CN101779358B - 用于监视能量传输设备的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监视能量传输设备(40)并且用于产生显示该能量传输设备的故障的故障信号(F)的方法，其中，利用间接或直接在后设置的测量值处理装置(30)对至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)或者从中导出的测量值(Mb)进行进一步处理，并且对进一步处理后的测量值(Mc)检查故障的存在，并根据所述进一步处理后的测量值产生故障信号。按照本发明，在该进一步处理期间，通过所述在后设置的测量值处理装置(30)临时地中间存储所述至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)和/或从中导出的测量值(Mb)；并且在出现故障信号的情况下，持久地存储所述至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)和/或从中导出的测量值(Mb)，利用这些测量值构成所述进一步处理后的测量值(Mc)。

Description

用于监视能量传输设备的方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种用于监视能量传输设备并且用于产生显示该能量传输设备的故障的故障信号的方法，其中，利用间接或直接在后设置的测量值处理装置对在前设置的测量值处理装置的测量值或者从中导出的测量值进行进一步处理，并且对这些进一步处理后的测量值检查故障的存在，并根据这些进一步处理后的测量值产生故障信号。

背景技术

在电能供应系统领域中已知的是，连续地测量电能的质量并且对边界值进行监视。国内以及国际的标准规定了对这种边界值的保持。例如，为了进行边界值监视，存在这样的设备，其借助于模拟/数字转换器持续地测量诸如电流和电压的电特征，并且将模拟的输入信号转换成数字值的不间断的序列。此前利用1kHz的频率进行采样，而目前通常利用更高的采样频率进行处理，例如利用10kHz或更高的频率。采样的值与模拟信号相等并且由此表示被采样的模拟电信号的瞬间捕捉。

在被用于监视能量传输设备的能量质量的所谓电能质量(Power-Quality)测量单元中，通常不是直接地处理电压或电流的瞬间值，而是处理从中导出的事先经平均的有效值。例如，首先从所采样的瞬时值构成一个半波有效值的序列，并且在定义的例如10分钟的平均时间间隔上对其进行平均。因此，输入端出现的采样的瞬时值或者说采样值在此表示了“在前设置的”测量值处理装置的测量值，利用按照实际的电能质量测量单元形式的、在后设置的测量值处理装置对这些测量值进一步处理，并且检查质量故障的出现。

发明内容

从本文开始部分给出类型的方法出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种比迄今为止的方法更有效率的用于产生故障信号的方法。

按照本发明，上述技术问题是通过一种具有权利要求1的特征的方法来解决的。本发明方法的优选的结构在从属权利要求中给出。

据此，按照本发明，在进一步处理期间，通过在后设置的测量值处理装置(例如对于预定的时间间隔)临时地中间存储至少一个在前设置的测量值处理装置的测量值和/或从中导出的测量值；并且在出现故障信号的情况下，持久地存储至少一个在前设置的测量值处理装置的所有如下的测量值和/或所有如下的从中导出的测量值：利用这些测量值构成所述进一步处理后的测量值。

本发明方法的一个基本优点在于，利用该方法不仅可以产生故障信号，而且此外还可以在故障的情况下进行其它检查，因为除了故障信号和对应的进一步处理后的测量值之外，还出现了其它的测量值，即，至少一个在前设置的测量值处理装置的测量值。也就是说，在本发明的方法中，临时地中间存储至少一个在前设置的测量值处理装置(例如，唯一的在前设置的测量值处理装置、所有在前设置的测量值处理装置、或者在前设置的测量值处理装置的一部分)的测量值，由此在故障的情况下额外提供这些测量值。在本发明的方法中，直接地将故障信号本身用作触发原始数据(这里概念“原始数据”被理解为在前设置的测量值处理装置的测量值或者从中导出的测量值)的持久存储的触发信号，使得只有实际地出现了故障，才将原始数据送至持久地存储。如果没有出现故障，则不需要保存原始数据，而是可以将其舍弃，即删除或者允许删除。

因此，本发明的方法与(例如，由西门子公司以产品名称SIMEAS R销售的)迄今为止的故障记录器的工作方式有着根本的不同。公知的故障记录器尽管可以按照高的时间分辨率存储测量数据，不过其将涉及输入端施加的测量值的预定边界值用作起始事件或者触发信号：这点具体地意味着，如果在故障记录器的输入端施加采样值，则只可以存储采样值；因此预定的边界值必须始终涉及在输入端所施加的有关测量值层面。与此不同，这里所描述的发明则采样一种完全不同的原理：中间存储在“在前层面(Vorebene)”上进行，即，在在前设置的测量值处理装置的测量值的层面或者从中导出的测量值的层面上进行；而作为触发信号则引入本身属于在后设置的层面的故障信号。换言之，测量值存储的层面与构成触发信号的层面分开，因为对于构造触发信号引入进一步处理后的测量值，而对于存储引入为此合适的原始数据。由于按照本发明设置的层面的分开，可以比迄今为止更简单和更可靠地保证对重要的原始数据的存储，这是因为与公知的故障记录器技术不同，始终可以保证在故障情况下出现实际的原始数据。由此，例如避免了由于错误的边界值输入而在在前层面中没有进行存储，因为故障在后设置的层面中才被识别；即，在公知的故障记录器中可能出现这种错误。

按照该方法的一种优选的实施方式，只要到预定的时间间隔结束时没有出现故障信号，则在该预定的时间间隔结束之后自动地删除或者允许删除所有被临时地中间存储的测量值。

作为替换或者附加地，只要利用所有被临时地中间存储的测量值而构造的进一步处理后的测量值没有显示出故障，则分别自动地删除或者允许删除所有被临时地中间存储的测量值。

优选地，在构造进一步处理后的测量值中和/或在构造从在前设置的测量值处理装置的测量值中导出的测量值中，测量值数量被减小。测量值的这种“压缩”具有如下的优点：在在后设置的测量值处理装置中必须处理总计更少的测量值，由此也减轻了对于数据传输所需要的通信装置的负担。

例如，在所述进一步处理后的测量值的构造中，对所述在前设置的测量值处理装置的测量值或者从中导出的测量值构造平均值。

正如已经提到那样，在能量传输设备中对能量质量的监视起到重要作用，从而被视为具有优势的是：对所述进一步处理后的测量值进行如下检查，看所述能量传输设备的能量的质量是否低于预定的最低标准，并且如果低于则产生所述故障信号。

优选地，在易失性储存器(例如RAM储存器等等)中进行所述测量值的临时地中间存储；反之，优选地在永久性储存器(例如，闪存或硬盘)中进行所述测量值的持久地存储。

此外，本发明还涉及一种装置，包括：在后设置的测量值处理装置，和至少一个直接或者间接在该在后设置的测量值处理装置之前设置的测量值处理装置，其中，所述在后设置的测量值处理装置适合于，对在前设置的测量值处理装置的测量值或者从中导出的测量值进行进一步处理，并且对进一步处理后的测量值检查故障的存在。

本发明与此相关要解决的技术问题是，提供一种比迄今为止所公知的更有效率的用于产生故障信号的装置。

按照本发明，该技术问题是如下地解决的：所述在前设置的测量值处理装置具有中间存储装置，该中间存储装置适合于将该在前设置的测量值处理装置的测量值分别存储预定的时间间隔，并且所述在后设置的测量值处理装置与所述中间存储装置间接或者直接地连接，其中，所述在后设置的测量值处理装置被如下地构造：只要其根据进一步处理后的测量值确定了故障，则其阻止在中间存储装置中所存储的测量值的所有或预定部分的删除，和/或将所述在前设置的测量值处理装置的所有或预定部分的测量值传输到另一个存储装置，或者使得通过该在前设置的测量值处理装置传输。

关于本发明装置的优点以及关于本发明装置的优选实施方式，请参考上面结合本发明方法进行的说明，因为本发明装置的优点基本上对应于本发明方法的优点。

附图说明

下面对照实施例对本发明作更进一步的说明；在此，

图1示例性示出了一种用于监视能量传输设备和用于产生故障信号的装置的第一实施例，其中，在该实施例中测量值的临时中间存储的持续时间对应于作为产生进一步处理后的测量值以及由此的故障信号的基础的测量时间间隔，

图2示例性示出了一种用于监视能量传输设备和用于产生故障信号的装置的第二实施例，其中，在该实施例中测量值的临时中间存储的持续时间对应于作为产生进一步处理后的测量值以及由此的故障信号的基础的测量时间间隔的整数倍，

图3示例性示出了一种用于监视能量传输设备和用于产生故障信号的装置的第三实施例，其中，在该实施例中在故障的情况下在测量值处理装置特有的永久性储存器中进行测量值的持久地存储，以及

图4针对电压波动故障(Flicker-Fehler)示例性示出了一种用于监视能量传输设备和用于产生故障信号的装置的第四实施例。

附图中，为了清楚起见，对于相同或者可比拟的元件采用了相同的参考标记。

具体实施方式

在图1中可以看出三个级联的或者说依次设置的测量值处理装置10、20和30。第一测量值处理装置10和第二测量值处理装置20是关于第三测量值处理装置30在前设置的测量值处理装置；因此，测量值处理装置30以下也被称为在后设置的测量值处理装置。第二测量值处理装置20是“中间连接的”测量值处理装置，其被设置在第一测量值处理装置10之后以及第三测量值处理装置30之前。

例如，第一测量值处理装置10在采样装置100中按照10kHz的采样频率fa对能量传输设备40(在图1中为了清楚起见仅仅示出了其相线50)的电压信号进行采样，从而每分钟形成一万个测量值或者说采样值Ma。第一测量值处理装置10将其采样值Ma在临时存储装置110中分别存储一个预定的时间间隔，例如分别T＝10分钟，从而在存储装置110中存放至少数量A1为六百万的测量值。该数量A1是如下得到的：

A1＝fa×60×10＝6,000,000

此外，第一测量值处理装置10将其测量值Ma传送至设置在其后的第二测量值处理装置20，第二测量值处理装置20在处理单元200中将其输入端上所施加的每分钟一万个测量值Ma“压缩”并且处理成处理后的测量值Mb。例如，第二测量值处理装置20形成半波有效值，方法是：其分别将能量传输设备40的电压信号的一个半波的10个测量值平均成半波有效值Mb。假设按照50Hz的电网频率fn运行该能量传输设备，则通过该压缩由此每分钟形成100个测量值Mb。

第二测量值处理装置20将其采样值Mb在单独的临时存储装置210中分别存储一个预定的时间间隔，例如分别T＝10分钟，从而所存放的测量值的数量A2如下：

A2＝100×60×10＝60,000

此外，第二测量值处理装置20将其测量值Mb传送至设置在其后的第三测量值处理装置30，第三测量值处理装置30在处理单元300中将其输入端上所施加的每分钟一百个测量值Mb进一步“压缩”并且进一步处理成进一步处理后的测量值Mc。例如，第三测量值处理装置30形成十分钟平均值Mc，方法是：其分别将每最后10分钟的测量值Mb平均为十分钟平均值Mc。通过该压缩由此每十分钟形成一个唯一的测量值Mc。

例如，第三测量值处理装置30可以构成一个电能质量测量单元，其将十分钟平均值Mc与门限值V进行比较，并且如果超出了该门限值则产生故障信号F；这种比较例如可以利用一个在图1中用参考标记310标识的比较器进行。作为替换，电能质量测量单元30也可以采用其它的分析算法，以便根据十分钟平均值Mc确定是否达到或者低于预定的最低能量质量。为此，例如可以将第三测量值处理装置30实施为如下的数据处理设备：其对输入端所施加的测量值Mb进行分析、形成十分钟平均值Mc并且产生故障信号F。

一旦第三测量值处理装置30识别出一个故障，则其(如解释的那样)产生故障信号F。在按照图1的实施例中该故障信号F具有双重功能：故障信号F的一个功能在于，指示出现了故障，如名称故障信号已经表明的那样；故障信号F的另一个功能在于，起到触发信号的作用并且触发对测量值Ma和Mb的持久的保存，这些测量值由在前设置的测量值处理装置10和20形成并且仅仅分别对于此前10分钟的时间间隔被临时地存放。

一旦利用第三测量值处理装置30根据一个或多个测量值Mc发现了故障，则产生关于故障原因的问题。仅仅根据压缩后的测量值Mc来确定故障原因可能是困难的，因为压缩后的测量值由于其“压缩”而不再展示所有的详细信息。为了此时尽管如此仍然可以进行可靠的故障原因确定，将故障信号F用作触发信号，该触发信号导致在两个存储装置110和210中中间存储的测量值Ma和Mb向永久性存储装置400传送。通过将测量值传送至永久性存储装置400中保证了，可以分析为了压缩和形成时间上最后的测量值Mc而被引入的测量值Ma和Mb本身，由此，非常多的信息量可供使用，并且可以发现仅仅基于测量值Mc不能识别的故障原因。

也就是说，在按照图1的实施例中，在存储装置110和210中临时的中间存储的持续时间对应于为了产生每个进一步处理后的测量值Mc以及由此间接地为了产生故障信号所考虑的测量值持续时间。

图2示出了一种用于监视能量传输设备40和用于产生故障信号F的装置的第二实施例。与按照图1的实施例不同，在按照图2的该实施例中将测量值Ma和Mb存放更长的时间间隔，即，为了产生每个测量值Mc所引入的时间间隔的整数倍。如已经解释的那样，第三测量值处理装置30处理一个测量时间间隔或者说测量持续时间T3＝10分钟的测量值。

假设测量值处理装置10和20将其测量值Ma和Mb存储测量时间间隔T3的整数倍Z(例如Z＝3)，则形成对于A1和A2的较大的数值，即：

A1＝Z×fa×60×10＝Z×6,000,000＝18,000,000，以及

A2＝Z×100×60×10＝180,000，

从而在故障的情况下，不仅可以详细分析在故障确定之前测量值Mc的最后的测量周期，而且也可以详细分析在此之前的两个周期。图2示出了带有测量值的对应的配置。

也就是说，在按照图2的实施例中，在存储装置110和210中临时的中间存储的持续时间对应于为了产生每个进一步处理后的测量值Mc以及由此间接地为了产生故障信号所考虑的测量值持续时间的整数倍(这里是三倍)。

图3示出了一种用于监视能量传输设备40和用于产生故障信号F的装置的第三实施例。与按照图1和2的两个实施例不同，在按照图3的该实施例中，不是将测量值Ma和Mb存储在中央的永久性存储装置400中，而是存储在测量值处理装置特有的永久性储存器410和420中，随后可以通过一个没有进一步示出的通信系统(因特网、调制解调器、GSM，等等)从这些永久性储存器中读出用于确定故障原因的数据。

测量值Mc和故障信号F例如被存储在测量值处理装置特有的永久性储存器430中。

在图4中可以看出用于识别在能量传输设备40中的电压波动故障的装置的实施例。

该装置具有四个级联的或者说依次设置的测量值处理装置10、20、20′和30。前三个测量值处理装置10、20和20′关于第四测量值处理装置30是在前设置的测量值处理装置；因此，以下测量值处理装置30也被称为在后设置的测量值处理装置。第二和第三测量值处理装置20和20′是“中间连接的”测量值处理装置，其被设置在第一测量值处理装置10之后以及第四测量值处理装置30之前。

例如，第一测量值处理装置10在采样装置100中按照10kHz的采样频率fa对能量传输设备40的电压信号进行采样，从而每分钟形成一万个测量值或者说采样值Ma。第一测量值处理装置10将其采样值Ma在临时存储装置110中分别存储一个预定的时间间隔，例如分别T＝120分钟，从而在存储装置110中存放至少数量A1的测量值。该数量A1是如下地计算的：

A1＝fa×60×120＝72,000,000

此外，第一测量值处理装置10将其测量值Ma传送至设置在其后的第二测量值处理装置20，第二测量值处理装置20在处理单元200中将其输入端上所施加的测量值Ma“压缩”并且处理成符合标准IEC 61000-4-15的处理后的测量值PF5。因此，在第二测量值处理装置20的输出端上形成了例如每秒钟一个测量值PF5。

第二测量值处理装置20将其测量值PF5在临时存储装置210中分别存储一个预定的时间间隔，例如同样分别T＝120分钟，从而所存放的测量值的数量A2如下：

A2＝120×60＝7200

此外，第二测量值处理装置20将其测量值PF5传送至设置在其后的第三测量值处理装置20′，第三测量值处理装置在处理单元200′中将其输入端上所施加的测量值PF5进一步处理并且产生符合标准IEC 61000-4-15的测量值Pst，并且是按照每分钟一个测量值的时钟频率进行的。

此外，第三测量值处理装置20′将其测量值Pst在临时存储装置210′中分别存储一个预定的时间间隔，例如同样分别T＝120分钟，从而所存放的测量值的数量A2同样如下：

A2′＝120×1＝120

第四测量值处理装置30利用测量值Pst按照标准EN5016产生测量值PLT(每2小时一个测量值)，并且在分析装置310中对其进行分析。如果该分析装置310确定了电压波动故障，则其产生一个故障信号F。该故障信号F具有双重功能：故障信号F的一个功能在于，指示出现了电压波动故障；而故障信号F的另一个功能在于，起到触发信号的作用并且触发对测量值Ma、PF5和Pst的持久的保存，这些测量值由在前设置的测量值处理装置10、20和20′形成并且首先仅仅分别对于120分钟的时间间隔被临时地存放。在按照图4的例子中，将这些测量值传输至单独的永久性存储装置410、420和420′中，从而将它们提供用于事后确定该电压波动故障的原因。

Claims (11)

1.一种用于监视能量传输设备(40)并且用于产生显示该能量传输设备的故障的故障信号(F)的方法，其中，利用间接或直接在后设置的测量值处理装置(30)对至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)或者从中导出的测量值(Mb)进行进一步处理，并且对进一步处理后的测量值(Mc)检查故障的存在，并根据所述进一步处理后的测量值产生故障信号，

其特征在于，

-在所述进一步处理后的测量值(Mc)的构造中，测量值数量被减小；

-在该进一步处理期间，通过所述在后设置的测量值处理装置临时地中间存储所述至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)和/或从中导出的测量值(Mb)；

-对所述进一步处理后的测量值进行检查，看所述能量传输设备的能量的质量是否低于预定的最低标准，并且如果低于则产生所述故障信号(F)；

-在出现故障信号的情况下，持久地存储用来构成所述进一步处理后的测量值(Mc)的、所述至少一个在前设置的测量值处理装置(10)的测量值(Ma)和/或从中导出的测量值(Mb)；并且

-将在出现故障信号的情况下持久地存储的测量值(Ma)和/或持久地存储的从中导出的测量值(Mb)用于识别所出现的故障的故障原因。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，只要到预定的时间间隔结束时没有出现故障信号，则自动地删除或允许删除所有被临时地中间存储的测量值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，只要利用所有被临时地中间存储的测量值而构造的进一步处理后的测量值没有显示出故障，则分别自动地删除或允许删除所有被临时地中间存储的测量值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进一步处理后的测量值(Mc)的构造中，对所述在前设置的测量值处理装置的测量值(Ma)或者从中导出的测量值(Mb)构造平均值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在易失性储存器(110，210)中进行所述测量值的临时地中间存储。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在出现故障信号之后，在永久性储存器(400，410，420)中进行所述测量值的持久地存储。

7.一种用于监视能量传输设备的装置(10)，包括：

-在后设置的测量值处理装置(30)，和

-至少一个直接或者间接在该在后设置的测量值处理装置(30)之前设置的测量值处理装置(10)，

-其中，所述在后设置的测量值处理装置适合于，对在前设置的测量值处理装置的测量值(Ma)或者从中导出的测量值(Mb)进行进一步处理，并且对进一步处理后的测量值(Mc)检查故障的存在，并根据所述进一步处理后的测量值产生故障信号(F)，

其特征在于，

-所述在后设置的测量值处理装置被如下地构造：其在所述进一步处理后的测量值的构造中，减小测量值数量，

-所述在前设置的测量值处理装置(10)具有中间存储装置(110)，该中间存储装置适合于将该在前设置的测量值处理装置的测量值(Ma)分别存储预定的时间间隔，

-所述在后设置的测量值处理装置(30)与所述中间存储装置(110)间接或者直接地连接，

-所述在后设置的测量值处理装置适合于监视能量传输设备的能量的质量，并且，如果其根据所述进一步处理后的测量值确定能量的质量低于预定的最低标准，则产生所述故障信号(F)，

-其中，所述在后设置的测量值处理装置被如下地构造：只要其根据进一步处理后的测量值确定了故障，则其阻止对中间存储装置中所存储的测量值的所有或预定部分的删除，和/或将所述在前设置的测量值处理装置(10)的所有或预定部分的测量值传输到另一个存储装置(400，410)，或者使得通过该在前设置的测量值处理装置(10)传输，并且

-所述装置(10)被构造为：在出现故障的情况下，引入用于识别所出现的故障的故障原因的测量值。

8.根据权利要求7所述的用于监视能量传输设备的装置，其特征在于，只要到预定的时间间隔结束时没有出现故障信号，则所述在前设置的测量值处理装置在该预定的时间间隔结束之后自动地删除所有被临时地中间存储的测量值。

9.根据权利要求7所述的用于监视能量传输设备的装置，其特征在于，所述中间存储装置(110，210)是通过易失性储存器构造的。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的用于监视能量传输设备的装置，其特征在于，所述另一个存储装置(400，410，420)是通过永久性储存器构造的。

11.根据权利要求7至9中任一项所述的用于监视能量传输设备的装置，其特征在于，所述在后设置的测量值处理装置被如下地构造：其在所述进一步处理后的测量值(Mc)的构造中，对在输入端施加的所述在前设置的测量值处理装置的测量值构造平均值。