统中的振动，并当在振动监测器115处检测到的振动显示与在该位置处的正常振动在统计上表现出显著的偏差的时候，将捕获振动事件。该偏差分析的使用协助过滤掉可能在工业环境中发生的伪事件，在所述工业环境中，由于被操作的机械装置和所进行的过程而总是发生一定量的振动。
许多偶发事件中的任何一个都可导致振动事件。一些振动事件可由自然偶发事件(例如，地震事件)导致或由导致设施中的振动的来自暴风雨的风导致，在该设施中具有正被监测的配电系统。其他振动事件可能是人为的，例如，由于低飞的飞机、由于经过其中具有正被监测的配电系统的设施的道路车辆、由于经过振动监测器的设施的操作员、或者由于设施内的其他设备产生的振动。
以事件时间对由系统100检测到的每个振动事件进行时间标记，在一些实施方式中，达到毫秒精度。事件时间可由在振动监测系统110内部的时钟或外部时钟或在振动监测系统110和PQ监测系统120之间共用的时间同步器130确定。在一些实施方式中，时间同步器130可包括全球定位系统(GPS)时间同步组件。时间同步器130确保能够准确比较振动事件的时间标记和电力质量事件的时间标记。在一些实施方式中，振动监测器115可被直接连接至时间同步器130，以便消除可能在振动监测系统110和振动监测器115自身之间发生的任何滞后。在一些实施方式中，PQ监测器125可被直接连接至时间同步器130，以便消除可能在PQ监测系统110和PQ监测器125自身之间发生的任何滞后。
PQ监测系统120连接至其中存在正被监测的配电系统的整个位置上的PQ监测器125。PQ监测系统120和PQ监测器125之间的连接可以是有线或无线连接。PQ监测器125持续地监测，并在一些实施方式中，分析在安装它们的位置处的配电系统的电力特性。合适的PQ监测器的示例包括可从施耐德电气公司购买的
Figure GDA0001445659410000081
ION 7650、
Figure GDA0001445659410000082
CM 4000和
Figure GDA0001445659410000083
PM 850PQ监测器。PQ监测器125直接地和/或通过PQ监测系统120被连接至时间同步器130，以便确保任何观察到的PQ事件可被准确地关联至由振动监测系统110检测到的振动事件。
PQ事件可包括通过正被监测的配电系统的一部分的电力的一个或多个参数的暂时的或永久的变化。例如，PQ事件可包括通过配电系统的一部分的功率、电压或电流的下降或中断，导致在配电系统的一部分中的电气噪声的电气干扰，或者由松动或腐蚀的电气连接导致的电气噪声。例如，PQ事件可包括通过配电系统的一部分的交流电的频率和/或相位变化、或从连接至配电系统的一台设备反射或吸收的功率大小的变化。在其中具有正被监测的配电系统的设施之内或附近的设备或事件可导致PQ事件。例如，PQ事件可由启动一台设备引发大量的电流汲取或由设施中的一台设备的电磁干扰引起。PQ事件可另外或可选择地由在设施外部的事件导致，例如，由于在供电企业处的问题、到达设施的电力传输线的问题、或由诸如雷击的事件导致。
图3示出了三个振动监测器115和三个PQ监测器125。然而，应理解，在不同的实施方式中，可使用不同数量的振动监测器115和/或PQ监测器125。而且，尽管被阐述为了分立元件，但是在不同实施方式中，可合并所示系统100的任何一个或多个元件。例如，在一些实施方式中，PQ监测系统120和振动监测系统110可被合并到一个计算机系统中，振动监测器115和PQ监测器125可被合并为合成的振动/电力质量监测器，或者时间同步器130可与分析模块105一样被包括到相同的计算机系统中。
在图4中用200整体地示出了用于操作图3的系统100的方法的实施方式。方法200包括检测振动事件并将振动事件与PQ事件进行关联。在动作205中，系统100中的振动监测器115检测振动事件。如先前讨论的，振动事件是使得在强度和/或频率上偏离该监测器的统计预期范围的值的振动的偶然事件。会导致检测的振动被标记为振动事件的、关于振动参数(例如，频率或强度)的触发点是可被调整的，例如，基于特定设施或配电系统的振动的容限。
过程控制领域的普通技术人员能够依次对一组基准振动读数的参数设置控制限度(例如，统计过程控制限度)，当违反控制限度时，其将是已经发生了统计意义上的振动事件的指示。在一些实施方式中，可建立用于来自振动监测器115的振动读数的控制图，并且用于振动强度和/或频率读数的数据点被绘制在这些控制图上。例如，可监测正常操作条件下来自振动监测器115的读数，并且根据所获得的振动数据，来自振动监测器115的振动测量参数的均值和标准偏差可被计算且被用于构造关于振动监测器115的振动数据的控制图。在一些实施方式中，可为每个单独的振动监测器115创建不同的控制图。控制图可包括振动监测器115、振动监测系统110和/或分析模块105中的虚拟控制图。如果所绘数据点违反了一个或多个统计过程控制(SPC)规则，那么这将指示已经发生了振动事件。
在一些实施方式中，可建立控制图，并针对一个或多个西部电气(WesternElectric)SPC规则的违反而监测所绘数据点。这些规则如下：
1)一个点在上控制限度或下控制限度的外部
上下控制限度被设置为偏离均值三个标准差。如果一个点位于这两个限度中的任一个的外部，则这是由正常过程所导致的概率只有0.3％。
2)八个点在均值的同一侧
任何给定的点落在均值之上或均值之下的概率相同。一个点落在与其前面的点所在的均值侧的同一侧的概率是二分之一。下一个点也将落在均值的同一侧的概率是四分之一。使八个点位于均值的同一侧的可能性只有大约1％。
3)八个点增加或减少
此处使用与“八个点位于均值的同一侧”相同的逻辑。有时，这个规则被改为七个点上下波动。
4)三分之二的点位于警告限度之外
警告限度通常被设为偏离均值两个标准差(即，两个σ)。任何一个点会落在警告限度外部的可能性只有5％。连续三分之二的点落在警告限度的外部的概率只有大约1％。
5)五分之四的点落在一个σ的外部
在正常处理中，68％的点落在均值的一个σ之内，以及32％在其外部。五分之四的点落在一个σ的外部的可能性只有大约3％。
6)十四个点改变方向
这个规则视每一对相邻点为一个单元。对于所有的七对，第二个点总是高于(或总是低于)前一个点的概率只有大约1％。
7)连续十五个点在一个σ之内
在正常操作中，68％的点将落在均值的一个σ之内。连续十五个点落在均值的一个σ之内的可能性小于1％。
8)连续八个点在一个σ之外
由于68％的点位于均值的一个σ之内，连续八个点落在一个σ线外部的可能性小于1％。
在其他实施方式中，可使用控制图，其中违反一个或多个Wheeler或Nelson SPC规则(熟悉统计过程控制的人熟知的这些规则)可被用作关于已经发生振动事件的指示。
当振动监测器115检测振动事件时，关于位置的信息和关于振动事件的元数据(例如，幅度、频率和/或持续时间)被传送给振动监测系统110。振动监测系统110使用从时间同步器130获取的时间标记对振动事件进行时间标记(动作210)。然后将振动事件数据传送给分析模块105，以供进一步分析(动作215)。
在一些实施方式中，分析模块105一旦获得振动事件信息，它首先进行元分析，以便确定多个振动监测器115是否同时或在彼此足够接近的时刻(例如，具体时间由多个振动监测器115之间的距离和声速决定)记录了振动事件，即有可能多个振动监测器115中的每一个感测到同一个振动事件(动作220)。在一些实施方式中，可对来自多个振动监测器115的振动数据进行三角测量获得振动事件的位置。尽管对于找到配电系统中的潜在的连接问题不是完全必要的，但是能够对来自多个振动监测器115的振动事件数据进行三角测量获得振动事件的源(动作225)对于维修人员检测异常振动的源或反复出现的原因可能是有用的。当检测到异常振动的源或反复出现的原因时，维修人员可采取动作修理可能正在导致异常振动的出故障的设备，或者采取动作以其他方式修复或消除异常振动。
一旦分析模块105已经接收到振动事件信息和/或对振动事件数据进行元分析和三角测量之后，就针对在振动事件期间或者振动事件之后不久发生的PQ事件而查询PQ监测系统120(动作230)。如果PQ监测系统120汇报在振动事件期间或者振动事件之后不久发生的一个或多个PQ事件，则分析模块105将这些PQ事件与振动事件进行关联，以找出它们是否同时或在相近的时刻发生(动作235)。如果振动事件和PQ事件之间存在时间上的关联，则分析模块使用在由PQ监测器125提供的PQ事件元数据中包括的信息来确定PQ事件的位置(动作240)。可使用PQ监测器125的方向感测功能来确定PQ事件的位置。在一些实施方式中，PQ监测器125能够确定PQ事件是发生在PQ监测器125的电气上游还是下游。将这个信息作为PQ事件元数据的一部分提供给分析模块105。如在本文中使用的，术语“上游”和“下游”表示在配电系统中的PQ监测器125的相反的两侧。
图6示出已知PQ监测器125之间的等级和关系之后，分析模块105如何能够迅速确定配电系统中的何处发生了PQ事件。如在图6中所示的，在PQ监测器M1、M2、M3、M4和M5的电气下游和PQ监测器M6和M7的电气上游处检测到了PQ事件410。因此，分析模块105可确定PQ事件410在PQ监测器M6或M7和PQ监测器M5之间的某个地方发生。分析模块105可访问PQ监测器M5、M6和M7中的每一个的位置信息，并向操作员提供PQ事件的可能的位置的指示(图4的动作245)。如上文中讨论的，这个指示可以使用短消息、电子邮件、可视化警报、或可更新至现有管理系统内的屏幕。
可选择地，分析模块105可向操作员提供PQ事件405可能发生在哪些PQ监测器125之间的指示，且操作员可确定相关PQ监测器125的位置。可将关于在哪些PQ监测器之间可能发生了PQ事件的PQ监测器的位置信息与关于来自振动监测器115的振动事件的三角测量数据结合，以便进一步缩小用于PQ事件410和/或振动事件的位置范围。
在一些实施方式中，分析模块105具有根据系统中发生的先前的事件进行学习的能力。图5中以300整体示出了一种方法的实施方式，通过该方法，分析模块105可根据发生在系统中的先前的事件进行学习。在动作305中，分析模块105向操作员提供已发生的PQ事件和/或相关振动事件的指示。被通知PQ事件之后，操作员可用分配给事件的严重性和/或优先级等级的指示标记事件(动作310)。例如，所述标记可包括“不是问题”、“低优先级问题”和“高优先级问题”。操作员可基于PQ事件的严重性，以及在一些实施方式中，考虑PQ事件的严重性和受到配电系统的特定位置处检测的PQ事件影响的电气系统的类型来选择事件的标记。
相较于诸如网络数据处理系统的更灵敏的系统，诸如照明系统或加热系统的一些电气系统可能对于PQ事件的各种特性更具有耐受性。诸如照明系统或加热系统的灵敏度更低的系统或许能够在不损坏或严重破坏操作的情况下容许大于特定程度的电压浪涌，或比更高灵敏性系统所能够容忍的持续时间更长持续时间的电力下降或中断。因此，操作员可向影响配电系统上的特定类型或种类的系统的PQ事件分配更低的严重性或优先级，在配电系统中，如果同样的PQ事件发生在影响更灵敏的类型或种类的设备的配电系统的一部分上，则操作员将给该同样的PQ事件分配更高的严重性或优先级。
在动作315中，分析模块105可给在动作305中指示给操作员的PQ事件分配由操作员选择的严重性或优先级标记。分析模块105可将一个或多个严重性的测量(例如，电力浪涌或下降的量和/或事件持续时间以及与检测到PQ事件的PQ监测器125有关的电气系统的类型)与PQ事件进行关联。通过在后续迭代中考虑该反馈，分析模块105可以调整其与用户的通信。例如，回到图4，在一些实施方式中，分析模块105在动作230中从PQ事件监测系统收集PQ事件信息之后，分析模块105将PQ事件的参数与汇报给操作员的先前的PQ事件的参数进行比较。考虑可能受包括PQ监测器125的配电系统的一部分的影响的电气系统的类型或种类和PQ事件的严重性(例如，电压下降的量或事件的持续时间)，分析模块105确定操作员将分配给事件的可能的优先级(动作255)，其中PQ监测器125在动作230中提供PQ事件的指示。如果分析模块105确定应给PQ事件分配低优先级，或者在一些实施方式中分配低或中等优先级，那么简单地将事件记录在PQ事件日志中(动作250)。如果分析模块确定应给PQ事件分配高优先级，或者在一些实施方式中分配高或中等优先级，那么分析模块可能引起方法200的剩余动作235、240、245被实施。
在一些实施方式中，PQ监测器125可与设施的主电力应用线路相关联。使用与设施的主电力应用线路相关联的PQ监测器125，可区分发生在设施中的PQ事件与发生在设施的边界外部的PQ事件，令识别设施中的潜在的配电系统问题变得简单很多，其中振动事件使配电系统问题恶化。而且，分析模块105可被配置成分析PQ事件的参数来确定PQ事件是否有可能是由电力公共设施故障或由在设施的配电系统内部的故障导致的。设施侧的电力下降经常在下降期间具有简单的幅度变化，而由振动驱动的事件具有由振动导致的额外的高频分量。当分析模块105接收PQ特征，它可将其与已知特征进行比较，已确定事件的可能的原因是振动还是设施侧的电力下降。分析模块105可将其对PQ事件的源的确定提供给操作员，操作员可向分析模块指示该确定是否正确。随着时间的推移，当PQ事件被分类并存储到数据库中时，分析模块105可学会只使用PQ监测系统120就能迅速识别设施中的潜在的松动连接或其他电气连接问题。
在一些实施方式中，PQ事件特征可被发送至云托管的站点，其中其他订阅顾客可访问PQ事件特征，以将具有PQ事件特征的事件与库中的事件进行比较，以查看事件可能是由振动引起的还是由在事件位置处的松动连接引起的。
在PQ事件和振动事件监测系统100的一些实施方式中，当事件发生时，系统100捕获并关联滑动窗口中的振动和PQ事件数据。这允许PQ事件之前不久的PQ数据和振动以及PQ事件之后的PQ数据和振动一起被捕获。操作员能够将系统配置成每当特定PQ属性被改变或达到预定值时就捕获振动数据，从而允许操作员查看微小振动(例如，特定频率的振动)是否与PQ事件有关，即使在振动不足以由振动监测器115触发振动事件的指示时也是这样。这种系统通过只捕获异常的数据、而不是连续地捕获数据来降低操作员需要分析的数据量。
在一些实施方式中，所公开的系统100为被电网级别的公用设施使用而进行定制。替代使用振动传感器，电网操作员可将地震事件(地震)与PQ事件关联。PQ监测器将被分散到电网中，每个PQ监测器被连接至同步的时钟，例如，GPS时间同步，并向中央电力质量监测系统进行反馈报告。政府机构已经提供了精确到毫秒级的地震发生的时间标记和其发生的位置。替代如在方法200的动作205、210和215中收集振动事件数据，地震数据将由政府机构记录。分析模块105可查询该地震数据，并确定地震是否达到足够继续该过程的级别，例如，地震是否具有大于里氏三级的强度，并且是否在所关心的电网的1000公里范围之内发生。如果是这样，那么电力企业将采取与方法200的动作230-260相似的动作，以确定电网中的哪些位置存在潜在的故障，从而使得修理人员能被派遣，以在灾难性故障发生之前修理潜在的故障。
在一些实施方式中，系统100的分析模块105、振动监测系统110和/或电力质量监测系统120中的任何一个或多个可包括计算机化的控制系统。各个方面可以作为在如图7中所示的通用或专用计算机系统600中执行的专门的软件来实现。计算机系统600可以包括连接至一个或多个存储器装置604如磁盘驱动器、固态存储器或用于存储数据的其它装置的处理器602。存储器604一般用于在计算机系统600的操作期间存储数据和程序。
计算机系统600的组件可以由互连机构606耦合，该互连机构606可包括一个或多个总线(例如，在集成于同一机器内的组件之间)和/或网络(例如，在存在于不同的分立机器上的组件之间)。互连机构606使通信(例如，数据、指令)能够在系统600的系统组件之间被交换。计算机系统600包括一个或多个输入装置608，例如，键盘、鼠标、轨迹球、麦克风或触摸屏，通过输入装置操作员可向系统600发出指令或对系统600进行编程，以便例如如上文中描述的提供关于严重性或优先级的反馈，从而分配各种PQ事件。计算机系统600包括例如打印装置、显示屏和/或扬声器的一个或多个输出装置610。该一个或多个输出装置610可包括图3的输出端135。输出装置610还可包括可用于控制通过配电系统的电力传输的开关。一个或多个传感器614还可向计算机系统200提供输入。例如，这些传感器可包括振动监测器115和/或PQ监测器125。此外，计算机系统600可包括将计算机系统600连接至通信网络(附加到互连机构606或作为互连机构606的替代)的一个或多个接口(未示出)。
如图8更详细地显示的，储存系统612典型地包括计算机可读和可写的非易失性记录介质702，在非易失性记录介质702中存储信号，该信号限定了要由处理器执行的程序或要由程序处理的信息。该介质可以包括例如磁盘或闪存。通常，在操作中，处理器促使数据从该非易失性记录介质702被读到另一个存储器704中，与介质702相比，存储器704允许通过处理器对信息的更快的访问。这个存储器704一般为易失性随机存取存储器，如动态随机存取存储器(DRAM)或静态存储器(SRAM)。它可如图所示的位于储存系统612中或存储系统604中。图3的数据日志140可被包括在非易失性记录介质702中或被包括在存储系统604或储存系统612的其他部分中。处理器602通常操纵集成电路存储器604、704内的数据，并在处理完成之后将数据拷贝至介质702。用于管理介质702和集成电路存储元件604、704之间的数据移动的许多机制是已知的，且本文中公开的实施方式不限于任何特定的数据移动机制。本文公开的实施方式并不局限于特定的存储系统604或储存系统612。
计算机系统可以包括专门编程的专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)。本文公开的实施方式可以在软件、硬件或固件或其任何组合中实现。进一步地，这些方法、行为、系统、其系统元件和组件可以作为以上所描述的计算机系统的部分或作为独立的组件来实现。
尽管计算机系统600作为例子被显示为在其上可实践本文公开的各种实施方式的一种类型的计算机系统，但应当认识到，本文所公开的实施方式并不限于在如图7所示的计算机系统上实现。本文所公开的各种实施方式可以在一个或多个计算机上实施，所述计算机具有与图7所示不同的结构或组件。
计算机系统600可以是可使用高级计算机编程语言进行编程的通用计算机系统。计算机系统600也可使用专门编程的专用硬件来实现。在计算机系统600中，处理器602通常是市场上可买到的处理器，例如可从英特尔公司获得的著名的PentiumTM或CoreTM类处理器。许多其他处理器是可用的。这种处理器通常执行的操作系统，可以是例如可从微软公司购买的Windows 7或Windows 8操作系统，可从苹果电脑购买的MAC OS系统X，可从太阳微系统购买的Solaris操作系统、或者可从各种来源获得的UNIX。可使用许多其他的操作系统。
处理器和操作系统共同定义计算机平台，针对该计算机平台用高级编程语言编写应用程序。应当理解，本文所公开的实施方式并不限于特定的计算机系统平台、处理器、操作系统或网络。此外，对于本领域的技术人员应当明显的是，本文所公开的实施方式不限于特定的编程语言或计算机系统。而且，应理解，还可以使用其他的合适的编程语言或其他的合适的计算机系统。
计算机系统的一个或多个部分可以分布在耦合至通信网络的一个或多个计算机系统(未示出)中。这些计算机系统也可以是通用计算机系统。例如，本文公开的各个实施方式可被分布于一个或多个计算机系统当中，所述计算机系统(比如，多个服务器)被配置为给一个或多个客户计算机提供服务，或者作为分布式系统的一部分执行总的任务。例如，本文公开的各种实施方式可在客户端-服务器系统上执行，客户端-服务器系统包括分布在执行根据不同实施方式的不同功能的一个或多个服务器系统当中的组件。这些组件可以是使用通信协议(例如，TCP/IP)在通信网络(例如，因特网)上进行通信的可执行代码、中间代码(例如，IL)或解释代码(例如，Java)。在一些实施方式中，计算机系统600的一个或多个组件可经由包括诸如移动手机网络的无线网络与一个或多个其他组件进行通信。
应当认识到，本文所公开的实施方式并不限于在任何特定的系统或系统组上执行。此外，应当认识到，本文所公开的实施方式并不限于任何特定的分布式结构、网络或通信协议。各种实施方式可以使用面向对象的编程语言如SmallTalk、Java、C++、Ada或C#(C-Sharp)来编程。也可以使用其他面向对象的编程语言。可选地，可使用功能性、脚本、和/或逻辑编程语言。本文公开的各种实施方式可在非编程环境(例如，以HTML、XML或其他格式创建的文件，当这些文件在浏览器程序的窗口中被查看时提供图形用户界面(GUI)的各个方面或实现其他功能)中实现。本文所公开的各种实施方式可实现为编程的或非编程的元素或其任何组合。
已经如此描述了本发明的至少一个实施例的几个方面，应该理解的是，各种改变、修改和改进将很容易地被本领域的技术人员想到。在任何实施方式中所描述的任何特性可被包括在任何其他实施方式中或可被任何其他实施方式中的任何特性代替。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的范围内。因此，以上描述和附图仅是示例的方式。

Claims (18)

1.一种识别配电系统中的潜在的故障的识别系统，所述识别系统包括：
振动监测器，其被配置成检测紧邻所述配电系统的一部分的振动事件；
电力质量监测器，其被配置成检测在所述配电系统的一部分中的电力质量事件；
分析系统，其被配置成：如果所述电力质量监测器汇报在所述振动事件期间或所述振动事件之后不久发生所述电力质量事件，则将由所述振动监测器检测的所述振动事件和由所述电力质量监测器检测的所述电力质量事件相关联，以找出它们是否同时或在相近的时刻发生；且所述分析系统还被配置成：如果所述振动事件和所述电力质量事件在时间上存在关联，则通过确定在其间发生所述电力质量事件的多个电力质量监测器来确定所述电力质量事件的位置；
输出端，其被配置成从所述分析系统接收关于所述电力质量事件的信息，并向操作员提供所述信息；以及
输入装置，所述输入装置被配置成从操作员接收所述电力质量事件的优先级等级的指示并将所述指示传输到所述分析系统。
2.根据权利要求1所述的识别系统，还包括振动监测系统，所述振动监测系统被配置成从所述振动监测器接收关于所述振动事件的数据，并对关于所述振动事件的数据进行时间标记。
3.根据权利要求2所述的识别系统，还包括电力质量监测系统，所述电力质量监测系统被配置成从所述电力质量监测器接收关于所述电力质量事件的数据并对关于所述电力质量事件的数据进行准确地时间标记。
4.根据权利要求3所述的识别系统，还包括时间同步器，所述时间同步器被配置成向所述振动监测系统和所述电力质量监测系统提供时间数据。
5.根据权利要求4所述的识别系统，其中，通过从全球定位系统卫星接收时间数据来校准所述时间同步器。
6.根据权利要求1所述的识别系统，还包括多个电力质量监测器，所述多个电力质量监测器被配置成提供所述电力质量事件的位置的指示。
7.根据权利要求1所述的识别系统，其中，所述分析系统被配置成响应于来自操作员的指示学习归类后续电力质量事件的优先级。
8.根据权利要求7所述的识别系统，其中，所述分析系统被配置成响应于对所述电力质量事件的严重性的分析和受到所述电力质量事件影响的设备的类型，归类所述后续电力质量事件的优先级。
9.一种识别配电系统中的潜在的故障的识别系统，所述识别系统包括：
第一输入端，其被配置成从振动监测器接收振动数据，所述振动数据与紧邻所述配电系统的一部分的振动事件有关；
第二输入端，其被配置成从电力质量监测器接收电力质量数据，所述电力质量数据与所述配电系统的一部分中的电力质量事件有关；
分析模块，其被配置成：如果所述电力质量监测器汇报在所述振动事件期间或所述振动事件之后不久发生所述电力质量事件，则将所述振动事件和所述电力质量事件相关联，以找出它们是否同时或在相近的时刻发生；并且所述分析模块还被配置成：如果所述振动事件和所述电力质量事件在时间上存在关联，则通过确定在其间发生所述电力质量事件的多个电力质量监测器来确定所述电力质量事件的位置；
输出端，其被配置成响应于所述识别系统建立在所述振动事件和所述电力质量事件之间的关联，显示关于所述电力质量事件的信息；以及
输入装置，所述输入装置被配置成从操作员接收所述电力质量事件的优先级等级的指示并将所述指示传输到所述分析模块。
10.一种用于识别配电系统中的潜在的故障的方法，所述方法包括：
使用振动监测器检测紧邻所述配电系统的一部分的振动事件；
使用电力质量监测器检测在所述配电系统的一部分中的电力质量事件；
如果所述电力质量监测器汇报在所述振动事件期间或所述振动事件之后不久发生所述电力质量事件，则将所述振动事件和所述电力质量事件相关联，以找出它们是否同时或在相近的时刻发生；
如果所述振动事件和所述电力质量事件在时间上存在关联，则通过确定在其间发生所述电力质量事件的多个电力质量监测器来确定所述电力质量事件的位置；
经由分析模块从操作员接收所述电力质量事件的优先级等级的指示；以及
向操作员输出关于所述电力质量事件的信息。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括通过对由多个振动监测器提供的数据进行三角测量分析来确定所述振动事件的位置。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括根据由多个电力质量监测器提供的电力质量数据确定所述电力质量事件的位置。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，关联由所述振动监测器检测的所述振动事件和由所述电力质量监测器检测的所述电力质量事件包括：
向与由所述振动监测器提供的所述振动事件有关的振动事件数据添加时间标记；
向与由所述电力质量监测器提供的所述电力质量事件有关的电力质量事件数据添加时间标记；以及
将所述振动事件数据的时间标记和所述电力质量事件数据的时间标记进行比较。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述振动监测器响应于从时间同步器接收时间数据产生所述振动事件数据的时间标记，并且所述电力质量监测器响应于从所述时间同步器接收时间数据产生所述电力质量事件数据的时间标记。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括基于所述电力质量事件的参数、来自操作员的指示和受到所述电力质量事件影响的设备的类型，给所述电力质量事件分配优先级等级。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括基于分配给所述电力质量事件的优先级等级，给后续电力质量事件分配优先级等级。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括响应于基于分配给所述后续电力质量事件的优先级等级对所述后续电力质量事件的检测，确定要采取的动作。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，确定所要采取的动作包括确定是否将所述后续电力质量事件的指示传送给操作员。
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