КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H02J3/24 

Изобретение относится к способу контроля электрической сети энергоснабжения, при котором на по меньшей мере двух местах измерения в сети энергоснабжения регистрируются измеренные значения, характеризующие состояние электрической сети энергоснабжения, и с каждым измеренным значением ассоциируется временная метка, указывающая момент времени его регистрации.

Изобретение также относится к соответствующей системе контроля и устройству центра управления для применения в такой системе контроля.

Для того чтобы гарантировать бесперебойную и надежную работу электрических сетей энергоснабжения, в так называемых сетевых центрах управления контролируются характерные для состояния сети измеренные значения электрической сети энергоснабжения, чтобы определять, находится ли сеть энергоснабжения в номинальном рабочем состоянии или в критическом состоянии. Для этого в выбранных местах измерения электрической сети энергоснабжения посредством соответствующих преобразователей регистрируются измеренные значения электрических измеряемых параметров, таких как ток, напряжение, мощность и частота, и обычно подаются в цифровой форме на сетевой центр управления для оценки и наблюдения. Чтобы гарантировать временную привязку отдельных измеренных значений друг к другу, полученные измеренные значения обычно дополняются так называемой временной меткой, то есть данными информации о времени, которые, например, указывают то время, в которое были зарегистрированы измеренные значения. Такие временные метки могут, например, предоставляться с точностью до миллисекунды.

С увеличением количества мест измерений и при более коротких интервалах выборки при регистрации измеренных значений за последние годы быстро увеличивается число контролируемых обслуживающим персоналом на сетевых центрах управления измеренных значений и предположительно в будущем можно ожидать дополнительного их роста.

В частности, при расширении сетей энергоснабжения до так называемых «интеллектуальных» сетей, имеет место такое количество измеренных значений, которое на порядки величин превышает число измеренных значений обычных систем контроля для сетей энергоснабжения. При этом измеренные значения регистрируются, например, так называемыми векторными измерительными устройствами или блоками векторного измерения (PMU), как комплексные радиус-векторы тока и напряжения, которые включают в себя сведения об амплитуде и фазовом угле измеряемых параметров, подлежащих измерению на соответствующем месте измерений сети энергоснабжения. Такие векторные измеренные значения регистрируются с высокой частотой выборки, чтобы точнее распознавать, например, потоки нагрузки и возможные колебания сети и, при необходимости, вводить меры противодействия во избежание проявляющихся нестабильных состояний.

Как уже упоминалось, большая трудность для обслуживающего персонала в сетевом центре управления состоит в том, чтобы иметь возможность получения обоснованных выводов о текущей стабильности электрической сети энергоснабжения при большом числе контролируемых мест измерений и ассоциированных измеренных значений.

Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить способ для контроля электрической сети энергоснабжения, при котором, в частности, при большом числе контролируемых мест измерений электрической сети энергоснабжения простым способом можно было бы получить вывод о стабильности всей электрической сети энергоснабжения.

Для решения этой задачи в соответствии с изобретением предложен способ вышеуказанного типа, при котором каждое измеренное значение привязывается к опорному значению тем, что определяется частное из соответствующего измеренного значения и опорного значения с образованием нормированного измеренного значения. Для каждого измеренного значения, кроме того, предоставляется по меньшей мере одно пороговое значение, которое указывает порог, при превышении которого или при спадании ниже которого наступает критическое состояние сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений, и каждое пороговое значение привязывается к опорному значению соответствующего измеренного значения тем, что определяется частное из соответствующего порогового значения и опорного значения с образованием нормированного порогового значения. Из каждого нормированного порогового значения и относящегося к нему нормированного измеренного значения определяется разность с образованием нормированного разностного значения, причем при применении нескольких пороговых значений для одного измеренного значения нормированное разностное значение принимает значение наименьшей величины из разностей. Соответственно те определенные для соответствующих мест измерений нормированные разностные значения, у которых измеренные значения имеют совпадающие временные метки, подвергаются статистической оценке. Для каждого указанного временной меткой момента времени формируется разность из значения 1 и результата соответствующей статистической оценки с образованием временной характеристики функции статуса, указывающей статус сети энергоснабжения, и функция статуса индицируется для контроля сети энергоснабжения в устройстве центра управления сети энергоснабжения.

Таким образом, в соответствующем изобретению способе, прежде всего, измеренные значения каждого места измерений соответствующим образом обрабатываются так, что они становятся сопоставимыми друг с другом. Для этого, с одной стороны, выполняется нормировка с помощью соответствующего опорного значения, а с другой стороны, посредством формирования разности с соответствующим нормированным пороговым значением определяется, так сказать, расстояние от каждого отдельного измеренного параметра до критического состояния сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений. После этой подготовительной дополнительной обработки измеренных значений предпочтительным образом все измеренные значения, которые снабжены совпадающими временными метками, то есть зарегистрированы в тот же самый момент времени различными измерительными устройствами в сети энергоснабжения, подвергаются статистической оценке, из результата которой выводится характеристика функции статуса, на основе которой обслуживающий персонал сетевого центра управления предпочтительным образом может получить простой обзор относительно стабильности всей электрической сети энергоснабжения.

Дополнительное преимущество способа, соответствующего изобретению, состоит в том, что посредством выбранного типа предварительной обработки отдельных измеренных значений может выполняться привязка друг к другу не только измеренных значений того же самого измеряемого параметра, как, например, только значений напряжения или только значений тока; но могут даже измеренные значения различных измеряемых параметров применяться для формирования функции статуса. Тем самым для формирования функции статуса может применяться сравнительно большая база данных, которая позволяет сделать надежный вывод об общем состоянии электрической сети энергоснабжения.

Предпочтительная форма выполнения способа, соответствующего изобретению, предусматривает, что в качестве статистической оценки выполняется функция минимума, которая в качестве результата указывает наименьшее значение из нормированных разностных значений.

За счет применения такой статистической оценки может распознаваться, так сказать, локальная стабильность сети энергоснабжения, так как путем выбора наименьшего нормированного разностного значения всегда в формирование функции статуса входит именно то измеренное значение, состояние которого является наиболее критическим.

В качестве альтернативы или дополнительно, согласно другой предпочтительной форме выполнения, может предусматриваться, что в качестве статистической оценки выполняется функция среднего значения, которая в качестве результата указывает среднее значение из нормированных разностных значений.

Таким способом можно с помощью функции статуса отобразить глобальную стабильность сети энергоснабжения, так как функция статуса указывает определенное по всем местам измерения состояние электрической сети энергоснабжения. Особенно предпочтительным является, если в устройстве центра управления определяются и индицируются кривые статуса для обеих описанных статистических оценок, так что можно визуально контролировать как локальное, так и глобальное состояние электрической сети энергоснабжения обслуживающим персоналом центра управления.

Другая предпочтительная форма выполнения способа, соответствующего изобретению, предусматривает, что измеренные значения регистрируются на местах измерений с помощью векторных измерительных приборов.

Как уже упоминалось выше, с помощью таких векторных измерительных приборов (PMU) регистрируются большие количества измеренных значений и передаются на сетевой центр управления, так что путем использования способа, соответствующего изобретению, в этой связи обеспечивается особенно большое преимущество за счет улучшенного обзора для обслуживающего персонала электрической сети энергоснабжения.

В этой связи дополнительно может предусматриваться, что измеренные значения представляют собой векторные измеренные значения тока, векторные измеренные значения напряжения или производные от них измеренные значения.

Другая предпочтительная форма выполнения способа, соответствующего изобретению, предусматривает, что характеристика функции статуса контролируется, и выдается предупредительный сигнал, если характеристика превышает значение 1.

За счет этого обслуживающему персоналу автоматически сигнализируется, если кривая статуса превышает значение 1, так как в этом случае можно сделать вывод о критическом состоянии на по меньшей мере одном месте измерений в электрической сети энергоснабжения.

Другая предпочтительная форма выполнения способа, соответствующего изобретению, предусматривает, что характеристика функции статуса контролируется и выдается предупредительный сигнал, если характеристика приближается к значению 1.

За счет этого обслуживающий персонал заранее может предупреждаться, если кривая статуса приближается к значению 1. Для этого может, например, выбираться пороговое значение предупреждения равное 0,9, при превышении которого выдается предупредительный сигнал. Выбор порогового значения предупреждения может осуществляться любым образом и настраивается оператором электрической сети энергоснабжения для соответствующей цели использования.

Обычно потоки нагрузки в электрической сети энергоснабжения не являются постоянными во времени, а колеблются, например, в зависимости от времени суток, дня недели и времен года в значительной степени. Так, имеются времена, в которые имеют место очень сильные перегрузки электрической сети энергоснабжения, так как в эти времена особенно много потребителей электрической энергии вводится в действие. В такие времена пиковых нагрузок приближение соответствующих измеренных значений к соответствующему им предельному значению еще не обязательно означает, что сеть в ближайшем будущем перейдет к критическому состоянию.

Поэтому согласно другой предпочтительной форме выполнения способа, соответствующего изобретению, предложено, что для по меньшей мере двух мест измерений также формируются прогнозируемые измеренные значения, которые указывают ожидаемую будущую характеристику измеренных значений в соответствующем месте измерений. Из соответствующих прогнозируемых измеренных значений и относящихся к соответствующим измеренным значениям пороговых значений формируются нормированные прогнозируемые измеренные значения, нормированные пороговые значения и за счет формирования разности нормированных пороговых значений с нормированными прогнозируемыми измеренными значениями формируются нормированные прогнозируемые разностные значения. Нормированные прогнозируемые разностные значения с совпадающими временными метками подвергаются той самой статистической оценке, что и нормированные разностные значения. Наконец, формируется прогнозируемая функция статуса путем формирования разности из значения 1 и результата статистической оценки для соответствующего момента времени, и временная характеристика прогнозируемой функции статуса в устройстве центра управления индицируется дополнительно к характеристике функции статуса.

Особое преимущество этой формы выполнения состоит в том, что путем формирования прогнозируемой функции статуса указывается ожидаемая будущая характеристика соответствующих измеренных значений на соответствующих местах измерений, так что обслуживающий персонал сетевого центра управления путем сравнения фактической функции статуса и прогнозируемой функции статуса может сделать вывод, имеет ли место некритическое - потому что ожидаемое - повышение фактической функции статуса или функция статуса принимает неожиданно высокие значения.

В этой связи, например, может быть предусмотрено, что прогнозируемые измеренные значения определяются посредством обучаемой с помощью прошлых характеристик измеренных значений нейронной сети.

Нейронные сети уже используются в прогнозе потоков нагрузок и выдают результаты по допустимым нагрузкам. Такие способы прогнозирования потоков нагрузок известны, например, из Европейского патента ЕР 1478075 В1.

В качестве альтернативы этому может быть предусмотрено, что с помощью прогноза потоков нагрузок, который указывает ожидаемые в будущем потоки нагрузок в сети энергоснабжения, на основе моделированного отображения сети энергоснабжения выполняется моделирование поведения сети энергоснабжения, из этого моделирования выводятся измеренные значения, подходящие в соответствии с ожидаемыми потоками нагрузок для соответствующего места измерений, и выведенные измеренные значения применяются в качестве прогнозируемых измеренных значений.

В этой связи для дальнейшего повышения точности вычисленных прогнозируемых измеренных значений дополнительно может быть предусмотрено, что при моделировании поведения электрической сети энергоснабжения может использоваться производственный план энергетической установки, который указывает регулирование блоков генерации энергии электрической сети энергоснабжения для будущего отрезка времени на основе прогнозирования потоков нагрузок.

В качестве альтернативы обоим вышеописанным способам для формирования прогнозируемых измеренных значений также может быть предусмотрено, что определяются ожидаемые параметры окружающей среды, которые содержат по меньшей мере одну информацию о метеоусловиях, ожидаемых для будущего отрезка времени, из банка данных с архивированными характеристиками функции статуса выбирается та характеристика, у которой ассоциированные параметры окружающей среды наилучшим образом совпадают с ожидаемыми параметрами окружающей среды, и измеренные значения, относящиеся к выбранной характеристике функции статуса, применяются в качестве прогнозируемых измеренных значений.

Другая предпочтительная форма выполнения способа, соответствующего изобретению, предусматривает, что текущее значение функции статуса сравнивается с прогнозируемым для текущего момента времени значением прогнозируемой функции статуса путем формирования разности и формируется второй предупредительный сигнал, если величина разности превышает заданное пороговое значение. Таким способом обслуживающий персонал сетевого центра управления автоматически предупреждается, если фактическая характеристика функции статуса явно отклоняется от своей ожидаемой характеристики.

Вышеназванная задача также решается системой контроля электрической сети энергоснабжения, которая содержит измерительные устройства для регистрации измеренных значений, указывающих состояние электрической сети энергоснабжения на по меньшей мере двух местах измерений сети энергоснабжения, и устройство центра управления, которое связано коммуникационным соединением с измерительными устройствами для передачи измеренных значений, причем система контроля выполнена таким образом, чтобы для контроля сети энергоснабжения выполнять способ согласно одной из вышеописанных форм выполнения.

Кроме того, задача также решается устройством центра управления, которое выполнено с возможностью контроля электрической сети энергоснабжения в соответственно выполненной системе контроля.

Изобретение далее поясняется более подробно с помощью примеров выполнения со ссылками на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг.1 - схематичный вид системы контроля для электрической сети энергоснабжения,

Фиг.2 - схематичный вид последовательности операций способа для пояснения процесса контроля электрической сети энергоснабжения,

Фиг.3 - первый пример индикации функции статуса в устройстве центра управления,

Фиг.4 - второй пример индикации функции статуса в устройстве центра управления,

Фиг.5 - третий пример индикации функции статуса в устройстве центра управления.

Фиг.1 показывает систему 10 контроля для не показанной для наглядности чертежа электрической сети энергоснабжения. На различных местах измерений электрической сети энергоснабжения размещены измерительные устройства 11а-11h, с помощью которых могут определяться измеренные значения, характеризующие состояние электрической сети энергоснабжения на соответствующих местах измерений. При этом не требуется, чтобы каждое измерительное устройство обязательно размещалось на другом месте измерений электрической сети энергоснабжения; напротив, также возможно, что два измерительных устройства, например измерительные устройства 11а и 11b, размещены в одном и том же месте измерений и там определяют различные измеряемые параметры, например, с одной стороны, ток, а с другой стороны, напряжение, и выдают соответствующие измеренные значения. Другими определяемыми с помощью измерительных устройств измеряемыми параметрами могут, например, быть мощность, частота или температура.

Обычно измерительные устройства 11а-11h предпринимают предварительную обработку измеренных значений, при этом осуществляются фильтрация и аналого-цифровое преобразование измеренных значений. При таком аналого-цифровом преобразовании с соответствующими оцифрованными измеренными значениями также ассоциируется цифровая метка времени, то есть информация, которая для отдельного измеренного значения указывает характеристическое время (например, время регистрации соответствующего измеренного значения).

Измерительные устройства 11а-11h могут представлять собой так называемые удаленные терминальные блоки (RTU). Но также они могут представлять собой, например, векторные измерительные устройства или векторные блоки измерений (PMU), которые выполнены с возможностью определения векторных параметров на комплексной плоскости в электрической сети энергоснабжения. Например, с помощью векторных измерений с высокой частотой выборки могут измеряться векторные измеренные значения тока и векторные измеренные значения напряжения, которые содержат информацию об амплитуде и фазовом угле тока или напряжения в соответствующий момент времени регистрации.

Число измерительных устройств, разумеется, не ограничивается, как показано на фиг.1 только для примера, восемью, а напротив, пригодно для выполнения описанного далее способа контроля электрической сети энергоснабжения при любых больших количествах измерительных устройств, причем преимущества описываемого способа, в первую очередь, проявляются при больших количествах измерительных устройств.

Измерительные устройства 11а-11h через коммуникационную сеть, например коммуникационную шину 13, соединены с устройством 12 центра управления, которое может представлять собой, например, специально созданное устройство обработки данных в сетевом центре управления для контроля электрической сети энергоснабжения.

Коммуникационная шина 13, как показано на фиг.1, выполнена с возможностью непосредственного соединения измерительных устройств 11а-11h с устройством 12 центра управления. Однако в рамках изобретения также возможно применять коммуникационную шину с несколькими уровнями и включенными между ними приборами с коммуникационными возможностями. Такие приборы с коммуникационными возможностями могут представлять собой, например, электрические приборы защиты и управления в подстанции электрической сети энергоснабжения определенные регистрирующие приборы для регистрации и маршрутизации, например, так называемые объединяющие приборы или специальные коммуникационные приборы, такие как коммутаторы или концентраторы в сети передачи данных.

С помощью фиг.2 далее описывается способ контроля электрической сети энергоснабжения. На первом этапе 21а прежде всего с помощью измерительного устройства, например измерительного устройства 11а (см. фиг.1), в месте измерений электрической сети энергоснабжения путем выборки измеряемых параметров, например электрического тока, регистрируется последовательность измеренных значений, с которыми ассоциируется временная метка t, указывающая соответствующий им момент времени регистрации. В качестве результата этого этапа 21а выдаются маркированные временем измеренные значения m_a(t), причем индекс а обозначает соответствующее измерительное устройство. При известной топологии, то есть географическом расположении, компонентов в электрической сети энергоснабжения с каждым измерительным устройством и, тем самым, с каждым измеренным значением, например измеренным значением m_a(t), ассоциируются соответствующие места измерений в электрической сети энергоснабжения.

На втором этапе 22а из измеренного значения m_a(t) формируется нормированное измеренное значение $${\widehat{m}}_a(t)$$ , при этом формируется частное из измеренного значения m_a(t) и опорного значения R_a:

Опорное значение R_a может представлять собой любое подходящее опорное значение для измеренного значения m_a(t), например в качестве опорного значения R_a, может выбираться расчетное значение электрической сети энергоснабжения в соответствующем месте измерений. Для приведенного в качестве примера случая, когда представленный измеренным значением m_a(t) измеряемый параметр представляет собой электрический ток, опорное значение R_a могло бы представлять собой номинальный ток электрической сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений. Для измеренных значений измерительного устройства может определяться и применяться постоянное опорное значение. В качестве альтернативы опорное значение может также динамически устанавливаться в зависимости от других параметров, например внешней температуры или времени года.

Нормированное измеренное значение $${\widehat{m}}_a(t)$$ применяется в качестве входного значения для следующего этапа 23а обработки, в котором для соответствующей последовательности измеренных значений указывается по меньшей мере одно подходящее пороговое значение S_a, которое указывает значение соответствующего измеряемого параметра, при превышении которого или при спадании ниже которого возникает критическое состояние электрической сети энергоснабжения. Для приведенного в качестве примера случая, когда с измеренными значениями m_a(t) в качестве измеряемого параметра регистрируется электрический ток, посредством порогового значения S_a может, например, указываться верхний порог тока, который указывает критическое протекание тока в электрической сети энергоснабжения. Например, пороговое значение S_a может при этом определяться как 150% номинального тока на соответствующем месте измерений. Однако пороговое значение S_a может также представлять собой нижнее пороговое значение, которое, например, указывает нижний порог напряжения. Кроме того, для каждого измеренного значения m_a(t) могут также указываться несколько пороговых значений S_a (например, нижний и верхний порог), если измеренное значение в нормальном режиме должно находиться в диапазоне между пороговыми значениями S_a, и превышение верхнего порога, а также спадание ниже нижнего порога означало бы критическое состояние сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений.

Из порогового значения S_a путем формирования частного с тем же опорным значением R_a, к которому также привязывалось соответствующее измеренное значение m_a(t), формируется соответствующее нормированное пороговое значение $${\widehat{S}}_a$$ :

Нормированное пороговое значение $${\widehat{S}}_a$$ вместе с нормированным измеренным значением $${\widehat{m}}_a(t)$$ подается в качестве входного значения для следующего этапа 24а.

На этапе 24а выполняется формирование разности, при котором формируется абсолютная величина разности из соответствующего нормированного порогового значения $${\widehat{S}}_a$$ и нормированного измеренного значения $${\widehat{m}}_a(t)$$ :

Сформированные таким образом нормированные разностные значения Δ $${\widehat{m}}_a(t)$$ предоставляются с этапа 24а в качестве выходного значения. Для случая, когда на этапе 23а предоставлено несколько пороговых значений S_a, чтобы указать диапазон, внутри которого должно находиться измеренное значение m_a(t), на этапе 24а формируется соответственно несколько результатов. В качестве нормированного разностного значения Δ $${\widehat{m}}_a(t)$$ далее применяется, однако, только наименьшее значение сформированных разностей, так как оно отображает, так сказать, «критическое состояние» измеренного значения m_a(t).

В соответствии с описанным выше способом действий, представленным для этапов 21а-24а для предварительной обработки измеренных значений m_a(t), для каждого измерительного устройства формируется соответствующая последовательность нормированных разностных значений путем выполнения соответствующих этапов способа.

Так, например, с помощью измерительного устройства 11b (см. фиг.1) на этапе 21b формируется последовательность маркированных временем измеренных значений

m_b(t), из которых на этапе 22b посредством взятия отношения к соответственно выбранному опорному значению R_b формируется нормированное измеренное значение Δ $${\widehat{m}}_b(t)$$ . На этапе 23b путем взятия отношения по меньшей мере одного соответствующего порогового значения S_b к тому же опорному значению R_b формируется соответствующее нормированное пороговое значение $${\widehat{S}}_b$$ , так что на этапе 24b может быть сформировано нормированное разностное значение Δ $${\widehat{m}}_b(t)$$ как разность из нормированного порогового значения $${\widehat{S}}_b$$ и нормированного измеренного значения Δ $${\widehat{m}}_b(t)$$ .

Как показано пунктирными линиями на фиг.2, эта последовательность этапов выполняется для измеренных значений каждого измерительного устройства, так что, наконец, на этапах 21n, 22n и 24n формируются нормированные разностные значения Δ $${\widehat{m}}_n(t)$$ .

В то время как этапы 21a, 21b, …, 21n обычно в соответствующем измерительном устройстве выполняются самостоятельно и результирующие маркированные временем измеренные значения через коммуникационную шину 13 (см. фиг.1) передаются на устройство 12 центра управления, последующие этапы, вплоть до формирования соответствующих нормированных разностных значений Δ $${\widehat{m}}_a(t)$$ , Δ $${\widehat{m}}_b(t)$$ , …, Δ $${\widehat{m}}_n(t)$$ , осуществляются, например, также в устройстве 12 центра управления. Однако можно и эти дальнейшие этапы способа для предварительной обработки выполнять в соответствующих измерительных устройствах и затем соответствующие нормированные разностные значения передавать на устройство 12 центра управления.

После выполненной для каждой последовательности измеренных значений m_a(t), m_b(t), …, m_n(t) предварительной обработки в устройстве 12 центра управления выполняется следующий этап 25, на котором выполняется статистическая оценка тех нормированных разностных значений Δ $${\widehat{m}}_a(t)$$ , Δ $${\widehat{m}}_b(t)$$ , …, Δ $${\widehat{m}}_n(t)$$ , у которых временные метки совпадают друг другом, которые, таким образом, были зарегистрированы в один и тот же момент времени.

Наконец, на этапе 26 результат статистической оценки с этапа 25 вычитается из значения 1 и на этапе 27 представляется посредством индикаторного устройства в устройстве 12 центра управления как функция F_S(t) статуса.

На основе предварительной обработки измеренных значений соответствующих измерительных устройств с образованием соответствующих нормированных разностных значений и следующей за этим статистической оценки всех тех нормированных разностных значений, которые имеют совпадающие временные метки, состояние электрической сети энергоснабжения может быть представлено наглядным и надежным способом.

Далее со ссылками на фиг.3 и 4 представляются две приведенные для примера статистические оценки для контроля электрической сети энергоснабжения.

Например, можно именно как статистическую оценку выполнить функцию минимума, которая в качестве результата выдает наименьшее значение рассматриваемых нормированных разностных значений. Соответствующая функция F_S(t)|_min статуса указывает функцию статуса с локальной чувствительностью, так как при этом повышенное значение функции статуса возникает уже тогда, когда на одном единственном измерительном устройстве - и поэтому локально на одном месте измерений - регистрируются измеренные значения, которые лежат очень близко к их соответствующему пороговому значению и отсюда формируются соответственно малые нормированные разностные значения.

Обычно характеристика соответствующей функции F_S(t)|_min статуса будет лежать при относительно высоких значениях (таким образом, сравнительно близко к значению 1), так как может приниматься, что из множества рассмотренных измерительных устройств на различных местах измерений электрической сети энергоснабжения всегда по меньшей мере одно измерительное устройство регистрирует измеренное значение, лежащее сравнительно близко к соответствующему пороговому значению.

Так, например, из выделенных на фиг.3 характеристик мест 31 и 32 для обслуживающего персонала центра управления будет просто распознать, что по меньшей мере одно измерительное устройство в данный момент регистрирует измеренные значения, лежащие близко к их соответствующему пороговому значению. Из характеристики другого выделенного места 33 обслуживающий персонал, кроме того, может весьма просто распознать, что на по меньшей мере одном месте измерений зарегистрированные измеренные значения превышают соответствующее пороговое значение или спадают ниже него, так что здесь имеет место критическое состояние.

Устройство центра управления может, например, быть выполнено соответствующим образом, чтобы обслуживающему персоналу дать возможность путем маркирования любого места на характеристике соответствующей функции статуса, например путем маркирования максимального значения выделенной характеристики 33, указывать информацию о том измерительном устройстве, с помощью которого зарегистрировано соответствующее измеренное значение. Таким способом обслуживающий персонал для соответствующих представляющих интерес характеристик функции статуса может получать информацию о том, с помощью каких измерительных устройств - и, тем самым, в каких местах измерений электрической сети энергоснабжения - зарегистрированы измеренные значения, относящиеся к соответствующей характеристике функции статуса. При знании мест неисправностей могут выполняться соответствующие меры противодействия.

Особое преимущество представленной на фиг.3 функции F_S(t)|_min статуса, которая сформирована посредством статистической оценки путем применения функции минимума, состоит в том, что обслуживающий персонал с одного взгляда для всех измерительных устройств (и, тем самым, для всех мест измерений) может установить, имеет ли место в электрической сети энергоснабжения критическое состояние. Если характеристика соответствующей функции F_S(t)|_min статуса лежит заметно ниже значения 1, то обслуживающий персонал с одного взгляда может понять, что измеренные значения всех измерительных устройств в данный момент находятся в безопасной области и состояние электрической сети энергоснабжения соответственно является надежным. Если характеристика соответствующей функции F_S(t)|_min статуса приближается к значению 1 или даже превышает его, то обслуживающий персонал может отсюда распознать, что на по меньшей мере одном месте измерений в электрической сети энергоснабжения имеет место критическое состояние, без необходимости рассмотрения отдельных измеренных значений, зарегистрированных на соответствующих местах измерений.

Устройство центра управления может, кроме того, быть выполнено с возможностью автоматического контроля характеристики функции статуса и выдачи предупредительного сигнала, если характеристика функции статуса превышает первый порог W. Такой предупредительный сигнал выдается, например, во время процессов 31 и 32. Этот предупредительный сигнал должен давать обслуживающему персоналу устройства центра управления указание, что характеристика функции статуса приближается к значению 1, то есть, что в ближайшем будущем могло бы возникнуть критическое состояние электрической сети энергоснабжения. С помощью соответствующих подходящих мер, таких как перевод электрической энергии на альтернативные линии, управление активными сетевыми фильтрами, включение или выключение компенсаторов реактивной мощности или размыкание силовых выключателей, обслуживающий персонал может при наличии предупредительного сигнала воспрепятствовать возникновению критического состояния.

Устройство центра управления может, кроме того, быть выполнено с возможностью выдачи сигнала тревоги, если значение функции статуса превышает 1. Сигнал тревоги был бы сгенерирован вблизи места 33 на фиг.3, как только характеристика функции статуса превысит значение 1.

На фиг.4 показан пример выполнения для функции F_S(t)|_mit статуса, которая сформирована посредством статистической оценки в форме формирования среднего значения по всем нормированным разностным значениям с совпадающей временной меткой. С помощью функции F_S(t)|_mit статуса индицируется статус электрической сети энергоснабжения с глобальной чувствительностью, так как из функции F_S(t)|_mit статуса может быть считано, находится ли сеть энергоснабжения в среднем в надежном состоянии.

Для определения среднего значения могут применяться различные формы формирования среднего значения. Например, из нормированных разностных значений может быть сформировано арифметическое среднее значение. Однако также может использоваться формирование так называемых среднеквадратичных значений (RMS-значений) или другие подходящие функции среднего значения.

По сравнению с основанной на функции минимума функцией F_S(t)|_min статуса, определенная в настоящем примере выполнения функция F_S(t)|_mit статуса будет подвергаться меньшим колебаниям и скорее принимать значения в среднем диапазоне.

Преимущество представления функции F_S(t)|_mit статуса состоит в том, что обслуживающий персонал может отсюда распознать, каково состояние всей сети энергоснабжения. Если, например, функция F_S(t)|_mit статуса непрерывно возрастает и превышает, как показывает выделенное на фиг.4 место 41, даже требуемое для предупредительного сигнала пороговое значение W, то это означает, что состояние электрической сети энергоснабжения в целом приближается к критическому состоянию, и должны быть предприняты соответствующие меры.

И в этом примере выполнения устройство центра управления может быть выполнено с возможностью, путем соответственно автоматического контроля функция F_S(t)|_mit статуса, выдачи предупредительного сигнала при превышении порогового значения предупреждения W и выдачи сигнала тревоги при превышении значения 1.

Особенно хороший обзор текущего состояния сети энергоснабжения может быть достигнут тогда, когда поясненные на фиг.3 и 4 формы представления одновременно индицируются устройством центра управления, то есть чтобы обслуживающему персоналу состояние электрической сети энергоснабжения одновременно индицировалось как с локальной, так и с глобальной чувствительностью. А именно, если характеристика глобальной функции F_S(t)|_mit статуса остается примерно постоянной, а значение локальной функции F_S(t)|_min статуса одновременно превышает значение 1, то отсюда очень просто сделать вывод, что электрическая сеть энергоснабжения в данный момент подвергается действию только локально ограниченных помех, которые могут быть устранены посредством соответствующих локальных мер. Однако если происходят превышения локальной функции F_S(t)|_min статуса выше значения 1 и одновременно значение глобальной функции F_S(t)|_mit статуса находится вблизи значения 1, то отсюда можно заключить, что по меньшей мере для большой части электрической сети энергоснабжения имеет место соответствующая проблема, и должны предприниматься соответствующие меры.

Устройство центра управления может, кроме того, быть выполнено таким образом, что оно для каждого измерительного устройства или каждого места измерений вычисляет прогнозируемые измеренные значения, которые указывают ожидаемый ход изменения соответствующих измеренных значений на соответствующих местах измерений, на которых расположено соответствующее измерительное устройство.

Такой ожидаемый ход изменения прогнозируемых измеренных значений может вычисляться таким образом, что предоставляемый и без того местом измерений прогноз потоков нагрузок в электрической сети энергоснабжения служит в качестве основы для будущего промежутка времени и из соответствующих потоков нагрузок и выводятся имеющие место на соответствующем месте измерений измеренные значения. Для этого может применяться математическое моделирование электрической сети энергоснабжения, в котором заданы ожидаемые потоки нагрузок, чтобы иметь возможность определять характеристику (ход изменения) измеренных значений для каждого места измерений. Чтобы точность формирования ожидаемых измеренных значений с помощью этого метода еще больше повысить, может также привлекаться так называемый производственный план энергетической установки, который указывает планируемое регулирование блоков генерации энергии, как, например, крупных энергетических установок, так что влияния регулирования этих блоков генерации энергии могут вводиться в математическое моделирование сети энергоснабжения и соответственно более точные прогнозируемые измеренные значения могут вычисляться для отдельных измерительных устройств или мест измерений.

Альтернативный метод для определения прогнозируемых измеренных значений может, например, использоваться при применении соответственно обученной нейронной сети. Нейронная сеть при этом обучается посредством прошлых характеристик фактических измеренных значений на соответствующих местах измерений и с учетом внешних параметров, например, времени суток, дня недели, времени года, а также погодной климатической информации может генерировать прогноз будущей характеристики измеренных значений.

Другой альтернативный метод для определения прогнозируемых измеренных значений обеспечивается тем, что предоставляются будущие параметры окружающей среды, например, погодная информация из метеопрогнозов, которые могут повлиять на характеристику измеренных значений в соответствующем будущем интервале времени. Из банка данных с сохраненными архивными данными в качестве прогнозируемых измеренных значений могут тогда выбираться те измеренные значения для каждого места измерений, параметры окружающей среды которых совпадают с ожидаемыми параметрами окружающей среды. Для этого в банке данных архивной информации, разумеется, должны также сохраняться упомянутые параметры окружающей среды, такие как, например, метеорологическая информация на отдельных местах измерений, время суток, день недели, а также время года, чтобы иметь возможность выполнять соответствующее сравнение.

Если в соответствии с описанным способом действий были определены прогнозируемые измеренные значения для измерительного устройства на месте измерений, то отсюда можно аналогично способу действий при обработке соответствующих измеренных значений, как они показаны на фиг.2, формировать нормированные прогнозируемые измеренные значения путем отнесения к опорному значению, нормированные пороговые значения из по меньшей мере одного соответствующего порогового значения, которое относится к опорному значению, и нормированные прогнозируемые разностные значения путем формирования разности из нормированного порогового значения и соответствующего нормированного прогнозируемого измеренного значения. При этом нужно только обращать внимание на то, чтобы применялись те же самые опорные значения и пороговые значения, как они используются при фактических измеренных значениях для предварительной обработки данных.

Наконец, из соответствующей статистической оценки всех прогнозируемых разностных значений с совпадающей временной меткой может определяться соответствующая прогнозируемая функция статуса, так что соответственно формируется разность между значением 1 и результатом этой статистической оценки. Соответствующая прогнозируемая функция статуса тогда индицируется дополнительно посредством устройства центра управления.

Для этого на фиг.5 в качестве примера представлена для сформированной посредством формирования среднего значения функции F_S(t)|_mit статуса (сплошная линия) соответствующая сформированная посредством формирования среднего значения прогнозируемая функция F*_S(t)|_mit статуса (пунктирная линия). Фактическая функция F_S(t)|_mit статуса заканчивается в фактический момент времени при t₀. Характеристика соответствующей прогнозируемой функции F*_S(t)|_mit статуса представляет до момента времени t₀ спрогнозированную в прошлом характеристику, в то время как она для следующего за действительным моментом времени t₀ будущего временного диапазона указывает желательный ход изменения функции F_S(t)|_mit статуса.

За счет дополнительного представления прогнозируемой функции статуса к фактической функции статуса обслуживающему персоналу в центре управления предпочтительным образом может даваться возможность предпринимать оценку, ожидается ли определенный ход изменения, например, нарастание фактической функции статуса, или речь идет о неожиданно возникающем событии. Например, может ожидаться, что к определенному времени суток, когда традиционно подключается множество электрических потребителей, потоки нагрузок в электрической сети энергоснабжения возрастают, без того чтобы отсюда можно было бы вывести указание на возможно возникающее критическое состояние электрической сети энергоснабжения. Соответствующая прогнозируемая функция статуса в таком временном интервале также возрастала бы, так что при сравнении прогнозируемой функции статуса с соответствующей фактической функцией статуса распознается, что возрастающая характеристика функции статуса соответствует ожидаемому возрастанию. На фиг.5 такое ожидаемое поведение функции F_S(t)|_mit статуса представлено для примера в (прошедшем) временном интервале до момента времени t_W.

Если, однако, фактическая функция статуса заметно отклоняется от прогнозируемой функции статуса, то можно отсюда заключить, что непрогнозируемое - и, тем самым, неожиданное - событие является ответственным за возрастание функции статуса, и, таким образом, уже к более раннему моменту времени может проводиться соответствующий анализ и, при необходимости, могут приниматься меры противодействия.

Для поддержки обслуживающего персонала устройство центра управления может, например, выполняться с возможностью анализа характеристик фактической функции и прогнозируемой функции статуса, при этом оно формирует разность между функцией статуса и прогнозируемой функцией статуса и выдает предупредительный сигнал, если разность превышает определенное пороговое значение, так как к этому моменту времени отклонение фактической функции статуса от прогнозируемой функции статуса является весьма заметным.

К примеру, на фиг.5 указан момент времени t_W, в который разность (представлена двойной стрелкой 51 между фактической функцией F_S(t)|_mit статуса и прогнозируемой функцией F*_S(t)|_mit статуса) превышает заданное пороговое значение. К этому моменту времени устройством центра управления выдается предупредительный сигнал, так что обслуживающему персоналу указывается на отклонение.

Прогнозируемая функция статуса может, разумеется, также применяться к функциям статуса, вычисленным посредством другой статистической оценки, например, для показанной на фиг.3, сформированной посредством функции минимума функции F_S(t)|_min статуса может формироваться соответствующая прогнозируемая функция F*_S(t)|_min статуса.

С помощью описанного способа для контроля электрической сети энергоснабжения для обслуживающего персонала центра управления очень простым и наглядным образом может предоставляться информация о состоянии электрической сети энергоснабжения. При этом в зависимости от типа статистической оценки центры тяжести могут устанавливаться в различных местах электрической сети энергоснабжения, например, может проводиться контроль с локальной чувствительностью или с глобальной чувствительностью соответственно описанной выше для примера функции статуса. За счет ввода прогнозируемой функции статуса обслуживающему персоналу может предоставляться в распоряжение дополнительный элемент сравнения, чтобы проверить достоверность хода изменения соответствующей функции статуса.

За счет того, что обслуживающему персоналу таким образом предоставляется обзор всей электрической сети энергоснабжения на основе одной или нескольких кривых статуса, наглядность представления состояния электрической сети энергоснабжения по сравнению с отдельным наблюдением характеристик множества измеренных значений заметно повышается, так что надежность эксплуатации электрической сети энергоснабжения увеличивается.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение и повышение надежности способа при большом числе мест измерений сети энергоснабжения. Согласно способу каждое значение, измеренное с помощью векторного измерительного прибора, привязывается к опорному значению с образованием нормированного измеренного значения, для каждого измеренного значения предоставляется пороговое значение, указывающее порог, с которого наступает критическое состояние сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений, каждое пороговое значение привязывается к опорному значению с образованием нормированного порогового значения, из каждого нормированного порогового значения и относящегося к нему нормированного измеренного значения определяется нормированное разностное значение, нормированные разностные значения с совпадающими временными метками подвергаются статистической оценке, из результата которой формируется функция статуса, и функция статуса индицируется в устройстве (12) центра управления сети энергоснабжения. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ контроля электрической сети энергоснабжения, в котором
- на по меньшей мере двух местах измерения в сети энергоснабжения посредством измерительных устройств (11a-11h) регистрируют измеренные значения, характеризующие состояние электрической сети энергоснабжения, и
- с каждым измеренным значением ассоциируют временную метку, указывающую момент времени его регистрации;
отличающийся тем, что
- регистрируют измеренные значения на местах измерений с помощью векторных измерительных приборов, причем
- измеренные значения представляют собой векторные измеренные значения тока и векторные измеренные значения напряжения или производные от них измеренные значения,
- посредством соответствующего измерительного устройства (11a-11h) или устройства (12) центра управления, связанного с измерительными устройствами (11a-11h), каждое измеренное значение привязывают к опорному значению путем определения частного из соответствующего измеренного значения и опорного значения с образованием нормированного измеренного значения;
- посредством соответствующего измерительного устройства (11a-11h) или устройства (12) центра управления, связанного с измерительными устройствами (11a-11h), для каждого измеренного значения предоставляют по меньшей мере одно пороговое значение, которое указывает порог, при превышении которого или при спадании ниже которого наступает критическое состояние сети энергоснабжения на соответствующем месте измерений;
- посредством соответствующего измерительного устройства (11а-11h) или устройства (12) центра управления, связанного с измерительными устройствами (11a-11h), каждое пороговое значение привязывают к опорному значению соответствующего измеренного значения путем определения частного из соответствующего порогового значения и опорного значения с образованием нормированного порогового значения;
- посредством устройства (12) центра управления определяют величину разности из каждого нормированного порогового значения и относящегося к нему нормированного измеренного значения с образованием нормированного разностного значения, причем при применении нескольких пороговых значений для одного измеренного значения в качестве нормированного разностного значения принимают значение наименьшей величины разностей;
- посредством устройства (12) центра управления осуществляют статистическую оценку соответственно тех определенных для соответствующих мест измерений нормированных разностных значений, измеренные значения которых имеют совпадающие временные метки;
- посредством устройства (12) центра управления для каждого указанного временной меткой момента времени формируют разность из значения 1 и результата соответствующей статистической оценки с образованием временной характеристики функции статуса, указывающей статус сети энергоснабжения; и
- индицируют функцию статуса для контроля сети энергоснабжения в устройстве (12) центра управления сети энергоснабжения; и
- контролируют характеристику функции статуса и выдают предупредительный сигнал, если характеристика превышает значение 1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
в качестве статистической оценки выполняют функцию минимума, которая в качестве результата указывает наименьшее значение из нормированных разностных значений.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
в качестве статистической оценки выполняют функцию среднего значения, которая в качестве результата указывает среднее значение из нормированных разностных значений.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что
дополнительно контролируют характеристику функции статуса и выдают предупредительный сигнал, если характеристика приближается к значению 1.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что
для по меньшей мере двух мест измерений также формируют прогнозируемые измеренные значения, которые указывают ожидаемую будущую характеристику измеренных значений в соответствующем месте измерений;
из соответствующих прогнозируемых измеренных значений и относящихся к соответствующим измеренным значениям пороговых значений формируют нормированные прогнозируемые измеренные значения, нормированные пороговые значения и путем формирования разности нормированных пороговых значений с нормированными прогнозируемыми измеренными значениями формируют нормированные прогнозируемые разностные значения;
нормированные прогнозируемые разностные значения с совпадающими временными метками подвергают той же самой статистической оценке, что и нормированные разностные значения;
формируют прогнозируемую функцию статуса путем формирования разности из значения 1 и результата статистической оценки для соответствующего момента времени; и
временную характеристику прогнозируемой функции статуса в устройстве (12) центра управления индицируют дополнительно к характеристике функции статуса.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что
прогнозируемые измеренные значения определяют посредством обучаемой с помощью прошлых характеристик измеренных значений нейронной сети.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что
с помощью прогноза потоков нагрузок, который указывает ожидаемые в будущем потоки нагрузок в сети энергоснабжения, на основе моделированного отображения сети энергоснабжения выполняют моделирование поведения сети энергоснабжения;
из этого моделирования выводят измеренные значения, подходящие в соответствии с ожидаемыми потоками нагрузок для соответствующих мест измерений; и
выведенные измеренные значения применяют в качестве прогнозируемых измеренных значений.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что
при моделировании поведения электрической сети энергоснабжения также используют производственный план энергетической установки, который указывает регулирование блоков генерации энергии электрической сети энергоснабжения для будущего отрезка времени на основе прогнозирования потоков нагрузок.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что
определяют ожидаемые параметры окружающей среды, которые содержат по меньшей мере одну информацию о метеоусловиях, ожидаемых для будущего отрезка времени;
из банка данных с архивированными характеристиками функции статуса выбирают ту характеристику, у которой ассоциированные параметры окружающей среды наилучшим образом совпадают с ожидаемыми параметрами окружающей среды; и
измеренные значения, относящиеся к выбранной характеристике функции статуса, применяют в качестве прогнозируемых измеренных значений.

10. Способ по п. 5, отличающийся тем, что
текущее значение функции статуса сравнивают с прогнозируемым для текущего момента времени значением прогнозируемой функции статуса путем формирования разности; и
формируют второй предупредительный сигнал, если величина разности превышает заданное пороговое значение.

11. Система (10) контроля электрической сети энергоснабжения, которая содержит
измерительные устройства (11a-11h) для регистрации измеренных значений, указывающих состояние электрической сети энергоснабжения на по меньшей мере двух местах измерений сети энергоснабжения; и
устройство (12) центра управления, которое связано коммуникационным соединением с измерительными устройствами (11a-11h) для передачи измеренных значений;
причем система (10) контроля выполнена таким образом, чтобы для контроля сети энергоснабжения выполнять способ согласно одному из пп. 1-10.

12. Устройство (12) центра управления, которое выполнено с возможностью контроля электрической сети энергоснабжения в системе (10) контроля, выполненной согласно п. 11.