DE202013009956U1 - Device and measuring system for the automatic characterization and monitoring of an electrical network or a power supply section of an electrical network or an electrical system - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung und Messsystem zur automatischen Charakterisierung und Überwachung eines elektrischen Netzes oder eines Stromnetzabschnitts eines elektrischen Netzes oder einer elektrischen Anlage dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (15) mindestens aufweist a) einen ersten Datenspeicher (16) zur Programmierung und Pflege einer ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) aus historischen Messgrößen-Paaren (1'') zur Erfassung von Punktwolken 3 und/oder von Teil-Punktwolken (3', 3'', 3''') aus historischen Messwert-Paaren (2'') und Speicherung der jeweils zugehörigen Erwartungsbereichsgrenzen (8'), b) einen zweiten Datenspeicher (20) für eine zweite Matrix oder Halb-Matrix (5) aus aktuellen Messgrößen-Paaren (1') zur Erfassung von aktuell gemessenen Messwert-Paaren (2') c) ein Programmteil (23), der prüft, ob aktuell gemessene Messwerte (22') der aktuellen Messgrößen-Paare (1') innerhalb von Erwartungsbereichen (14) und den definierten Erwartungsbereichsgrenzen (8') der historischen Messgrößen-Paare (1'') liegen, d) einen dritten Datenspeicher (24) für eine dritte Matrix oder Halb-Matrix (6) zur Beschreibung von anormalen Messwert-Paaren (2''') sowie e) eine Ausgabeeinrichtung (25), die auf unerwünschte Fehler-Zustände mit Primär-Alarmen und/oder Kategorien-spezifischen Alarmen und/oder Schaltaktivitäten reagiert.Device and measuring system for the automatic characterization and monitoring of an electrical network or a power network section of an electrical network or an electrical system, characterized in that the device (15) has at least a) a first data memory (16) for programming and maintenance of a first matrix or semi- Matrix (4) from historical measured value pairs (1 '') for the acquisition of point clouds 3 and / or partial point clouds (3 ', 3' ', 3' '') from historical measured value pairs (2 '') and Storage of the respectively associated expectation range limits (8 '), b) a second data memory (20) for a second matrix or half-matrix (5) from current pairs of measured variables (1') for the acquisition of currently measured pairs of measured values (2 ') c) a program part (23) which checks whether currently measured values (22 ') of the current pairs of measured quantities (1') within expected ranges (14) and the defined expected range limits (8 ') of the historical ones Measured variable pairs (1 '') are located, d) a third data memory (24) for a third matrix or half matrix (6) for describing abnormal pairs of measured values (2 '' ') and e) an output device (25) that responds to undesirable error conditions with primary alarms and / or category-specific alarms and / or switching activities.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Charakterisierung und Überwachung eines elektrischen Netzes oder eines Stromnetzabschnitts eines elektrischen Netzes oder einer elektrischen Anlage durch Ermittlung von Messwerten von mehreren Messgrößen, wobei Vergleichsergebnisse der Messwerte einer Messgröße den Messgrößen einer anderen Messgröße zugeordnet werden und die zugeordneten Wertepaare angezeigt werden.The invention relates to a device for the automatic characterization and monitoring of an electrical network or a power network section of an electrical network or an electrical system by determining measured values of a plurality of measured variables, wherein comparison results of the measured values of a measured variable are assigned to the measured variables of another measured variable and the associated value pairs are displayed ,

In gewissem Maße wird dies auch bisher schon praktiziert, wenn beispielsweise aus dem Verhältnis aus Spannung und Stromstärke der Widerstand, auch als Impedanz bezeichnet, eines Teilnetzes bestimmt wird. So ist beispielsweise in der DE19948694B4 ein Verfahren zum Erzeugen von mindestens einem eine Pendelung in einem elektrischen Energieversorgungsnetz anzeigenden Signal beschrieben.To a certain extent, this has already been practiced, for example, if the resistance, also referred to as impedance, of a subnetwork is determined from the ratio of voltage and current intensity. For example, in the DE19948694B4 a method for generating at least one signal indicating a pendulum in an electric power grid described.

Aus der WO2005/088802A1 ist eine Einrichtung zur Prävention von Großstörungen in elektrischen Versorgungsnetzen durch Spektralanalyse der Netzspannung bekannt. Dabei wird das durch einen Spannungs-A-D-Wandler und eine Spektralanalyse-Einrichtung ermittelte Spektrum einer Klassifikation nach Frequenzintervallen unterzogen. In einem Vergleicher werden die Werte der Frequenzintervallklassen mit den bestimmten Störungen zugeordneten Frequenzintervallklassen-Referenzmustern korreliert und eine Auswerteeinrichtung gibt bei Erkennen einer Störung ein Signal, eine oder mehrere Relais-Meldungen oder eine oder mehrere Meldungen über Kommunikationsschnittstellen ab. Die Frequenzwerte und die Anzahl der Frequenzintervallklassen werden über einen Bifurkationsanalysator adaptiv an die örtliche Last- und Schwingungsdynamik des Netzes angepasst. Der Vergleicher ist mit parametrierbaren Grenzwerten der Intervallspannung für jedes Frequenzintervall ausgerüstet, wobei sich die Grenzwerte der Intervallspannung selbstständig an die Lastverhältnisse des Netzes anpassen.From the WO2005 / 088802A1 a device for the prevention of major disturbances in electrical supply networks by spectral analysis of the mains voltage is known. In this case, the spectrum determined by a voltage AD converter and a spectral analysis device is subjected to a classification according to frequency intervals. In a comparator, the values of the frequency interval classes are correlated with the frequency interval class reference patterns assigned to the specific disturbances, and an evaluation device outputs a signal, one or more relay messages or one or more messages via communication interfaces when a fault is detected. The frequency values and the number of frequency interval classes are adaptively adapted via a bifurcation analyzer to the local load and vibration dynamics of the network. The comparator is equipped with programmable limit values of the interval voltage for each frequency interval, whereby the limit values of the interval voltage automatically adapt to the load conditions of the network.

Im Bereich der Netzanalyse ist der Fokus darauf gerichtet, Schwachstellen bei der Versorgung einzelner Verbraucher zu finden, sie zu beschreiben und durch geeignete Maßnahmen zu beseitigen. Zum Erkennen der Ursachen müssen hierzu alle Daten der Netzparameter verfügbar sein. Um ein Fehlverhalten durch Ereignisse im Versorgungsnetz zu erkennen, hat die Anmelderin störresistente Messsysteme entwickelt, welche die Netzqualität sowie das Netz- und Verbraucherverhalten kontinuierlich und lückenlos messen. Die Messwerte werden in leistungsfähigen Datenbanken gerichtsfest protokolliert. Beispielsweise ist aus der DE 10 2007 041 565 A1 ein Verfahren und eine Messanordnung bekannt zur Übertragung von mit einem Zeitstempel versehenen Messdaten an einen Server, wenn die Messwerte außerhalb einer Norm oder außerhalb eines individuell festgesetzten Toleranzbereiches liegen.In the area of network analysis, the focus is on finding weak points in the supply of individual consumers, describing them and eliminating them with suitable measures. To recognize the causes, all data of the network parameters must be available for this purpose. In order to detect a malfunction due to events in the supply network, the Applicant has developed interference-resistant measuring systems which measure the network quality as well as the network and consumer behavior continuously and completely. The measured values are recorded in powerful databases. For example, is from the DE 10 2007 041 565 A1 a method and a measuring arrangement are known for transmitting time-stamped measurement data to a server if the measured values are outside a standard or outside an individually defined tolerance range.

Bekannt ist auch aus der EP2355412A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten einer elektrischen Anlage eines elektrischen Energiesystems, wobei die elektrische Anlage ein Kommunikationsnetzwerk zum Übertragen von Daten umfasst. Das Verfahren umfasst das automatische Erfassen von Echtzeitdatenübertragungen in dem Kommunikationsnetzwerk und das automatische Bewerten der elektrischen Anlage anhand der erfassten Echtzeitdatenübertragungen. Beispielsweise tastet eine Abtasteinheit ein Referenzsignal ab, welches eine Refenzzeitinformation umfasst und überträgt dieses als Echtzeitübertragung über das Kommunikationsnetzwerk, wobei die elektrische Anlage anhand eines Vergleichs der Referenzzeitinformation mit der Zeitinformation der Echtzeitübertragung automatisch bewertet wird.It is also known from the EP2355412A1 a method and an apparatus for evaluating an electrical system of an electrical energy system, wherein the electrical system comprises a communication network for transmitting data. The method comprises automatically acquiring real-time data transmissions in the communication network and automatically assessing the electrical equipment based on the acquired real-time data transmissions. For example, a scanning unit samples a reference signal comprising reference time information and transmits it as a real-time transmission over the communication network, wherein the electrical system is automatically evaluated based on a comparison of the reference time information with the time information of the real time transmission.

Weiterhin ist aus der WO 2011/032579A1 ein Verfahren zum Überwachen eines elektrischen Energieversorgungsnetzes bekannt, bei dem an mindestens zwei Messstellen in dem Energieversorgungsnetz einen Zustand des elektrischen Energieversorgungsnetzes charakterisierende Messwerte erfasst werden und jedem Messwert ein den Zeitpunkt seiner Erfassung angebender Zeitstempel zugeordnet wird. Für jede Messstelle werden normierte Schwellen bestimmt, und aus der Lage der aktuellen normierten Messwerte in Bezug auf die normierten Schwellen wird ein skalarer Wert berechnet, welcher die Netzstabilität anzeigen soll. Nachteilig bei einem solchen Verfahren ist die unabhängige Betrachtung der Messgrößen der einzelnen Messstellen, wodurch Störungen, die sich, ohne Grenzwerte einzelner Messgrößen zu überschreiten, in besonderen Relationen der Messgrößen verschiedener Messstellen zueinander manifestieren, unerkannt bleiben.Furthermore, from the WO 2011 / 032579A1 a method for monitoring an electrical power supply network is known in which at least two measuring points in the power supply network, a state of the electrical power supply network characterizing measured values are detected and each measured value is assigned a time stamp of his time stamping. Normalized thresholds are determined for each measuring point, and from the position of the current normalized measured values in relation to the normalized thresholds, a scalar value is calculated which is intended to indicate network stability. A disadvantage of such a method is the independent consideration of the measured variables of the individual measuring points, whereby disturbances which, without exceeding limit values of individual measured variables, manifest themselves in special relations of the measured variables of different measuring points, remain unrecognized.

Auch ist aus der US 2004/0243328 ein Verfahren bekannt, bei dem aktuelle Zeitreihen einzelner Messgrößen auf Ähnlichkeit mit der Zeitreihe während vorher bekannter Ereignisse verglichen werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die Zeitreihen aller untersuchten Messgrößen einzeln mit relativ viel Rechenaufwand überprüft werden müssen.Also is from the US 2004/0243328 a method is known in which current time series of individual measured variables are compared to similarity with the time series during previously known events. A disadvantage of this method is that the time series of all examined variables individually with relatively much computational complexity must be checked.

In der DE 41 11 831 A1 wird ein Verfahren zur Auslösung eines elektrischen Schalters und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, bei dem Schwellen für die Größen Strom I und Strom-Änderung dI/dt als Schaltauslösungs-Kriterium herangezogen werden. Nachteilig ist, dass damit zwar Kurzschlüsse schnell erkannt werden, andere Kriterien für Netzinstabilitäten aber völlig unberücksichtigt bleiben. In the DE 41 11 831 A1 describes a method for triggering an electrical switch and an apparatus for carrying out the method, in which thresholds for the variables current I and current change dI / dt are used as a switching trigger criterion. The disadvantage is that while short circuits are detected quickly, other criteria for network instabilities remain completely unconsidered.

Bekannt ist außerdem aus der DE 10 2009 038 351 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines energieeffizienten Betriebs einer gebäudetechnischen Anlage, insbesondere aus dem Bereich Klima-, Kalte, Licht- und/oder Heiztechnik, und/oder einer produktionstechnischen Anlage, insbesondere einer drucklufterzeugenden Anlage mit Hilfe der Ermittlung von Messwerten von mehreren analogen und/oder diskreten Messgrößen, wobei die Vergleichsergebnisse der Messwerte einer Messgröße den Messwerten einer andere Messgröße zugeordnet werden und die zugeordneten Wertepaare angezeigt und die Zusammenhänge zwischen den Messwerten bewertet werden. Nachteilig ist, dass dabei keine Kategorien von unerwünschten Zuständen gebildet werden können.It is also known from the DE 10 2009 038 351 A1 a method for monitoring an energy-efficient operation of a building-technical system, in particular in the field of air conditioning, refrigeration, lighting and / or heating technology, and / or a production-technical system, in particular a compressed air generating system by means of the determination of measured values of several analog and / or discrete measured variables, wherein the comparison results of the measured values of a measured variable are assigned to the measured values of another measured variable and the assigned value pairs are displayed and the relationships between the measured values are evaluated. The disadvantage is that no categories of unwanted states can be formed.

Stromnetze sind dynamische Gebilde, in denen es zum Normalfall gehört, dass sie durch Ein- und Abschalten von Betriebsmitteln ständig ihre Struktur verändern und dass sich die elektrischen Lastflüsse kurzfristig verändern und durch dezentrale Stromerzeugung auch umkehren. Die Strom- und Leistungsflüsse in gegebenen Abschnitten des Stromnetzes können somit in weiten Grenzen variieren, ohne technisch und normativ vorgegebene Grenzen zu verletzen. Hinter diesen akuten Änderungen der Netz-Betriebszustände bleiben systematische Verschiebungen der Dynamik häufig verborgen.Electricity grids are dynamic structures in which it is normal for them to constantly change their structure by switching on and off operating equipment, and that the electrical load flows change in the short term and are also reversed by decentralized power generation. The current and power flows in given sections of the power grid can thus vary within wide limits, without violating technical and normative given limits. Behind these acute changes in network operating states, systematic shifts in dynamics often remain hidden.

Die herkömmliche Messtechnik in den Stromnetzen ist insbesondere darauf gerichtet, den ordnungsgemäßen Betrieb des Stromnetzes und damit den Netzschutz sowie die Tarifierung sicherzustellen. Netzqualitätsmessungen, auch als Power Quality Messungen bezeichnet, messen darüber hinaus, ob beispielsweise die beim Verbraucher anstehenden Spannungsverläufe den normativen Vorgaben entsprechen.The conventional measurement technology in the power grids is aimed in particular at ensuring the proper operation of the power grid and thus the network protection and tariffing. Power quality measurements, also referred to as power quality measurements, also measure whether, for example, the voltage curves present at the load comply with the normative specifications.

Nachteilig bei allen bekannten Messsystemen und Bewertungen ist jedoch, dass der Bewertungszeitpunkt immer in der Vergangenheit eines störenden Ereignisses liegt, auch die Übertragung der gemessenen Daten in Echtzeit und die Bewertung unmittelbar und fast in Echtzeit erfolgen. Nicht jedes störende Ereignis kann dann noch ohne zum Teil erhebliche Folgen für eine elektrische Anlage oder einen Verbraucher rechtzeitig abgewendet werden.A disadvantage of all known measuring systems and evaluations, however, is that the evaluation time is always in the past of a disturbing event, also the transmission of the measured data in real time and the evaluation done immediately and almost in real time. Not every disturbing event can then be averted in time without any significant consequences for an electrical system or a consumer.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Messsysteme und Bewertungen besteht in der separaten Betrachtung der Messwerte einzelner Messgrößen.Another disadvantage of the known measuring systems and evaluations is the separate consideration of the measured values of individual measured variables.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum vorzeitigen Erkennen von Störfällen im elektrischen Netz und/oder an elektrischen Anlagen zu schaffen, damit bereits im Vorfeld Entscheidungen zur Vermeidung von Störfällen gefällt und/oder erforderliche Schaltvorgänge oder andere Gegenmaßnahmen automatisch ausgeführt werden können. Auch soll die Erfindung dazu beitragen, eine Planung des laufenden Betriebs und Investitionsentscheidungen zu optimieren.Object of the present invention is therefore to provide a device for early detection of incidents in the electrical network and / or electrical systems, so decisions in advance to avoid accidents and / or required switching operations or other countermeasures can be performed automatically. The invention is also intended to help to optimize planning of current operations and investment decisions.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved according to the present invention by a device according to claim 1. The dependent claims define advantageous embodiments of the invention.

Erfindungsgemäß erfolgt ein Vergleich von gegenseitigen Zusammenhängen zur Netz-Charakterisierung durch die Bewertung einer großen Zahl Z von Messgrößen-Paaren. Dabei werden aus großen Datenmengen des elektrischen Netzes oder einer Datensammelstelle historische Messwert-Paare generiert, die in historischen Messgrößen-Paaren einer ersten Matrix oder Halb-Matrix als Punktwolken erfasst werden. Aus den Punktwolken der historischen Messwert-Paare wird während eines Lernmodus in jedem historischen Messgrößen-Paar mindestens ein Erwartungsbereich mit mindestens einer Erwartungsbereichsgrenze für jedes historische Messgrößen-Paar generiert. Die Erwartungsbereichsgrenzen der ersten Matrix oder Halb-Matrix werden dann in einer zweiten Matrix oder Halb-Matrix abgelegt. Während eines Überwachungsmodus werden in der zweite Matrix oder Halb-Matrix die aktuell gemessenen Messwert-Paare für jedes aktuelle Messgrößen-Paar daraufhin überprüft, ob sie innerhalb der Erwartungsbereichsgrenzen liegen. Anormale Messwert-Paare, die außerhalb der jeweiligen Erwartungsbereichsgrenze liegen, werden angezeigt und können Alarme und/oder Schaltaktivitäten auslösen.According to the invention, a comparison of mutual relationships for network characterization is carried out by the evaluation of a large number Z of measured variable pairs. In this case, historical measured value pairs are generated from large amounts of data of the electrical network or a data collection point, which are recorded in historical measured value pairs of a first matrix or half-matrix as point clouds. During a learning mode, at least one expected range with at least one expectation range limit is generated for each historical measured value pair in each historical measured value pair from the point clouds of the historical measured value pairs. The expectation range limits of the first matrix or half-matrix are then stored in a second matrix or half-matrix. During a monitoring mode, in the second matrix or half matrix, the currently measured pairs of measurements for each current pair of measurements are checked to see if they are within the expected range limits. Anomalous measured value pairs that are outside the respective expected range limit are displayed and can trigger alarms and / or switching activities.

Die Erwartungsbereichsgrenzen können geschlossene Kurven aufweisen, die als Ellipsen dargestellt werden oder polygon- oder hyperbelähnlich aussehen. Die Erwartungsbereichsgrenzen können aber auch durch rechteckförmige Finger begrenzt werden, welche einen Mindestabstand zu allen Messwert-Paaren der Punktwolke einhalten. Auch können Stufen der Kritikalität definiert werden.The expectation range bounds may include closed curves that are represented as ellipses or look polygonal or hyperbolic. The expectation range limits can also be are limited by rectangular fingers, which maintain a minimum distance to all measured value pairs of the point cloud. Also, levels of criticality can be defined.

Die erfindungsgemäße Punktwolke kann aber auch eine disjunkte Punktwolke sein und aus mehreren nicht miteinander verbundenen Teil-Punktwolken gebildet werden, deren Erwartungsbereiche sich innerhalb von Refenzdaten auf einer X-Achse (XRef–, XRef+) und einer Y-Achse (YRef–, YRef+) befinden.However, the point cloud according to the invention can also be a disjoint point cloud and can be formed from a plurality of unconnected partial point clouds whose expected ranges are within reference data on an X-axis (X Ref , X Ref + ) and a Y axis (Y ref. , Y Ref + ) are located.

Diejenigen aktuell gemessenen Messwert-Paare der aktuellen Messgrößen-Paare, die außerhalb der Erwartungsbereiche und/oder außerhalb der Erwartungsbereichsgrenze liegen, werden in den Messgrößen-Paaren einer dritten Matrix oder Halb-Matrix als anormale Messwert-Paare beschrieben und können Primär-Alarme auslösen. Bei Auslösen eines oder mehrerer Primär-Alarme durch ein oder mehrere anormale Messwert-Paare kann ein vorher vom Anwender festgelegter Schutz- oder Schaltvorgang zur Behebung des Problems ausgelöst werden, bevor ein Negativereignis eintreten kann, was den Zustand der primären Überwachungsphase charakterisiert.Those currently measured pairs of measurements of the current pairs of measured variables which lie outside the expected ranges and / or outside the expected range limit are described in the measured variable pairs of a third matrix or half-matrix as abnormal measured value pairs and can trigger primary alarms. Upon triggering of one or more primary alarms by one or more abnormal pairs of measurements, a user-defined protection or switching action may be initiated to correct the problem before a negative event may occur, which characterizes the state of the primary monitoring phase.

Die große Zahl Z von Messgrößen-Paaren umfasst erfindungsgemäß 105 bis 106 Datensätze, und während des Überwachungsmodus werden die Stufen der Kritikalität aller Messgrößen-Paare, für deren Messgrößen Grenzwerte definiert sind, geprüft, wobei die aktuellen Stufen der Kritikalität aller Primär-Alarme als farbige Punkte oder dergleichen in einer halbmatrixförmigen Anordnung als Korrelations-Dreieck (7) in einer Ausgabeeinrichtung angezeigt werden können.According to the invention, the large number Z of measured quantity pairs comprises 10 5 to 10 6 data records, and during the monitoring mode, the levels of criticality of all pairs of measured variables whose limits are defined are checked, the current levels of criticality of all primary alarms as colored dots or the like in a semi-matrix arrangement as a correlation triangle ( 7 ) can be displayed in an output device.

Die zum jeweiligen Zeitpunkt aktuellen Messgrößen-Paare mit anormalen Messwert-Paaren werden als Muster behandelt und einander ähnliche Muster werden als Charakteristika für neue Kategorien von Systemzuständen gelernt und zur Auslösung Kategorien-spezifischer Alarme bzw. Schutz- und Schaltzustände herangezogen, was den Zustand der Kategorien-spezifischen Überwachungsphase charakterisiert.The current current pair of measured value pairs with abnormal pairs of measurements are treated as patterns and similar patterns are learned as characteristics for new categories of system states and used to trigger category-specific alarms and protections, respectively, indicating the state of the categories -specific monitoring phase characterized.

Die während der primären Überwachungsphase erfassten aktuell gemessenen Messwert-Paare, welche außerhalb der Erwartungsbereiche liegen, werden auf ihre relative Lage zum Erwartungsbereich getestet, woraus sich ihre Kritikalität ergibt und anormale Messwert-Paare, welche außerhalb der Erwartungsbereiche liegen, können nach ihrer Kritikalität gestaffelte Primär-Alarme auslösen und zugeordnete Schalthandlungen auslösen. Während der primären Überwachungsphase werden aus der Lage der aktuell gemessenen Messwert-Paare mit Primär-Alarmen in der ersten Matrix oder Halb-Matrix gebildete Muster gelernt. Solchen Muster von Primär-Alarmen können Fehler-Kategorien zugeordnet werden und nach der Zuordnung der Fehler-Kategorien zu den Primär-Alarm-Mustern geht das System in eine zweite Überwachungsphase über, in der es bei Auftreten gelernter Primär-Alarm-Muster mit Kategorien-spezifischen Alarmen und Schaltaktivitäten reagiert.The currently measured pairs of measured values, which are outside the expectation ranges, recorded during the primary monitoring phase are tested for their relative position to the expected range, which results in their criticality, and abnormal measured value pairs which lie outside the expected ranges can be graded according to their criticality Trigger alarms and trigger assigned switching actions. During the primary monitoring phase, patterns are formed from the location of the currently measured pairs of measurements with primary alarms in the first matrix or half-matrix. Such pattern of primary alarms can be assigned to error categories and after assigning the error categories to the primary alarm patterns, the system goes into a second monitoring phase, in which it learns when primary alarm patterns occur with category alarms. reacts to specific alarms and switching activities.

Die in einer Datensammelstelle gespeicherten, historisch gemessenen Messwerte können erfindungsgemäß auch der zweiten Matrix oder Halb-Matrix zugeführt werden. Zwischen den Messgrößen-Paaren der zweiten Matrix oder Halb-Matrix und denen der ersten Matrix oder Halb-Matrix können dann historische Vergleichsmessungen durchgeführt werden, wobei die anormalen Messwert-Paare der historischen Vergleichsmessungen mit den in der ersten Matrix oder Halb-Matrix bereits formulierten Erwartungsbereichsgrenzen anderer historischer Messgrößen-Paare verglichen werden zur Durchführung einer Trendanalyse oder zur Charakterisierung der Änderung des Verbraucher- oder Produzentenverhaltens im elektrischen Netz oder zur Leistungsbewertung einer elektrischen Anlage im Dauerbetrieb.The historically measured values stored in a data collection point can, according to the invention, also be supplied to the second matrix or half-matrix. Historical comparison measurements can then be carried out between the measured-value pairs of the second matrix or half-matrix and those of the first matrix or half-matrix, the abnormal measured-value pairs of the historical comparison measurements having the expectation-range limits already formulated in the first matrix or half-matrix other historical pairs of measurements are compared to carry out a trend analysis or to characterize the change in consumer or producer behavior in the electrical network or for performance evaluation of an electrical system in continuous operation.

Als Messgrößen können alle typischerweise zur Beschreibung der Netzqualität herangezogenen Messgrößen, wie Strom, Spannung, Leistung, Oberschwingungen von Strom und Spannung, Phasenlagen, Interharmonische, Flicker etc., aber auch nicht-elektrische Einflussgrößen, wie beispielsweise Wochentag, Tageszeit, Außentemperatur, Temperatur von Transformatoren oder Niederschlag und/oder weitere Messgrößen, wie beispielsweise

  • • abgeleitete Messgrößen, wie Änderungsraten des Lastflusses und/oder
  • • instationäre Messgrößen, für die über die Zeit nur eine Wahrscheinlichkeitsdichte angegeben werden kann und/oder
  • • Messgrößen, die mittels Spektral- oder Autokorrelationsanalysen aus einer Basis-Messgröße zu berechnen sind und/oder
  • • Messgrößen, die diskrete Werte, wie beispielsweise Schalterstellungen, repräsentieren,
zur Charakterisierung eines Netzabschnitts herangezogen werden. Dabei wird aus jeweils zwei unterschiedlichen Messgrößen jeweils ein Messgrößen-Paar erzeugt und die Messgrößen-Paare werden in Form eines Korrelation-Dreiecks dargestellt, wobei die aktuellen Messgrößen-Paare vorzugsweise die gleiche Zahl Z an Messgrößen-Paaren wie die historischen Messgrößen-Paare aufweisen sollten.As measured variables, all typically used to describe the power quality measured variables, such as current, voltage, power, harmonics of current and voltage, phase, interharmonic, flicker, etc., but also non-electrical factors such as day of the week, time of day, outside temperature, temperature of Transformers or precipitation and / or other parameters, such as
  • • derived measures, such as rates of change of the load flow and / or
  • • transient measurements for which only one probability density can be given over time and / or
  • • Measurands to be calculated by means of spectral or autocorrelation analyzes from a basic measurand and / or
  • • Measurands representing discrete values, such as switch positions,
used to characterize a network section. In each case, a pair of measured variables is generated from two different measured variables in each case and the measured variable pairs are in the form of a Correlation triangle shown, wherein the current pairs of measured variables should preferably have the same number Z on pairs of measured variables as the historical pairs of measured variables.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens auf

  • • einen ersten Datenspeicher zur Programmierung und Pflege einer ersten Matrix oder Halb-Matrix aus historischen Messgrößen-Paaren zur Erfassung von Punktwolken oder von mehreren Teil-Punktwolken aus historischen Messwert-Paaren und Speicherung der jeweils zugehörigen Erwartungsbereichsgrenzen,
  • • einen zweiten Datenspeicher für eine zweite Matrix oder Halb-Matrix aus aktuellen Messgrößen-Paaren zur Erfassung von aktuell gemessenen Messwert-Paaren,
  • • ein Programmteil, der prüft, ob aktuell gemessene Messwerte der aktuellen Messgrößen-Paare innerhalb von Erwartungsbereichen und den definierten Erwartungsbereichsgrenzen der historischen Messgrößen-Paare liegen,
  • • einen dritten Datenspeicher für eine dritte Matrix oder Halb-Matrix zur Beschreibung von anormalen Messwert-Paaren sowie
  • • eine Ausgabeeinrichtung, die auf unerwünschte Fehler-Zustände mit Primär-Alarmen und/oder Kategorien-spezifischen Alarmen und/oder Schaltaktivitäten reagiert.
The device according to the invention has at least
  • A first data memory for programming and maintaining a first matrix or half-matrix of historical measured value pairs for recording point clouds or of several partial point clouds from historical measured value pairs and storing the respective associated expected range limits,
  • A second data memory for a second matrix or half-matrix of current measured-value pairs for the acquisition of currently measured measured-value pairs,
  • A program part which checks whether currently measured values of the current measured-value pairs lie within expectation ranges and the defined expected-range limits of the historical measured-value pairs,
  • A third data memory for a third matrix or half-matrix for describing abnormal measured value pairs as well as
  • An output device that responds to undesired fault conditions with primary alarms and / or category-specific alarms and / or switching activities.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist optional einen Datenbankserver mit einer Datensammelschiene und mindestens einer Datensammelstelle auf zur Erfassung und Speicherung historisch gemessener Messwerte. Eine erste Datenleitung verbindet die Datensammelstelle über einen ersten Anschluss mit dem ersten Datenspeicher und überträgt die historischen Messwerte von der Datensammelstelle über die erste Datenleitung an die erste Matrix oder Halb-Matrix des ersten Datenspeichers. Die Datensammelschiene weist Anschlüsse zum elektrischen Netz sowie zu Betriebsmitteldatenquellen, Zeitdatenquellen, Kalenderdatenquellen, Wetterdatenquellen und/oder sonstigen Datenquellen von zu überwachenden oder zu schützenden Anlagen oder Geräten auf. Außerdem ist die Datensammelschiene über eine zweite Datenleitung und einen zweiten Anschluss mit der zweiten Matrix oder Halb-Matrix des zweiten Datenspeichers verbunden. Die zweite Datenleitung überträgt aktuell gemessene Messwerte der Datenquellen an die zweite Matrix oder Halb-Matrix des zweiten Datenspeichers und erfasst sie als aktuell gemessene Messwert-Paare für jedes aktuelle Messgrößen-Paar. Der zwischen dem ersten Datenspeicher, dem zweiten Datenspeicher und dem dritten Datenspeicher angeordnete Programmteil ist ein Vergleicher.The device according to the invention optionally has a database server with a data bus and at least one data collection point for the acquisition and storage of historically measured values. A first data line connects the data collection point to the first data memory via a first connection and transmits the historical measured values from the data collection point via the first data line to the first matrix or half-matrix of the first data memory. The data bus has connections to the electrical network as well as equipment data sources, time data sources, calendar data sources, weather data sources and / or other data sources of systems or devices to be monitored or protected. In addition, the data bus is connected via a second data line and a second terminal to the second matrix or half-matrix of the second data memory. The second data line transmits currently measured values of the data sources to the second matrix or half-matrix of the second data memory and records them as currently measured value pairs for each current pair of measured quantities. The program part arranged between the first data memory, the second data memory and the third data memory is a comparator.

Die Datensammelstelle des Datenbankservers steht vorzugsweise mit einem an sich bekannten Messgerät zur Netzqualitätsmessung in Verbindung. Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Zusatzmodul für das Messgerät zur Netzqualitätsmessung ausgebildet sein oder die erfindungsgemäße Vorrichtung ist direkt in das Messgerät zur Netzqualitätsmessung integriert. Die Datensammelstelle kann auf diese Weise den ersten Datenspeicher im laufenden Messbetrieb permanent mit historischen Messwert-Paaren versorgen und so in einem Lernmodus die Erwartungsbereichsgrenzen kontinuierlich aktualisieren.The data collection point of the database server is preferably connected to a measuring device known per se for power quality measurement. Alternatively, the device according to the invention can be designed as an additional module for the measuring device for power quality measurement or the device according to the invention is integrated directly into the measuring device for power quality measurement. In this way, the data collection point can permanently supply the first data memory with historical measured value pairs during ongoing measurement operation and thus continuously update the expected range limits in a learning mode.

Erfindungsgemäß werden daher nicht einzelne Messwerte verschiedener Messgrößen betrachtet und miteinander verglichen, sondern alle möglichen Paare aus den Messwerten der verschiedenen gemessenen Messgrößen.According to the invention, therefore, not individual measured values of different measured variables are considered and compared with one another, but all possible pairs from the measured values of the different measured measured variables.

Statt Messwert-Paaren der verschiedenen Messgrößen-Paare könnten erfindungsgemäß auch Messwert-n-Tupel aus Messgrößen-n-Tupel betrachtet werden, was aber weniger praktikabel ist, weil die Zahl der in Frage kommenden Kombinationen extrem rasch mit der Anzahl der Messgrößen zunimmt.Instead of measured value pairs of the different pairs of measured variables, measured value n-tuples from measured variable n-tuples could also be considered according to the invention, but this is less practicable because the number of combinations in question increases extremely rapidly with the number of measured variables.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen schematisch:In the following the invention will be explained on the basis of exemplary embodiments and illustrated with reference to the attached drawings. They show schematically:

1 ein erfindungsgemäßes Korrelations-Dreieck einer ersten Matrix oder Halb-Matrix, hier schematisch dargestellt in einer möglichen ersten Ausführungsform mit in jedem Messgrößen-Paar definierten Erwartungsbereichsgrenzen, basierend hier auf 21 Messgrößen, woraus sich 20 Messgrößen je Spalte S und Reihe R sowie 210 unterschiedliche Messgrößen-Paare ergeben. 1 a correlation triangle according to the invention of a first matrix or half-matrix, shown schematically here in a possible first embodiment with expectation range limits defined in each pair of measured variables, based here on 21 measured quantities, resulting in 20 measured values per column S and row R and 210 different measured variables Couples result.

2 eine erfindungsgemäß zu einem Messgrößen-Paar gemäß 1 gehörige Punktwolke, bestehend aus einer Vielzahl von Messwert-Paaren als Grundlage der Berechnung einer Erwartungsbereichsgrenze, hier dargestellt als Ellipse. 2 an inventive according to a pair of measured variables according to 1 associated point cloud, consisting of a plurality of measured value pairs as the basis of the calculation of an expectation range limit, shown here as an ellipse.

3 eine Darstellung der Ober- und Untergrenzen für ein Messgrößen-Paar nach Analyse der Referenzdaten für eine zweite Ausführungsform der Erfindung. 3 a representation of the upper and lower limits for a pair of measured variables after analysis of the reference data for a second embodiment of the invention.

4 eine vergrößerte Darstellung des Referenzbereichs der erfindungsgemäßen Punktwolke in der zweiten Ausführungsform nach 3. 4 an enlarged view of the reference range of the point cloud according to the invention in the second embodiment according to 3 ,

5 eine Prinzipskizze über den prinzipiellen Aufbau der Erfindung und nach einer weiteren Ausführungsform. 5 a schematic diagram of the basic structure of the invention and according to another embodiment.

Sämtliche Messgrößen 1a, die für die Charakterisierung und/oder Überwachung eines elektrischen Netzes 36, eines Stromnetzabschnittes eines elektrischen Netzes 36 oder einer elektrischen Anlage von Interesse sind, werden nach dem erfindungsgemäßen Messsystem in einem Korrelations-Dreieck 7 definiert. Ein solches erfindungsgemäßes Korrelations-Dreieck 7 ist in 1 schematisch in einer möglichen ersten Ausführungsform dargestellt in Form einer ersten Halb-Matrix 4. Im Ausführungsbeispiel nach 1 wurden einundzwanzig Messgrößen 1a in den verschiedensten Abhängigkeiten zueinander numerisch als Messgrößen-Paare 1 definiert und in Spalten S1 bis S20 sowie Reihen R1 bis R20 erfasst. Jeweils zwei unterschiedliche Messgrößen bilden ein Messgrößen-Paar 1. Aus historisch gemessenen Messwerten 18', die zuvor oder in der Vergangenheit u. a. mittels Netzqualitätsmessungen ermittelt wurden, lassen sich nunmehr Erwartungsbereiche 14 mit Erwartungsbereichsgrenzen 8' für jedes zu beobachtende Messgrößen-Paar 1 definieren. Die Erwartungsbereichsgrenzen 8' sind nach dem ersten Ausführungsbeispiel von 1 und 2 als Ellipsen 8 dargestellt. Es liegt jedoch im Bereich der Erfindung, dass die Erwartungsbereichsgrenzen 8' auch polygon- oder hyperbelähnlich aussehen oder eine oder mehrere andere geschlossene Kurven aufweisen können.All measured variables 1a responsible for the characterization and / or monitoring of an electrical network 36 , a power line section of an electrical network 36 or an electrical system are of interest, according to the measuring system according to the invention in a correlation triangle 7 Are defined. Such a correlation triangle according to the invention 7 is in 1 shown schematically in a possible first embodiment in the form of a first half-matrix 4 , In the embodiment according to 1 were twenty-one metrics 1a numerically as measured variable pairs in the most diverse dependencies 1 defined and detected in columns S1 to S20 and rows R1 to R20. Two different measured variables each form a pair of measured variables 1 , From historically measured values 18 ' , which were previously or in the past, among other things determined by means of power quality measurements, can now expect areas 14 with expectation range limits 8th' for each pair of measured variables to be observed 1 define. The expectation range limits 8th' are according to the first embodiment of 1 and 2 as ellipses 8th shown. However, it is within the scope of the invention that the expectation range limits 8th' may also look polygonal or hyperbolic, or may have one or more other closed curves.

Zur Charakterisierung eines Netzabschnitts bieten sich die Messwerte aller Messgrößen 1a an, die typischerweise zur Beschreibung der Netzqualität herangezogen werden: Strom, Spannung, Leistung, Oberschwingungen von Strom und Spannung, Phasenlagen, Interharmonische, Flicker etc.To characterize a network section, the measured values of all measured variables are available 1a typically used to describe power quality: current, voltage, power, harmonics of current and voltage, phase angles, interharmonics, flicker, etc.

Zu berücksichtigen sind auch:

  • • Werte und/oder Messwerte von nicht-elektrischen Größen, wenn diese Einfluss auf die Auslastung des untersuchten Netzabschnittes haben. Beispiele für solche nicht-elektrischen Einflussgrößen sind Wochentag, Tageszeit, Außentemperatur, Temperatur von Trafos oder Niederschlag.
  • Abgeleitete Messgrößen 1a Ein Beispiel wären Änderungsraten des Lastflusses, weil Leistungsänderungen die Entstehung von Flicker und von Interharmonischen bewirken können und weil die Antwort auf die Frage, ob und inwieweit dies der Fall ist, ein Charakteristikum eines elektrischen Netzes 36 bzw. Teilnetzes ist.
  • Messgrößen 1a, die an sich instationär sind und für die daher über die Zeit nur eine Wahrscheinlichkeitsdichte angegeben werden kann. So sind in normalen Netzen Über- und Unterspannungs-Transienten, Brownouts und Blackouts seltene Ereignisse. Trotzdem ist es wichtig zu wissen, ob und wie diese Ereignisse mit anderen charakteristischen Netzgrößen korrelieren.
  • Messgrößen 1a, die mittels Autokorrelationsanalysen aus einer Basis-Messgröße zu berechnen sind
  • Messgrößen 1a, die diskrete Werte wie beispielsweise Schalterstellungen repräsentieren.
Also to be considered are:
  • • Values and / or measured values of non-electrical quantities, if these have an influence on the utilization of the examined network section. Examples of such non-electrical influencing variables are day of the week, time of day, outside temperature, temperature of transformers or precipitation.
  • • Derived measurands 1a An example would be rates of change in load flow, because power changes can cause the formation of flicker and interharmonics and because the answer to the question of whether and to what extent this is the case is a characteristic of an electrical network 36 or subnet is.
  • Measured variables 1a which are transient in nature and for which therefore only a probability density can be given over time. Thus, in normal networks, over and under voltage transients, brownouts and blackouts are rare events. Nevertheless, it is important to know if and how these events correlate with other characteristic network sizes.
  • Measured variables 1a , which are to be calculated by means of autocorrelation analyzes from a basic measurand
  • Measured variables 1a representing discrete values such as switch positions.

Für manche Messgrößen-Paare 1 empfiehlt es sich, eine oder beide der Messgrößen 1a erst nach Filterung über einen Tiefpass, über eine Schleppzeiger-Funktion oder dgl. als Argument zu nutzen. Beispielsweise kann eine Betriebstemperatur eines Transformators von 70° für sich betrachtet völlig unkritisch sein, wenn der Transformator für eine maximale Volllast-Betriebstemperatur von 90° ausgelegt ist, während dieselbe Betriebstemperatur von 70° mit hoher Wahrscheinlichkeit Indikator für einen Fehler darstellt, falls sie schon bei geringer Auslastung des Transformators erreicht wird. In der Kombination der Messgrößen 1a Betriebstemperatur und Auslastung steckt mehr Information über den Zustand des Transformators als in den beiden einzelnen Messgrößen 1a allein.For some pairs of measurements 1 It is recommended that one or both of the measured quantities 1a only to be used as an argument after filtering via a low-pass filter, a drag-pointer function or the like. For example, a transformer operating temperature of 70 ° per se can be completely uncritical if the transformer is designed for a maximum full load operating temperature of 90 °, while the same operating temperature of 70 ° is highly likely to be an indicator of error, if already at low utilization of the transformer is achieved. In the combination of the measured quantities 1a Operating temperature and load is more information about the state of the transformer than in the two individual variables 1a alone.

Grundsätzlich ist zwischen Messgrößen-Paaren 1 und Messwert-Paaren 2 zu unterscheiden. Viele Messwert-Paare 2 eines Messgrößen-Paares 1 bilden jeweils eine Punktwolke 3 innerhalb des Messgrößen-Paars 1. In 2 ist ein Messgrößen-Paar 1 mit einer solchen Punktwolke 3 dargestellt.Basically, between pairs of measured variables 1 and metric pairs 2 to distinguish. Many reading pairs 2 a pair of measured variables 1 each form a point cloud 3 within the measured variable pair 1 , In 2 is a pair of measured variables 1 with such a point cloud 3 shown.

Die erfindungsgemäße Punktwolke 3 im Messgrößen-Paar 1 besteht aus einer Vielzahl von Messwert-Paaren 2 innerhalb der definierten Erwartungsbereichsgrenze 8', die auch in 2 als Ellipse 8 dargestellt ist. Die Erwartungsbereichsgrenze 8' kann aber auch rechteckförmig oder in einer anderen geschlossenen Form verlaufen, wenn bekannt ist, dass ein oder mehrere Messwert-Paare 2, die zwar noch in den Randbereichen, aber dennoch innerhalb einer Ellipse 8 lägen, massive Störungen oder sonstige Probleme im elektrischen Netz 36 oder an einer zu überwachenden elektrischen Anlage verursachen könnten. Derartige Erwartungsbereiche 14 müssen außerhalb der Erwartungsbereichsgrenze 8' angesiedelt werden, eine Ellipse 8 ist dann nicht mehr möglich. Der Einfachheit halber wird jedoch die Entstehung einer erfindungsgemäßen Erwartungsbereichsgrenze 8' in dieser ersten Ausführungsform anhand einer Ellipse 8 erklärt.The point cloud according to the invention 3 in the measured quantity pair 1 consists of a large number of measured value pairs 2 within the defined expectation range limit 8th' that also in 2 as an ellipse 8th is shown. The expectation range limit 8th' but may also be rectangular or in another closed form, if it is known that one or more measured value pairs 2 while still in the margins, but still within an ellipse 8th or massive problems or other problems in the electrical network 36 or at an electrical system to be monitored. Such expectation ranges 14 must be outside the expected range limit 8th' be settled, an ellipse 8th is not more then possible. For the sake of simplicity, however, the emergence of an expected range limit according to the invention 8th' in this first embodiment based on an ellipse 8th explained.

Als Beschreibung der Punktwolken 3 für die verschiedenen Messgrößen-Paare 1 bieten sich diejenigen mathematischen Verfahren an, mit denen sich aus der Analyse der Punktwolke 3 vorhandener Messwert-Paare 2 eines Messgrößen-Paares 1 Erwartungsbereiche 14 bestimmen lassen, wo neue Messwert-Paare liegen müssen, wenn sich das System so wie während der Referenzzeit verhält. Diese Erwartungsbereiche 14 kann man sich als Grenzen in verschiedenen Abständen um die Punktwolke 3 der Messwerte-Paare 2 im Normalbetrieb vorstellen. Messwerte-Paare 2 außerhalb dieses Erwartungsbereiches 14 werden im Überwachungsbetrieb als anormale Messwerte-Paare 2''' und als potentielle Indikatoren kritischer oder fehlerhafter Betriebszustände betrachtet.As a description of the point clouds 3 for the different measured variable pairs 1 those mathematical methods are suitable, with which from the analysis of the point cloud 3 existing measured value pairs 2 a pair of measured variables 1 expectancy ranges 14 determine where new pairs of readings must be if the system behaves as it did during the reference time. These expectation areas 14 You can think of yourself as boundaries at different distances around the point cloud 3 the measured value pairs 2 in normal operation. Readings pairs 2 outside of this expectation range 14 are in monitoring mode as abnormal pairs of measured values 2 ''' and considered as potential indicators of critical or erroneous operating conditions.

Beispiele für Rechenverfahren, die solche Erwartungsbereiche 14 liefern können, sind

  • • die lineare Regression mit ihren Vertrauensbereichen oder
  • • die Ellipse 8 um die Punktwolke 3 mit einer kurzen Achse 10 und einer langen Achse 9, die den minimalen mittleren Abstand zu den Messwert-Paaren 2 der Punktwolke 3 hat, wie in 2 dargestellt.
  • • die Bestimmung rechteckförmiger „Finger” 37, welche einen Mindestabstand zu allen Messwert-Paaren 2 der Punktwolke 3 einhalten, wie in 3 und 4 dargestellt.
Examples of calculation methods that have such expectation ranges 14 can deliver
  • • the linear regression with its confidence intervals or
  • • the ellipse 8th around the point cloud 3 with a short axis 10 and a long axis 9 that the minimum mean distance to the measured value pairs 2 the point cloud 3 has, as in 2 shown.
  • The determination of rectangular "fingers" 37 , which is a minimum distance to all measured value pairs 2 the point cloud 3 comply as in 3 and 4 shown.

Viele der Zusammenhänge, die so erfasst werden

  • • haben keine Bedeutung,
  • • sind trivial,
  • • sind redundant oder
  • • enthalten zu wenige Daten für eine signifikante Aussage,
können somit vernachlässigt werden.Many of the relationships that are captured
  • • have no meaning
  • • are trivial,
  • • are redundant or
  • • contain too little data for a significant statement,
can thus be neglected.

Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 2 ist die Punktwolke 3 durch eine Ellipse 8 beschrieben, deren lange Achse 9 den kleinsten mittleren Abstand zu den Messwert-Paaren 2 hat, die in 2 punktförmig dargestellt sind. Die lange Achse 9 und die kurze Achse 10 der Ellipse 8 kreuzen sich im Schwerpunkt der Punktwolke 3 als Ellipsen-Mittelpunkt 11. Vier fett eingezeichnete Punkte 12 auf den Achsen 9, 10 geben den mittleren Abstand der Messwert-Paare 2 zu jeweils dazu senkrechten Achsen an. Die Länge dieser Halbachsen bestimmt sich aus den Abständen der Punkte 12 zum Ellipsen-Mittelpunkt 11 zuzüglich 2,5 mal σ, der Streuung der mittleren Abstände. Der in 2 willkürlich gewählte Faktor 2,5 ist ein Toleranz-Parameter. Andere Werte des Toleranz-Parameters ergäben größere oder kleinere Längen der Ellipsen-Achsen 9, 10 und damit verschieden große Ellipsen 8, die aber nicht kleiner als ein Kreuz 13 innerhalb der Punkte 12 werden können. Jedes Feld einer Halb-Matrix 4 enthält somit beschreibende Informationen über die Punktwolke 3 jedes Messgrößen-Paares 1.According to the embodiment according to the invention 2 is the point cloud 3 through an ellipse 8th described, whose long axis 9 the smallest mean distance to the measured value pairs 2 has that in 2 are shown punctiform. The long axis 9 and the short axis 10 the ellipse 8th intersect at the center of gravity of the point cloud 3 as ellipse center 11 , Four bold points 12 on the axes 9 . 10 give the mean distance of the measured value pairs 2 to each perpendicular to axes. The length of these half-axes is determined by the distances of the points 12 to the ellipse center 11 plus 2.5 times σ, the scattering of mean distances. The in 2 arbitrarily chosen factor 2.5 is a tolerance parameter. Other values of the tolerance parameter would result in larger or smaller elliptical axis lengths 9 . 10 and thus different sized ellipses 8th but not smaller than a cross 13 within the points 12 can be. Each field of a half-matrix 4 thus contains descriptive information about the point cloud 3 every measurand pair 1 ,

Ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem Messwert-Paare 2 eines Messgrößen-Paares 1 eine Punktwolke 3, bestehend aus mehreren nicht verbundenen Teil-Punktwolken 3', 3'', 3''' innerhalb eines Messgrößen-Paars 1 bilden, ist in 3 und 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine erste Teil-Punktwolke 3', eine zweite Teil-Punktwolke 3'' und eine, nur ein Messwert-Paar 2 umfassende dritte Teil-Punktwolke 3''', die nicht miteinander verbunden sind, gemeinsam auch als disjunkte Punktwolke 3 bezeichnet. Die Erwartungsbereiche 14 der ersten, zweiten und dritten Teil-Punktwolken 3', 3'', 3''' befinden sich innerhalb von Referenzdaten auf einer X-Achse und einer Y-Achse.A second embodiment in which measured value pairs 2 a pair of measured variables 1 a point cloud 3 , consisting of several unconnected partial point clouds 3 ' . 3 '' . 3 ''' within a measurand pair 1 form is in 3 and 4 shown. In this embodiment, it is a first partial point cloud 3 ' , a second partial point cloud 3 '' and one, just a pair of measurements 2 comprehensive third partial point cloud 3 ''' , which are not connected, together as a disjoint point cloud 3 designated. The expectation ranges 14 the first, second and third partial point clouds 3 ' . 3 '' . 3 ''' are within reference data on an X-axis and a Y-axis.

Für jedes Messgrößen-Paar 1 aus analogen Messwerten gibt es nach Analyse der Referenzdaten folgende in 3 dargestellten Grenzen

  • 1. XAb–: Untergrenze des Arbeitsbereichs eines Sensors für die jeweilige Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 2. XLim–: Untergrenze des zulässigen Bereichs der Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 3. XRef–: Untergrenze des in den Referenzdaten gefundenen Bereichs der Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 4. XRef+: Obergrenze des in den Referenzdaten gefundenen Bereichs der Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 5. XLim+: Obergrenze des zulässigen Bereichs der Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 6. XAb+: Obergrenze des Arbeitsbereichs des Sensors für die Messgröße 1a in der X-Achse,
  • 7. YAb–: Untergrenze des Arbeitsbereichs des Sensors für die Messgröße 1a in der Y-Achse,
  • 8. YLim–: Untergrenze des zulässigen Bereichs der Messgröße 1a in der Y-Achse,
  • 9. YRef–: Untergrenze des in den Referenzdaten gefundenen Bereichs der Messgröße 1a in der Y-Achse,
  • 10. YRef+: Obergrenze des in den Referenzdaten gefundenen Bereichs der Messgröße 1a in der Y-Achse,
  • 11. YLim+: Obergrenze des zulässigen Bereichs der Messgröße 1a in der Y-Achse,
  • 12. YAb+: Obergrenze des Arbeitsbereichs des Sensors für die Messgröße 1a in der Y-Achse.
For each pair of measured variables 1 from analogue measured values, after analysis of the reference data, there are the following in 3 shown limits
  • 1. X Ab- : Lower limit of the working range of a sensor for the respective measured variable 1a in the X-axis,
  • 2. X Lim- : Lower limit of the permissible range of the measured variable 1a in the X-axis,
  • 3. XR ef- : Lower limit of the range of the measured variable found in the reference data 1a in the X-axis,
  • 4. X Ref + : Upper limit of the range of the measured variable found in the reference data 1a in the X-axis,
  • 5. X Lim + : upper limit of the permissible range of the measured variable 1a in the X-axis,
  • 6. X Ab + : Upper limit of the working range of the sensor for the measured variable 1a in the X-axis,
  • 7. Y Ab- : Lower limit of the working range of the sensor for the measured variable 1a in the Y-axis,
  • 8. Y Lim- : Lower limit of the permissible range of the measured variable 1a in the Y-axis,
  • 9. Y Ref- : Lower limit of the range of the measured variable found in the reference data 1a in the Y-axis,
  • 10. Y Ref + : Upper limit of the range of the measured variable found in the reference data 1a in the Y-axis,
  • 11. Y Lim + : upper limit of the permissible range of the measured variable 1a in the Y-axis,
  • 12. Y Ab + : Upper limit of the working range of the sensor for the measured variable 1a in the Y-axis.

Ein Beispiel für ein Rechenverfahren, das Erwartungsbereiche 14 für dieses Ausführungsbeispiel liefern kann, geht von rechteckigen Fingern 37 aus, die einendig von den Untergrenzen XRef– und YRef– und den Obergrenzen XRef+ und YRef+ begrenzt werden und anderendig unterschiedlich tief in die Teil-Punktwolken 3', 3'', 3''' hineinragen. Die Erwartungsbereichsgrenzen 8' weisen daher Ecken und Kanten auf. Die rechteckigen Finger 37 werden so berechnet, dass sie einen vorbestimmbaren Mindestabstand von allen Punkten der ersten, zweiten und dritten Teil-Punktwolken 3' 3'', 3''' einhalten. Der Erwartungsbereich 14 besteht dann aus der von keinem Finger abgedeckten Fläche 38 und kann wie in dem in den 3 und 4 dargestellten Beispiel auch nicht zusammenhängende Flächenelemente enthalten. Dabei hat es sich als praktikabel erwiesen, von jeder der vier Kanten des Extremwerte-Rechtecks des Messgrößen-Paares 1 zehn bis zwanzig rechteckige Finger 37 ausgehen zu lassen. Im Ausführungsbeispiel nach den 3 und 4 sind es zwanzig rechteckige Finger 37 von jeder Kante aus.An example of a calculation method, the expectation ranges 14 for this embodiment is based on rectangular fingers 37 from ref are at one end of the lower limits of X and Y Ref- REF and the ceilings X Ref + and Y + is limited and at the other to different depths into the sub-point clouds 3 ' . 3 '' . 3 ''' protrude. The expectation range limits 8th' therefore have corners and edges. The rectangular fingers 37 are calculated to be a predeterminable minimum distance from all points of the first, second and third sub-point clouds 3 ' 3 '' . 3 ''' comply. The expectation area 14 then consists of the area covered by no finger 38 and can as in the in the 3 and 4 example also contain discontinuous surface elements. It has proved to be practicable from each of the four edges of the extreme value rectangle of the measured variable pair 1 ten to twenty rectangular fingers 37 to let go out. In the embodiment of the 3 and 4 it's twenty rectangular fingers 37 from every edge.

In 3 schließen die Schnittkanten der Wertebereichs-Untergrenzen XAb–, XLim–, XRef– und YAb–, YLim–, YRef– sowie die Schnittkanten der Wertebereichs-Obergrenzen XAb+, XLim+, XRef+ und YAb+, YLim+, YRef+ Felder A1 bis G7 ein. Für jedes dieser Felder wird eine Stufe der Kritikalität definiert, die in dieser Ausführungsform zwischen Null und Sieben liegt. Die Felder A1 bis G7 werden wie folgt beschrieben: Feld X-Wertebereich Y-Wertebereich Beschreibung Kritikalität A1 X < XAb– YAb+ < Y Die Werte beider Achsen liegen außerhalb der Sensor-Messbereiche. 7 A2 XAb– < X ≤ XLim– YAb+ < Y Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,3 A3 XLim– < X ≤ XRef– YAb+ < Y Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,2 A4 XRef– < X ≤ XRef+ YAb+ < Y Der X-Wert liegt innerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,1 A5 XRef+ < X ≤ XLim+ YAb+ < Y Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,2 A6 XLim+ < X ≤ XAb+ YAb+ < Y Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,3 A7 XAb+ < X YAb+ < Y Die Werte beider Achsen liegen außerhalb der Sensor-Messbereiche. 7 B1 X < XAb– YLim+ < Y ≤ YAb+ Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 6,3 B2 XAb– < X ≤ XLim– YLim+ < Y ≤ YAb+ Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 5 B3 XLim– < X ≤ XRef– YLim+ < Y ≤ YAb+ Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim± Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 4,2 B4 XRef– < X ≤ XRef+ YLim+ < Y ≤ YAb+ Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der X-Wert liegt innerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 4,1 B5 XRef+ < X ≤ XLim+ YLim+ < Y ≤ YAb+ Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 4,2 B6 XLim+ < X ≤ XAb+ YLim+ < Y ≤ YAb+ Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 5 B7 XAb+ < X YLim+ < Y ≤ YAb+ Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,3 C1 X < XAb– YRef+ < Y ≤ YLim+ Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 6,2 C2 XAb– < X ≤ XLim– YRef+ < Y ≤ YLim+ Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 4,2 C3 XLim– < X ≤ XRef– YRef+ < Y ≤ YLim+ Der Wert beider Achsen liegt außerhalb des „gelernten Bereiches”, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 3 C4 XRef– < X ≤ XRef+ YRef+ < Y ≤ YLim+ Der X-Wert liegt innerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereiches. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 2 C5 XRef+ < X ≤ XLim+ YRef+ < Y ≤ YLim+ Der Wert beider Achsen liegt außerhalb des „gelernten Bereiches”, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 3 C6 XLim+ < X ≤ XAb+ YRef+ < Y ≤ YLim+ Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 4,2 C7 XAb+ < X YRef+ < Y ≤ YLim+ Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 6,2 D1 X < XAb– YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 6,1 D2 XAb– < X ≤ XLim– YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 4,1 D3 XLim– < X ≤ XRef– YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 2 D4a XRef– < X ≤ XRef+ YRef– < Y ≤ YRef+ Die Werte beider Achsen liegen innerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14 aber auch in der Finger-Fläche 39 innerhalb derer während der Referenzzeit keine Messwert-Paare 2 gefunden wurden. 1 D4b XRef– < X ≤ XRef+ YRef– < Y ≤ YRef+ Y- und X-Wert liegen innerhalb des Erwartungsbereichs 14, der Messpunkt ist also OK. 0 D5 XRef+ < X ≤ XLim+ YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereiches. 2 D6 XLim+ < X ≤ XAb+ YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 4,1 D7 XAb+ < X YRef– < Y ≤ YRef+ Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt innerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14. 6,2 E1 X < Xab– YLim– < Y ≤ YRef– Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 6,2 E2 Xab– < X ≤ XLim– YLim– < Y ≤ YRef– Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 4,2 E3 XLim– < X ≤ XRef– YLim– < Y ≤ YRef– Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 3 E4 XRef– < X ≤ XRef+ YLim– < Y ≤ YRef– Der X-Wert liegt innerhalb X-Extrema des Erwartungsbereichs 14. Der Y-Wert liegt außerhalb des Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 2 E5 XRef+ < X ≤ XLim+ YLim– < Y ≤ YRef– Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 3 E6 XLim+ < X ≤ XAb+ YLim– < Y ≤ YRef– Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 4,2 E7 XAb+ < X YLim– < Y ≤ YRef– Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. 6,2 F1 X < Xab– YAb– < Y ≤ YLim– Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 7,3 F2 Xab– < X ≤ XLim– YAb– < Y ≤ YLim– Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 5 F3 XLim– < X ≤ XRef– YAb– < Y ≤ YLim– Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 4,2 F4 XRef– < X ≤ XRef+ YAb– < Y ≤ YLim– Der X-Wert liegt innerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 4,1 F5 XRef+ < X ≤ XLim+ YAb– < Y ≤ YLim– Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 4,2 F6 XLim+ < X ≤ XAb+ YAb– < Y ≤ YLim– Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 5 F7 XAb+ < X YAb– < Y ≤ YLim– Der X-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. Der Y-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. 6,3 G1 X < Xab– Y < YAb– Die Werte beider Achsen liegen außerhalb der Sensor-Messbereiche. 7 G2 Xab– < X ≤ XLim– Y < YAb– Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,3 G3 XLim– < X ≤ XRef– Y < YAb– Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,2 G4 XRef– < X ≤ XRef+ Y < YAb– Der X-Wert liegt innerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,1 G5 XRef+ < X ≤ XLim+ Y < YAb– Der X-Wert liegt außerhalb der X-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,2 G6 XLim+ < X ≤ XAb– Y < YAb– Der X-Wert liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors. Der Y-Wert liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs. 6,3 G7 XAb+ < X Y < YAb– Die Werte beider Achsen liegen außerhalb der Sensor-Messbereiche. 7 In 3 the cut edges of the value range lower limits X Ab , X Lim , X Ref and Y Ab , Y Lim , Y Ref and the cut edges of the range upper limits X Ab + , X Lim + , X Ref + and Y Ab + , Y Lim + , Y Ref + fields A1 to G7 on. For each of these fields, a level of criticality is defined, which in this embodiment is between zero and seven. Fields A1 to G7 are described as follows: field X-value range Y-value range description criticality A1 X <X waste Y Ab + <Y The values of both axes are outside the sensor ranges. 7 A2 X Ab- <X ≤ X Lim- Y Ab + <Y The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the sensor range. 6.3 A3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Ab + <Y The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the sensor range. 6.2 A4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y Ab + <Y The X value is within the X extrema of the expected range 14 , The Y value is outside the sensor range. 6.1 A5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Ab + <Y The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the sensor range. 6.2 A6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Ab + <Y The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the sensor range. 6.3 A7 X Ab + <X Y Ab + <Y The values of both axes are outside the sensor ranges. 7 B1 X <X waste Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 6.3 B2 X Ab- <X ≤ X Lim- Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The value of both axes is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 5 B3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ± The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 4.2 B4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The X value is within the X extrema of the expected range 14 , 4.1 B5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 4.2 B6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The value of both axes is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 5 B7 X Ab + <X Y Lim + <Y ≤ Y Ab + The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the sensor range. 6.3 C1 X <X waste Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 6.2 C2 X Ab- <X ≤ X Lim- Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 4.2 C3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The value of both axes is outside the "learned range", but within the given limits Lim ±. 3 C4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The X value is within the X extremes of the expected range. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 2 C5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The value of both axes is outside the "learned range", but within the given limits Lim ±. 3 C6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 4.2 C7 X Ab + <X Y Ref + <Y ≤ Y Lim + The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 6.2 D1 X <X waste Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside the sensor range. The Y value is within the Y extrema of the expected range 14 , 6.1 D2 X Ab- <X ≤ X Lim- Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is within the Y extrema of the expected range 14 , 4.1 D3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is within the Y extrema of the expected range 14 , 2 D4a X Ref- <X ≤ X Ref + Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The values of both axes are within the X and Y extrema of the expected range 14 but also in the finger area 39 within those during the reference time no measured value pairs 2 were found. 1 d4b X Ref- <X ≤ X Ref + Y Ref- <Y ≤ Y Ref + Y and X values are within the expected range 14 So the measurement point is OK. 0 D5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside X-extremes of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is within the Y extrema of the expected range. 2 D6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is within the Y extrema of the expected range 14 , 4.1 D7 X Ab + <X Y Ref- <Y ≤ Y Ref + The X value is outside the sensor range. The Y value is within the Y extrema of the expected range 14 , 6.2 E1 X <X off Y Lim- <Y Y Ref- The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 6.2 E2 X ab- <X ≤ X Lim- Y Lim- <Y Y Ref- The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 4.2 E3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Lim- <Y Y Ref- The value of both axes is outside the X and Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 3 E4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y Lim- <Y Y Ref- The X value is within X extremes of the expected range 14 , The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 2 E5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Lim- <Y Y Ref- The value of both axes is outside the X and Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 3 E6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Lim- <Y Y Ref- The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 4.2 E7 X Ab + <X Y Lim- <Y Y Ref- The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. 6.2 F1 X <X off Y Ab- <Y Y Lim- The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 7.3 F2 X ab- <X ≤ X Lim- Y Ab- <Y Y Lim- The value of both axes is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 5 F3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y Ab- <Y Y Lim- The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 4.2 F4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y Ab- <Y Y Lim- The X value is within the X extrema of the expected range 14 , The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 4.1 F5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y Ab- <Y Y Lim- The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 4.2 F6 X Lim + <X ≤ X Ab + Y Ab- <Y Y Lim- The value of both axes is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 5 F7 X Ab + <X Y Ab- <Y Y Lim- The X value is outside the sensor range. The Y value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. 6.3 G1 X <X off Y <Y Ab- The values of both axes are outside the sensor ranges. 7 G2 X ab- <X ≤ X Lim- Y <Y Ab- The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the sensor range. 6.3 G3 X Lim- <X ≤ X Ref- Y <Y Ab- The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the sensor range. 6.2 G4 X Ref- <X ≤ X Ref + Y <Y Ab- The X value is within the X extrema of the expected range 14 , The Y value is outside the sensor range. 6.1 G5 X Ref + <X ≤ X Lim + Y <Y Ab- The X value is outside the X extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The Y value is outside the sensor range. 6.2 G6 X Lim + <X ≤ X Ab- Y <Y Ab- The X value is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor. The Y value is outside the sensor range. 6.3 G7 X Ab + <X Y <Y Ab- The values of both axes are outside the sensor ranges. 7

Ein Messwert-Paar 2 kann also in einem der in 3 aufgerührten Felder A1 bis G7 liegen, dem die jeweilige, oben aufgeführte Kritikalitätsstufe zugeordnet ist.A measured value pair 2 can be in one of the in 3 Stirred fields A1 to G7, to which the respective, above-mentioned criticality level is assigned.

Die Kriterien für die Kritikalitätsstufen sind:

  • • 0: Y- und X-Wert liegen innerhalb des Erwartungsbereiches 14, sind also OK
  • • 1: Die Werte beider Achsen liegen innerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereiches 14 aber außerhalb des Erwartungsbereiches 14 selbst, z. B. in der Finger-Fläche 39 innerhalb derer während der Referenzzeit keine Messwert-Paare 2 gefunden wurden.
  • • 2: Der Wert einer Achse liegt außerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±. Der Wert der anderen Achse liegt innerhalb der Grenzen des Erwartungsbereichs 14.
  • • 3: Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der X- und Y-Extrema des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±.
  • • 4: Der Wert einer Achse liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors.
  • – 4,1: Der Wert der anderen Achse liegt innerhalb der Grenzen des Erwartungsbereichs 14.
  • – 4,2: Der Wert der anderen Achse liegt außerhalb der Grenzen des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±.
  • • 5: Der Wert beider Achsen liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors.
  • • 6: Der Wert einer Achse liegt außerhalb des Sensor-Messbereichs.
  • – 6,1: Der Wert der anderen Achse liegt innerhalb der Grenzen des Erwartungsbereichs 14.
  • – 6,2: Der Wert der anderen Achse liegt außerhalb der Grenzen des Erwartungsbereichs 14, aber innerhalb der vorgegebenen Grenzen Lim±.
  • – 6,3: Der Wert der anderen Achse liegt außerhalb der vorgegebenen Grenzen, aber innerhalb des Messbereichs des Sensors.
  • • 7: Die Werte beider Achsen liegen außerhalb der Sensor-Messbereiche.
The criteria for the criticality levels are:
  • • 0: Y and X values are within the expected range 14 so are OK
  • • 1: The values of both axes are within the X and Y extrema of the expected range 14 but outside the expected range 14 itself, z. In the finger area 39 within those during the reference time no measured value pairs 2 were found.
  • • 2: The value of an axis is outside the X and Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±. The value of the other axis is within the bounds of expectation 14 ,
  • • 3: The value of both axes is outside the X and Y extrema of the expected range 14 but within the given limits Lim ±.
  • • 4: The value of an axis is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor.
  • - 4.1: The value of the other axis is within the bounds of expectation 14 ,
  • - 4,2: The value of the other axis is outside the bounds of expectation 14 but within the given limits Lim ±.
  • • 5: The value of both axes is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor.
  • • 6: The value of an axis is outside the sensor range.
  • - 6.1: the value of the other axis is within the bounds of the expected range 14 ,
  • - 6.2: The value of the other axis is outside the expected range 14 but within the given limits Lim ±.
  • - 6.3: The value of the other axis is outside the specified limits, but within the measuring range of the sensor.
  • • 7: The values of both axes are outside the sensor ranges.

Die Kritikalitätsstufen vier bis sieben werden auch in konventionellen Mess- und Überwachungssystemen bestimmt und ausgewertet.The criticality levels four to seven are also determined and evaluated in conventional measuring and monitoring systems.

Bei Messgrößen-Paaren 1, bei denen eine der Größen nicht analog ist, wie z. B. bei einer durch die Werte „0” und „1” repräsentierten Schalterstellung, sind Messbereichsgrenzen und Grenzwerte und damit die genannten Stufen der Kritikalität nicht definiert. Dennoch lassen sich Referenzdaten und Erwartungsbereiche angeben. Die rechteckigen Fingern 37 liegen dann um „0” und „1” Ein Programm kann aber die Abwesenheit von Grenzwerten, Messbereichsgrenzen und damit Kritikalitätsstufen automatisch erkennen und auf eine geeignete Analysemethode verzweigen.For measured variable pairs 1 in which one of the sizes is not analog, such as. In the case of a switch position represented by the values "0" and "1", for example, the measuring range limits and limit values and thus the stated levels of criticality are not defined. Nevertheless, reference data and expectation ranges can be specified. The rectangular fingers 37 then lie around "0" and "1" However, a program can automatically detect the absence of limit values, measuring range limits and thus criticality levels and branch to a suitable analysis method.

Wird anwenderseitig auf Eingabe der Grenzwerte für einige oder alle Messgrößen 1a verzichtet, sind die entsprechenden Felder der Kritikalitätsstufen vier und fünf und damit die Kritikalitätsstufen vier und fünf selbst nicht definiert.Is user-defined to enter the limit values for some or all measured variables 1a omitted, the corresponding fields of the criticality levels four and five and thus the criticality levels four and five are not themselves defined.

Der prinzipielle Aufbau der Erfindung und der erfindungsgemäßen Vorrichtung 15 ist in 5 dargestellt. Die Vorrichtung 15 weist in diesem Ausführungsbeispiel auf:

  • • einen ersten Datenspeicher 16 zur Programmierung und Pflege der ersten Halb-Matrix 4 zur Berechnung und Erfassung der Erwartungsbereichsgrenzen 8' in historischen Messgrößen-Paaren 1'' auf der Basis von Referenzdaten historischer Messwert-Paare 2'',
  • • einen ersten Anschluss 17 für eine erste Datenleitung 18, die historische Messwerte von einer Datensammelstelle 19 eines Datenbankservers 31 über die erste Datenleitung 18 an den ersten Datenspeicher 16 überträgt,
  • • einen zweiten Datenspeicher 20 für die zweite Halb-Matrix 5 zur Erfassung und Zwischenspeicherung von aktuell gemessenen Messwert-Paaren 2' innerhalb entsprechend definierter aktueller Messgrößen-Paare 1',
  • • einen zweiten Anschluss 21 für eine zweite Datenleitung 22, die aktuelle Messwerte von Datenquellen an den zweiten Datenspeicher 20 überträgt,
  • ein Programmteil 23 für die Durchführung des Vergleichs, auch als Vergleicher bezeichnet, der alle aktuell gemessenen Messwert-Paare 2' der aktuellen Messgrößen-Paare 1' daraufhin überprüft, ob sie innerhalb der für die historischen Messgrößen-Paaren 1'' in der ersten Halb-Matrix 4 hinterlegten Erwartungsbereichsgrenzen 8' liegen,
  • • einen dritten Datenspeicher 24 für eine dritte Halb-Matrix 6 zur Erfassung und Bewertung von anormalen Messwerten 2'''. Hier wird abgelegt, für welche Messgrößen-Paare 1 die aktuell gemessenen Messwert-Paare 2' außerhalb der für die historischen Messgrößen-Paare 1'' festgelegten Erwartungsbereichsgrenzen 8' liegen sowie
  • eine Ausgabeeinrichtung 25, die ein zuvor definiertes Signal abgibt und/oder versendet und die auch als Steuergerät arbeiten kann.
The basic structure of the invention and the device according to the invention 15 is in 5 shown. The device 15 has in this embodiment:
  • • a first data store 16 for programming and maintaining the first half-matrix 4 for calculating and recording the expected range limits 8th' in historical quantities pairs 1'' on the basis of reference data of historical measured value pairs 2 '' .
  • • a first connection 17 for a first data line 18 , the historical readings from a data collection point 19 a database server 31 over the first data line 18 to the first data store 16 transmits,
  • • a second data store 20 for the second half matrix 5 for the acquisition and temporary storage of currently measured value pairs 2 ' within correspondingly defined current measured value pairs 1' .
  • • a second connection 21 for a second data line 22 , the current readings from data sources to the second data store 20 transmits,
  • • a program part 23 for the implementation of the comparison, also referred to as comparator, all currently measured pairs measured 2 ' the current measured variable pairs 1' then check to see if they're within the range for the historical metric pairs 1'' in the first half matrix 4 stored expectation range limits 8th' lie,
  • • a third data store 24 for a third half-matrix 6 to record and evaluate abnormal readings 2 ''' , Here is filed, for which pairs of measured variables 1 the currently measured pairs of measurements 2 ' outside the for the historical metric pairs 1'' defined expectation range limits 8th' lie as well
  • • an output device 25 which emits and / or transmits a previously defined signal and which can also operate as a control unit.

Die zweite Datenleitung 22 ist an eine Datensammelschiene 26 angebunden. Außerdem weist die Datensammelschiene 26 in diesem Ausführungsbeispiel Anschlüsse auf zu einer Zeitdatenquelle 27, einer Kalenderdatenquelle 28, einer Wetterdatenquelle 29, einer Betriebsmitteldatenquelle 30 und ggf. zu sonstigen Datenquellen von zu überwachenden oder zu schützenden Anlagen oder Geräten.The second data line 22 is on a data bus 26 tethered. In addition, the data bus points 26 in this embodiment, connections to a time data source 27 , a calendar data source 28 , a weather data source 29 , a resource data source 30 and possibly to other data sources of installations or equipment to be monitored or protected.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 15 nach 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine dritte Datenleitung 35 auf. Diese ermöglicht, dass die in der Datensammelstelle 19 gespeicherten, historisch gemessenen Messwerte 18' der zweiten Halb-Matrix 5 zugeführt werden und dass zwischen den Messgrößen-Paaren 1 der zweiten Halb-Matrix 5 und denen der ersten Halb-Matrix 4 historische Vergleichsmessungen durchgeführt werden, wobei die anormalen Messwert-Paare 2'' der historischen Vergleichsmessungen mit den in der ersten Halb-Matrix 4 bereits formulierten Erwartungsbereichsgrenzen 8', die aus anderen historischen Messwert-Paaren 2'' gebildet wurden, verglichen werden zur Durchführung einer Trendanalyse oder zur Charakterisierung der Änderung des Verbraucherverhaltens im elektrischen Netz oder zur Leistungsbewertung einer elektrischen Anlage im Dauerbetrieb.The device according to the invention 15 to 5 has a third data line in this embodiment 35 on. This allows those in the data collection point 19 stored, historically measured values 18 ' the second half-matrix 5 be fed and that between the pairs of measured variables 1 the second half-matrix 5 and those of the first half-matrix 4 historical comparison measurements are performed, with the abnormal measured value pairs 2 '' the historical comparison measurements with those in the first half-matrix 4 already formulated expectation range limits 8th' that come from other historical metric pairs 2 '' be compared to perform a trend analysis or Characterization of the change in consumer behavior in the electrical network or for the performance evaluation of an electrical system in continuous operation.

Grundsätzlich weisen die aktuellen Messgrößen-Paare 1' die gleiche Anzahl an Messgrößen-Paaren 1 auf wie die historischen Messgrößen-Paare 1''. Unterschiede gibt es dann, wenn im laufenden Messbetrieb beispielsweise eine Datenquelle zu- oder abgeschaltet wird. Der Vergleich von aktuellen Messgrößen-Paaren 1' mit historischen Messgrößen-Paaren 1'' kann zwar immer nur dann erfolgen, wenn bereits Erwartungsbereichsgrenzen 8' aus historischen Messwert-Paaren 2'' definiert sind. Da jedoch sämtliche aktuell gemessenen Messwerte 22' über die Datensammelschiene 26 sowohl dem zweiten Datenspeicher 20 mit der zweiten Halb-Matrix 5 als auch der Datensammelstelle 19 zugeleitet werden, können über eine spätere historische Vergleichsmessung im Lernmodus 32 z. B. die fehlenden Erwartungsbereiche 14 und Erwartungsbereichsgrenzen 8' in den historischen Messgrößen-Paaren 1'' neu definiert und an die aktuellen Messgrößen-Paare 1' angepasst werden.Basically, the current measured value pairs 1' the same number of measured variable pairs 1 on like the historical metric pairs 1'' , There are differences if, for example, a data source is switched on or off during ongoing measuring operation. The comparison of current measured value pairs 1' with historical measured value pairs 1'' It is only possible to do so if there are already expectation limits 8th' from historical metric pairs 2 '' are defined. However, since all currently measured values 22 ' via the data busbar 26 both the second data store 20 with the second half-matrix 5 as well as the data collection point 19 can be fed via a later historical comparison measurement in learning mode 32 z. B. the missing expectation areas 14 and expectation range limits 8th' in historical metric pairs 1'' newly defined and to the current measured value pairs 1' be adjusted.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Datensammelstelle 19 mit einem Messgerät, beispielsweise mit einem an sich bekannten Messgerät zur Netzqualitätsmessung 34 verbunden ist. Sämtliche im Messgerät zur Netzqualitätsmessung 34 aktuell gemessenen Messwerte für ein elektrisches Netz oder einen Stromnetzabschnitt oder ein zu überwachendes Betriebsmittel 30, z. B. Transformatoren in einer Umspannstation, können dann sowohl der Datensammelstelle 19 als auch dem zweiten Datenspeicher 20 zugeführt und in der Vorrichtung 15 erfindungsgemäß direkt verarbeitet werden.It is particularly advantageous if the data collection point 19 with a measuring device, for example with a measuring device known per se for power quality measurement 34 connected is. All in the meter for power quality measurement 34 currently measured values for an electrical network or a power supply section or a resource to be monitored 30 , z. As transformers in a substation, then both the data collection point 19 as well as the second data store 20 fed and in the device 15 be processed directly according to the invention.

Es liegt im Bereich der Erfindung, dass die Datensammelstelle 19 direkt im Messgerät zur Netzqualitätsmessung 34 angeordnet ist. Auch kann die Vorrichtung 15 als Zusatzmodul für ein Messgerät zur Netzqualitätsmessung 34 oder ein anderes geeignetes Messgerät ausgebildet sein. Erfindungsgemäß kann aber auch die gesamte Vorrichtung 15 in das Messgerät zur Netzqualitätsmessung 34 integriert sein. Das ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass die Datensammelstelle 19 des Messgeräts zur Netzqualitätsmessung 34 den ersten Datenspeicher 16 im laufenden Messbetrieb permanent mit Messwerten versorgt und so die Lernfähigkeit der Vorrichtung 15 gewährleistet. Messgeräte zur Netzqualitätsmessung 34, wie sie heute bereits zur Netzqualitätsmessung am Zugang oder an den Zugängen zu einem untersuchten Netzabschnitt eingesetzt werden, liefern einen Strom von Daten verschiedener Messgrößen 1a zum Netzzustand. Dieselben Datenquellen oder Kalenderdatenquellen 28 und Zeitdatenquellen 27 liefern Zeit-Informationen, Wetterdatenquellen 29 liefern Wetter-Informationen. Optional weitere Datenquellen liefern weitere Daten zum Zustand von Betriebsmitteln, wie z. B. die Trafo-Innentemperatur von der Betriebsmitteldatenquelle 30.It is within the scope of the invention that the data collection point 19 directly in the meter for power quality measurement 34 is arranged. Also, the device can 15 as additional module for a measuring device for power quality measurement 34 or another suitable measuring device. But according to the invention can also the entire device 15 into the meter for power quality measurement 34 be integrated. This is particularly advantageous if it is provided that the data collection point 19 the meter for power quality measurement 34 the first data store 16 permanently supplied with measured values in the course of measuring operation and thus the learning capability of the device 15 guaranteed. Measuring devices for power quality measurement 34 , as they are already used today for the power quality measurement at the entrance or at the entrances to a network section under investigation, provide a stream of data of various parameters 1a to the network state. Same data sources or calendar data sources 28 and time data sources 27 provide time information, weather data sources 29 provide weather information. Optionally, further data sources provide further data on the state of resources, such. B. the transformer internal temperature of the resource data source 30 ,

Die an der Datensammelschiene 26 ankommenden Daten gelangen in die Datensammelstelle 19. Mit deren Inhalt werden Erwartungsbereiche 14 bestimmt und in der ersten Halb-Matrix 4 definiert. Die über die zweite Datenleitung 22 und den zweiten Anschluss 21 im zweiten Datenspeicher 20 ankommenden Daten werden als aktuell gemessene Messwert-Paare 2' erfasst und als aktuelle Messgrößen-Paare 1' in der zweiten Halb-Matrix 5 verarbeitet. Im Programmteil 23 wird dann ein Vergleich der aktuellen Messgrößen-Paare 1' mit den historischen Messgrößen-Paaren 1'' durchgeführt und diejenigen Messwerte-Paare 2, bei denen die aktuellen Messgrößen-Paare 1' außerhalb der Erwartungsbereiche 14 liegen, als anormale Messwerte-Paare 2''' in der dritten Halb-Matrix 6 angezeigt. Bei den anormalen Messwerte-Paaren 2''' kann es sich dabei um Live-Daten bzw. Echtzeitdaten oder auch um Test-Daten handeln.The at the data bus 26 incoming data go to the data collection point 19 , Their content becomes areas of expectation 14 determined and in the first half-matrix 4 Are defined. The over the second data line 22 and the second port 21 in the second data store 20 incoming data will be measured as currently measured pairs 2 ' captured and as current pairs of measurements 1' in the second half-matrix 5 processed. In the program part 23 then becomes a comparison of the current measured value pairs 1' with the historical measured value pairs 1'' performed and those measured pairs 2 in which the current measurement pairs 1' outside the expected ranges 14 lie, as abnormal measured value pairs 2 ''' in the third half matrix 6 displayed. In the case of the abnormal measured value pairs 2 ''' this can be live data or real-time data or even test data.

Das erfindungsgemäße Messsystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 15 arbeitet in mindestens zwei Modi: Einem Lernmodus 32 und einem Überwachungsmodus 33, Der Lernmodus 32 arbeitet mit Referenzdaten.

  • • Zu Beginn des Lernmodus selektiert der Anwender diejenigen Messgrößen 1a, welche in die Analyse eingehen sollen.
  • • Dann bestimmt der Anwender den Zeitraum, dessen Daten als Referenzdaten dienen sollen.
  • • Optional bestimmt der Anwender noch, ob alle verfügbaren Messwerte oder ob beispielsweise nur zeitlich gerasterte Stichproben der Daten als Referenzdaten dienen sollen.
  • • Optional können auch Daten aus einem Simulationsprogramm, welches das Verhalten des zu überprüfenden Netzes synthetisiert, als Referenzdaten dienen.
  • • Dann werden die Zusammenhänge der vom Anwender vorher selektierten Messgrößen-Paare 1 bestimmt.
The measuring system according to the invention with the device according to the invention 15 works in at least two modes: a learning mode 32 and a monitoring mode 33 , The learning mode 32 works with reference data.
  • • At the beginning of the learning mode, the user selects those measured variables 1a which should be included in the analysis.
  • • Then the user determines the period of time whose data should serve as reference data.
  • • Optionally, the user also determines whether all available measured values or, for example, only time-sampled samples of the data should serve as reference data.
  • • Optionally, data from a simulation program that synthesizes the behavior of the network to be checked can also serve as reference data.
  • • Then the relationships of the pairs of measured variables previously selected by the user become 1 certainly.

Als Ergebnis des letztgenannten Arbeitsschritts wird jeder Position in der ersten Halb-Matrix 4 die Beschreibung eines historischen Messgrößen-Paares 1'' z. B. eine Korrelationsanalyse, eine Ellipse 8, eine von keinem Finger abgedeckte Fläche 38 oder dergl. und damit die Definition der Erwartungsbereiche 14 für Daten im Überwachungsmodus 33 zugeordnet. Die Berechnungen dazu können aus den in der Datensammelstelle 19 archivierten Daten historisch gemessener Messwerte 18' erfolgen.As a result of the latter operation, each position in the first half-matrix becomes 4 the description of a historical pair of measured variables 1'' z. B. a correlation analysis, an ellipse 8th , a surface covered by no finger 38 or the like and thus the definition of the expectation ranges 14 for data in monitoring mode 33 assigned. The calculations can be made from those in the data collection point 19 archived data of historically measured values 18 ' respectively.

Wichtig ist, dass die Referenzdaten aus einem hinreichend langen und typischen Zeitraum stammen, welcher alle im Normalbetrieb relevanten Betriebszustände abdeckt. Mit Hilfe eines Toleranz-Parameters kann der Anwender die Weite der tatsächlich genutzten Erwartungsbereiche 14 einzeln oder gemeinsam für alle Erwartungsbereiche 14 vorgeben.It is important that the reference data comes from a sufficiently long and typical period, which covers all operating conditions relevant in normal operation. With the aid of a tolerance parameter, the user can define the width of the actual expected ranges of expectation 14 individually or together for all areas of expectation 14 pretend.

Im Überwachungsmodus 33

  • • berechnet das System in regelmäßigen Abständen die aktuell gemessenen Messwert-Paare 2' und
  • • prüft das System, ob die aktuell gemessenen Messwert-Paare 2' innerhalb der Erwartungsbereiche 14 der im Lernmodus 32 selektierten historischen Messgrößen-Paare 1'' liegen.
  • • Liegt ein aktuell gemessenes Messwert-Paar 2' außerhalb des Erwartungsbereichs 14 des entsprechenden historischen Messgrößen-Paars 1'', wird nach dem Vergleich im Programmteil (23) durch anormale Messwert-Paare 2''' ein Alarm, auch als „Primär-Alarm” bezeichnet, ausgelöst und in der dritten Halb-Matrix 6 angezeigt.
  • • Jeder Primär-Alarm enthält die Information, welches Messgrößen-Paar 1 mit welchem anormalen Messwert-Paar 2'' ihn ausgelöst hat. Diese Information kann dem Anwender auf Wunsch im Klartext angezeigt werden.
In monitoring mode 33
  • • the system calculates the currently measured measured value pairs at regular intervals 2 ' and
  • • the system checks whether the currently measured measured value pairs 2 ' within the expected ranges 14 the one in learning mode 32 selected historical variables pairs 1'' lie.
  • • Is a currently measured pair of measured values 2 ' outside the expected range 14 of the corresponding historical parameter pair 1'' , after the comparison in the program part ( 23 ) by abnormal measured value pairs 2 ''' an alarm, also called "primary alarm", is triggered and in the third half-matrix 6 displayed.
  • • Each primary alarm contains the information, which pair of measured variables 1 with which abnormal pair of measured values 2 '' has triggered him. This information can be displayed to the user on request in plain text.

Die Primär-Alarme, welche alle Informationen der zugrunde liegenden Messgrößen-Paare 1 enthalten, können auch für eine kontrollierte Erweiterung der Erwartungsbereiche 14 genutzt werden. Stehen dem erfindungsgemäßen System archivierte Rohdaten der Sensoren zur Verfügung, kann die Eignung der Erwartungsbereiche 14 zur Detektion bekannter Veränderungen am elektrischen Netz 36 oder einer elektrischen Anlage getestet werden.The primary alarms, which contain all the information of the underlying measured variable pairs 1 can also be used for a controlled extension of the expected ranges 14 be used. If archived raw data of the sensors are available to the system according to the invention, the suitability of the expected ranges can be determined 14 for detecting known changes in the electrical network 36 or an electrical system.

Das erfindungsgemäße Messsystem umfasst größenordnungsmäßig 105 bis 106 von den in 3 dargestellten Datensätzen. Menschen können eine solche Anzahl von Diagrammen nicht in angemessener Zeit überschauen, geschweige denn adäquat auf Änderungen in den Diagrammen reagieren. Stattdessen bestimmt das erfindungsgemäße Messsystem während eines Überwachungsmodus 33 regelmäßig die Kritikalitätsstufen aller Messgrößen-Paare 1. Die aktuellen Kritikalitätsstufen können als farbige Punkte in halbmatrixförmiger Anordnung in der Ausgabeeinrichtung 25 angezeigt werden. Wegen der großen Punktezahl erscheint die dritte Halb-Matrix 6 als dreieckiges Bild. Immer wenn ein oder mehrere Punkte mit einer anderen als der der Kritikalitätsstufe 0 zugeordneten Farbe sichtbar ist/sind, befindet sich das System in einem Zustand, der während der Lernphase nicht aufgetreten war und kann einen entsprechenden Primär-Alarm ausgeben.The measuring system according to the invention comprises on the order of 10 5 to 10 6 of the in 3 represented records. People can not look at such a number of diagrams in due time, let alone adequately respond to changes in the diagrams. Instead, the measuring system according to the invention determines during a monitoring mode 33 regularly the criticality levels of all pairs of measured variables 1 , The current criticality levels may be colored dots in a semi-matrix arrangement in the output device 25 are displayed. Because of the large number of points, the third half-matrix appears 6 as a triangular image. Whenever one or more points with a color other than Criticality Level 0 is / are visible, the system is in a state that did not occur during the learning phase and can issue a corresponding primary alarm.

Neue Systemzustände, in denen nur die Kritikalitätsstufen 1 bis 3 auftreten, können, müssen aber nicht unbedingt Fehlerzustände darstellen. Das erfindungsgemäße Messsystem kann bei jeglichem Auftreten neuer Systemzustände unspezifische Warnmeldungen und eine Liste der Messgrößen-Paare 1 mit Kritikalitätsstufen > 0 ausgeben. Kundigen Anwendern zeigt die Art der beteiligten Messgrößen den Typ des System-Fehler-Zustands an.New system states in which only the criticality levels 1 to 3 occur can but do not necessarily represent error states. Whenever new system states occur, the measuring system according to the invention can display non-specific warning messages and a list of measured variable pairs 1 with criticality levels> 0. For experienced users, the type of measured variables involved indicates the type of system error status.

Unterschiedliche Typen von neuen Systemzuständen können nach einer Kategorien-Lernphase des Systems, die während des Beginns des Überwachungsmodus stattfindet, aber auch zur Ausgabe spezifischer Warnungen und/oder Stellsignale genutzt werden. Dazu lässt sich ausnutzen, dass unterschiedliche Typen von neuen Systemzuständen verschiedene Muster von Punkten mit Kritikalitätsstufen > 0 erzeugen. Wegen der großen Punktezahl im ”Dreiecksbild” der dritten Halb-Matrix 6 bietet es sich an, neue Systemzustände mit Hilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen automatisch zu unterscheiden und mit Methoden des automatischen Lernens zu kategorisieren. Nach dieser Kategorien-Lernphase kann ein erfindungsgemäßes Messsystem zwischen verschiedenen Kategorien der Abweichung des Systemzustands vom gelernten Sollzustand (Abweichungskategorien) unterscheiden. Kundige Anwender können nun allen oder einer Teilmenge dieser vom erfindungsgemäßen Messsystem automatisch gefundenen Abweichungskategorien spezifische Warnungen und/oder Stellsignale zuordnen. Diese sollten so gewählt sein, dass, die dadurch ausgelösten Stellvorgänge den Zustand des überwachten Systems wieder in den Referenzbereich treiben. Nun erst ist der endgültige Zustand des Überwachungsmodus erreicht.Different types of new system states may be used after a category learning phase of the system, which occurs during the beginning of the monitoring mode, but also for issuing specific warnings and / or control signals. It can be exploited that different types of new system states produce different patterns of points with criticality levels> 0. Because of the large number of points in the "triangle" of the third half-matrix 6 It makes sense to automatically distinguish new system states with the help of image processing algorithms and to categorize them with methods of automatic learning. After this category learning phase, a measurement system according to the invention can distinguish between different categories of the deviation of the system state from the learned target state (deviation categories). Skilled users can now assign specific warnings and / or control signals to all or a subset of these deviation categories automatically found by the measuring system according to the invention. These should be selected so that the actuations triggered thereby drive the state of the monitored system back into the reference range. Only now is the final state of the monitoring mode reached.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Messsystems gegenüber konventionellen Messsystemen besteht darin, dass es nicht erst anspricht, wenn eine oder mehrere einzelne Messgrößen des überwachten Systems physikalische oder regulatorisch vorgegebene Grenzen überschreiten, sondern dass es automatisch komplexe Abweichungskategorien detektiert, die sich nur im Zusammenhang mehrerer Messgrößen 1a zeigen und dass es darauf selektiv reagieren kann.The advantage of the measuring system according to the invention over conventional measuring systems is that it does not respond only when one or more individual measured variables of the monitored system exceed physical or regulatory limits, but that it automatically complex Deviation categories detected, which only in the context of several variables 1a show that it can react selectively.

Die Verbesserung des erfindungsgemäßen Messsystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber einer konventionellen Überwachung von N Messgrößen auf Grenzwertüberschreitungen besteht formalmathematisch beschrieben in einer drastischen Einschränkung des zulässigen Zustandsraumes. Ein Überwachungssystem, welches N Messgrößen unabhängig voneinander auf Grenzwertüberschreitungen überwacht, klassifiziert alle N-dimensionalen Zustandsvektoren im gesamten N-dimensionalen Raum zwischen den Grenzwerten der einzelnen Messgrößen als zulässig. Die Erfindung schränkt den zulässigen Zustandsraum auf den viel kleineren Erwartungsbereich um die während der Referenzzeit tatsächlich gemessenen N-dimensionalen Zustandsvektoren ein.The improvement of the measuring system according to the invention of the device according to the invention compared to a conventional monitoring of N measured variables for limit value exceedings consists of a formal mathematical description of a drastic restriction of the permissible state space. A monitoring system that monitors N measurands independently for limit violations classifies all N-dimensional state vectors in the entire N-dimensional space between the limits of the individual measurands as permissible. The invention limits the allowable state space to the much smaller expected range by the N-dimensional state vectors actually measured during the reference time.

Bei der Konfiguration des erfindungsgemäßen Messsystems existieren folgende Freiheitsgrade:

  • • Anzahl und Auswahl der Messgrößen-Paare 1, welche in die Analyse eingehen sollen,
  • • Die Auswahl der Referenzdaten,
  • • Die Auswahl des Zeitrasters der Referenzdaten sowie der Stichproben im Überwachungsmodus 33
  • • Die Wahl der Toleranz-Parameter für die Messgrößen-Paare 1
  • • Ein automatisierbarer Austausch der Referenzdaten, weil zum Beispiel bekannt ist, dass das untersuchte Netzsegment sich an Werk- und Feiertagen sehr verschieden verhält.
The following degrees of freedom exist in the configuration of the measuring system according to the invention:
  • • Number and selection of the measured variable pairs 1 which should be included in the analysis,
  • • the selection of reference data,
  • • The selection of the time frame of the reference data as well as the samples in monitoring mode 33
  • • The choice of tolerance parameters for the measured quantity pairs 1
  • • An automatable exchange of the reference data, because it is known, for example, that the examined network segment behaves very differently on workdays and public holidays.

Weitere Vorteile der Erfindung gegenüber den üblichen Netzanalyse-Systemen sind, dass das erfindungsgemäße Messsystem „selbstlernend” ist, d. h. es „lernt” die Grenzen des „Normbetriebs” des Netzabschnittes selbstständig und automatisch. Außerdem funktioniert das erfindungsgemäße Messsystem prinzipiell unabhängig von Grenzwerten, Normen und physikalischen Limitierungen. Existierende Limitierungen können jedoch in die Grenzen der Erwartungsbereiche 14 eingearbeitet und so als Alarm auslösende Schwellen wirksam werden.Further advantages of the invention over the usual network analysis systems are that the measuring system according to the invention is "self-learning", ie it "learns" the limits of the "standard operation" of the network section automatically and automatically. In addition, the measuring system according to the invention functions in principle independently of limit values, standards and physical limitations. However, existing limitations can be within the bounds of expectation 14 be incorporated and act as alarm triggering thresholds.

Auch ist das erfinderische Messsystem „Lazy-User-tauglich”. Das bedeutet: Der Hersteller kann eine „übervorsichtige” Konfiguration mit übermäßig vielen Messgrößen-Paaren 1 und mit zu engen Toleranz-Parametern ausliefern. Dann werden beim Anwender zu viele und zu enge Erwartungsbereiche 14 generiert. Das führt im Überwachungsbetrieb zunächst zu einem Übermaß an Alarmen. Während einer vorläufigen Phase des Überwachungsbetriebes können diese Alarme dann genutzt werden, um durch eine Erweiterung der Toleranz-Parameter die Erwartungsbereiche 14 allmählich automatisch an den Normbetrieb des Ziel-Netzsegmentes anzupassen. Auch können die neuen Messwert-Paare 2 benutzt werden, um in einem solchen Betrieb laufend die Erwartungsbereichsgrenzen 8' bei konstanten Toleranz-Parametern neu zu berechnen, um so das System den vorkommenden Messsituationen anzupassen.Also, the inventive measuring system is "lazy user-capable". This means that the manufacturer can have a "over-cautious" configuration with an excessive number of pairs of measurements 1 and deliver too tight tolerance parameters. Then the user gets too many and too narrow expectation ranges 14 generated. In monitoring mode, this initially leads to an excessive number of alarms. During a preliminary phase of the monitoring operation, these alarms can then be used to extend the tolerance parameters to the expected ranges 14 gradually adapt automatically to the normal operation of the target network segment. Also, the new reading pairs can 2 in order to keep the expected range limits in such operation 8th' to recalculate at constant tolerance parameters to adapt the system to the existing measurement situations.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Konfigurationen vorab getestet werden können. Dazu kann man das erfindungsgemäße Messsystem beispielsweise offline mit Archivdaten aus Zeiten vor und nach einer bekannten Veränderung des zu untersuchenden Netzsegments testen. Zunächst werden dazu aus Referenzdaten der Zeit vor der Veränderung im Netzsegment Erwartungsbereiche 14 generiert und anschließend mit Daten aus der Zeit nach der Veränderung im Netzsegment getestet, ob die Veränderung mit der gewählten Konfiguration wie gewünscht erkannt worden wäre. Der Anwender kann – entsprechende Softwaretools vorausgesetzt – die Erwartungsbereiche 14 aller Messgrößen-Paare 1 jederzeit abfragen, darstellen (vergleichbar mit 2 bis 4) und auf Verträglichkeit mit technischen und wirtschaftlichen Vorgaben überprüfen.Another advantage is that configurations can be pre-tested. For this purpose, the measuring system according to the invention can be tested, for example, offline with archive data from times before and after a known change of the network segment to be examined. First of all, expectation ranges from reference data of the time before the change in the network segment are expected 14 and then tested with data from the time after the change in the network segment to see if the change with the selected configuration would have been detected as desired. The user can - provided appropriate software tools - the expected ranges 14 all measured variable pairs 1 query at any time, represent (comparable to 2 to 4 ) and for compatibility with technical and economic requirements.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass systematische Verschiebungen der Dynamik von Netz-Betriebszuständen rechtzeitig erkannt werden können. Solche Veränderungen ergeben sich beispielsweise aus schleichender Degradation von Betriebsmitteln, aus Änderungen von Art und Anzahl der angeschlossenen Verbraucher und Generatoren etc.. Gerade diese verborgenen Trends in systematischen Verschiebungen der Dynamik sind für Netzbetreiber von besonderem Interesse, um die Planung des laufenden Betriebs und Investitionsentscheidungen zu optimieren.A further advantage of the invention is that systematic shifts in the dynamics of network operating states can be detected in good time. Such changes arise, for example, from creeping degradation of equipment, from changes in the type and number of connected consumers and generators, etc .. These hidden trends in systematic shifts in dynamics are of particular interest to network operators to the planning of ongoing operations and investment decisions optimize.

Vorteilhaft gegenüber herkömmlichen Messverfahren, wie z. B. aus der WO 2011/032579 A1 bekannt, ist auch, dass Störungen, die sich, ohne Grenzwerte einzelner Messgrößen 1a zu überschreiten, in besonderen Relationen der Messgrößen 1a verschiedener Messstellen zueinander manifestieren, erkannt werden und nicht unerkannt bleiben.Advantageous compared to conventional measuring methods, such. B. from the WO 2011/032579 A1 It is also known that disturbances that occur without limits of individual measures 1a to exceed, in particular relations of the measured quantities 1a different measuring points to each other manifest, be recognized and not go unnoticed.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung, insbesondere gegenüber DE 10 2009 038 351 A1 , besteht darin, dass Kategorien von unerwünschten Zuständen gebildet werden können, die sich nur durch die erfindungsgemäße simultane Betrachtung einer Vielzahl von Abweichungen finden lassen. Folglich kann ein Überwachungssystem nach dem in DE 10 2009 038 351 A1 offengelegten Verfahren auf unerwünschte Zustände auch nicht mit Kategorien-spezifischen Alarmen oder Schaltaktivitäten reagieren.Another advantage of the invention, especially over DE 10 2009 038 351 A1 , is that categories of unwanted states can be formed that are only affected by the See simultaneous consideration of a variety of deviations according to the invention. Consequently, a monitoring system according to the in DE 10 2009 038 351 A1 also do not react to category-specific alarms or switching activities.

Das erfindungsgemäße Messsystem erhält trotz der Vielfalt der genutzten Messgrößen-Paare 1 die Nachvollziehbarkeit aller Alarme bis zu den Rohdaten. Das unterscheidet die Erfindung von Netzüberwachungs-Lösungen mit Neuronalen Netzen. Die Anzahl der Messgrößen-Paare 1 und der zugehörigen Erwartungsbereiche 14 steigt mit dem Quadrat der Anzahl der Messgrößen: ZMessgrößen-Paare = ≈0,5·NMessgrößen The measuring system according to the invention receives despite the variety of used pairs of measured variables 1 the traceability of all alarms up to the raw data. This distinguishes the invention of network monitoring solutions with neural networks. The number of measured variable pairs 1 and the associated expectation ranges 14 increases with the square of the number of measured variables: Z measured variable pairs = ≈0.5 · N measured variables

Schließt man bei einem 3-phasigen Netz Amplituden und Phasenwinkel der ersten 50 Oberschwingungen als Messgrößen ein, erreicht man insgesamt etwa 1000 Messgrößen, also 500000 Messgrößen-Paare 1, von denen jedoch ein Großteil überflüssig sein dürfte.If the amplitudes and phase angles of the first 50 harmonics are included as measured variables in a 3-phase network, a total of about 1000 measured variables, ie 500,000 pairs of measured variables, can be achieved 1 of which, however, a large part may be superfluous.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass aus den historischen Messwert-Paaren 2'' und den aktuell gemessenen Messwert-Paaren 2' automatisch Kenngrößen extrahiert werden können, mit denen eine Charakterisierung des elektrischen Netzes 36 oder des untersuchten Netzabschnittes möglich ist und mit denen sich nach einem Lernmodus 32 signifikante Änderungen und Trends in der Charakteristik dieser Netzabschnitte automatisch online oder offline detektieren lassen.In summary, it can be stated that from the historical measured value pairs 2 '' and the currently measured measured value pairs 2 ' Characteristics can be extracted automatically, with which a characterization of the electrical network 36 or the examined network section is possible and with which after a learning mode 32 Automatically detect significant changes and trends in the characteristics of these network sections online or offline.

Es liegt im Bereich der Erfindung, mehrere Sätze von Erwartungsbereichen zu bestimmen, die z. B zu unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Netzes gehören und auf den Matrizen 4, 5, 6 gemeinschaftlich spiegelbildlich abzubilden.It is within the scope of the invention to determine several sets of expectation ranges, e.g. B belong to different operating conditions of the network and on the matrices 4 . 5 . 6 collectively mirror image.

Mit der Erfindung wird somit durch die komplexe Betrachtungsweise der Messwert-Paare 2 einer Vielzahl von Messgrößen-Paaren 1 erreicht, dass die normalen Betriebszustände eines gegebenen elektrischen Netzes 36 oder eines Stromnetz-Abschnittes automatisch charakterisiert werden und akute sowie schleichende Abweichungen von einer zuvor gelernten Charakteristik bereits im Vorfeld eines Ereignisses detektiert und abgewendet werden können. Werden Störfälle bereits im Vorfeld eines Ereignisses erkennbar, können Wartungsarbeiten vorgezogen oder Verschleißteile rechtzeitig ausgetauscht werden, bevor ein größerer Sachschaden entstehen kann. Auch lassen sich z. B. bei einem Netzbetreiber Bedingungen definieren, die Schaltvorgänge auslösen, wie das Zu- oder Abschalten anderer Netzbetreiber oder die Drosselung von Kraftwerksanlagen oder dergleichen von einer Schaltzentrale aus ermöglichen. Generell erleichtern Fehlerdiagnose im Vorfeld eines störenden Ereignisses die Planbarkeit des laufenden Betriebs einer elektrischen Anlage und auch Investitionsentscheidungen können wesentlich dadurch verbessert werden, dass mögliche Ereignisse erfindungsgemäß zu einem viel früheren Zeitpunkt erkennbar werden.With the invention is thus by the complex approach of the measured value pairs 2 a large number of measured variable pairs 1 achieved that the normal operating conditions of a given electrical network 36 or a power supply section can be automatically characterized and acute and creeping deviations from a previously learned characteristic can be detected and averted in advance of an event. If incidents already become apparent in the run-up to an event, maintenance work can be carried out or wearing parts can be replaced in good time before major damage to property can occur. Also can be z. B. at a network operator define conditions that trigger switching operations, such as the connection or disconnection of other network operators or the throttling of power plants or the like from a control center allow. In general, fault diagnosis in the run-up to a disruptive event makes it easier to plan the ongoing operation of an electrical installation, and investment decisions can be significantly improved by recognizing possible events at a much earlier point in the present invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Messgrößen-PaarMetrics pair
1a1a
Messgrößemeasurand
1'1'
aktuelles Messgrößen-Paarcurrent pair of measured variables
1''1''
historisches Messgrößen-Paarhistorical measure pair
22
Messwert-PaarReading pair
2'2 '
aktuell gemessenes Messwert-Paarcurrently measured value pair
2''2 ''
historisches Messwert-Paarhistorical reading pair
2'''2 '' '
anormales Messwert-Paarabnormal reading pair
33
Punktwolkepoint cloud
3'3 '
erste Teil-Punktwolkefirst partial point cloud
3''3 ''
zweite TeilPunktwolkesecond sub-point cloud
3'''3 '' '
dritte Teil-Punktwolkethird partial point cloud
44
erste Matrix oder Halb-Matrixfirst matrix or half-matrix
55
zweite Matrix oder Halb-Matrixsecond matrix or half-matrix
66
dritte Matrix oder Halb-Matrixthird matrix or half-matrix
77
Korrelations-DreieckCorrelation triangle
88th
Ellipseellipse
8'8th'
ErwartungsbereichsgrenzeExpected range limit
99
lange Achse der Ellipse 8 long axis of the ellipse 8th
1010
kurze Achse der Ellipse 8 short axis of the ellipse 8th
11 11
Ellipsen-MittelpunktEllipse center
1212
PunktePoints
1313
Kreuzcross
1414
ErwartungsbereichExpected range
1515
Vorrichtungcontraption
1616
erster Datenspeicherfirst data store
1717
erster Anschlussfirst connection
1818
erste Datenleitungfirst data line
18'18 '
historisch gemessene Messwertehistorically measured values
1919
Datensammelstelledata collection
2020
zweiter Datenspeichersecond data store
2121
zweiter Anschlusssecond connection
2222
zweite Datenleitungsecond data line
22'22 '
aktuell gemessene Messwertecurrently measured values
2323
Programmteilprogram part
2424
dritter Datenspeicherthird data memory
2525
Ausgabeeinrichtungoutput device
2626
DatensammelschieneData bus
2727
ZeitdatenquellenTime data sources
2828
KalenderdatenquellenCalendar data sources
2929
WetterdatenquellenWeather data sources
3030
BetriebsmitteldatenquellenResource data sources
3131
DatenbankserverDatabase server
3232
Lernmoduslearning mode
3333
Überwachungsmodusmonitoring mode
3434
Messgerät zur NetzqualitätsmessungMeter for power quality measurement
3535
dritte Datenleitungthird data line
3636
elektrisches NetzElectrical network
3737
rechteckige Fingerrectangular fingers
3838
von keinem Finger abgedeckte Flächesurface not covered by a finger
3939
Finger-FlächeFinger area

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Claims (10)

Vorrichtung und Messsystem zur automatischen Charakterisierung und Überwachung eines elektrischen Netzes oder eines Stromnetzabschnitts eines elektrischen Netzes oder einer elektrischen Anlage dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (15) mindestens aufweist a) einen ersten Datenspeicher (16) zur Programmierung und Pflege einer ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) aus historischen Messgrößen-Paaren (1'') zur Erfassung von Punktwolken 3 und/oder von Teil-Punktwolken (3', 3'', 3''') aus historischen Messwert-Paaren (2'') und Speicherung der jeweils zugehörigen Erwartungsbereichsgrenzen (8'), b) einen zweiten Datenspeicher (20) für eine zweite Matrix oder Halb-Matrix (5) aus aktuellen Messgrößen-Paaren (1') zur Erfassung von aktuell gemessenen Messwert-Paaren (2') c) ein Programmteil (23), der prüft, ob aktuell gemessene Messwerte (22') der aktuellen Messgrößen-Paare (1') innerhalb von Erwartungsbereichen (14) und den definierten Erwartungsbereichsgrenzen (8') der historischen Messgrößen-Paare (1'') liegen, d) einen dritten Datenspeicher (24) für eine dritte Matrix oder Halb-Matrix (6) zur Beschreibung von anormalen Messwert-Paaren (2''') sowie e) eine Ausgabeeinrichtung (25), die auf unerwünschte Fehler-Zustände mit Primär-Alarmen und/oder Kategorien-spezifischen Alarmen und/oder Schaltaktivitäten reagiert.Device and measuring system for automatically characterizing and monitoring an electrical network or a power supply section of an electrical network or an electrical installation, characterized in that the device ( 15 ) at least a) a first data memory ( 16 ) for programming and maintaining a first matrix or half-matrix ( 4 ) from historical measured value pairs ( 1'' ) for the detection of point clouds 3 and / or partial point clouds ( 3 ' . 3 '' . 3 ''' ) from historical measured value pairs ( 2 '' ) and storage of the respectively associated expectation range limits ( 8th' ), b) a second data memory ( 20 ) for a second matrix or half-matrix ( 5 ) from current measured value pairs ( 1' ) for the acquisition of currently measured value pairs ( 2 ' ) c) a program part ( 23 ), which checks whether currently measured values ( 22 ' ) of the current measured variable pairs ( 1' ) within expected ranges ( 14 ) and the defined expectation range limits ( 8th' ) of historical measured value pairs ( 1'' ), d) a third data memory ( 24 ) for a third matrix or half-matrix ( 6 ) for the description of abnormal measured value pairs ( 2 ''' ) and e) an output device ( 25 ) which responds to undesired fault conditions with primary alarms and / or category-specific alarms and / or switching activities. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (15) einen Datenbankserver (31) mit einer Datensammelschiene (26) und mindestens einer Datensammelstelle (19) aufweist zur Erfassung und Speicherung historisch gemessener Messwerte (18') und dass eine erste Datenleitung (18) die Datensammelstelle (19) über einen ersten Anschluss (17) mit dem ersten Datenspeicher (16) verbindet und die historischen Messwerte (18') von der Datensammelstelle (19) über die erste Datenleitung (18) an die erste Matrix oder Halb-Matrix (4) des ersten Datenspeichers (16) überträgt und dass die Datensammelschiene (26) Anschlüsse zum elektrischen Netz (36) sowie zu a) Betriebsmitteldatenquellen (30) und/oder b) Zeitdatenquellen (27) und/oder c) Kalenderdatenquellen (28) und/oder d) Wetterdatenquellen (29) und/oder e) sonstigen Datenquellen von zu überwachenden oder zu schützenden Anlagen oder Geräten aufweist, und dass die Datensammelschiene (26) über eine zweite Datenleitung (22) und einen zweiten Anschluss (21) mit der zweiten Matrix oder Halb-Matrix (5) des zweiten Datenspeichers (20) verbunden ist und dass die zweite Datenleitung (22) aktuell gemessene Messwerte (22') der Datenquellen an die zweite Matrix oder Halb-Matrix (5) des zweiten Datenspeichers (20) überträgt und als aktuell gemessene Messwert-Paare (2') für jedes aktuelle Messgrößen-Paar (1') erfasst und dass der zwischen dem ersten Datenspeicher (16), dem zweiten Datenspeicher (20) und dem dritter Datenspeicher (24) angeordnete Programmteil (23) ein Vergleicher ist.Device according to claim 1, characterized in that the device ( 15 ) a database server ( 31 ) with a data bus ( 26 ) and at least one data collection point ( 19 ) for the acquisition and storage of historically measured values ( 18 ' ) and that a first data line ( 18 ) the data collection point ( 19 ) via a first connection ( 17 ) with the first data memory ( 16 ) and the historical measured values ( 18 ' ) from the data collection point ( 19 ) over the first data line ( 18 ) to the first matrix or half-matrix ( 4 ) of the first data memory ( 16 ) and that the data busbar ( 26 ) Connections to the electrical network ( 36 ) and to a) resource data sources ( 30 ) and / or b) time data sources ( 27 ) and / or c) calendar data sources ( 28 ) and / or d) weather data sources ( 29 ) and / or e) other data sources of equipment or devices to be monitored or protected, and that the data bus ( 26 ) via a second data line ( 22 ) and a second port ( 21 ) with the second matrix or half-matrix ( 5 ) of the second data memory ( 20 ) and that the second data line ( 22 ) currently measured values ( 22 ' ) of the data sources to the second matrix or half-matrix ( 5 ) of the second data memory ( 20 ) transmits and as currently measured measured value pairs ( 2 ' ) for each current pair of measured variables ( 1' ) and that between the first data memory ( 16 ), the second data store ( 20 ) and the third data memory ( 24 ) program part ( 23 ) is a comparator. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensammelstelle (19) des Datenbankservers (31) mit einem an sich bekannten Messgerät zur Netzqualitätsmessung (34) in Verbindung steht oder dass die Vorrichtung (15) als Zusatzmodul für das Messgerät zur Netzqualitätsmessung (34) ausgebildet ist oder dass die Vorrichtung (15) in das Messgerät zur Netzqualitätsmessung (34) integriert ist und dass die Datensammelstelle (19) den ersten Datenspeicher (16) im laufenden Messbetrieb permanent mit historischen Messwert-Paaren (2'') versorgt und in einem Lernmodus (32) die Erwartungsbereichsgrenzen (8') kontinuierlich aktualisiert.Device according to claim 1 and / or 2, characterized in that the data collection point ( 19 ) of the database server ( 31 ) with a per se known measuring device for power quality measurement ( 34 ) or that the device ( 15 ) as an additional module for the measuring device for power quality measurement ( 34 ) or that the device ( 15 ) into the power quality meter ( 34 ) and that the data collection point ( 19 ) the first data memory ( 16 ) in ongoing measuring operation permanently with historical measured value pairs ( 2 '' ) and in a learning mode ( 32 ) the expectation range limits ( 8th' ) continuously updated. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Programmteil (23) der Vergleich der gegenseitigen Zusammenhänge durch Bewertung einer großen Zahl Z von Messgrößen-Paaren (1) dadurch erfolgt, – dass aus großen Datenmengen des elektrischen Netzes oder der Datensammelstelle (19) in der ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) historische Messwert-Paare (2'') generiert werden, die in historischen Messgrößen-Paaren (1'') als Punktwolken (3) erfasst werden und – dass der erste Datenspeicher (16) aus den Punktwolken (3) der historischen Messwert-Paare (2'') während des Lernmodus (32) in jedem historischen Messgrößen-Paar (1'') mindestens einen Erwartungsbereich (14) mit mindestens einer Erwartungsbereichsgrenze (8') für jedes historische Messgrößen-Paar (1'') generiert und – dass die Erwartungsbereichsgrenzen (8') der ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) in einer zweiten Matrix oder Halb-Matrix (5) abgelegt werden und – dass während des Überwachungsmodus (33) der zweite Datenspeicher (20) in der zweite Matrix oder Halb-Matrix (5) die aktuell gemessenen Messwert-Paare (2') für jedes aktuelle Messgrößen-Paar (1') daraufhin überprüft, ob sie innerhalb der Erwartungsbereichsgrenzen (8') liegen und – dass die Ausgabeeinrichtung (25) anormale Messwert-Paare (2''), die außerhalb der jeweiligen Erwartungsbereichsgrenze (8') liegen, in der dritten Matrix oder Halb-Matrix (6) der Ausgabeeinrichtung (25) angezeigt, wobei die Ausgabeeinrichtung (25) auch Alarme und/oder Schaltaktivitäten auslösen kann.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the program part ( 23 ) the comparison of the mutual relationships by evaluating a large number Z of measured value pairs ( 1 ) is effected by: - that from large amounts of data of the electrical network or the data collection point ( 19 ) in the first matrix or half-matrix ( 4 ) historical measured value pairs ( 2 '' ) generated in historical pairs of measurements ( 1'' ) as point clouds ( 3 ) and - that the first data store ( 16 ) from the point clouds ( 3 ) of historical measured value pairs ( 2 '' ) during the learning mode ( 32 ) in each historical measure pair ( 1'' ) at least one expectation range ( 14 ) with at least one expectation range limit ( 8th' ) for each historical measure pair ( 1'' ) and - that the expectation range limits ( 8th' ) of the first matrix or half matrix ( 4 ) in a second matrix or half-matrix ( 5 ) and - that during the monitoring mode ( 33 ) the second data memory ( 20 ) in the second matrix or half-matrix ( 5 ) the currently measured measured value pairs ( 2 ' ) for each current pair of measured variables ( 1' ) is checked to see if they are within the expectation 8th' ) and that the output device ( 25 ) abnormal measured value pairs ( 2 '' ) outside the respective expectation range limit ( 8th' ), in the third matrix or half-matrix ( 6 ) of the output device ( 25 ), the output device ( 25 ) can also trigger alarms and / or switching activities. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwartungsbereichsgrenzen (8') geschlossene Kurven aufweisen können, die als Ellipsen (8) dargestellt sind oder polygon- oder hyperbelähnlich aussehen oder, dass die Erwartungsbereichsgrenzen (8') durch rechteckförmige Finger (37), welche einen Mindestabstand zu allen Messwert-Paaren (2) der Punktwolke (3) einhalten, begrenzt sind und dass Stufen der Kritikalität definiert werden.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the expected range limits ( 8th' ) may have closed curves that are ellipses ( 8th ) or look polygonal or hyperbolic, or that the expectation range limits ( 8th' ) by rectangular fingers ( 37 ), which provide a minimum distance to all measured value pairs ( 2 ) the point cloud ( 3 ), are limited, and that levels of criticality are defined. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuell gemessenen Messwert-Paare (2') der aktuellen Messgrößen-Paare (1'), die außerhalb der Erwartungsbereiche (14) und/oder außerhalb der Erwartungsbereichsgrenze (8') liegen, in der dritten Matrix oder Halb-Matrix (6) als anormale Messwert-Paare (2''') beschrieben werden und Primär-Alarme auslösen können und dass bei Auslösen eines Primär-Alarms oder mehrerer Primär-Alarme durch ein oder mehrere anormale Messwert-Paare (2''') ein vorher vom Anwender festgelegter Schutz- oder Schaltvorgang zur Behebung des Problems ausgelöst werden kann, bevor ein Negativereignis eintreten kann, was den Zustand der primären Überwachungsphase charakterisiert.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the currently measured measured value pairs ( 2 ' ) of the current measured variable pairs ( 1' ) outside the expected ranges ( 14 ) and / or outside the expectation range limit ( 8th' ), in the third matrix or half-matrix ( 6 ) as abnormal measured value pairs ( 2 ''' ) and can trigger primary alarms and that when one or more primary alarms are triggered by one or more abnormal pairs of measurements ( 2 ''' ) a user-specified protection or switching operation can be initiated to correct the problem before a negative event can occur, which characterizes the state of the primary monitoring phase. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die große Zahl Z von Messgrößen-Paaren (1) 105 bis 106 Datensätze umfasst, wobei die aktuellen Messgrößen-Paare (1') vorzugsweise die gleiche Zahl Z an Messgrößen-Paaren (1) wie die historischen Messgrößen-Paare (1'') aufweisen sollten und dass während des Überwachungsmodus (33) die Stufen der Kritikalität aller aktuellen Messgrößen-Paare (1'), für deren Messgrößen (1a) Grenzwerte definiert sind, geprüft werden, wobei die dritte Matrix oder Halb-Matrix (6) der Ausgabeeinrichtung (25) die aktuellen Stufen der Kritikalität aller Primär-Alarme als farbige Punkte oder dergleichen in einem Korrelations-Dreieck (7) ausweist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the large number Z of pairs of measured variables ( 1 ) 10 5 to 10 6 data records, wherein the current measured value pairs ( 1' ) preferably the same number Z of measured quantity pairs ( 1 ) like the historical measures pairs ( 1'' ) and that during the monitoring mode ( 33 ) the levels of criticality of all current pairs of measurements ( 1' ), for their measured quantities ( 1a ) Are defined, the third matrix or half-matrix ( 6 ) of the output device ( 25 ) the current levels of criticality of all primary alarms as colored dots or the like in a correlation triangle ( 7 ). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum jeweiligen Zeitpunkt aktuellen Messgrößen-Paare (1') mit anormalen Messwert-Paaren (2'') als Muster behandelt werden und dass einander ähnliche Muster als Charakteristika für neue Kategorien von Systemzuständen gelernt werden und zur Auslösung Kategorien-spezifischer Alarme bzw. Schutz- und Schaltzustände herangezogen werden, was den Zustand der Kategorien-spezifischen Überwachungsphase charakterisiert.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the current pair of measured variables ( 1' ) with abnormal measured value pairs ( 2 '' ) are treated as patterns and that similar patterns are learned as characteristics for new categories of system states and are used to trigger category-specific alarms or protection and switching states, which characterizes the state of the category-specific monitoring phase. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die während der primären Überwachungsphase erfassten aktuell gemessenen Messwert-Paare (2'), welche außerhalb der Erwartungsbereiche (14) liegen, auf ihre relative Lage zum Erwartungsbereich (14) getestet werden, woraus sich ihre Kritikalität ergibt und dass anormale Messwert-Paare (2'''), welche außerhalb der Erwartungsbereiche (14) liegen, nach ihrer Kritikalität gestaffelte Primär-Alarme auslösen und zugeordnete Schalthandlungen auslösen können und dass während der primären Überwachungsphase aus der Lage der aktuell gemessenen Messwert-Paare (2') mit Primär-Alarmen in der ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) gebildete Muster gelernt werden und dass solchen Muster von Primär-Alarmen Fehler-Kategorien zugeordnet werden und dass das System nach der Zuordnung der Fehler-Kategorien zu den Primär-Alarm-Mustern in eine zweite Überwachungsphase übergeht, in der es bei Auftreten gelernter Primär-Alarm-Muster mit Kategorien-spezifischen Alarmen und Schaltaktivitäten reagiert. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the currently measured measured value pairs detected during the primary monitoring phase ( 2 ' ), which are outside the expectation ranges ( 14 ) to their relative position to the expected range ( 14 ), from which their criticality results and that abnormal measured value pairs ( 2 ''' ), which are outside the expectation ranges ( 14 ), according to their criticality triggered staggered primary alarms and can trigger associated switching operations and that during the primary monitoring phase from the location of the currently measured pairs of measured values ( 2 ' ) with primary alarms in the first matrix or half-matrix ( 4 ) and that such patterns of primary alarms are assigned to error categories and that, after assigning the error categories to the primary alarm patterns, the system enters a second monitoring phase in which it learns when primary learned alarms have occurred. Alarm pattern reacts with category-specific alarms and switching activities. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Datensammelstelle (19) gespeicherten, historisch gemessenen Messwerte (18') der zweiten Matrix oder Halb-Matrix (5) zugeführt werden und dass zwischen den Messgrößen-Paaren (1) der zweiten Matrix oder Halb-Matrix (5) und denen der ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) historische Vergleichsmessungen durchgeführt werden, wobei die anormalen Messwert-Paare (2''') der historischen Vergleichsmessungen mit den in der ersten Matrix oder Halb-Matrix (4) bereits auf der Basis anderer historischer Messwert-Paare (2'') formulierten Erwartungsbereichsgrenzen (8') verglichen werden zur Durchführung einer Trendanalyse oder zur Charakterisierung der Änderung des Verbraucherverhaltens im elektrischen Netz oder zur Leistungsbewertung einer elektrischen Anlage im Dauerbetrieb.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the data collection point ( 19 stored, historically measured values ( 18 ' ) of the second matrix or half-matrix ( 5 ) and that between the pairs of measured variables ( 1 ) of the second matrix or half-matrix ( 5 ) and those of the first matrix or half-matrix ( 4 ), the abnormal measured value pairs ( 2 ''' ) of the historical comparison measurements with those in the first matrix or half matrix ( 4 ) already on the basis of other historical measured value pairs ( 2 '' ) formulated expectation range limits ( 8th' ) are compared to carry out a trend analysis or to characterize the change in consumer behavior in the electrical network or to evaluate the performance of an electrical system in continuous operation.
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