Búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica.

Búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica.

La presente divulgación se refiere a la búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica. En el presente documento se dan a conocer diversos sistemas y procedimientos para mejorar el rendimiento de la búsqueda a través de la indexación de formas de onda de un sistema de energía eléctrica utilizando atributos de forma de onda tales como frecuencia

, amplitud, ángulo, velocidad de cambio, y similares. De acuerdo con algunas realizaciones, pueden utilizarse múltiples índices juntos para encontrar la información de interés. De acuerdo con algunas realizaciones, también puede utilizarse una señal de referencia. Normalizar una pluralidad de formas de onda utilizando una señal de referencia puede facilitar el uso de un índice para comparar dos formas de onda arbitrarias. Esta divulgación también se refiere a la detección y la indexación de las condiciones de funcionamiento en isla de un sistema de energía eléctrica. Diversas realizaciones pueden utilizar información relacionada con condiciones de funcionamiento en isla en conexión con operaciones de búsqueda.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2013/045019.

Solicitante: SCHWEITZER ENGINEERING LABORATORIES, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2350 NE Hopkins Court 99163 Pullmann WA Washington ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ZWEIGLE,Gregary C, HEWITT,Eric J, GOTSHALL,Stanley P.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Disposiciones para proceder a las medidas de corrientes... > G01R19/25 (utilizando técnicas de medida digitales)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > G01R22/00 (Disposiciones para la medida de la integral en el tiempo de una potencia eléctrica o de una corriente, p. ej. por métodos electrónicos)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > G01R13/00 (Disposiciones para la presentación de variables eléctricas o de formas de ondas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > Dispositivos para realizar medidas de frecuencia;... > G01R23/02 (Dispositivos para realizar medidas de frecuencia, p. ej. relación de repetición de impulsos; Dispositivos para realizar medidas del período de una corriente o de una tensión)
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Búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica.

Fragmento de la descripción:

Búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica Campo Técnico La presente divulgación se refiere a la búsqueda de formas de onda de un sistema de energía eléctrica. Más en particular, la presente divulgación se refiere a la mejora de rendimiento de la búsqueda a través de la indexación de formas de onda de un sistema de energía eléctrica utilizando atributos de forma de onda tales como frecuencia, amplitud, ángulo, velocidad de cambio, y similares. La presente divulgación también se refiere a la detección e indexación de las condiciones de funcionamiento en isla en un sistema de energía eléctrica.

Breve Descripción de los Dibujos Se describen realizaciones no limitantes y no exhaustivas de la divulgación, incluyendo diversas realizaciones de la divulgación con referencia a las figuras, en las cuales:

La Figura 1 ilustra un diagrama unifilar simplificado de un sistema de suministro de energía eléctrica y de unos Dispositivos Electrónicos Inteligentes (lEO) asociados, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Fígura 2 ilustra otro diagrama unifilar simplificado de un sistema de suministro de energía 25 eléctrica y de los lEO asociados con diversas subestaciones, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques funcional de un IED que puede utilizarse para la creación de un índice o para realizar una búsqueda utilizando un índice, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 4A ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para buscar en una base de datos, que contiene datos de forma de onda obtenidos de un sistema de distribución de energ ía eléctrica, utilizando uno o más índices, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 48 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para buscar en una base de datos, que contiene datos de forma de onda obtenidos de un sistema de distribución de energia eléctrica, usando múltiples indices que tienen una pluralidad de segmentos temporales superpuestos, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 5 ilustra una realización de un procedimiento para crear un indice para la búsqueda de datos asociados con un sistema de distribución de energía eléctrica con el fin de determinar el ángulo entre los fasores de dos estaciones diferentes del sistema de energía, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 6A ilustra una realización de un procedimiento para la detección de islas dentro de un sistema de suministro de energia eléctrica, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 68 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para la detección de islas dentro de un sistema de distribución de energía eléctrica, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 7 ilustra una realización de un procedimiento, que puede utilizarse para seleccionar una señal de referencia, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 8A ilustra un procedimiento para ajustar valores de datos para garantizar que la diferencia entre los valores máximo y mínimo de la matriz 8sr es inferior a 180", consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

La Figura 88 ilustra dos gráficas que muestran los rangos de ángulo donde han de hallarse los valores de los datos resultantes en los casos en los que no sea necesario ajustar los 30 valores de dalas para asegurarse de que una diferencia entre los valores máximo y mínimo de la matriz 8sr es inferior a 180", consistentes con las realizaciones divulgadas en el

presente documento.

La Figura 9 ilustra una realización de una arquitectura de sistema para la creación de un 35 indice o para realizar una búsqueda de datos de forma de onda, consistente con las realizaciones divulgadas en el presente documento.

Descripción Detallada Con el uso cada vez mas común del seguimiento automatizado, los sincrofasores y el almacenamiento en masa, ha aumentado drasticamente la cantidad de datos de sistema de energía generados y almacenados. Archivar los datos de un sistema de energía (por sincrofasor o de otro modo) puede dar lugar a múltiples terabytes (o mas) de datos archivados anualmente. Ante una gran cantidad de datos archivados por sincrofasor, resulta natural el deseo de buscar en los datos para encontrar características de forma de onda que sean de interés. En algunos casos, esto sera tan simple como buscar cualquier momento en el que la frecuencia de una estación dada haya excedido un umbral. En otros casos, la búsqueda podra tener múltiples criterios basados, por ejemplo, en el valor de forma de onda, la velocidad de cambio, el tiempo en el umbral, la combinación matematica con otra forma de onda, o muchos otros criterios de búsqueda posibles. Buscar datos de forma de onda asociados con un sistema de distribución de energía eléctrica puede mejorar la comprensión de la calidad y la fiabilidad del sistema eléctrico. Los resultados de una búsqueda pueden analizarse y utilizarse para mejorar el sistema . Buscar estos datos simplemente examinando cada valor o valores almacenados puede requerir horas, días o mas para encontrar eventos que coincidan con un criterio dado. Un gran retraso en hallazgo de resultados puede reducir significativamente el valor de la búsqueda.

Los datos históricos recogidos de un sistema de distribución de energía eléctrica pueden utilizarse para entender un sistema de generación y distribución de energía eléctrica.

Ademas, dichos datos podran ser utilizados para diagnosticar problemas del sistema de energía. Sin embargo, la búsqueda de datos de interés puede ser un proceso lento. La identificación de los datos de interés asociados con un sistema de distribución de energía eléctrica puede ser particularmente difícil debido a que la información de interés puede estar almacenada en términos de características de forma de onda.

Indexar los datos para hacer búsquedas que requieran menos tiempo puede proporcionar numerosas ventajas. Un índice es una colección de datos derivados del conjunto de datos completo. Se puede considerar como un resumen de los datos objetivo que tengan una característica particular. Un ejemplo es el índice de un libro de texto. En lugar de leer de forma manual cada frase de un libro para encontrar una palabra objetivo, el lector consulta el índice, que le indicara en qué pagina esta la palabra. La información electrónica también puede ser indexada con el fin de facilitar la búsqueda. Por ejemplo, Google utiliza un índice para proporcionar resultados de búsqueda sobre todos los datos de Internet en subsegundos. Estos índices se basan en criterios de búsqueda basados en texto. En consecuencia, las soluciones de índices similares no pueden utilizarse para buscar los flujos de cantidades numéricas asociados con un sistema de distribución de energía eléctrica.

En el presente documento se dan a conocer diversos sistemas y procedimientos para indexar las formas de onda de un sistema de energía eléctrica con el fin de mejorar la probabilidad de encontrar información de interés y mejorar la prontitud para encontrar esa 10 información. Según algunas realizaciones, los algoritmos de búsqueda de acuerdo con la presente divulgación pueden crear índices de las características de forma de onda (por ejemplo, frecuencia de forma de onda, amplitud, velocidad de cambio, valores máximos y mínimos, etc.) . La presente divulgación proporciona un procedimiento de optimización de alta velocidad para buscar...

 


Reivindicaciones:

, . Un sistema configurado para indexar datos en base al menos a una característica de una pluralidad de formas de onda asociadas con un sistema de distribución de energía eléctrica, que comprende:

un procesador en comunicación con un bus; un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador en comunicación 10 con el bus, comprendiendo el medio de almacenamiento no transitorio legible por

ordenador: un módulo de índice configurado para generar un primer índice en base al menos a una característica de una pluralidad de formas de onda, estando configurado el módulo de índice para:

dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una primera pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice representativo de la característica para cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales de cada una de la pluralidad de formas de onda;

asociar el valor de índice determinado de cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales de cada una de la pluralidad de formas de onda con un sello de tiempo configurado para identificar al menos un tiempo en la pluralidad de formas de onda en base al valor de indice determinado; y

almacenar el sello de tiempo y el valor de índice determinado para cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales en el primer índice.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el cual la pluralidad de formas de onda 30 comprende datos de sincrofasor.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el al menos un valor de índice comprende uno de entre un valor maximo y un valor mínimo dentro de cada uno de la pluralidad de segmentos temporales.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el cual la al menos una característica comprende

uno de entre una frecuencia, una amplitud y una velocidad de cambio.

5. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el módulo de índice está configurado adicionalmente para generar un segundo índice que tiene una pluralidad de segmentos temporales solapados, estando configurado adicionalmente el módulo de índice para: dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una segunda pluralidad de segmentos temporales, estando la segunda pluralidad de segmentos temporales solapada con la primera pluralidad de segmentos temporales, al menos en parte, y siendo cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales más largo que los de la segunda pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; asociar con un sello de tiempo el valor de índice determinado asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; y almacenar el sello de tiempo y el valor de índice determinado para cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales en el segundo índice.

6. El sistema de la reivindicación 5, en el cual el medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador comprende adicionalmente un módulo de búsqueda configurado para:

recibir al menos un parámetro de búsqueda;

buscar el primer índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el

al menos un parámetro de búsqueda; identificar una porción del segundo índice en base a la búsqueda del primer índice; buscar selectivamente la porción identificada del segundo índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el al menos un parámetro de búsqueda; y entregar los resultados de búsqueda hallados en el segundo índice.

7. El sistema de la reivindicación 1, en el cual la al menos una característica comprende un ángulo de fase determinado con respecto a una señal de referencia.

8. El sistema de la reivindicación 7, en el cual el medio de almacenamiento no

transitorio legible por ordenador comprende adicionalmente un módulo de identificación de señal de referencia configurado para seleccionar una señal de referencia de entre la pluralidad de formas de onda.

9. El sistema de la reivindicación 8, en el cual el módulo de identificación de señal de referencia está configurado para completar un análisis iterativo para cada forma de onda de 5 la lista de formas de onda para seleccionar la señal de referencia, estando configurado el

análisis iterativo para: calcular una pluralidad de valores correspondientes a la pluralidad de formas de onda, comprendiendo cada uno de la pluralidad de valores una pluralidad de valores que representan una varianza entre una forma de onda que está siendo analizada y

la forma de onda de referencia en una pluralidad de puntos en el tiempo; determinar un valor máximo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores; determinar un valor mínimo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores; calcular una diferencia entre el valor máximo de la varianza y el valor mínimo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores;

calcular un sumatorio de la diferencia entre el valor máximo de la varianza y el valor mínimo de la varianza para cada uno de la pluralidad de valores; seleccionar la forma de onda con el sumatorio más bajo; comparar el sumatorio de la forma de onda seleccionada con un valor mínimo establecido; y

si el sumatorio más bajo es inferior al valor mínimo establecido, repetir el proceso iterativo y establecer la forma de onda con el sumatorio más bajo como forma de onda de referencia en la siguiente iteración del proceso iterativo, y establecer el sumatorio más bajo como valor mínimo establecido;

si el sumatorio es superior al valor mínimo previamente establecido, seleccionar la forma de onda con el sumatorio más bajo como la señal de referencia, y terminar el proceso iterativo.

10. El sistema de la reivindicación 7, en el cual el medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador comprende adicionalmente un módulo de ajuste del ángulo configurado para: calcular una pluralidad de valores correspondientes a la pluralidad de formas de onda, comprendiendo cada uno de la pluralidad de valores una pluralidad de valores que representan una varianza entre una forma de onda que está siendo analizada y

la forma de onda de referencia en una pluralidad de puntos en el tiempo;

determinar que al menos uno de la pluralidad de valores se encuentra fuera del rango 45° ± 135° o -45° ± 135°; y ajustar selectivamente cada uno de la pluralidad de valores añadiendo 360° a cada valor inferior a O°.

11. El sistema de la reivindicación 1, en el cual cada uno de la pluralidad de segmentos temporales tiene una longitud igual.

12. El sistema de la reivindicación 1, en el cual la pluralidad de segmentos temporales 10 tienen una longitud variable en función de los cambios en la al menos una característica.

13. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el índice comprende una pluralidad de segmentos temporales solapados.

14. El sistema de la reivindicación 1, en el cual medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador comprende adicionalmente un módulo de búsqueda configurado para: recibir al menos un parámetro de búsqueda; y buscar en el índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el al menos un parámetro de búsqueda.

15. El sistema de la reivindicación 14, en el cual el al menos un parámetro de búsqueda se corresponde con un ángulo de fase entre dos de cualquiera de la pluralidad de formas de onda.

16. El sistema de la reivindicación 14, en el cual el medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador comprende adicionalmente un módulo de detección de islas configurado para determinar que al menos dos de la pluralidad de formas de onda son islas eléctricamente aisladas asociadas.

17. El sistema de la reivindicación 16, en el cual el al menos un parámetro de búsqueda cruza diferentes islas eléctricamente aisladas.

18. El sistema de la reivindicación 16, en el cual el módulo de detección de islas está configurado para devolver un resultado no válido en respuesta a los parámetros de búsqueda que afecten al sistema de distribución de energía eléctrica y a la isla eléctricamente aislada.

19. El sistema de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente una interfaz de comunicaciones configurada para comunicarse con una red, y en el cual la pluralidad de formas de onda son accesibles a través de la red.

20. Un procedimiento de indexación de datos en base al menos a una característica de una pluralidad de formas de onda asociadas con un sistema de distribución de energía eléctrica, que comprende:

dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una primera pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice representativo de la característica para cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales de cada una de la pluralidad de formas de onda; asociar el valor de índice determinado de cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales de cada una de la pluralidad de formas de onda con un sello de tiempo configurado para identificar al menos un tiempo en la pluralidad de formas de onda en base al valor de índice determinado; y almacenar el sello de tiempo y el valor de índice determinado para cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales en un primer índice.

21. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende adicionalmente: dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una segunda pluralidad de segmentos temporales, estando la segunda pluralidad de segmentos temporales solapada con la primera pluralidad de segmentos temporales, al menos en parte, y siendo cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales mas largo que los de la segunda pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; asociar con un sello de tiempo el valor de índice determinado asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; y almacenar el sello de tiempo y el valor de índice determinado para cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales en un segundo índice.

22. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende adicionalmente:

recibir al menos un parámetro de búsqueda; y buscar el primer índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el al menos un parámetro de búsqueda. identificar una porción del segundo índice en base a la búsqueda del primer índice;

buscar selectivamente la porción identificada del segundo índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el al menos un parámetro de búsqueda; y entregar los resultados de búsqueda encontrados en el segundo índice.

23. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende adicionalmente seleccionar

una señal de referencia mediante: el cálculo de una pluralidad de valores correspondientes a la pluralidad de formas de onda, comprendiendo cada uno de la pluralidad de vectores una pluralidad de valores que representan una varianza entre una forma de onda que está siendo analizada y la forma de onda de referencia en una pluralidad de puntos en el tiempo;

la determinación de un valor máximo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores; la determinación de un valor mínimo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores; el cálculo de una diferencia entre el valor máximo de la varianza y el valor mínimo de la varianza en cada uno de la pluralidad de valores; el cálculo de un sumatorio de la diferencia entre el valor máximo de la varianza y el valor mínimo de la varianza para cada uno de la pluralidad de valores; la selección de la forma de onda con el sumatorio más bajo; la comparación de la forma de onda seleccionada con el sumatorio más bajo con un valor mínimo establecido; y si el sumatorio más bajo es inferior al valor mínimo establecido, la repetición del proceso iterativo y el establecimiento de la forma de onda con el sumatorio más bajo como forma de onda de referencia en la siguiente iteración del proceso iterativo, y

el establecimiento del sumatorio más bajo como el valor mínimo establecido; o si el sumatorio es superior al valor mínimo previamente establecido, la selección de la forma de onda con el sumatorio más bajo como la señal de referencia, y la finalización del proceso iterativo.

24. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende adicionalmente: calcular una pluralidad de valores correspondientes a la pluralidad de formas de onda,

comprendiendo cada uno de la pluralidad de valores una pluralidad de valores que representan una varianza entre una forma de onda que está siendo analizada y la forma de onda de referencia en una pluralidad de puntos en el tiempo; determinar que al menos uno de la pluralidad de valores se encuentra fuera del rango 450 ±

135° o -45° ± 135°; y ajustar selectivamente cada uno de la pluralidad de valores añadiendo 3600 a cada valor inferior a O°.

25. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende adicionalmente:

recibir al menos un parámetro de búsqueda; y buscar en el índice para identificar los resultados de búsqueda que satisfagan el al menos un parámetro de búsqueda.

26. El procedimiento de la reivindicación 25, en el cual el al menos un parámetro de búsqueda se corresponde con un ángulo de fase entre dos cualesquiera de la pluralidad de formas de onda.

27. El procedimiento de la reivindicación 25, que comprende adicionalmente:

la determinación de que dos de la pluralidad de formas de onda están asociadas con islas 20 eléctricamente aisladas.

28. El procedimiento de la reivindicación 27, en el cual el al menos un parámetro de búsqueda cruza diferentes islas eléctricamente aisladas.

29. El procedimiento de la reivindicación 27, que comprende adicionalmente: devolver un resultado no válido en respuesta a la recepción de los parámetros de búsqueda que afecten al sistema de distribución de energía eléctrica y a la isla eléctricamente aislada.

30. El sistema de la reivindicación 1, en el cual la pluralidad de segmentos temporales comprenden una correspondiente pluralidad de duraciones en base a la cuantificación de una cantidad de variación en la característica, durante cada uno de los segmentos temporales.

31. El sistema de la reivindicación 30, en el cual el segmento temporal que tiene la mayor cantidad de variación en la característica se corresponde con el segmento temporal que tiene la duración más corta.

32. El sistema de la reivindicación 30, en el cual el segmento temporal que tiene la menor cantidad de variación en la característica se corresponde con el segmento temporal que tiene la duración más larga.

33. Un sistema configurado para indexar datos en base al menos a una característica de una pluralidad de formas de onda asociadas con un sistema de distribución de energía eléctrica, que comprende:

un procesador en comunicación con un bus; un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador en comunicación con el bus, comprendiendo el medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador:

un módulo de índice configurado para generar un primer índice en base al menos a una característica de una pluralidad de formas de onda, estando configurado el módulo de índice para:

dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una primera pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice asociado con cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; asociar con un sello de tiempo el valor de índice determinado asociado con cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda ; y almacenar el sello de tiempo y el valor de indice determinado para cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales en el primer índice; dividir cada una de la pluralidad de formas de onda en una segunda pluralidad de segmentos temporales, estando la segunda pluralidad de segmentos temporales solapada con la primera pluralidad de segmentos temporales, al menos en parte, y siendo cada uno de la primera pluralidad de segmentos temporales más largo que los de la segunda pluralidad de segmentos temporales; determinar al menos un valor de índice asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; asociar con un sello de tiempo el valor de índice determinado asociado con cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales para cada una de la pluralidad de formas de onda; y almacenar el sello de tiempo y el valor de índice determinado para cada uno de la segunda pluralidad de segmentos temporales en el segundo índice.