专利名称：确定输电网端点相位连接的制作方法
技术领域：
示例性实施例一般涉及对到位于电力分配系统内的客户端点的电连接的服务相位(service phase)的确定。
背景技术：
电力是在发电站产生，并且经由高压线路传输网络传送。这些线路可具有数百英里的长度，并且将电力递送至被称为“输送网(Grid) ”的公共电力池。输送网经由通常为 33kV(或有时为66kV)线路的子传输网络而连接至负载中心(例如，城市)。
图1是图示传统的电力传输及分配系统的图。该图是各种已知输送网拓朴之一的示例，并且是出于图示的目的而提供的。参照图1，高压线路终止于33kV (或66kV)分站内， 在分站处电压被逐步降低至约llkV，以便以IlkV或更低通过分配线路网络将电力分配至负载点。该电力网络是位于分站下游的IlkV线路或馈电线的分配网络。从该33kV分站发出的每个IlkV馈电线会进一步分支成多个辅助IlkV馈电线，以将电力传送到负载点(地域、工业区、村落等等)近处。在这些负载点处，变压器进一步将电压自IlkV降低至415V， 以便以MOV(如单相电源)或者以415V(如三相电源)通过415V馈电线向各个客户提供最后一英里连接。馈电线可为架空线路或地下电缆。
在馈电线级处，输电网是多相的(即，具有用于不同相位的多条线路)。在采用单相的客户端点(例如，住宅)处，一条物理线路连接到位于该客户端点处的计量表。然而， 当该客户端点被物理连接时，此刻可能不必知道在该馈电线级的哪一个相位对应于该客户端点处该计量表所连接到的线路。这可能是因为电力公司从未具有该信息，或者由于物理输送网拓朴通常会随着时间而被改变，从而可能不能将其保持为最新。此外，如果出现停电情况，或者如果将电力关闭以便安装新的变压器，则无法保证在该客户端点设备处的计量表将位于与以前相同的相位上。
电力公司可以通过将在馈电线级处的使用量与该客户侧上的累积使用量进行比较以计算损失及偷窃。但是如果不知道真实的输送网拓朴，则该信息可能会比准确信息低至少三倍。随着馈电线所服务的客户密度提高，这种不准确性可能提高，并因此可能导致电力公司的电力与收益损失的增加。

发明内容
示例性实施例一般涉及确定到位于电力分配系统内的客户端点的电连接的服务相位的方法。
在此公开的实施例假设存在并使用ad-hoc无线网络，该网络包括在计量表位置、 分站以及输电网基础架构的其它构件处的并且通过中继器及接入点(AP)连接至电力公司服务器的网络节点。节点可经由网络的无线链接彼此之间和与其它网络构件交换消息。在一些其它实施例中，可通过非联网的直接通信链接来在节点间交换消息。
根据示例性实施例，一种确定电力分配系统内的客户端点设备的服务相位的方法可包括将请求分站在到该分站的馈电线线路的多个相位之一上创建临时电力中断的消息发送至该分站。从多个客户端点设备中的至少一个接收指示相应客户端点设备是否检测到该电力中断的报告。将报告检测到该电力中断的客户端点设备映射至在其上创建该电力中断的相应相位。
根据另一示例性实施例，一种确定电力分配系统内的客户端点设备的服务相位的方法可包括识别与单一 AP直接通信的多个客户端点设备，并且将多个客户端点设备临时与该AP同步。在每个客户端点设备处在预定时间段内对交流电(AC)中的最后过零点进行检测。基于所检测到的最后过零点的时间戳来测量多个客户端点设备的相对相位差。基于所测量到的相对相位差来确定每个客户端点设备的服务相位。
根据另一示例性实施例，一种确定电力分配系统内的客户端点设备的服务相位的方法可包括从主机向客户端点设备发送请求在该客户端点设备处检测到的过零点delta 数据的请求。在该主机处，从该客户端点设备接收响应消息。该响应消息包括在该客户端点设备处检测到的过零点delta数据，而该数据指示在该客户端点设备处检测到最后过零点时的时间与在由该客户端点设备创建该响应消息时的时间之间的差值。
该方法进一步包括计算在该主机处检测到的过零点delta数据，该数据指示在该主机处检测到最后过零点时的时间与在由该主机接收到该响应消息时的时间之间的差值。 基于在该客户端点设备处检测到的过零点delta数据、计算出的在该主机处检测到的过零点delta数据、消息延迟时间和电连接至该客户端点设备的馈电线线路的频率周期，计算相对于该客户端点设备的相位位移。基于所计算出的相位位移来确定该客户端点设备的服务相位。
根据另一示例性实施例，一种确定电力分配系统内的客户端点设备的服务相位的方法可包括从第一客户端点设备向邻近端点设备发送请求在该邻近端点设备处检测到的过零点delta数据的请求。在该第一客户端点设备处，自该邻近设备接收响应消息，该响应消息包括在该邻近设备处检测到的过零点delta数据。在该邻近设备处检测到的过零点 delta数据指示在该邻近设备处检测到最后过零点时的时间与在该邻近设备创建该响应消息时的时间之间的差值。


根据以下详细描述结合附图可以清楚地理解示例性实施例。图1-8表示在此所述的非限制性的示例性实施例。
图1是图示传统的电力传输及分配系统的图。
图2是其中可以实施示例性实施例的电力分配系统的无线通信网络的示意图。
图3是其中可以实施示例性实施例的电力传输及分配网络的示意图。
图4是状态图，其图示了根据一示例性实施例的客户端点设备如何检测瞬时故障。
图5是图示根据一示例性实施例的在主机系统与客户端点设备之间的“取得过零点delta”消息交换的图。
图6是图示根据一示例性实施例的由该主机系统所进行的相位检测的示例的图。
图7是图示根据一示例性实施例的在客户端点设备与直接邻局之间的“取得过零点delta”消息交换的图。
图8是图示根据一示例性实施例的由该直接邻局所进行的相位检测的示例的图。
具体实施例方式为简单和说明的目的，主要参照本发明的示例性实施例而说明了本发明的原理。
图2是其中可以实施示例性实施例的电力分配系统的无线通信网络的示意图。通信网络可包括电力公司后端办公室服务器10、网关接入点(AP)20以及多个客户端点设备 30。后端办公室服务器10控制该电力公司与客户端点设备30之间的通信，并且从客户端点设备30接收信息(例如，使用状况数据、电力损失报告及其它类似信息)。AP 20经由 WAN(广域网)、因特网、蜂窝网络或任何其它网络(有线的、无线的、光的网络等等)而连接至该电力公司，并用作为到客户端点设备30的直接通信点。端点设备30可通过有线、无线或光的LAN(局域网)连接至该AP 20。端点设备30可利用网格网络拓朴以彼此连接或连接至该AP。在一些实施例中也可使用其它联网拓朴。
在通信网络中可有一个以上的AP连接至该电力公司。一些客户端点设备30能与特定AP 20直接通信，而其它客户端点设备30可能由于例如距离而无法与该特定AP 20 直接通信。离特定AP 20太远的那些客户端点设备30可利用“跳跃”概念经由较靠近该特定AP 20的邻近端点设备30与该特定AP 20进行通信。逐个节点地“跳跃”直到到达目的地为止可提供客户端点设备30与AP 20中的一个或多个AP之间的连续连接和通信。同样地，AP 20可通过位于较靠近该AP 20的邻近客户端点设备30以与位于远程处的客户端点设备30通信。在一些其它实施例中，无法连接至一个AP 20的设备30可连接至另一个AP 20以到达该电力公司服务器。
客户端点设备30( S卩，具有网络适配卡(NIC)的计电表35)能够检测、记录及报告瞬时电压中断。这可由NIC或计量表35来完成。
瞬时电压中断是仅丢失数个电力周期的电力线路事件。因此，可仅最低限度地影响到电力品质，并且不会强制重新启动计量表35或OTC。客户端点设备能够检测、记录及报告在交流电(AC)里的所丢失的过零点。
在交流电(AC)里的“过零点”是该处没有电压的瞬时点。换言之，AC线路极性发生改变。电路及处理器可检测何时该AC电力线路电压将其极性从负改变为正和/或从正改变为负。示例电路可包括衰减器和放大器，其后跟随有比较器。该电路的输出通常连接至该处理器的中断管脚，每次该AC电压改变其极性，该处理器就被中断。该检测器可用以确定AC电压频率。电力线路频率具有相当高的稳定度。在某一时间间隔内丢失一个或多个过零点意味着该AC频率可能有所改变，但是更有可能的是电力已经被中断。
参照图3，对过零点信息的监测可用于确定到客户端点设备30的服务线路的相位。在该分站40(即，馈电线级)处，该系统可被编程为引起瞬时电力中断，从而在客户端点设备30处造成过零点丢失。这些中断的模式是受控模式，该模式被特别设计以避免导致明显的中断，即使对敏感设备也是如此，但又是在统计上不可能自然发生的足够不频繁。该电力中断并不限于在该分站40处或位于该分站40下游的位置处引起。本领域普通技术人员将能了解也可在该分站40上游的位置处引起电力中断。
在获得该馈电线50的适当的中断模式之前，可对在给定馈电线线路50上自然发生的“闪烁”进行监测。可利用该电力公司后端办公室服务器10来分析在输电网里的分配馈电线50上的电力中断，以获得适用于任一馈电线50或所有馈电线50的自然模式的模型。接着，该后端办公室服务器10可被编程为针对感兴趣的馈电线50创建中断模式。该馈电线50的中断模式可被直接插入至该馈电线50，或被插入至任何上游或下游的等同线路。指定插入点应符合中断模式到达端点设备30而没有显著改变的要求。换言之，在该插入点处和在端点设备30处插入中断的数量与长度应为相同的。
由于存在源自于馈电线50的多个相位，因此可在该馈电线50的每个相位上顺序地引起中断。例如，可在第一天在相位1上引起模拟的闪烁，而在第二天在相位2上引起模拟的闪烁等等。可通过将必要的测试模式提供给电力公司人员而以人工方式，或者通过“反馈(tickling)”DA/SCADA(分配自动化/监督控制及数据获取)系统而以较为自动化的方式，实施这个测试。如果网络具有连接至馈电线控制的电子桥接器，其允许在该网络上进行该测试，则可由该电力公司后端办公室服务器10控制该自动化测试，或者通过将适当地格式化后的消息馈送至测试系统，该测试系统可在特别设计为引起测试模式的任一输送网构件(例如分站、高压变压器、分配变压器等等)处连接至该输电网，控制该自动化测试。
在测试时间段期间，位于该特定馈电线50上的客户端点设备30被编程为记录闪烁，并且将该信息报告至该后端办公室服务器10。该后端办公室服务器10具有关于何种闪烁模式被测试以及在哪一相位上的信息。基于接收自客户端点设备30的报告，该后端办公室服务器10将能够将通知并报告在第一天有特定闪烁模式的设备30链接至特定相位(例如，相位1)。针对在每个测试日所接收到的报告重复进行该处理，直到已对该馈电线50上的所有设备30进行了相位映射为止。如果来自某些设备30的报告数据中有不规则性或错误，这些报告数据将这些设备链接到一个以上相位或根本不链接到任何特定相位，则可重复进行该测试直到去除不确定性为止。重复测试也可用以确认原始发现。可按需要的频繁程度在每个馈电线50上重复进行测试，以获得完整的相位映射。
可顺序地或并行地在所有馈电线50上进行该测试，并且可对覆盖所有安装的客户端点设备30的整个网络周期性地重复进行该测试。根据这些测试，可为该网络内的整个输送网开发出完全的相位连接模型。
图4是状态图，其图示了根据一示例性实施例的客户端点设备如何检测瞬时故障。在该电力中断检测过程100中，首先设备将在正常电力状态101下运行。当该后端办公室服务器启动该电力中断处理时，该客户端点设备测量在该中断“瞬时”时间段内的过零点。“瞬时”是指持续时间比最大时间段momentaryjengthjnax(例如，100ms)短但比最小时间段momentary_length_min (例如，30ms)长的单个电力中断。该瞬时最小持续时间 (momentary_length_min)是要被记录的电力中断的最小经历时间。当位于该客户端点设备处的计量表检测到比该momentaryjength_min长的单个电力中断时，该设备就在电力瞬时状态102下运行。在此状态期间，该设备测量过零点数据，例如，记下在处于此状态下的时间期间每一检测到的过零点之间的间隔，并且将测量到的数据报告至该后端办公室服务器10。
瞬时最大持续时间(momentaryjengthjiiax)是要记录的电力中断的最大经历时间。当位于该客户端点设备处的计量表检测到比该momentaryjengthjnax长的单个电力中断时，该设备会将其识别为电力丢失状态103。而断电超过该momentaryjengthjnax时间段会使NIC关闭，并且位于该客户端点设备处的计量表一旦重新获得电力就会尝试重新启动。
表1列出了该瞬时最小持续时间及该瞬时最大持续时间的示例性时间段。这些时间段被确定为使得瞬时电力中断足够长以使设备进入该电力瞬时状态，但是又不会长到使该设备将该中断视为电力丢失并从而做出反应。

权利要求
1.一种确定电力分配系统内的端点设备的服务相位的方法，所述方法包括 将请求在到客户站点的馈电线线路的多个相位之一上的临时电力中断的消息发送至所述电力分配系统内的点；从相应客户站点处的多个端点设备中的至少一个接收指示所述端点设备是否检测到所述电力中断的报告；以及将报告检测到所述电力中断的端点设备映射至在其上创建了所述电力中断的相应相位。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述电力分配系统内所述消息发送到的点为分站。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述多个端点设备被编程为检测、记录和报告电力中断。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个端点设备通过监测在预定时间段内交流电力中丢失的过零点来检测所述电力中断。
5.如权利要求1所述的方法，其中在预定时间段内的给定时间处在所述馈电线线路的每个相位上顺序地弓I起所述电力中断。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述端点设备的映射是在后端办公室服务器处基于从所述端点设备接收的报告而执行的，所述后端办公室服务器具有关于在特定相位上所引起的电力中断的信息，并且所述后端办公室服务器将在所述给定时间报告了所述电力中断的端点设备链接至所述特定相位。
7.如权利要求1所述的方法，其中当所述端点设备在比预定最大时间段短并且比预定最小时间段长的时间段中测量到过零点时，检测到单个电力中断。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述最大时间段被确定为给其供电的设备避免将所述中断反应为是电力丢失。
9.如权利要求7所述的方法，其中在所述预定最小时间段内电力中断的持续时间使得所述端点设备测量过零点数据，并且发送包括所测量到的数据的报告。
10.一种确定电力分配系统内的端点设备的服务相位的方法，所述方法包括 识别与主机设备进行通信的多个端点设备；将所述多个端点设备与所述主机设备临时地同步； 在每个端点设备处在预定时间段内对交流电力中的最后过零点进行检测； 基于所检测到的最后过零点的时间戳，测量所述多个端点设备的相对相位差；以及基于所测量到的相对相位差，确定每个端点设备的服务相位。
11.如权利要求10所述的方法，其中测量所述多个端点设备的相对相位差包括 计算在第一端点设备处检测到的最后过零点的时间戳与在第二端点设备处检测到的最后过零点的时间戳之间的差值。
12.如权利要求11所述的方法，其中如果所计算的所述时间戳之间的差值是在零值的预定范围内，则所述二个端点设备被确定为位于相同的服务相位上。
13.如权利要求11所述的方法，其中如果所计算的所述时间戳之间的差值对于60Hz电力服务约为5. 5ms或者对于50Hz电力服务约为6. 6ms，则所述端点设备之间的相对相位差被确定为120°。
14.如权利要求11所述的方法，其中如果所计算的所述时间戳之间的差值对于60Hz电力服务约为Ilms或者对于50Hz电力服务约为13. ^iis，则所述端点设备之间的相对相位差 % 240° 。
15.一种确定电力分配系统内的端点设备的服务相位的方法，所述方法包括从主机向所述端点设备发送请求在所述端点设备处检测到的过零点delta数据的请求；在所述主机处，从所述端点设备接收响应消息，所述响应消息包括在所述端点设备处检测到的过零点delta数据，在所述端点设备处检测到的所述过零点delta数据指示在所述端点设备处检测到最后过零点时的时间与在所述端点设备创建所述响应消息时的时间之间的差值；计算在所述主机处检测到的过零点delta数据，在所述主机处检测到的所述过零点 delta数据指示在所述主机处检测到最后过零点时的时间与在所述主机接收到所述响应消息时的时间之间的差值；基于在所述端点设备处检测到的过零点delta数据、所计算的在所述主机处检测到的过零点delta数据、消息延迟时间和电连接至所述端点设备的馈电线线路的频率周期，计算相对于所述端点设备的相位位移；以及基于所计算的相位位移来确定所述端点设备的服务相位。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述主机为所述端点设备的邻近节点。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述主机为所述端点设备与其通信的接入点。
18.如权利要求15所述的方法，其中所述消息延迟时间为从在所述端点设备处创建所述响应消息时至在所述主机处接收到所述响应消息时的时间段。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述消息延迟时间为累积的消息延迟时间，其中在包括多个端点设备的路径上的每个端点设备通过将其本身的延迟时间加到所述消息延迟时间上来调整所述消息延迟时间。
20.如权利要求15所述的方法，其中确定所述端点设备的服务相位包括确定所述主机的服务相位，然后基于所计算的相位位移和所述主机的服务相位来确定所述端点设备的服务相位。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述主机知道其服务相位。
22.如权利要求20所述的方法，其中所述主机并不知道其服务相位，并且向知道所述主机的服务相位的后端办公室请求其服务相位。
23.一种确定电力分配系统内的端点设备的服务相位的方法，所述方法包括 从第一端点设备向邻近端点设备发送请求在所述邻近端点设备处所检测到的过零点delta数据的请求；在所述第一端点设备处从所述邻近设备接收响应消息，所述响应消息包括在所述邻近设备处检测到的过零点delta数据，在所述邻近设备处检测到的所述过零点delta数据指示在所述邻近设备处检测到最后过零点时的时间与在所述邻近设备创建所述响应消息时的时间之间的差值；在所述第一端点设备处计算在所述第一端点设备处检测到的过零点delta数据，在所述第一端点设备处检测到的所述过零点delta数据指示在所述第一端点设备处检测到最后过零点时的时间与在所述第一端点设备接收到所述响应消息时的时间之间的差值；基于在所述邻近设备处检测到的过零点delta数据、所计算的在所述第一端点设备处检测到的过零点delta数据、消息延迟时间和电连接至所述邻近设备的馈电线线路的频率周期，计算相对于所述邻近设备的相位位移；以及基于所计算的相位位移，确定所述邻近设备的服务相位。
24.如权利要求23所述的方法，其中所计算的相位位移被报告给上游节点，并且其中所述确定的步骤是在所述上游节点处执行的。
25.如权利要求M所述的方法，其中确定所述邻近设备的服务相位包括确定所述第一端点设备的服务相位，然后基于所计算的相位位移和所述邻近设备的服务相位，确定所述邻近设备的服务相位。
26.如权利要求23所述的方法，其中每个端点设备存储其所有邻近端点设备的相位位移信息。
全文摘要
本公开涉及确定输电网端点相位连接。通过各种技术确定位于电力分配系统内的客户端点设备的电连接的服务相位。在馈电线级处，该系统可被编程为引起瞬时的电力中断，以在客户端点设备处导致丢失的过零点。这些中断的模式是受控模式，该模式被特别设计以避免导致明显的中断，即使对敏感设备也是如此，但又是在统计上不可能自然发生的足够不频繁。过零点信息的监测可用来确定到该客户端点设备的服务线路的相位。
文档编号G01R29/18GK102187238SQ200980141062
公开日2011年9月14日 申请日期2009年8月24日 优先权日2008年9月5日
发明者R·瓦斯瓦尼, J·范·格里尤内, A·高斯特尔 申请人:思飞信智能电网公司