АДАПТИВНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СВЕТА ДЛЯ СИСТЕМ ОСЛАБЛЕНИЯ ДУГИ Российский патент 2016 года по МПК H02H7/26 H02H3/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее раскрытие относится в основном к детектированию электродуговых коротких замыканий, а точнее к адаптивной, на основе контроллера, системе защиты от электродуговых коротких замыканий, для детектирования и ослабления дуговых коротких замыканий в присутствии других источников света.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В прошлом, системы защиты от дуговых коротких замыканий были спроектированы для детектирования и ослабления разрушительного образования дуги в электроэнергетических системах. В одном подходе использованы датчики света для детектирования величины интенсивности света, присутствующего в системе, и сравнения этой величины с фиксированным пороговым значением, для определения того, указывает ли детектированный свет на дуговое короткое замыкание. При детектировании дугового короткого замыкания, система защиты от дуги указывает на то, какое защитное устройство следует привести в действие для ослабления дуги.

Как правило, системы обеспечивают относительно низкий порог чувствительности, для детектирования наличия события дугового короткого замыкания, перед тем как оно станет слишком разрушительным. Однако в ходе эксплуатации электроэнергетической системы датчики света могут детектировать свет от источников, которые вызывают разрушительное дугообразование, таких как, например, переключатели, лампы или окружающая среда. Детектирование света, исходящего из этих или других источников, может ошибочно привести в действие защитное устройство (т.е. досадное срабатывание). Это ошибочное приведение в действие защитного устройства отягощается необходимостью установки системы, относительно чувствительной к свету.

Притом что были разработаны системы защиты от дуги, обладающие различными уровнями светочувствительности во время изготовления, существует вероятность того, что пользователь может установить систему, обладающую ненадлежащим уровнем чувствительности. Более того, с течением времени условия эксплуатации электроэнергетических систем часто изменяются, например, из-за подвергшейся коррозии, износу или старению проводки, соединителей, контактов или изоляции, отсутствия контакта, электропроводки, поврежденной вследствие короткого замыкания гвоздями или зажимами сквозь изоляцию, и электростатического напряжения, вызванного повторяющимися перегрузками, отказами освещения, скачками мощности, и т.д. В результате таких изменений в условиях эксплуатации электроэнергетической системы, система защита от дуги, которая, как только она стала пригодной для детектирования дуговых коротких замыканий, может претерпевать неприемлемо частые досадные срабатывания защитного устройства.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие обеспечивает гибкий и адаптивный подход для идентификации и ослабления событий дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе, при адаптивном игнорировании «благоприятных» событий или событий, не являющихся дуговым коротким замыканием, которые могли бы, в ином случае, быть принятыми за дуговое короткое замыкание. Вкратце, настоящее раскрытие позволяет избежать включения «фальшивых положительных» сигналов и более четко проводит разницу между истинными событиями дугового короткого замыкания и событиями, которые в ином случае могут составлять часть определенных характеристик дугового короткого замыкания (таких как генерирование внезапной вспышки света), но которые на самом деле не являются событиями дугового короткого замыкания. Согласно аспектам настоящего изобретения, система детектирования на основе контроллера сконфигурирована с возможностью адаптивного исследования, проводимого для различения между собой детектированного света, который указывает на событие дугового короткого замыкания, и детектированного света, который не относится к событию дугового короткого замыкания. В частности, система детектирования сконфигурирована с возможностью наблюдения за электроэнергетической системой, поскольку она функционирует при различных условиях для генерирования световых событий, которые не связаны с событиями дугового короткого замыкания. Используя исследуемую информацию о световых событиях, которые не связаны с событиями дугового короткого замыкания, система детектирования определяет один или более алгоритмов детектирования. При нормальной работе электроэнергетической системы, адаптивно определяемые один или более алгоритмов детектирования применяются для идентификации событий дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе. Система детектирования может быть сконфигурирована с возможностью проверки адаптивно определенных алгоритмов детектирования путем эксплуатации электроэнергетической системы, для генерирования дополнительных известных световых событий и проверки того, идентифицируют ли алгоритмы детектирования события дугового короткого замыкания.

Следовательно, настоящее раскрытие обеспечивает системы и способы, которые обращаются к проблемам, связанным с досадными срабатываниями устройства для защиты от дугового короткого замыкания, вызванными присутствием других источников света в электроэнергетической системе. Дополнительно, настоящее раскрытие обеспечивает систему, которая может быть адаптивно отрегулирована, чтобы она соответствовала измененным условиям (например, старению) и конфигурациям (например, добавлению/удалению нагрузки, новой контрольно-измерительной аппаратуре, и т.д.) электроэнергетической системы. Более того, адаптивно регулируемые системы и способы, обеспечиваемые настоящим раскрытием, снижают материально-технические проблемы.

Вышеописанные и дополнительные особенности и воплощения настоящего раскрытия станут понятными для специалистов в данной области техники, ввиду подробного описания различных вариантов воплощения и/или особенностей, которое приведено со ссылкой на чертежи, краткое описание которых представлено ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеописанные и другие преимущества настоящего раскрытия станут ясными при прочтении следующего подробного описания и со ссылкой на чертежи.

ФИГ. 1 представляет собой функциональную схему примерной электроэнергетической системы, согласно аспекту настоящего изобретения.

ФИГ. 2 представляет собой функциональную схему светочувствительных датчиков, системы детектирования дуги и защитного устройства, проиллюстрированного на ФИГ. 1.

ФИГ. 3 представляет собой блок-схему примерного технологического процесса для адаптивной идентификации события дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе, согласно аспекту настоящего изобретения.

Притом что настоящее раскрытие подвержено воздействию различных модификаций и альтернативных форм, конкретные варианты воплощения были показаны в качестве примера на чертежах и будут подробно описаны в настоящей работе. Однако следует понимать, что настоящее раскрытие не должно быть ограничено конкретными раскрытыми формами. Изобретение скорее охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, соответствующие сущности и объему настоящего раскрытия.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

Событие дугового короткого замыкания, как правило, представляет собой непреднамеренное появление неиспользуемого тока, протекающего через ионизованный газ (например, воздух), по меньшей мере, между двумя проводниками тока, или, по меньшей мере, между одним проводником тока и нейтральным проводником или землей. Например, событие дугового короткого замыкания может возникнуть между двумя проводниками, когда проводники находятся слишком близко друг к другу, или напряжение превышает уровень прочности изоляции проводников. Такие события дугового короткого замыкания могут вызвать интенсивные волны тепла (потенциально, с такими высокими температурами, как 20000°C), света, сжатия и звуковые/ударные волны, которые могут угрожать электрическим компонентам электроэнергетической системы. Системы и способы, согласно настоящему раскрытию, опираются на тот факт, что события дугового короткого замыкания в электроэнергетических системах порождают возникновение света (т.е., световые события), которые могут быть детектированы светочувствительными датчиками.

Однако события дугового короткого замыкания бывают вызваны не только источником света в электроэнергетических системах. Например, электроэнергетическая система может включать в себя и другие источники света, такие как, например, лампы, СИД или отверстия, открытые в окружающую среду. Дополнительно, например, некоторые электроэнергетические системы включают в себя переключатели, разъемные соединения, прерыватели цепи и т.д., которые могут генерировать дуги при прерывании тока, текущего в проводниках. Эти типы дуг обычно можно локализовать и можно безопасно с ними работать в ходе нормальной эксплуатации электроэнергетической системы. Такие световые события (называемые здесь «световые события, не вызывающие дугового короткого замыкания») обычно бывают ожидаемыми, полезными или безвредными событиями, которые возникают в ходе нормальной эксплуатации электроэнергетической системы. Система и способы, согласно настоящему раскрытию, позволяют адаптивно исследовать различия между световыми событиями, не относящимися к дуговому короткому замыканию, и событиями дугового короткого замыкания, в целях защиты электроэнергетической системы от повреждающих воздействий событий дугового короткого замыкания, при сдерживании досадных срабатываний защитных устройств.

Обратимся к ФИГ. 1, где проиллюстрирована функциональная блок-схема примерной электроэнергетической системы 10 (например, распределительного шкафа). Электроэнергетическая система 10 обычно включает в себя электрический источник 12 электропитания, трехфазный шинопровод (или шинопроводную группу) 14 и электрическую нагрузку 16. Электрический источник 12 электропитания (например, генератор) подает электроэнергию на электрическую нагрузку 16 (например, двигатель) через шинопровод 14. Электроэнергетическая система 10 дополнительно включает в себя один или более датчиков 18 света, которые сконфигурированы с возможностью детектирования света и генерирования электрического сигнала, указывающего на детектированный свет. Например, датчики 18 света могут включать в себя фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы, фотоэлементы, фотоумножители, фототрубки, приборы с зарядовой связью, СИД или оптоволоконные датчики. Одним неограничивающим примером серийно выпускаемого датчика 18 света является OSRAM SFH203 PFA, изготовленный компанией с ограниченной ответственностью OSRAM Opto Semiconductors, которая в настоящее время размещается по адресу 3870 North First Street, Сан-Хосе, Калифорния, 95134, на который может влиять, например, резистор для генерирования сигнала, указывающего на детектированный свет.

Датчики 18 света коммуникативно связаны с адаптивной системой 20 детектирования дуги, которая сконфигурирована с возможностью детектирования наличия события дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе 10. Адаптивная система 20 детектирования дуги также сконфигурирована с возможностью генерирования сигнала короткого замыкания, когда адаптивная система 20 детектирования дуги детектирует событие дугового короткого замыкания, как будет подробно описано ниже. Адаптивная система 20 детектирования дуги коммуникативно связана с защитным устройством 22. Защитное устройство 22 сконфигурировано с возможностью приема сигнала дугового короткого замыкания от адаптивной системы 20 детектирования дуги и ослабления события дугового короткого замыкания. Например, защитное устройство 18 может включать в себя один или более прерывателей цепи, плавких предохранителей и/или закорачивающих перемычек, обеспеченных между электрическим источником 12 электропитания и шинопроводом 14.

Хотя трехфазный шинопровод 14 показан на ФИГ. 1, специалистам в данной области техники следует учесть, что аспекты настоящего изобретения в равной мере применимы как для однофазных, так и для многофазных шинопроводов. И хотя электроэнергетическая система 10, показанная на ФИГ. 1, включает в себя два датчика 18 света, в электроэнергетической системе 10 может быть использовано большее или меньшее количество датчиков 18 света. Более того, электроэнергетическая система может воплощать или включать в себя другие электрические подсистемы, имеющие различные электрические устройства, сконфигурированные с возможностью управления, защиты или подачи электроэнергии.

Тогда как событие дугового короткого замыкания может возникнуть в любом местоположении в электроэнергетической системе 10, события дугового короткого замыкания часто возникают между шинопроводами 14 или шинопроводами 14 и землей. Примеры события дугового короткого замыкания, возникающего на шинопроводе 14, проиллюстрированы на ФИГ. 1 под номером ссылки 24. Пример светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, возникающего вблизи шинопровода 14, и пример светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, возникающего далеко от шинопровода 14, проиллюстрированы на ФИГ. 1 под номером ссылки 26. Световые события, не относящиеся к дуговому короткому замыканию 26, могут быть сгенерированы, например, посредством переключателей, ламп, распределительного устройства, коммутаторов, прерывателей цепей, низковольтных воздушных прерывателей, связанных с коробом центра управления электродвигателями (MCC), окном, открытым для света из окружающей среды, и т.д. Предполагается, что датчики 18 света могут быть преимущественно расположены в местоположениях в электроэнергетической системе 10, где может ожидаться возникновение события 24 дугового короткого замыкания и/или светового события 26, не относящегося к дуговому короткому замыканию. Эти световые события 26, не относящиеся к дуговому короткому замыканию, могут генерировать сигнатуры сигнала света и/или тепла, обладающие интенсивностью и/или продолжительностью, которые в ином случае могут быть приняты за световое событие, связанное с дуговым коротким замыканием.

Обратимся теперь к ФИГ. 2, где проиллюстрирована блок-схема датчиков 18 света, адаптивной системы 20 детектирования дугового короткого замыкания и защитного устройства 22. Адаптивная система 20 детектирования дугового короткого замыкания включает в себя память 28 и пользовательское устройство 30 ввода, коммуникативно связанное с контроллером 32. Как правило, контроллер 32 может быть внедрен в виде комбинации элементов аппаратного и программного обеспечения. Особенности аппаратного обеспечения включают в себя сочетания оперативно связанных компонентов аппаратного обеспечения, включающих в себя микропроцессоры, логические схемы, коммуникационные/сетевые порты, цифровые фильтры, память или логические цепи. Одним неограничивающим примером серийно выпускаемого контроллера 32 является модель контроллера Texas Instruments, серийный номер TMS320LC2406A, изготовленного компанией Texas Instruments, которая в настоящее время расположена по адресу 12500 TI Boulevard, Даллас, Техас, 75243.

Контроллер 32 может включать в себя процессор 34 для обработки сигналов, твердотельный компьютерный носитель 36 информации и генератор 38 сигнала дугового короткого замыкания. Процессор 34 для обработки сигналов сконфигурирован с возможностью приема и обработки световых сигналов от датчиков 18 света. Например, процессор 34 для обработки сигналов может быть сконфигурирован с возможностью фильтрования световых сигналов или выполнения преобразования Фурье. Контроллер 32 сконфигурирован с возможностью, используя световые сигналы, выполнять операции, указанные в исполняемом на компьютере коде, хранящемся на компьютерном носителе 36, для определения того, было ли детектировано событие дугового короткого замыкания, и, если контроллер 32 определяет, что событие дугового короткого замыкания было детектировано, то генератор 38 сигнала дугового короткого замыкания генерирует и передает сигнал короткого замыкания на защитное устройство 22. Согласно одному неограничивающему примеру, генератор 38 сигнала дугового короткого замыкания может представлять собой схему сдвига уровня операционного усилителя и управляющую схему.

На ФИГ. 2 процессор 34 для обработки сигналов показан как часть контроллера 32; однако предполагается, что, согласно некоторым вариантам воплощения, процессор 34 для обработки сигналов может быть воплощен отдельно от контроллера 32. Согласно одному варианту воплощения, процессор 34 для обработки сигналов может представлять собой схему формирования и фильтрации сигналов, которая включает в себя операционный усилитель, сконфигурированный как двухполюсный активный фильтр Саллен-Кея с отсечкой, установленной для устранения составляющих сигнала, которые вызывают наложение спектров, вызванное частотой дискретизации аналогово-цифрового преобразователя на контроллере 32. Например, при частоте дискретизации 550 кГц, могут быть установлены полюса фильтра, имеющие точку -3 дБ при 50 кГц. Процессор 34 для обработки сигналов также может определять масштаб сигнала для диапазона ввода аналогово-цифрового преобразователя контроллера 32.

Операции, указанные в исполняемом на компьютере коде, хранящемся на компьютерном носителе 36, могут включать в себя множество функциональных модулей, включая исследующий модуль 40, проверочный модуль 42 и модуль детектирования 44, хранящийся на компьютерном носителе 36. Пользовательское устройство 30 ввода коммуникативно связано с контроллером 32, для облегчения выбора среди функций из различных модулей. Хотя исполняемый на компьютере код для модулей хранится на компьютерном носителе 36 в контроллере 32, представленном на ФИГ. 2, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что код для модулей может быть сохранен и в других устройствах, таких как, например, память 28. И хотя на ФИГ. 2 показаны три дискретных модуля, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что функции из любых двух или более модулей могут быть скомбинированы в одном модуле, или функции из любого одного модуля могут быть разделены на несколько подмодулей. Каждый модуль будет далее описан по очереди.

Модуль 44 детектирования отвечает за идентификацию события дугового короткого замыкания в ходе обычной эксплуатации электроэнергетической системы 10, а если было идентифицировано дуговое короткое замыкание, то - за генерирование сигнала короткого замыкания. Модуль 44 детектирования идентифицирует событие дугового короткого замыкания, с использованием одного или более алгоритмов детектирования, хранящихся в памяти 28. Например, согласно некоторым особенностям настоящего изобретения, модуль 44 детектирования может обрабатывать световой сигнал, полученный от датчиков 18 света (или от процессора 34 для обработки сигналов) для определения одной или более характеристик светового сигнала, с использованием одного или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей, хранящихся в памяти 28. Одна или более характеристик светового сигнала могут включать в себя (но не ограничено) одно из: величины интенсивности света, скорости изменения величины интенсивности, частоты, длины волны, продолжительности, направления или угла падения света, падающего на датчики 18 света, и/или любой другой величины, которая может быть выведена с помощью алгоритма, нейронной сети или математической модели. Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, одна или более характеристик светового сигнала могут считаться сигнатурой светового сигнала.

Модуль 44 детектирования может затем сравнивать одну или более характеристик светового сигнала с одним или более критериев короткого замыкания, хранящихся в памяти 28. Один или более критериев короткого замыкания могут включать в себя, например, одно или более пороговых значений, диапазонов пороговых значений или заданных сигнатур светового сигнала. Исходя из сравнения одной или более характеристик с одним или более критериев короткого замыкания, модуль 44 детектирования может определить, было ли детектировано событие дугового короткого замыкания адаптивной системой 20 детектирования дугового короткого замыкания. Предполагается, что, согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, модуль 44 детектирования также может быть сконфигурирован с возможностью хранения времени и данных, связанных с детектированными световыми событиями, не относящимися к дуговому короткому замыканию, и событиями дугового короткого замыкания в памяти 28 для дальнейшего анализа.

Исследующий модуль 40 отвечает за адаптивное определение одного или более алгоритмов детектирования (например, одного или более алгоритмов, нейронных сетей, математических моделей и/или одного или более критериев короткого замыкания), используемых модулем 44 детектирования. С помощью исследующего модуля 40, запускаемого пользовательским устройством 30 ввода, электроэнергетическая система 10 функционирует для формирования или генерирования световых событий, не относящихся к дуговому короткому замыканию. Например, размыкающий переключатель для короба центра управления электродвигателями может открываться и закрываться при различных условиях эксплуатации (например, при отсутствии нагрузки, световой нагрузки, тяжелой нагрузки, и т.д.), или же свет СИД может быть активирован и деактивирован для формирования различных световых событий, не относящихся к дуговому короткому замыканию. Световые сигналы, полученные от датчиков 18 света (или процессора 34 для обработки сигналов) в ходе такой эксплуатации электроэнергетической системы 10, таким образом, известны как указывающие на световые события, не относящиеся к дуговому короткому замыканию. В результате, исследующий модуль 40 может получать информацию о детектированных световых событиях, не относящихся к дуговому короткому замыканию, которые могут быть использованы для определения (или настройки) одного или более алгоритмов детектирования, используемых модулем 44 детектирования. Пользователь, преимущественно, может тщательно управлять электроэнергетической системой 10, реализуя на практике широкий диапазон условий эксплуатации для электроэнергетической системы 10, с получением, насколько возможно, большого количества информации о различных световых событиях, не относящихся к дуговому короткому замыканию, которые могут происходить в ходе нормальной работы электроэнергетической системы 10.

Согласно некоторым аспектам настоящего изобретения исследующий модуль 40 может определять один или более критериев короткого замыкания. Например, критерии короткого замыкания могут представлять собой минимальное пороговое значение, и модуль 44 детектирования может быть сконфигурирован с возможностью генерирования сигнала короткого замыкания (указывающего на событие дугового короткого замыкания), если он определяет, что величина интенсивности полученного светового сигнала является большей, чем минимальное пороговое значение. После формирования световых событий, не относящихся к дуговому короткому замыканию (или поскольку они формируются), и поскольку исследующий модуль 40 обрабатывает соответствующие световые сигналы, исследующий модуль 40 может определить, что световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию, привело к световому сигналу с величиной интенсивности света, которая была больше, чем пороговое значение, хранящееся в памяти 28. Исследующий модуль 40 может отрегулировать (т.е. определить) пороговое значение путем сохранения большего значения в памяти 28. В результате, если электроэнергетическая система 10 впоследствии будет работать с приведенным в действие модулем 44 детектирования, модуль 44 детектирования не будет генерировать сигнал короткого замыкания, если будущие светового события будут определены как имеющие величину интенсивности света, эквивалентную или меньшую, чем величины интенсивности света, возникшего вследствие световых событий, не относящихся к дуговому короткому замыканию, детектированных ранее с помощью приведенного в действие исследующего модуля 40. Поскольку этот пример демонстрирует, что если исследующий модуль 40 не имел отрегулированного порогового значения, то модуль 44 детектирования может получить ошибочно сгенерированный сигнал короткого замыкания, и в результате в ходе нормальной работы электроэнергетической системы 10 произойдет ошибочное срабатывание защитного устройства 22 в ответ на световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию.

В качестве другого примера, один или более критериев короткого замыкания могут представлять собой одну или более сигнатур светового сигнала, которые были определены исследующим модулем 40, соответствующих световому событию, не относящемуся к дуговому короткому замыканию. Таким образом, когда электроэнергетическая система 10 работает с приведенным в действие модулем 44 детектирования, модуль 44 детектирования может сравнивать сигнатуру светового сигнала, определенную для детектированного светового события, с заданными сигнатурами светового сигнала, хранящимися в памяти 28 в качестве критериев короткого замыкания. Если сигнатура светового сигнала, определенная модулем 44 детектирования для детектированного светового события, будет близка, равна, или приблизительно равна одной из заданных сигнатур светового сигнала, то модуль 44 детектирования может определить, что детектированное световое событие является световым событием, не относящимся к дуговому короткому замыканию. Иными словами, адаптивная система 20 детектирования дуги может быть настроена на избирательное игнорирование некоторых сигнатур светового сигнала, которые известны как соответствующие или приблизительно соответствующие событию появления света, не относящемуся к дуговому короткому замыканию.

Согласно другим особенностям настоящего изобретения исследующий модуль 40 может определять один или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей. Например, поскольку или после того как исследующий модуль 40 обработает световые сигналы, полученные от датчиков 18 света, исследующий модуль 40 сможет определить константы, коэффициенты, программы и/или структуры данных для одного или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей. В таком варианте воплощения, например, если алгоритм детектирования дуги включает нейронную сеть, то исследующий модуль 40 может выполнять алгоритм обратного распространения для настройки нейронной сети.

Предполагается, что, согласно аспектам настоящего изобретения, исследующий модуль 40 может определять только один или более критериев короткого замыкания, исследующий модуль 40 может определять только один или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей, или исследующий модуль 40 может определять, как один или более критериев короткого замыкания, так и один или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей, и если исследующий модуль 40 определяет только один или более критериев короткого замыкания, то один или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей могут быть определены, например, во время изготовления. Аналогично, если исследующий модуль 40 определяет только один или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей, то один или более критериев короткого замыкания могут быть определены, например, в момент изготовления.

Предполагается, что, согласно некоторым особенностям настоящего изобретения, пользовательское устройство 30 ввода может быть сконфигурировано с возможностью обеспечения для пользователя ввода информации, идентифицирующей источник светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, поскольку электроэнергетическая система 10 функционирует с приведенным в действие исследующим модулем 40. Например, с помощью приведенного в действие исследующего модуля 40, пользователь может активировать свет СИД для генерирования светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, и указывающего через пользовательское устройство ввода 30, что результирующий световой сигнал указывает на наличие активированного света СИД. Преимущественно, в вариантах воплощения, в которых модуль 44 детектирования записывает время и данные, связанные с событиями появления света, не относящимися к дуговому короткому замыканию, модуль 44 детектирования может дополнительно записывать данные с источника светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, если оно ранее было изучено исследующим модулем 40.

С течением времени работоспособность некоторых компонентов электроэнергетической системы 10 будет изменяться из-за обычного износа. Например, воздушный размыкатель центра управления электродвигателями может претерпевать некоторую эрозию с течением времени. Дополнительно, в некоторых случаях, может изменяться конфигурация электроэнергетической системы 10. Например, нагрузки могут быть добавлены или удалены, или может быть добавлено новое контрольно-измерительное оборудование. Преимущественно, настоящее раскрытие обеспечивает систему 20 детектирования дуги, которая может быть адаптивно отрегулирована с учетом изменяющихся условий (например, старения) и конфигурации (например, добавления/удаления нагрузки, нового контрольно-измерительного оборудования, и т.д.), путем обеспечения исследующего модуля 40 и эксплуатации системы, как было описано выше. Таким образом, настоящее раскрытие обеспечивает гибкую систему, которая может продлевать срок службы многих электрических компонентов.

Согласно некоторым аспектам, предполагается, что система 20 детектирования дуги может быть сконфигурирована для обеспечения уведомления пользователя о том, что рабочие условия электроэнергетической системы 10 были изменены, и исследующий модуль 40 должен быть приведен в действие. Например, система 20 детектирования дуги может уведомлять пользователя о том, что рабочие условия были изменены при определении того, что световые события, не относящиеся к дуговому короткому замыканию, были изменены пользователем, указавшим процентную долю (например, что средняя величина от всех событий появления света, не относящихся к дуговому короткому замыканию, для данного периода времени, возросла на несколько процентов).

Проверочный модуль 42 отвечает за проверку того, что алгоритмы детектирования (например, один или более алгоритмов, нейронных сетей, других математических моделей, и/или одного или более критериев короткого замыкания) были надлежащим образом определены исследующим модулем 40. С помощью приведенного в действие проверочного модуля 42, электроэнергетическая система 10 функционирует для генерирования одного или более световых событий, не относящихся к дуговому короткому замыканию. Проверочный модуль 42 принимает световые сигналы, соответствующие событиям появления света, не вызывающие дугового короткого замыкания, и обрабатывает световые сигналы, с использованием одного или более алгоритмов детектирования, как было описано выше для модуля детектирования. Например, проверочный модуль может определять и сопоставлять одну или более характеристик световых сигналов с одним или более критериями короткого замыкания, хранящихся в памяти 28, для определения того, было ли детектировано событие дугового короткого замыкания. Если проверочный модуль 42 определяет, исходя из сопоставления, что не было детектировано никакого события дугового короткого замыкания, то проверочный модуль 42 генерирует сигнал, указывающий на то, что процесс проверки прошел успешно. Однако, поскольку электрическая система работала для генерирования событий появления света, не относящихся к дуговому короткому замыканию, если проверочный модуль 42 определяет, что событие дугового короткого замыкания было детектировано, то проверочный модуль 42 может генерировать сигнал ошибки, на который исследующий модуль 40 в некотором отношении не срабатывает.

Согласно некоторым аспектам настоящего изобретения, проверочный модуль 42 также может обеспечивать информацию, относящуюся к любым световым сигналам, которые искажают сопоставление, для исследующего модуля 40, для обработки и настройки одного или более алгоритмов детектирования. Например, проверочный модуль 42 может хранить информацию, относящуюся к определенным световым сигналам, в памяти 28, для последующего восстановления и обработки исследующим модулем 40.

Обратимся теперь к ФИГ. 3, где проиллюстрирована блок-схема процесса 100 для адаптивной идентификации события дугового короткого замыкания. На блоке 110 инициируется процесс 100. На блоке 112 принятия решений контроллер 32 определяет, был ли исследующий модуль 40 приведен в действие пользовательским устройством 30 ввода. Если контроллер 32 определяет, что исследующий модуль 40 был приведен в действие на блоке 112, то электроэнергетическая система 10 функционирует для генерирования светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию на блоке 114. Например, для генерирования светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию, может быть приведен в действие размыкающий переключатель для короба центра управления электродвигателями или может быть активирован свет СИД. На блоке 116 один или более светочувствительных датчиков 18 детектирует световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию, индуцированное на блоке 114, генерирует световой сигнал, указывающий на детектируемое световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию, и пропускает световой сигнал на контроллер 32. На блоке 118, контроллер 32 принимает световой сигнал от одного или более датчиков 18 света и обрабатывает световой сигнал для определения информации о световом событии, не относящемся к дуговому короткому замыканию.

На блоке 120, с использованием информации о световом событии, не относящемся к дуговому короткому замыканию, исследующий модуль 40 определяет настройки (если они существуют) для одного или более алгоритмов детектирования (например, для одного или более алгоритмов, нейронных сетей, математических моделей, и/или для одного или более критериев короткого замыкания), используемых модулем 44 детектирования, и сохраняет такие настройки в памяти 28. Например, исследующий модуль 40 может определять константы, коэффициенты, программы и/или структуры данных для одного или более алгоритмов, нейронных сетей и/или других математических моделей. Дополнительно, например, исследующий модуль 40 может повышать пороговое значение, понижать пороговое значение, добавлять диапазон пороговых значений, удалять диапазон пороговых значений, повышать диапазон пороговых значений, понижать диапазон пороговых значений, и/или сохранять сигнатуры светового сигнала, связанные с световым событием, не относящимся к дуговому короткому замыканию. После прохождения блока 120 процесс возвращается к блоку 110.

Если контроллер 32 определяет, что исследующий модуль 40 не приведен в действие на блоке 112, то процесс переходит к блоку 122 принятия решений. На блоке 122 принятия решений контроллер 32 определяет, был ли приведен в действие проверочный модуль 42 пользовательским устройством 30 ввода. Если контроллер 32 определяет, что проверочный модуль 42 был приведен в действие на блоке 122, то электроэнергетическая система 10 работает на генерирование светового события, не относящегося к дуговому короткому замыканию на блоке 124. На блоке 126 один или более датчиков 18 света детектирует световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию, индуцированному на блоке 124, генерирует соответствующий световой сигнал и пропускает световой сигнал на контроллер 32. На блоке 128 принятия решений контроллер 32 принимает и обрабатывает световой сигнал для проверки того, может ли система 20 детектирования дуги определять, что световой сигнал указывает на световое событие, не относящееся к дуговому короткому замыканию. Например, контроллер 32 может определять одну или более характеристик светового сигнала и сравнивать одну или более характеристик с одним или более критериев короткого замыкания, хранящихся в памяти 28. Если контроллер 32 определяет, что событие дугового короткого замыкания было детектировано на блоке 128 принятия решений, то генерируется сигнал ошибки, указывающий на то, что проверка на блоке 130 не была пройдена. После генерирования сигнала ошибки на блоке 130, процесс возвращается к блоку 110. Если контроллер 32 определяет, что событие дугового короткого замыкания не было детектировано на блоке 128 принятия решений, то генерируется сигнал, указывающий на то, что проверка прошла на блоке 132. После генерирования сигнала на блоке 132, процесс возвращается к блоку 110.

Если контроллер 32 определяет, что проверочный модуль 42 не был приведен в действие на блоке 122, то процесс переходит к блоку 134. На блоке 134 один или более датчиков 18 света детектируют световое событие, генерирует соответствующий световой сигнал и пропускает световой сигнал к контроллеру 32. На блоке принятия решений 136 контроллер 32 определяет, было ли событие дугового короткого замыкания детектировано в электроэнергетической системе 10. Например, контроллер 32 может определять и сравнивать одну или более характеристик с одним или более критериев короткого замыкания, хранящихся в памяти 28. Если контроллер 32 определяет, что событие дугового короткого замыкания было детектировано, то сигнал короткого замыкания генерируется на блоке 138. После генерирования сигнала короткого замыкания, процесс возвращается к блоку 110. Если контроллер 32 определяет, что событие дугового короткого замыкания не было детектировано на блоке 136 принятия решений, то процесс возвращается к блоку 110.

Специалистам в данной области техники следует учитывать, что некоторые из этапов процесса 100 для адаптивной идентификации события дугового короткого замыкания могут быть выполнены в порядке, отличном от порядка, описанного выше. Например, этапы определения того, был ли исследующий модуль 40 приведен в действие на блоке 112, и определения того, был ли проверочный модуль 42 приведен в действие на блоке 122, могут быть выполнены в любом порядке. Дополнительно, предполагается, что, согласно некоторым аспектам, могут быть добавлены дополнительные этапы. Например, дополнительный этап определения того, приведен ли уже в действие исследующий модуль 40, может быть добавлен между блоком 118 и блоком 120, вследствие чего этапы на блоке 120 не выполняются до тех пор, пока не определится, что исследующий модуль 40 более не функционирует.

Притом, что выше были проиллюстрированы и описаны конкретные внедрения и применения настоящего раскрытия, следует понимать, что настоящее раскрытие не ограничено точной конструкцией и составами, раскрытыми в настоящей работе, и что различные модификации, изменения и варианты могут стать ясными из вышеприведенных описаний, без отступления от сущности и объема изобретения, заданных в прилагаемой формуле изобретения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение чувствительности и надежности защиты. Система детектирования на основе контроллера, сконфигурированная с возможностью адаптивного исследования различия между детектированным светом, который указывает на событие дугового короткого замыкания, и детектированным светом, который не относится к событию дугового короткого замыкания. В частности, система детектирования сконфигурирована с возможностью наблюдения за электроэнергетической системой, для генерирования световых событий, которые не связаны с событиями дугового короткого замыкания. Используя полученную информацию о событиях появления света, которые не связаны с событиями дугового короткого замыкания, система детектирования определяет один или более алгоритмов детектирования. В ходе нормальной работы электроэнергетической системы адаптивно определенный один или более алгоритм детектирования используется для идентификации событий дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система защиты от дугового короткого замыкания для электроэнергетической системы, причем система защиты от дугового короткого замыкания содержит:
- датчик света, сконфигурированный с возможностью детектирования первого светового события и генерирования первого светового сигнала, указывающего на детектированное первое световое событие, причем первое световое событие не является событием, дугового короткого замыкания, а датчик света дополнительно сконфигурирован с возможностью детектирования второго светового события и генерирования второго светового сигнала, указывающего на детектированное второе световое событие;
- контроллер, соединенный с датчиком света, причем контроллер сконфигурирован с возможностью:
- приема и обработки первого светового сигнала для определения алгоритма детектирования дуги,
- приема и обработки второго светового сигнала для определения того, указывает ли второй световой сигнал на событие дугового короткого замыкания, с использованием алгоритма детектирования дуги, и
- генерирования сигнала дугового короткого замыкания в ответ на определение контроллера, что второй световой сигнал указывает на событие дугового короткого замыкания; и
- защитное устройство, соединенное с контроллером, причем защитное устройство сконфигурировано с возможностью ослабления события дугового короткого замыкания в ответ на прием защитным устройством сигнала дугового короткого замыкания от контроллера.

2. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 1, в которой алгоритм детектирования дуги включает в себя критерии короткого замыкания.

3. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 2, в которой контроллер сконфигурирован с возможностью определения критериев короткого замыкания, исходя из первого светового сигнала.

4. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 2, в которой контроллер сконфигурирован с возможностью определения характеристики второго светового сигнала и сравнения определенной характеристики с критериями короткого замыкания для определения того, указывает ли второй световой сигнал на событие дугового короткого замыкания.

5. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 4, в которой характеристика определена с помощью нейронной сети.

6. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 5, в которой контроллер сконфигурирован с возможностью определения нейронной сети, исходя из первого светового сигнала.

7. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 4, в которой характеристика включает в себя множество характеристик, включающих в себя величину интенсивности света и скорость изменения величины интенсивности света.

8. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 2, в которой критерии короткого замыкания включают в себя первую сигнатуру светового сигнала, исходя из первого светового сигнала.

9. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 8, в которой контроллер дополнительно сконфигурирован с возможностью:
- определения второй сигнатуры светового сигнала для второго светового сигнала;
- сравнения второй сигнатуры светового сигнала с первой сигнатурой светового сигнала; и
- исходя из сравнения, определения того, указывает ли второй световой сигнал на событие дугового короткого замыкания.

10. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 1, в которой контроллер дополнительно сконфигурирован с возможностью проверки алгоритма детектирования дуги.

11. Способ адаптивной идентификации события дугового короткого замыкания в электроэнергетической системе, причем способ содержит этапы, на которых:
- эксплуатируют электроэнергетическую систему, для генерирования первого светового события, вызываемого событием, не являющимся дуговым коротким замыканием;
- детектируют первое световое событие с помощью датчика срета;
- генерируют первый световой сигнал, указывающий на детектируемое первое световое событие;
- обрабатывают, с использованием контроллера, первый световой сигнал для определения критерия дугового короткого замыкания;
- эксплуатируют электроэнергетическую систему для генерирования второго светового события;
- детектируют второе световое событие с помощью датчика света;
- генерируют второй световой сигнал, указывающий на второе световое событие;
- обрабатывают второй световой сигнал для определения характеристики второго светового сигнала; и
- сравнивают характеристику с критерием дугового короткого замыкания для определения того, указывает ли второй световой сигнал на событие дугового короткого замыкания.

12. Способ по п. 11, в котором характеристика второго светового сигнала включает в себя одну или более величин интенсивности света, скорость изменения величины интенсивности, частоту, длину волны, продолжительность, или направление или угол падения света, падающего на датчик света.

13. Способ по п. 11, в котором критерий включает в себя один или более пороговых значений, диапазон пороговых значений или заданную сигнатуру светового сигнала.

14. Способ по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором принимают от устройства ввода, входной сигнал, указывающий на источник первого светового события.

15. Способ по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором сохраняют информацию о втором световом сигнале в памяти, если второй световой сигнал был определен, как не указывающий на событие дугового короткого замыкания.

16. Система защиты от дугового короткого замыкания для электроэнергетической системы, причем система защиты от дугового короткого замыкания содержит:
- датчик света, сконфигурированный с возможностью детектирования первого светового события и генерирования первого светового сигнала, указывающего на детектированное первое световое событие, причем первое световое событие не является событием дугового короткого замыкания, а датчик света дополнительно сконфигурирован с возможностью детектирования второго светового события и генерирования второго светового сигнала, указывающего на детектированное второе световое событие;
- контроллер, соединенный с датчиком света, причем контроллер содержит:
- исследующий модуль, который определяет алгоритм детектирования дуги, исходя из первого светового сигнала,
- проверочный модуль, который проверяет алгоритм детектирования дуги, определенный исследующим модулем, и
- модуль детектирования, который определяет, указывает ли второй световой сигнал на событие дугового короткого замыкания, исходя из алгоритма детектирования дуги, и генерирует сигнал короткого замыкания, если модуль детектирования определяет, что второй сигнал указывает на событие дугового короткого замыкания; и
- защитное устройство, соединенное с контроллером, причем защитное устройство сконфигурировано с возможностью ослабления события дугового короткого замыкания в ответ на прием защитным устройством сигнала короткого замыкания от контроллера.

17. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 16, в которой датчик света дополнительно сконфигурирован с возможностью детектирования третьего светового события и генерирования третьего светового сигнала, указывающего на третье световое событие, причем третье световое событие не является событием дугового короткого замыкания, и в которой проверочный модуль сконфигурирован с возможностью применения алгоритма детектирования к третьему световому сигналу и генерирования сигнала ошибки, в ответ на третий световой сигнал, который определен как указывающий на событие дугового короткого замыкания, исходя из алгоритма детектирования дуги.

18. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 16, дополнительно содержащая устройство ввода, сконфигурированное с возможностью обеспечения одного из исследующего модуля, проверочного модуля или модуля детектирования.

19. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 16, в которой алгоритм детектирования дуги включает в себя нейронную сеть.

20. Система защиты от дугового короткого замыкания по п. 16, в которой алгоритм детектирования дуги включает в себя сравнение первой сигнатуры светового сигнала, соответствующей первому световому сигналу, и второй сигнатуры светового сигнала, соответствующей второму световому сигналу.