CN111758035B - 用于评估低压电网的状态和质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评估低压电网的状态和质量的方法，在所述低压电网的分支系统中存在多个已连接的用电器，通过利用电能质量测量及测试装置来确定电网测量数据以及通过利用接口向管理系统或者以可调用形式向服务器传输电网测量数据来进行所述评估。根据本发明，利用集成或适配的、用于确定电网测量数据的电能质量测量及测试装置对在低压系统中使用或能使用的高压保护装置进行升级，所述高压保护装置具有自诊断单元和现有的用于数据传送的无线或有线的标准接口。

Description

用于评估低压电网的状态和质量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于评估低压电网的状态和质量的方法。

背景技术

由DE 10 2006 034 164 B4已知一种串联端子形式的多极雷电和/或过压放电器。这种过压放电器优选用于保护信息技术的仪器和设备并且包括构造成穿通接线柱的基底部件和能装入基底部件的用于安装在顶帽式导轨上的插接模块，所述插接模块具有保护元件。

根据这里的一个实施形式，设有电路板，所述电路板具有用于进行无线的故障及状态监控的、例如RFID应答器形式的装置。所述电路板也可以具有用于对位于电路板其余部分上的保护元件进行温度监控的器件。这种器件可以是温度传感器，所述温度传感器分别靠近保护元件，特别是与保护元件相对置。

就是说，就此而言，上面说明的已知过压放电器具有自诊断单元。

在根据DE 20 2012 010 818 U1的智能仪表中，所述智能仪表具有用于检测耗电和通过数据通信接口输出代表耗电的数据的电子器件。

根据一个优选的实施形式，设有用于读取智能仪表和对其进行编程的LAN接口，而所述智能仪表的至少一个另外的接口和电子器件设置成，用于控制其他的外部设备，所述外部设备例如可以通过现场总线系统由同样连接在现场总线系统上的智能仪表控制。

还存在这样的可能性，即，在智能仪表的壳体中集成网络服务器，从而由智能仪表确定的外部设备、例如也包括智能电话的耗电可以通过适当的软件通过互联网调用。

根据DE 10 2014 219 913 A1的有监控功能的过压保护装置具有一种特殊的惠斯通测量电桥形式的电路布置，用于在时间上立即识别这里存在的过压保护元件的状态。

为了进行状态监控，备选或附加地，可以暂时地、但也可以周期性重复地进行测量。

所述状态现场的信号化可以例如通过光学和/或声音的信号或通过显示器进行。远程信号化可以通过远程报告，例如通过自动化总线或者一般而言通过长途通信来实现。

由WO 2016/091239 A1已知一种测量和/或测试装置以及一种用于测量和/或估算电网的质量或稳定性的方法。在这个文献中证实，由于新的、分布式的用于提供电能的生产单元，在很多情况下，由于缺少用于检测电压质量的测量仪器会出现电网故障。分散供电的电网需要最低规模的同样分散的测量和调节装置，以便可以使电网稳定且高效地运行以及以便识别并消除最终用户家庭中供电质量(电能质量)的干扰。与此相关地，WO 2016/091239 A1提出了一种测量和/或测试装置，所述测量和/或测试装置设计成具有电网分接件和电源件，所述电网分接件和电源件装备有一个具有至少一个AD转换电路的单元，所述单元用于对电网电压进行连续的扫描、数字化和通过接口发送。一个微控制单元用于处理和/或转换数据并与所述测量和/或测试装置连接。

在方法方面，现在进行的是，确定电网测量数据、通过内部的微控制单元的现场的第一数据连接或IT设备发送所述测量数据、在微控制单元和/或IT设备中对数据处理和/或加工，也进行评估，以及给所述数据设置时间戳和位置标识。接下来，通过第二数据连接将所述数据发送给计算中心和/或另一个IT设备和/或存储介质。此时，在计算中心中或在能量供应商处，可以对数据进行评估并且必要时对电网采取干预措施。

在EP 2 478 607 B1中提出了一种用于监控供电网络的方法，其中，在供电网络中的至少两个不同的测量位置检测表征供电网络的状态的测量值。给每个测量值分配一个表明其检测时刻的时间戳。此外，根据一个基准值进行阈值考察。同样还对所述数据进行统计分析并将所述数据转交给供电网络的控制系统。

DE 10 2013 018 482 A1示出用于自动描述和监控电网或者说电网的电网部段或电气设备的一种方法和一种装置。这里的教导的目的是，能够预先作出避免干扰情况的决定和/或自动实施必要的开关过程或其他应对措施。

与此相关地进行电网评估、测量及监控系统的构造，以及对多个导入的测量值进行数学评估，以便在此后根据经验值采取保证电网质量的措施。

在根据DE 10 2004 022 719 B4用于对电能进行质量评估的数据获取方法中，同样应实现前瞻性地识别和快速消除质量干扰。根据电网的信息，通过用于检测瞬时电流和电压的电压和电流转换器获得确定的检测点的数值并通过A/D转换器将其数字化。

根据相关的、决定质量的特征值，可以对输入的测量值与特征或标称值进行数学上确定的比较，以便由此确定电网质量。

此外，已知这样的电网质量测量仪器，所述电网质量测量仪器构造成用于安装在顶帽式轨道上。例如这里可以举出Helvatron公司的仪器UMD 705(见www.helvatron.com/ de/power-quality/umd-70)

总而言之，由现有技术已知的是，通过已经可以在市场上购得的测量及测试技术设备来对低压电网进行测试，对所采集的数据进行预处理并通过管理系统提供给电能供应商。相应的测量及测试装置必须以非常复杂的方式集成在电网的尽可能多的位置并在这里电连接。此外，还必须提供从这种测量及测试装置向管理系统进行数据传输的可能性。但所有前面所述的措施会带来很高的耗费和附加的成本。

发明内容

出于前面所述的原因，本发明的目的是，给出一种改进的用于评估低压电网的状态和质量的方法，在所述低压电网中设有多个已连接的用电器，在所述低压电网中确定电网测量数据并且此时采用本身已知的电能质量测量及测试装置。

本发明的目的根据本发明的用于评估低压电网的状态和质量的方法来实现，在所述低压电网的分支系统中存在多个已连接的用电器，通过利用电能质量测量及测试装置来确定电网测量数据以及通过利用接口向管理系统或者以可调用形式向服务器传输电网测量数据来进行所述评估，根据本发明设定，利用集成或适配的、用于确定电网测量数据的电能质量测量及测试装置对在低压系统中使用或能使用的高压保护装置进行升级，所述高压保护装置具有自诊断单元和现有的用于数据传送的无线或有线的标准接口，通过在低压电网的各种不同位置处符合常规地、多方面地且广泛地使用这种升级的过压保护装置来建立电网状态图，并且由此提供与地点相关和与时间相关地得到的电网状态数据，所述电网状态数据能够由电网运营商或供应商调用。

据此，按根据本发明的方式，利用集成的或适配的用于确定电网测量数据的电能质量测量及测试装置对在低压电网中使用或已经存在的或能使用的过压包含装置进行升级，所述过压保护装置具有自诊断单元和无线的或有线的标准接口。

由于在低压电网的各种不同位置处已经符合常规广泛地使用这种升级的过压保护装置，能够建立电网状态图。提供由此与地点相关和与时间相关地得出的电网状态数据，所述电网状态数据能够由电网运营商调用。当前已经可以认定，至少在每个建筑物中都存在过压保护装置。如果考察整个低压系统，则可以预期存在大量低压放电器，这些过压放电器近似于群式地遍布电网。通过对这种已经存在的或仍待使用的过压保护装置的升级，以便确定电网测量数据，对电网的遍布和渗透达到新的层次，从而不仅可以评判电网质量，而且还存在这样的可能性，即例如在电网中出现开关操作时对过压保护装置的保护水平进行调整。这里存在这样的可能性，即，低压系统可以视为分成单个子网并且例如对于工业环境中的电网可以获得供电网运营商使用的数据，与纯居住区中的电网系统相比，所述数据可以促使电网运营商在这种工业环境中的供应和费用进行区别对待。由于必须定期前往依靠电网运行的充电站的电动车辆的数量和使用增多，对电网系统的这种分析变得特别重要。

就是说，在根据本发明的意义上，对在过压保护装置中现有的进行无线或有线数据传输的可能性加以利用，以便除了例如过压保护装置的自诊断数据还提供利用相应的装置获得的所述电能质量测量和测试数据，以便进行状态分析。

按根据本发明的方式，优选使用的过压保护装置已经设有电能质量测量及测试装置。手动地或通过数据指令来启动或调用集成在过压放电器中的用于确定电网质量的功能。

如果例如在电网状态图内部在一个已知的局部范围内电网质量不良的征兆出现集聚，则可以通过接通另外、目前未激活的带有电能质量测量及测试装置的过压保护装置来提高空间分辨率并确认，当前是哪个所连接的用电器是网络故障的原因。所述故障例如可以是电压骤降、谐波形成的增强、不希望的相移或类似情形。

在这个意义上，所述电网状态图包括关于谐波频谱的信息，这里，由所确定的谐波频谱导出用于对能参数化的滤波器进行适配的数据。

通过双向的数据传输和相应设计成双向的标准接口即时地对现有的能参数化的滤波器进行这种适配，从而可以避免电网故障或电网失效。

最后，由包括与地点和时间相关的数据的电网状态图可以对所述或各所述受监控的网络进行统计分析和长时间观察，以便得到用于实现均匀的网络利用率的措施，并向用电器提供这些措施，但也可以提供给电网运营商，从而最终存在这样的可能性，即为供电商制订价格模型，所述价格模型动态地并且以优化电网质量的方式构成。

至少一部分用电器附近的过压保护装置是能参数化的或者设有有源的、能参数化的滤波器，从而在低压电网中得到一种分布式的滤波器系统。向这个分布式的滤波器系统供应关于相应谐波频谱的信息，以便接下来通过对分散的滤波器的适配来改善电网质量。

如已经说明的那样，数据传输优选双向地进行，从而基于相应当前的电网状态图的数据能够对针对保护需求动态地对过压保护装置的特性进行参数化，如响应电压、过压保护功能的设定值、电网中的短路电流和类似特性。

电网状态图的数据例如通过互联网门户提供并且可以借助于应用软件调用。

根据本发明的教导的目标在于，确定与过压保护装置的原始功能没有关联的信息，并通过标准接口将这些信息传输给上级的管理系统或传输到用户端应用软件上。这些特殊的信息涉及电网的常见特性，如谐波、电压骤降或类似特性，这些特性能由电能质量模块导出。这种电能质量模块集成在过压保护装置中或者可以以简单的方式作为适配布置结构插装到过压保护器上并与过压保护器电连接。

这样实现的功能集成的一个优点在于，不必安装单独的装置并且实现了附加的通信信道。

根据本发明的一个特殊的优点在于，由于过压保护器的基本功能，所述过压保护器在电网中存在于大量位置处并且因此分布在电网中。例如过压保护器可以用在供电主配电装置中并且可以在这个位置确定所有下游的系统中的电网质量的信息。

根据本发明的方法还实现了使不同的这样升级的过压保护器进行通信的可能性。这样，作为由所确定的谐波频谱得到的结果可以对有源滤波器进行适配，例如与所连接的用电器相关地进行适配。由此，在整个低压系统中都对谐波频谱都产生有利影响。由于通过过压保护器的分散布置同样存在使能参数化的滤波器离散化的可能性，对于在其他情况下通常安装的中央滤波单元实现了一种有利的替代方案。在一个电网系统中具有分布式的滤波器的布置系统与中央的单元相比可以较为快速地响应并且在成本方面也更为有利。

Claims (6)

1.用于评估低压电网的状态和质量的方法，在所述低压电网的分支系统中存在多个已连接的用电器，通过利用电能质量测量及测试装置来确定电网测量数据以及通过利用接口向管理系统或者以可调用形式向服务器传输电网测量数据来进行所述评估，其特征在于，利用集成或适配的、用于确定电网测量数据的电能质量测量及测试装置对在低压系统中使用或能使用的过压保护装置进行升级，所述过压保护装置具有自诊断单元和现有的用于数据传送的无线或有线的标准接口，通过在低压电网的各种不同位置处符合常规地、多方面地且广泛地使用这种升级的过压保护装置来建立电网状态图，并且由此提供与地点相关和与时间相关地得到的电网状态数据，所述电网状态数据能够由电网运营商或供应商调用。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电网状态图包括关于谐波频谱的信息，由所确定的谐波频谱导出用于对能参数化的滤波器进行适配的数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一部分靠近用电器的过压保护装置设有有源的、能参数化的滤波器，从而在低压电网中得到分布式的滤波器系统，向所述滤波器系统提供关于相应的谐波频谱的信息，以便接下来通过对分散的滤波器进行适配来改善电网质量。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述数据传送双向地进行，从而基于相应当前的电网状态图的数据能动态地针对保护需求对过压保护装置的特性进行参数化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述过压保护装置的特性是响应电压、过压保护功能的设定值或电网中的短路电流。

6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，电网状态图的数据通过在互联网门户和应用软件上提供而以持续更新的方式可调用地提供。