[发明专利]用于感测、收集、传输、存储和分发高分辨率电网电测量数据的方法和设备

说明书

本发明提供了用于监测电力系统、收集高分辨率数据并将其安全地供给到高级时间序列数据库的传感器网络和方法。通过收集高分辨率电测量数据来监测电网的设备，包括信号分析器的操作对，所述操作对包括：微同步相位计，被配置为在频域中操作以处理电信号并收集第一组数据点；以及电能质量监测器，被配置为在时域中运行以处理电信号并收集第二组数据点，其中，所述设备被配置为将相同的同步时间戳应用于所收集的第一组数据点和第二组数据点。用于监测电网并收集高分辨率电测量数据的方法，包括：使用在频域中运行的微同步相位计收集(101)第一组数据点；使用在时域中运行的电能质量监测器收集(102)第二组数据点；以及将同步时间戳应用于(103)所收集的第一组数据点和第二组数据点。

技术领域

本发明提供了用于感测、收集、传输、存储和处理来自电网或其他电气设备的高分辨率电测量数据的方法和设备。

背景技术

电力公司面临许多挑战。持续需要更好的方法：来控制复杂的功率流；诊断问题；为系统运营商提供更好的网络可见性；提升设备性能；提高资产利用率；并计划网络改进。

随着当今电网的迅速发展，配电网络运营商/配电系统运营商(DNO/DSO)面临着巨大的技术难题，包括：分布式能源产生的可变和不稳定的功率流；有功和无功功率问题；电能质量失真；功率因数不佳；相角稳定性；和电压振荡。这些问题扩展到：减少电损耗；运用合成惯性；电干扰分析；网络安全；和设备状态监控。

电力公司希望改进：网络建模；实时热额定值；给电动汽车充电；负载轮廓感应；拓扑和状态确定；网络拥塞；需求方管理；以及基于储能的服务的计划/处理。发电机(例如公用事业规模的太阳能光伏发电场和风力发电场)具有相关的问题和提高效率的机会。电力的大型商业和工业消费者遭受电能质量问题的困扰。能源供应公司和系统运营商需要关于网络需求、活动拓扑和约束的信息。与许多这些问题相关是通过增加风力发电和太阳能发电的集成来减少碳排放。现有的监视控制和数据采集(SCADA)系统和传统仪器根本无法完成任务。现有的具有间隔半小时的数据点的家庭级高级计量基础设施(AMI)的智能电网计量表性能不足。现代电网需要更好的传感器和数据处理系统。

发明内容

本发明的发明人已经确定，如果可以提供正确的网格或其他监测数据，则可以使用正确的分析工具、模型和软件应用程序直接或间接地解决各种创新机会、挑战和问题。下面公开的是创新的传感器网络，用于监测电力系统、收集高分辨率数据、并将其安全地供给至高级时间序列数据库中。在某些示例中，时间序列数据库可作为基于云存储的数据即服务平台与软件应用程序结合使用，以提供广泛需要的解决方案来应对电力部门面临的众多商业和技术挑战。

发明人已将几种新技术集成到工业级系统中，该系统结合了创新的数据收集传感器硬件和通过安全数据通信与其相连接的高级数据库软件(数据仓库)。当这些技术结合在一起时，最终的系统就能够以改进的详细程度、清晰度和复杂性来检查电网和相关设备的行为。现有的电力公司电网、负荷和发电监控SCADA系统通常每2-4秒从感测到的信号中提取相对粗略的电气测量值(例如，英国电网的精度为±5-7％的电压、电流测量值)以进行即时检查，但仅仅是每30分钟将一组测量结果保存到数据存储器中。结果是在相对粗略的时间尺度上收集的质量较差的数据。发明人通过结合以高采样率进行的高精度电测量以优选地经由安全遥测技术将大量高分辨率数据流提供到时间序列数据库中，从而对现有技术和装置进行了改进。时间序列数据库比关系数据库更适合于这种高容量测量。这种更高效、更有效的设备将数据采集的容量(预计达到PB级的千万亿数据点)和速率与合适的处理和存储能力相匹配。尽管硬件和数据仓库可以相互独立运行，但它们结合在一起时提供了集成解决方案，其可提供卓越的性能，同时减少所需的设备数量。