Патент на изобретение №2339046

(54) МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга качества отпускаемой электрической энергии. Технический результат – повышение эффективности сжатия значений формы волны отслеживаемого сигнала электрической энергии. Для достижения данного результата осуществляют сбор (этап 202) данных, представляющих периоды контролируемого сигнала, разложение (следующие друг за другом этапы 204, 206, 208, 210, 212, 214) формы волны сигнала электрической энергии на множество компонентов. При этом это множество включает весь спектр периодов волны. Далее осуществляют индивидуальное сжатие (этап 216) значений и сохранение (этап 218) этих значений и соответствующих диапазонов их изменений. 4 н. и 45 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области мониторинга качества электроэнергии, в частности к запоминанию полученных данных с целью последующего использования.

Уровень техники

Для обеспечения высокого качества услуг по обеспечению электроэнергией желателен мониторинг качества электрических сигналов (т.е. сигналов электрической энергии) в различных точках электрической сети. В частности, желательно знать форму сигнала (волны) тока и напряжения в различных точках сети во время возникновения какой-либо специфической аномалии (например, отключения электроснабжения), чтобы идентифицировать ее причину.

В патенте США №5736847, включенном в настоящее описание посредством ссылки, описано измерительное устройство, предназначенное для считывания и отображения формы сигналов электрической энергии, а также для вычисления их параметров. К числу указанных параметров могут относиться, в частности, ток, напряжение, мощность, в том числе в киловольтамперах реактивных (кВАР), соотношение фаз многофазного сигнала, коэффициент мощности, частота, электрическая энергия в киловатт/час (кВт/ч) и в киловольтамперах/час (кВА/ч) и реактивная энергия (в кВАР/ч).

Однако в некоторых случаях отображения в режиме реального времени формы волны и/или производных параметров оказывается недостаточно. В патенте США №6675071, включенном в настоящее описание посредством ссылки, констатируется, что было бы желательно использовать устройство контроля качества электроэнергии, постоянно отслеживающее все данные о форме волны напряжения. Однако из-за больших объемов обрабатываемых данных такое устройство практически неосуществимо. При частоте снятия замеров (семплирования) 32 замера за цикл в секунду производится 1920 замеров. Для трехфазных измерительных приборов, замеряющих формы волны как напряжения, так и тока, таких данных в 6-8 раз больше. Указанный патент предлагает детектирование форм волны и сбор данных, относящихся к интервалам времени, соответствующие обнаружению изменений.

В патенте США №6671654, включенном в настоящее описание посредством ссылки, описано электронное устройство, которое предназначено для измерения параметров электроэнергии, поступающей из системы энергораспределения. Как и в предыдущем патенте, данные сохраняются только для имевших место аномалий (например, для скачкообразного изменения тока или напряжения).

В патенте США №6639518, включенном в настоящее описание посредством ссылки, описан сетевой монитор, отслеживающий один или несколько параметров электрической цепи. Указанный монитор содержит систему селекции моментов подачи аварийного сигнала.

Некоторые системы мониторинга сохраняют только среднеквадратичные (СК) значения и/или мощность электрических сигналов. Однако для точной идентификации природы проблем эти данные не всегда являются достаточными.

Раскрытие изобретения

Один из аспектов некоторых вариантов осуществления изобретения относится к прибору, предназначенному для непрерывного запоминания формы волны одного или нескольких электрических сигналов (сигналов электрической энергии), причем независимо от того, идентифицирована ли аномалия, представляющая интерес. При необходимости прибор может содержать память, объем которой достаточен для хранения формы волны сигнала, соответствующей нормальным режимам подачи электроэнергии, за большой период времени (по меньшей мере, за месяц, два месяца или даже год). Хранение указанных данных, охватывающих такой длинный период, позволяет вернуться к имевшим место аномалиям, чтобы определить различные параметры, считающиеся важными во время аномалии, и/или заново проанализировать аномалии, которые на тот момент не рассматривались как существенные или вообще не были выявлены.

В некоторых вариантах осуществления изобретения данные непрерывно сохраняющихся сигналов подвергаются сжатию (уплотнению) с использованием соответствующего способа, в случае необходимости учитывающего природу сигналов электрической энергии. Предусматривается возможность реализации способа сжатия в реальном времени по мере сбора сигналов, т.е. операции по сжатию проводят до момента получения всех уплотняемых данных. Для любого сегмента данных сжатие можно провести на базе небольшого их количества. В некоторых вариантах осуществления количество неуплотненных данных, используемых процессором, осуществляющим их сжатие, генерирование, в том или ином виде, сжатых данных, относительно невелико, охватывая для несжатых данных, например, период менее минуты, секунды или даже 0,1 с. При необходимости объем памяти, приемлемый для применения и/или реально использованный для сжатия посредством соответствующего процессора, составляет величину менее 100 кбайт или даже менее 10 кбайт.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения вычислительные возможности и/или инженерные ресурсы, которые до сих пор тратились на выявление аномалий, направляются на сжатие и хранение больших объемов информации, связанной с запоминанием данных о форме волны (форме сигнала).

Запоминание формы сигнала можно провести с высокой точностью, проведя за время электрического цикла (обычно это 1/50 с или 1/60 с), по меньшей мере, 64, 128, 256 или даже 512 замеров.

Один из аспектов некоторых вариантов осуществления изобретения относится к применению способа сжатия с потерями для сжатия отслеживаемых сигналов электрической энергии. Такое применение указанного способа позволяет обеспечить высокий коэффициент сжатия, т.е. хранение больших объемов данных при относительно небольшом понижении качества. Согласно некоторым вариантам осуществления вместо точного сохранения ограниченного числа параметров сохраняют форму волны электрической энергии, допуская незначительную потерю точности. При необходимости, если требуется также и более точная информация, вместе с формой волны хранят точные значения одного или нескольких наиболее важных параметров. При достижении коэффициента сжатия 1:500, 1:1000 или выше снижение точности вследствие сжатия с потерями может составлять приблизительно до 1-2%, предпочтительно приблизительно до 0,1%.

В качестве одного из вариантов сжатие с потерями проводят в реальном времени. В некоторых случаях для этого может потребоваться блок сжатия, отвечающий требованиям относительно высокой вычислительной мощности.

Один из аспектов некоторых вариантов осуществления изобретения относится к сжатию отслеживаемых сигналов электрической энергии в реальном времени. Такое сжатие проводят оперативно (в процессе работы), причем не требуется, чтобы блок сжатия обладал большой внутренней памятью. В порядке альтернативы или дополнительно сжатие в реальном времени проводят для каждого замера в границах интервала менее секунды или даже половины секунды, считая с момента его поступления.

Один из аспектов некоторых вариантов осуществления изобретения относится к сжатию сигналов электрической энергии посредством их разложения на множество компонентов (например, компонентов, различающихся по частоте) и раздельного сжатия каждого компонента с охватом относительно длинного интервала времени. В ряде вариантов осуществления сжатие преобразует значения каждого компонента во времени в модель, которую можно сформировать, используя небольшое количество данных. Например, компоненты, имеющие одинаковые значения, можно объединить, фиксируя эти значения и отрезки времени, за которые они проявляются. Сжатие значений каждого компонента можно провести, не соотнося их со значениями любого другого компонента. Как один из вариантов, сигнал электрической энергии в каждом цикле разлагают на компоненты и сжимают значения компонентов с охватом множества циклов.

Если это необходимо, сжатие представляет собой сжатие с потерями, игнорирующее небольшие ошибки при подгонке значений компонентов к моделям. В некоторых вариантах осуществления изобретения такое сжатие игнорирует ошибки, которые меньше точности измерений прибора.

В некоторых вариантах осуществления указанное множество компонентов представляет собой частотные компоненты (т.е. гармоники). Такие компоненты можно получить, применяя к замерам во временной области преобразование, такое как преобразование Фурье (например, ДПФ, дискретное преобразование Фурье, или БПФ, быстрое преобразование Фурье), а также косинусное преобразование (ДКП, дискретное косинусное преобразование) или Z-преобразование. В порядке альтернативы или дополнительно частотные компоненты получают, используя набор фильтров (дискретных или аналоговых), соответствующих различным частотам. Кроме того, в порядке альтернативы или дополнительно указанные компоненты получают, применяя процедуру распознавания образов (паттернов) во времени. Альтернативой для частотных компонентов являются компоненты во временной области, например фрагменты цикла сигнала электрической энергии.

Как один из вариантов, сигнал электрической энергии характеризуется величиной, полученной в результате сохранения, например, средних значений для каждой гармоники, и соответствующими количествами следующих друг за другом циклов, в которых гармоника имеет величину, близкую к среднему значению. Хотя проведение преобразования Фурье представляет собой относительно интенсивный вычислительный процесс, полученный коэффициент сжатия и, таким образом, возможность хранения сигналов электрической энергии, охватывающих большие периоды времени, рассматриваются как вполне приемлемые.

В некоторых вариантах осуществления изобретения длительность цикла сигнала электрической энергии (т.е. близость цикла к номинальному значению 50 или 60 Гц) отслеживают непрерывно. В результате преобразование Фурье проводят на сигналах цикла строгим образом, не искажая цикл. В ряде вариантов осуществления частоту замеров сигналов электрической энергии регулируют согласно длине цикла, чтобы каждому циклу, независимо от его длины соответствовало, по существу, одинаковое количество замеров. В случае необходимости каждому циклу соответствует заранее заданное количество замеров, приемлемое для быстрого преобразования Фурье (например, 256 замеров).

Как следствие точного соответствия циклам сигналов электрической энергии, для длинных интервалов сигналов значения гармоник обычно имеют одинаковые или очень близкие величины. Таким образом, если сохраняются только изменения, для нормальных сигналов электрической энергии достигается сжатие с очень высокими коэффициентами (например, 1:10000), что позволяет хранить большие объемы данных.

В некоторых вариантах осуществления изобретения не сохраняют значения гармоник, имеющие очень низкие (т.е. близкие к нулю) значения. Обычно многие гармоники циклов сигналов электрической энергии имеют, по существу, нулевые значения. Поэтому для них не требуется места в объеме памяти, особенно в том случае, когда контролируемые электрические линии функционируют удовлетворительно.

Один из аспектов некоторых вариантов осуществления изобретения относится к запоминанию формы волны сигнала электрической энергии за длительный период времени (по меньшей мере, за неделю или даже месяц) посредством сохранения спектральных компонентов сигнала. Предусматривается возможность подвергнуть указанные компоненты сжатию.

Таким образом, согласно одному из вариантов осуществления изобретения предлагается способ сжатия значений, характеризующих формы волны отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий: сбор данных, представляющих периоды сигнала электрической энергии, разложение формы волны на множество компонентов, охватывающее множество периодов формы волны, и раздельное сжатие значений, по меньшей мере, некоторых компонентов, охватывающее множество периодов.

Как одна из альтернатив, разложение формы волны электрического сигнала на компоненты представляет собой разложение на частотные компоненты. При необходимости сжатие значений, по меньшей мере, некоторых компонентов включает подгонку временных сегментов компонентов к модели и регистрацию коэффициентов такой подгонки. Модель может представлять собой постоянную временную функцию. Как будет пояснено далее, зарегистрированные коэффициенты для такой функции могут представлять собой единственное значение и длину. Как один из вариантов, модель является монотонной функцией от времени. Собранные данные, представляющие собой периоды сигнала, могут содержать зарегистрированные замеры электрического сигнала, причем замеры разделяют на группы, соответствующие циклам такого сигнала. Разложение формы волны может представлять собой преобразование замеров каждой группы в значения гармонических компонентов.

Как один из вариантов, для каждой гармоники раздельное сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает сохранение пар, каждая из которых состоит из среднего значения и количества циклов, в которых отслеживаемая величина близка к среднему значению. Количество таких циклов можно установить, оценивая минимум и максимум последовательности гармонических значений и определяя момент, когда разность (расстояние) между минимумом и максимумом превысит заданный уровень. Указанная разность может быть выражена, как процентная доля от предшествующего среднего значения гармоники или от ожидаемого значения гармоники.

Возможен вариант, в котором сбор дискретных замеров (семплирование) представляет собой семплирование аналоговых сигналов. Разделение замеров на группы может представлять собой повторяющееся определение основной сетевой частоты сигнала и соответствующее определение циклов сигнала электрической энергии.

В некоторых вариантах семплирование сигналов проводят с частотой, определенной в соответствии с частотой сети. Повторяющееся определение основной частоты сети может производиться на основе полученных замеров. В порядке альтернативы или дополнительно повторяющееся определение основной частоты сети может производиться на основе аналогового сигнала, которому соответствуют полученные замеры. В числе прочих вариантов преобразование замеров каждой группы может представлять собой преобразование, применяющее быстрое преобразование Фурье.

Как одну из альтернатив, способ включает приложение процедуры сжатия без потерь к сжатым величинам гармоник. Для указанного способа предусмотрена возможность сохранения, по меньшей мере, некоторых сжатых компонентов в файловой структуре, представляющей множество электрических сигналов. С другой стороны, способ может включать хранение сжатых компонентов в файловой структуре, представляющей сигнал электрической энергии непрерывно в течение интервала времени, превышающего месяц. Возможен вариант способа с передачей сжатых компонентов по линии связи. По меньшей мере, для некоторых компонентов сжатие можно провести отдельно для каждого компонента. В другом варианте сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов проводят в реальном времени и/или с применением сжатия с потерями. Возможно сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов отдельно друг от друга с перекрыванием, по меньшей мере, трех периодов формы волны. В порядке альтернативы сигнал электрической энергии содержит сигнал тока или сигнал напряжения. Собираемые данные, представляющие периоды сигнала, могут содержать собираемые данные, представляющие циклы формы волны или, альтернативно, периоды, которые короче или длиннее циклов волны.

Возможен вариант, в котором разложение формы волны на множество компонентов проводят в виде разложения на компоненты, сосуществующие во времени.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения дополнительно предлагается способ сжатия значений отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий сбор замеров (семплирование) сигнала электрической энергии, разделение замеров на группы, соответствующие циклам такого сигнала, преобразование замеров каждой группы в значения гармонических компонентов и запоминание отображения значений гармонических компонентов в энергонезависимой запоминающей среде непрерывно в течение, по меньшей мере, недели.

Как один из вариантов, запоминание указанного отображения представляет собой запоминание сжатого отображения значений гармонических компонентов. Запоминание сжатого отображения может представлять собой запоминание сжатия на основе совместного сжатия значений каждого гармонического компонента с охватом множества циклов.

Далее, согласно одному из вариантов осуществления изобретения предлагается прибор, предназначенный для мониторинга сигналов электрической энергии. Прибор по изобретению содержит интерфейс электрической линии для измерения сигналов электрической линии, энергонезависимую запоминающую среду и процессор, выполненный с возможностью записи в энергонезависимую запоминающую среду отображения информации о форме волны измеряемых сигналов электрической линии непрерывно и независимо от того, была ли идентифицирована аномалия.

Как один из вариантов, сигналы электрической линии представляют собой, по меньшей мере, один сигнал тока и/или, по меньшей мере, один сигнал напряжения. Предусмотрен вариант выполнения процессора с возможностью записи указанного отображения непрерывно, по меньшей мере, в течение недели. Прибор можно и не адаптировать для выявления аномалий. В одном из вариантов запоминающая среда имеет емкость менее 1 Гбайт, а в альтернативном варианте – более 1 Гбайт. Процессор может быть выполнен с возможностью сжатия измеряемых сигналов электрической энергии с заданным, по меньшей мере, минимальным коэффициентом сжатия.

Возможен вариант, в котором с целью достижения заранее заданного минимального коэффициента сжатия процессор адаптируют для регулирования уровня потерь сжатия. Можно также выполнить процессор с возможностью сжатия измеряемых сигналов электрической энергии в реальном времени или с использованием способа сжатия с потерями. Предусмотрена возможность выполнения интерфейса с возможностью получения замеров сигналов электрической энергии, по меньшей мере, с частотой 8 замеров за цикл указанных сигналов.

Кроме того, согласно одному из вариантов осуществления изобретения предлагается способ сжатия величин отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий сбор замеров сигнала электрической энергии и сжатие их с применением способа сжатия с потерями. Сжатие замеров можно провести в реальном времени. В одном из вариантов сбор замеров проводят с частотой, по меньшей мере, 50 замеров за цикл сигнала электрической энергии.

Краткое описание чертежей

Далее будут описаны примеры вариантов осуществления изобретения, которые следует рассматривать совместно с прилагаемыми чертежами. Встречающиеся на нескольких чертежах идентичные структуры, элементы или детали имеют одинаковые или подобные цифровые обозначения на всех этих чертежах.

Фиг.1 представляет собой схематичную диаграмму блока сжатия согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Фиг.2 представляет собой блок-схему способа сжатия согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Фиг.3 представляет собой соответствующую одному из вариантов осуществления изобретения блок-схему способа определения промежутков времени, в течение которых значения гармоники или параметра, по существу, одинаковы.

Фиг.4 схематично иллюстрирует структуру запоминаемых сжатых данных согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематично представлен блок 100 сжатия согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Предусмотрена возможность подключать указанный блок к электрическим проводам, например к трем проводам 102, соответствующим различным фазам, и к нейтральной линии 104, чтобы с целью мониторинга качества электроэнергии отслеживать проходящие по проводам сигналы. Блок 100 сжатия сжимает сигналы, полученные от проводов, позволяя тем самым сохранять данные, отслеживаемые в течение продолжительных периодов времени. При этом предусмотрена возможность непрерывного хранения данных независимо от того, выявлена ли аномалия, представляющая интерес. В некоторых вариантах осуществления изобретения блок 100 сжатия содержит соединения 130 и 132 для измерения соответственно тока и напряжения. Указанные соединения могут иметь вещественную природу, осуществляться посредством магнитного поля и/или представлять собой какую-либо другую модификацию связи.

Возможен вариант, в котором блок 100 сжатия содержит аналоговый датчик 110, обладающий чувствительностью к отслеживаемым сигналам, АЦП (аналого-цифровой преобразователь), преобразующий семплированные аналоговые сигналы в цифровые замеры (отсчеты), и компрессор 112, осуществляющий сжатие. В некоторых вариантах осуществления изобретения блок 100 сжатия дополнительно содержит процессор 118, определяющий один или несколько параметров необработанных зарегистрированных данных. К указанным параметрам относятся мощность, соотношение фаз между компонентами многофазного сигнала, коэффициент мощности, основная частота сети, энергия и мощность (в кВт/ч, кВА/ч, кВАР/ч, кВт, кВА, кВАР), суммарный коэффициент нелинейных искажений, среднеквадратичный (СК) ток и СК напряжение. Для каждой фазы можно вычислить, по меньшей мере, некоторые из этих параметров. В порядке альтернативы или дополнительно перечень отслеживаемых параметров содержит факторы, характеризующие спад, повышение и/или биение, и/или данные, использованные для определения этих параметров. В некоторых случаях вычисляют соотношение между значениями для различных фаз. Параметры, рассчитанные с помощью процессора 118, можно подвергнуть сжатию посредством компрессора 112 и/или использовать известным для специалистов в данной области образом для генерирования сигналов аварийной сигнализации. Параметрами, которые рассчитываются с помощью процессора 118, могут быть параметры, имеющие большую полезность, или параметры, на которые в относительно значительной степени воздействуют небольшие погрешности формы волны. В случае необходимости указанные параметры сохраняют в дополнение к самой форме волны. Это позволяет избежать погрешностей, вызванных сжатием с потерями, которому подвергаются формы волны.

В числе прочих вариантов компрессор 112 осуществляет сжатие в реальном времени, т.е. сигналы сжимаются менее чем за секунду или даже десятую долю секунды, считая от момента их сбора. Сжатые данные, полученные из компрессора 112, могут храниться в запоминающем блоке 120 любого типа, известного из уровня техники, например на дисководе, в компактной флэш-памяти или в любой другой энергонезависимой памяти. В некоторых вариантах осуществления изобретения запоминающий блок 120 имеет относительно большую емкость, т.е. способен хранить данные, собранные в течение нескольких месяцев или даже за период, превышающий год. Емкость такого блока может превышать 1 Гбайт, 10 Гбайт или даже 40 Гбайт. В альтернативных вариантах, в которых сжатие посредством компрессора 112 очень велико, достаточен относительно небольшой запоминающий блок 120 с емкостью даже меньше, чем 1 Гбайт.

В некоторых вариантах осуществления изобретения компрессор 112 содержит кэш-память, запоминающую данные до тех пор, пока они будут записаны в запоминающем блоке 120. В порядке альтернативы или дополнительно кэш-память сохраняет данные, необходимые для осуществления сжатия. Она может иметь емкость менее 10 Мбайт, 1 Мбайт или даже 100 кбайт.

В альтернативных вариантах или в дополнение к хранению сжатых сигналов такие сигналы подают в передатчик 124 для передачи на удаленное устройство. Перед такой передачей сигналы сжимают, чтобы обеспечить возможность передачи при приемлемой ширине полосы. Передачу можно осуществить, применяя любой коммуникационный канал, известный из уровня техники, в том числе контролируемые электрические линии, линии радиосвязи, кабельные и/или телефонные линии. В удаленном устройстве переданные сигналы можно хранить, выводить на экран и/или анализировать. В некоторых вариантах осуществления изобретения сжатые сигналы, хранящиеся в запоминающем блоке 120, открыты для доступа с пульта 126 управления, который можно использовать для выведения информации на экран и/или для анализа сжатых сигналов. Как будет показано далее, сигналы можно сохранять таким образом, который позволяет обеспечить быстрый поиск сигналов, относящихся к определенной дате и/или имеющих заданный тип. Как один из вариантов, пульт 126 управления применяют также и для настройки рабочих характеристик блока 100 сжатия.

Аналоговый датчик 110 может относиться к любому типу, известному специалистам в этой области, включая датчики, описанные в указанном выше патенте США №5736847. Компрессор 112, если это необходимо, имеет производительность, достаточную для проведения преобразования Фурье (например БПФ) каждого из отслеживаемых сигналов, причем для каждого цикла электрического сигнала.

АЦП 114 в случае необходимости может работать с частотой, достаточной для перекрывания желаемого количества гармоник воспринятых сигналов. В некоторых вариантах осуществления изобретения АЦП 114 функционирует при заранее заданной достаточно высокой частоте. В альтернативных вариантах частоту АЦП регулируют в соответствии с основной сетевой частотой измеряемых сигналов. При желании для различных линий и/или различных сигналов (например, тока, напряжения) на одной и той же линии можно использовать различающуюся частоту семплирования. В порядке альтернативы для всех сигналов, замеренных аналоговым датчиком 110, применяют одинаковую частоту семплирования.

АЦП 114, по существу, может иметь любую приемлемую разрядность, например 16 бит. Как один из вариантов, этот параметр выбирают, исходя из точности измерительной аппаратуры.

Фиг.2 представляет собой блок-схему способа сжатия согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Основную частоту сети определяют на этапе 204 на основе замеренных на этапе 202 сигналов, применяя любой способ, известный специалистам в этой области, например любой способ, основанный на фазовой автоподстройке частоты (ФАПЧ), и используя в случае необходимости такие характеристики, как детектирование пересечения нулевого уровня или автокорреляцию. Частоту семплирования (частоту замеров), соответствующую основной частоте сети, вычисляют на этапе 206. Если на этапе 208 обнаруживается, что расчетная частота существенно отличается от реальной частоты замеров АЦП 114, частоту замеров изменяют на этапе 210 на расчетную частоту сразу же после обнаружения того, что требуется изменение, или через один или несколько циклов. В альтернативном варианте изменение проводят постепенно, применяя, например, гистерезисный алгоритм.

На этапе 212 замеры каждого цикла зарегистрированных сигналов преобразуют в частотную область (т.е. в гармонические векторы, сформированные из действительных и мнимых значений), применяя в числе прочих вариантов быстрое преобразование Фурье (БПФ). В порядке альтернативы или дополнительно на этапе 214 определяют значения одного или нескольких параметров зарегистрированных сигналов. Для каждых параметра и гармоники компрессор 112 на этапе 216 определяет временной интервал (или количество замеров), в течение которого их значение существенно не меняется, отслеживая значения и соответствующие длины интервалов эквивалентных значений. Далее со ссылкой на фиг.3 описан один из примеров варианта определения протяженностей таких интервалов времени, а именно этап 216. Как один из вариантов, значения сигналов и длительности интервалов времени, определенные на этом этапе, сохраняют на этапе 218 в приемлемом формате файла, как это, например, описано далее со ссылкой на фиг.4. В некоторых вариантах осуществления изобретения формат файла дополнительно сжимают, применяя любой пригодный способ сжатия без потерь и/или сжатия общего назначения (т.е. не зависящего от типа данных, представленных сжатыми сигналами). Такие способы, в частности сжатие по так называемому алгоритму Lempel Ziv Welch (Лемпел-Зив-Велш, ЛЗВ), известны специалистам в этой области.

При более подробном рассмотрении процедуры вычисления на этапе 206 частоты семплирования (частоты замеров) при определении основной частоты следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления изобретения эта частота рассчитывается на основе количества гармоник, используемых при сжатии. В одном из вариантов осуществления изобретения применяют 128 гармоник, хотя для достижения более точного сжатия и/или для улавливания высоких частот и/или переходных состояний количество гармоник можно увеличить. Например, при основной частоте сети 50 Гц для улавливания быстрых переходных процессов можно использовать частоту семплирования 1 МГц, соответствующую приблизительно 20000 гармоник. Поскольку высшие гармоники обычно имеют нулевые значения, размер сжатых сигналов от применения такого большого количества гармоник, по существу, не зависит. В том случае, когда высокая точность не требуется, в порядке альтернативы можно применить меньшее количество гармоник (например, 32), чтобы понизить производительность, требуемую от компрессора 112 для проведения преобразований Фурье. Как один из вариантов, использованная частота замеров эквивалентна произведению удвоенной основной частоты сети на количество гармоник, так что для каждого цикла отслеживаемых сигналов имеется количество замеров, достаточное для построения желаемого числа гармоник. Например, для электрических линий, работающих на частотах 50 Гц и 60 Гц, чтобы получить 128 гармоник, применяют частоты семплирования, соответственно равные 12,8 кГц и 15,36 кГц.

При более подробном рассмотрении процедуры обнаружения факта существенного различия вычисленной и реальной частот семплирования (этап 208) следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления изобретения значения считают существенно различными, исходя из воздействия указанной разницы на сжатие. В числе прочих вариантов, когда это различие обусловливает высокую вероятность того, что последующие циклы БПФ будут иметь различные значения, даже если циклы отслеживаемых сигналов электрической энергии, по существу, одинаковы, частоту семплирования посредством АЦП 114 изменяют на этапе 210.

Кроме определения основной частоты сети на основе замеренных сигналов, в порядке альтернативы указанную частоту находят, исходя из аналоговых сигналов, применяя для этого способы, известные из уровня техники. Как один из вариантов, в том случае, когда блок 100 сжатия работает с множеством электрических линий, частоту семплирования определяют, исходя из усредненной основной частоты линий или на основе основной частоты одной из линий, используемой в качестве репрезентативной, поскольку частоты связанных линий, как правило, одинаковы. В порядке альтернативы или дополнительно, например, если различные электрические линии не являются связанными, для каждой из них применяют свою частоту семплирования.

Вариантом, альтернативным по отношению к регулированию частоты семплирования в соответствии с изменениями основной частоты, является ситуация, когда используют частоту семплирования, которая превышает требуемую, а основную частоту применяют, чтобы сгруппировать замеры в циклы. Согласно такой альтернативе вместо БПФ можно применить дискретное преобразование Фурье (ДПФ) или какой-либо другой тип преобразования, например Z-преобразование или ДКП. В порядке альтернативы замеры проводят повторно, чтобы их количество удовлетворяло требованиям БПФ.

В некоторых вариантах осуществления изобретения при потере синхронизации с сигналом, на основании которого определяют основную частоту сети, последнюю измеренную частоту сети применяют в процедуре определения длины цикла (для других отслеживаемых сигналов) до тех пор, пока синхронизация не восстановится.

Альтернативой использованию БПФ является возможность применения любого другого способа, который можно использовать для трансформирования значений каждого цикла в гармоники. Эти альтернативные способы могут представлять собой, например, другие преобразования, в частности Z-преобразование или ДКП. В порядке альтернативы или дополнительно для указанного трансформирования используют наборы фильтров и/или распознавание элементов во времени. При более подробном рассмотрении процедуры определения (этапа 216) протяженностей интервалов времени, в границах которых значения гармоник существенно не меняются, следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления изобретения в тех случаях, когда значения незначительно изменяются согласно заранее заданному паттерну, это фиксируется в сжатом формате. В результате можно более точно реконструировать сигналы и/или применить более жесткие значения допуска.

В порядке альтернативы или дополнительно к указанной процедуре на этапе 216 компрессор 112 может попытаться подогнать измеренные значения к заданной функции или к заданному паттерну, например в виде монотонно поднимающейся или опускающейся линии и/или полинома низкой степени. Кроме того, в порядке альтернативы или дополнительно компрессор 112 из заранее заданного набора функций выбирает функцию, наилучшим образом соответствующую значениям. Результаты сжатия включают в себя указание выбранной функции и примененные коэффициенты.

На фиг.3 представлена блок-схема одного из вариантов способа определения (этап 216) протяженностей интервалов времени, в течение которых значения гармоники или параметра (для упрощения изложения далее используется общий совместный термин “гармоника”) остаются, по существу, одинаковыми. В процедуре, проиллюстрированной на фиг.3, переменные min, max, acc и avg соответствуют текущим минимальным, максимальным, суммарным и средним значениям гармоники во временном интервале, в котором они, по существу, одинаковы (т.е. разница между минимальным и максимальным значениями мала). Переменная count сохраняет количество отсчетов в текущей серии.

После запуска на этапе 300, когда начинается регистрация нового сигнала (как это описано далее со ссылкой на фиг.4) и когда для гармоники идентифицируют существенно отличающееся значение (момент 330), переменным min, max и acc присваивают значение нового замеренного сигнала (этап 302), для обозначения которого далее используется переменная new, т.е. min=max=acc=new. Затем регистрируют следующее новое значение (new) (этап 303) и сопоставляют его с min и max (этап 304), чтобы определить, изменится ли величина какой-либо из этих переменных, т.е.

если new

если new>max, то max=new.

Разницу между минимальным и максимальным значениями сопоставляют с максимальным допустимым значением этой разности (этап 306), причем эти значения все еще считаются принадлежащими к одной и той же серии. Если эта разница превышает предусмотренный допуск, т.е. |max-min|>tolerance, предыдущую серию закрывают (этап 310) и начинают новую серию (этап 302). Процедура закрытия предыдущей серии на этапе 310 включает в себя сохранение среднего значения (avg) замеров серии вместе с количеством (count) замеров. В порядке альтернативы или дополнительно к сохранению среднего значения сохраняют и суммарную величину (acc). Если разница между минимальным и максимальным значениями лежит в пределах предусмотренного допуска (этап 306), новое значение добавляют к acc (этап 315), а параметр count увеличивают на 1. Затем получают другое значение гармоники (этап 303).

После выполнения множества циклов способа, представленного на фиг.3, получают набор пар значений avg и count. Обычно в сигналах, соответствующих электрической мощности, одни и те же или очень похожие значения гармоник проявляются в течение многих последовательных циклов основной частоты сети. Поэтому представление многих циклов электрического сигнала можно получить, используя относительно небольшие количества указанных пар значений и последовательных циклов, в которых они проявляются.

Следует отметить, что для некоторых гармоник эквивалентность значений выражена особенно четко, так что даже если для некоторых гармоник выигрыш в требуемом объеме памяти благодаря применению способа сжатия по настоящему изобретению невелик, для ряда других гармоник он весьма значителен.

В некоторых вариантах осуществления изобретения вместо сохранения самих значений гармоник сохраняют соотношение между двумя гармониками, о которых известно, что они взаимосвязаны. В некоторых случаях такое соотношение по сравнению с самими значениями более стабильно. В одном из вариантов осуществления применяют соотношение между высшими гармониками и основной гармоникой. В порядке альтернативы или дополнительно блок 100 сжатия решает в реальном времени, сохранять ли сами значения гармоники или их соотношения в зависимости от того, какой вариант на данный момент обеспечит более стабильные значения.

В некоторых вариантах осуществления изобретения величину допуска (значение tolerance) устанавливают в процентах от номинального значения гармоники. В альтернативном случае указанную величину задают в процентах от основной гармоники или от суммарного сигнала. Структуру допуска можно сформировать согласно желаемому компромиссу между точностью и коэффициентом сжатия. Предусмотрена возможность учесть в этой структуре погрешность измерения сигналов таким образом, чтобы величина допуска (в процентах) была не меньше указанной погрешности. Следует отметить, что в ситуациях, в которых погрешность относительно высока (например, 0,1% от измеряемых величин), значение допуска можно установить на уровне собственной погрешности измерительной аппаратуры. Тогда сжатие с потерями не приводит к утрате информации. В одном из вариантов осуществления применяют допуск, лежащий в интервале 0,1-1% от номинального значения. Альтернативой использования сформированной структуры допуска является регулирование его значения во времени согласно параметрам сжатия. Так, в одном из вариантов осуществления значение допуска регулируют в соответствии с полученным коэффициентом сжатия. Возможен вариант, в котором для получения желаемого коэффициента сжатия при каждом завершении записи 414 данных (см. фиг.4) определяют коэффициент сжатия указанной регистрации и соответствующим образом выбирают допуск для следующей регистрации данных.

Предусмотрена возможность применения одинакового допуска для всех сжатых сигналов. В порядке альтернативы для различных гармоник и/или параметров используют различающиеся значения допуска, например в соответствии с важностью каждой гармоники и/или каждого параметра. В качестве номинального значения предпочтительно принимается заранее заданное ожидаемое значение гармоники. В порядке альтернативы указанная величина представляет собой среднее значение, определяемое на основе значения гармоники в последних циклах.

В некоторых вариантах осуществления изобретения для гармоник, имеющих комплексные значения, способ, представленный на фиг.3, реализуют раздельно для действительных и мнимых компонентов гармоник. В порядке альтернативы способ реализуют, не разделяя комплексные значения гармоник и проводя при этом сопоставление с допуском на основе разницы между min и max. Кроме того, в порядке альтернативы или дополнительно указанный способ реализуют раздельно для амплитуд и фаз гармоник.

Фиг.4 схематично иллюстрирует систему 400 хранения сжатых данных согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Как один из вариантов, сжатые данные можно разместить в файлах (FILES) 404, соотносящихся с сессиями (SESSIONS) 402. Файлы 404, соответствующие одной сессии 402, формируют последовательно, т.е. между данными таких файлов нет интервала. Однако между сессиями 402 может иметь место интервал с отсутствующими данными, например, вследствие мгновенного отключения системы и/или команды стоп/старт, поданной пользователем.

Каждый файл 404 может содержать заголовок (HEADER) 410, информационную запись (INFO) 412, идентифицирующую типы данных, которые размещены в файле, и записи данных 414 в виде блоков, содержащих сжатые данные (DATA). В некоторых вариантах осуществления изобретения каждая запись 414 данных содержит заголовок 420 и поля 422 сигналов (обозначенные, как 422А, 422В, 422С и т.д.), причем каждое поле 422 соответствует одному сигналу (SIGNAL), отслеживаемому блоком 100 сжатия. Для сигналов, относящихся к единственному значащему параметру и проиллюстрированных, например, полем 422 В сигналов, поле сигнала содержит поле 430 длины (LEN) и массив (ARRAY) 432 пар средних значений (avg) и количества последовательных появлений соответствующих значений в отслеживаемом сигнале (count, см. фиг.3). Значения массива 432 сохраняются при выполнении этапа 310 (фиг.3). В некоторых вариантах осуществления изобретения средние значения фиксируются посредством указания отношения среднего значения к номинальному значению сигнала. Применение указанного отношения уменьшает объем памяти, требуемый для хранения среднего значения.

Поля 422 сигналов, относящиеся к сигналам, характеризующим форму волны, представленным их гармониками, показаны на фиг.4 в виде поля 422D, которое содержит множество полей 438 гармоник (указанные поля соответствуют гармоникам сигнала) и числовое поле 434, указывающее количество полей 438 (NUM. HARMONICS) в поле 422D. В числе прочих вариантов каждое поле 438 содержит идентифицирующее поле (ID) 436, указывающее гармонику, к которой относится поле 438, поле 432 массива (ARRAY) данных, содержащее пары средних значений и количества раз их последовательного появления, а также поле 430 длины (LEN), указывающее количество пар в поле 432. В некоторых вариантах осуществления изобретения гармоники, имеющие нулевые значения, в поле 422D сигналов не вносятся. Обычно в сигналах, поступающих от электрической линии, нулевое значение имеют много высших гармоник, поэтому отказ от запоминания таких гармоник является достоинством изобретения. В альтернативном варианте поле 422D сигналов содержит поле 438 гармоник, предназначенное для каждой из вычисленных гармоник. В этом случае все поля 422D имеют одинаковое количество гармоник, т.е. идентифицирующие поля 436 и числовое поле 434 не требуются. В другой альтернативной ситуации, если это полезно, числовое поле 434 указывает, что имеются значения для всех гармоник, а идентифицирующие поля не применяют.

В некоторых вариантах, когда значения гармоник изменяются, по существу, в каждом цикле в течение относительно длительного периода (например, превышающего 10 циклов), используют другой формат хранения, например хранение только измеренных значений и/или хранение значений разности между последовательными значениями. Предусмотрена возможность использования специальной индикации, указывающей, что к сигналу применен другой формат.

В некоторых вариантах осуществления изобретения порядок гармоник внутри полей 422D сигналов выбирают произвольно, например, начиная от основной гармоники и последовательно доходя до самой высшей (например, до 127-й гармоники). В порядке альтернативы выбирают такой порядок, который, как ожидается, обеспечит для файла достижение улучшенного сжатия без потерь, например, в виде сжатия ЛЗВ. Можно также выбрать порядок следования гармоник согласно способу сжатия без потерь, примененному к файлу 404, исходя из ожидаемого сходства гармоник. В одном из вариантов осуществления нечетные гармоники сохраняют отдельно от четных. В порядке альтернативы или дополнительно гармоники располагают по убыванию их порядка.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, по существу, все записи 414 данных содержат данные по одинаковым сигналам. В одном из вариантов осуществления сигналы, хранящиеся в записях 414 данных, содержат текущие сигналы формы волны тока и напряжения, представляемые длинными полями 422D сигналов. В порядке дополнения сигналы, хранящиеся в записях 414 данных, могут содержать среднеквадратичные значения напряжения и тока. В альтернативном варианте различные записи 414 данных относятся к различным группам сигналов.

Возможен вариант, в котором заголовок 420 записи 414 данных указывает время начала и/или конца поступления данных, к которым относится указанная запись. В некоторых вариантах осуществления изобретения для того, чтобы указать время в заголовке 420, применяют схему блока 100 сжатия, использующую внутреннее время. Как будет показано далее, информационная запись 412 каждого файла может фиксировать поясное (т.е. эталонное) время и соответствующее внутреннее время, предназначенные для использования при конверсии внутреннего времени в эталонное (поясное). Применение внутреннего времени в границах заголовков 420 позволяет использовать укороченное поле времени и/или исключить возможность расхождения времени, вызванное ошибочной установкой поясного времени оператором во время сбора данных единичного файла. Местное время позволяет провести сопоставление сжатых данных с данными других блоков 100 сжатия и/или с данными о других аномалиях. Как один из вариантов, местное время указывают в каждом файле 404, так что расфазировка синхронизирующих импульсов внутреннего времени не вызывает большого дрейфа времени, указанного для собранных данных.

Каждая из записей 414 данных файла 404 может относиться к сигналам конкретного периода времени, т.е. в единичную запись 414 данных помещают все сигналы данного периода. Записи 414 единичного файла 404 можно расположить последовательно в соответствии с периодом времени, к которому они относятся. Как один из вариантов, различные записи 414 данных относятся к периодам времени, имеющим разную длину. В некоторых вариантах осуществления изобретения вводится ограничение, согласно которому записи 414 данных относятся к данным, полученным в течение периода времени, не превышающего заданной длительности, в частности 2-10 мин, например 5 мин. В некоторых вариантах осуществления предварительно заданный максимальный период времени выбирают таким образом, чтобы ограничить интервал изменения основной частоты сети во времени, поскольку массивы 432 используют в качестве индикатора времени количество циклов.

В порядке альтернативы или дополнительно записи 414 данных должны достигать максимального объема, лежащего, например, в интервале приблизительно 0,5-2 Мбайт. В другой альтернативной или дополнительной ситуации записи 414 огранивают объемом исходных несжатых данных, чтобы данными единичной записи 414 данных было несложно манипулировать в одном процессоре. В одном из вариантов осуществления изобретения записи 414 данных ограничивают верхним уровнем, находящимся в интервале 2-20 Мбайт данных.

В числе прочих вариантов файлы 404 ограничивают верхним уровнем, не превышающим объем, который на практике задается возможностями вычислительного блока (например, снимающего сжатие) и блока памяти. Указанный уровень может достигать, в частности, 20-40 Мбайт. В порядке альтернативы или дополнительно эти файлы ограничивают промежутком времени, к которому они относятся (например, не более дня или недели) и/или количеством содержащихся в них записей 414 данных. В некоторых вариантах осуществления указанные параметры на файлы 404 ограничений не накладывают.

В некоторых вариантах осуществления изобретения в ситуации, когда изменяются конфигурационные параметры блока 100 сжатия и/или какая-либо другая информация в информационной записи 412, текущий файл 404 закрывают и открывают новый (с тем же обозначением). В результате данные в заголовке 410 и информационная запись 412 единичного файла 404 относятся к полному файлу без изменений. В порядке альтернативы или дополнительно одно или несколько полей записи 412 содержат участок памяти, фиксирующий различные конфигурационные значения для различных записей 414 данных и/или различных сигналов 422.

Как один из вариантов, заголовок 410 файла идентифицирует сессию 402, к которой принадлежит файл 404, и позицию этого файла в границах сессии. В некоторых вариантах осуществления изобретения указанный заголовок, кроме того, указывает тип и версию посредством процедуры, известной специалистам в этой области. В порядке альтернативы или дополнительно он указывает местное время, в которое данные файла начинаются и/или заканчиваются. В качестве другой альтернативы или дополнения заголовок 410 файла фиксирует точку внутренней синхронизации, в которой данные файла начинаются и/или заканчиваются. В некоторых вариантах осуществления изобретения заголовок 410 содержит поле строк, которое пользователь может использовать для идентификации файла.

Информационная запись 412 может содержать всю информацию о конфигурации, требуемую для понимания материалов, содержащихся в файле 404. Поэтому каждый такой файл представляет собой автономный блок. В альтернативном варианте некоторую информацию, которая обычно не меняется, включают только в первый файл 404 каждой сессии 402. Когда во время сессии происходит изменение, измененную информацию можно включить в файл 404, в котором произошло изменение, или во все файлы 404, значения которых отличаются от указанных в первом файле общей сессии 402.

Возможен вариант, в котором информационная запись 412 содержит указание на то, являются ли данные файла закодированными и/или сжатыми, и/или указывает примененный тип кодирования и/или сжатия. Кроме того, для записи 412 предусмотрена возможность содержать указание типа продукта, например тип использованного оборудования, информацию о топологии сети и/или количество сигналов и/или типов, для которых хранятся данные. В одном из вариантов осуществления изобретения запись 412 содержит различные строки общих символов, которые предоставляют пользователю очевидную информацию общего характера о рассматриваемых данных, такую как фамилия оператора и название компании. Запись 412 может указывать также моменты начала и/или окончания периода времени, к которому относится файл 404. Как один из вариантов, запись 412 указывает события, при наличии которых пользователем или автоматически было откорректировано соответствие между внутренним временем и местным временем.

В некоторых вариантах осуществления изобретения по отношению к каждому сигналу, для которого собираются данные, информационная запись 412 указывает его тип (например, одна из волн, представленная множеством гармоник, действительный параметр, комплексный параметр, переходный параметр) и индивидуальный идентификатор сигнала, который в случае необходимости пользователь, по меньшей мере, частично может расшифровать. Для каждого сигнала предусмотрена возможность варианта, в котором информационная запись 412 указывает также атрибуты, которые применены для сигнала в способе, представленном на фиг.3. К указанным атрибутам относятся такие параметры, как номинальное значение и допуск. Для каждого сигнала в порядке альтернативы или дополнительно предусмотрены показатель преобразования и/или функция, примененные для преобразования измеренной величины в реальное значение амплитуды (например, как следствие используемого коэффициента преобразования).

Как один из вариантов, информационная запись 412 содержит, кроме того, информацию об особых событиях (аномалиях), которая не предоставляется надлежащим образом посредством сжатой информации, сохраненной в записях 414 данных. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения блок 100 сжатия содержит интерфейс, пригодный для идентификации быстрых переходных процессов, связанных с высокими частотами. Данные о таких аномалиях можно хранить в записи 412 вместе с указанием времени, когда такая аномалия имела место. В некоторых вариантах осуществления запись 412 содержит отладочную информацию.

Следует отметить, что данные, обозначенные в рассматриваемом случае, как содержащиеся в информационной записи 412, можно вместо этого частично или полностью поместить в заголовок 410 и/или в другие записи файла 404. Например, запись 412 можно разделить на множество записей, относящихся к различной информации.

В одном из вариантов отслеживают восемь сигналов (4 для тока и 4 для напряжения) посредством замеров с частотой 12,6 кГц. Для каждого замера требуется, например, 2 байта, т.е. каждую секунду отобранные замеры требуют 204,8 кбайт, а за шесть месяцев – примерно 6400 Гбайт. При применении описанного выше способа сжатия был достигнут коэффициент сжатия приблизительно 1:1000, а использование дополнительного универсального сжатия (ЛЗВ) привело к общему коэффициенту сжатия, равному приблизительно 1:10000.

В приведенных выше вариантах осуществления изобретения блок 100 сжатия одновременно содержит аналоговый датчик 110 и компрессор 112. Однако в нем нет запоминающего блока 120, эти два блока разделены. В других вариантах осуществления аналоговый датчик 110 и, как вариант, АЦП 114 находятся в блоке, отделенном от компрессора 112. Указанное расположение имеет место, например, когда измерение проводят посредством блока слежения, оборудованного стандартной аварийной сигнализацией. Подобный блок видоизменяют таким образом, чтобы обеспечить передачу компрессору 112 всех измеренных данных, а не только данных, измеренных в случае выявления аварийной ситуации. В порядке альтернативы или дополнительно запоминающий блок помещают внутри блока 100 сжатия.

Устройство блока 100 сжатия не ограничивается применением с использованием каких-либо конкретных электрических проводов и/или топологических схем сети. В частности, указанный блок можно применять в случае любой многофазной или однофазной электрической сети. Кроме того, измерение можно провести для наземных линий, оно может охватывать не все электрические линии сети, а только некоторые, и/или предусматривать любую комбинацию измерений тока и напряжения. В дополнение к сказанному блок 100 сжатия можно применять в варианте с симметричными и несимметричными схемами, и, по существу, с любыми топологическими схемами сети, включая схемы треугольник/звезда и другие гибридные схемы, а также другие точки присоединения. Блок 100 сжатия можно использовать, по существу, с любыми напряжениями – низкими, средними, высокими и сверхвысокими.

Хотя в приведенном выше описании сжатие осуществляют применительно к параметрам или гармоникам единичного цикла основной частоты сети, такой же способ сжатия можно применять по отношению к параметрам, определяемым менее часто или более часто. В некоторых вариантах осуществления изобретения преобразование проводят каждый раз совместно на множестве циклов, а гармоники сопоставляют для каждого множества циклов. В порядке альтернативы преобразование проводят на замерах, представляющих часть цикла электрической линии, например половину или одну шестую цикла. Такие варианты осуществления применяют, в частности, в электрических сетях, о которых известно, что они подвергаются повторяющемуся воздействию частоты, отличающейся от частоты линии. В некоторых вариантах осуществления частоту преобразования задают заранее. В альтернативном варианте ее регулируют в соответствии с измеренными сигналами.

В порядке альтернативы или дополнительно значения одного или нескольких параметров, таких как спад, повышение и/или биение, определяют один раз за каждые несколько циклов и проводят сжатие в соответствии с полученными результатами. Кроме того, в порядке альтернативы или дополнительно данные об одной или нескольких формах волны можно сохранить дважды, а именно с высоким и низким разрешением. Как один из вариантов, копию высокого разрешения хранят в каждом цикле с относительно высоким допуском на сжатие. Копию низкого разрешения сохраняют только один раз для каждых нескольких циклов, причем с гораздо более низким допуском на сжатие.

Альтернативно сохранению значений гармоник и параметров блок 100 сжатия может хранить конфигурации формы волны. В числе прочих вариантов каждый раз, когда этот параметр существенно изменяется (например, более чем на 5-10%), сохраняется новая конфигурация.

Следует принять во внимание, что описанные выше способы можно варьировать самым разнообразным образом. Необходимо подчеркнуть также, что приведенное выше описание способов и прибора нужно интерпретировать, с одной стороны, как представление прибора для реализации способов, а с другой – как способы использования указанного прибора.

Настоящее изобретение было представлено на примерах подробного описания вариантов его осуществления. Указанные варианты приведены только в качестве примеров и не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения. В частности, процессор 118 необязательно должен находиться в блоке 100 сжатия. Функции процессора 118 можно осуществлять не посредством указанного блока, а с помощью других его элементов, таких как компрессор 112. Следует иметь в виду, что отличительные особенности и/или этапы, описанные для одного варианта осуществления изобретения, можно применять и к другим вариантам, причем не все варианты осуществления содержат полный набор особенностей и/или этапов, представленных на конкретном чертеже или описанных по отношению к одному из вариантов. Для специалистов в этой области допустимые изменения вариантов осуществления изобретения будут очевидными.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что некоторые из вариантов осуществления, описанных выше, приведены только в качестве примеров и могут представлять собой всего лишь модификации, которые рассматриваются авторами изобретения как оптимальные. Поэтому они могут включать в себя схемы, операции или их детали, которые, возможно, не окажутся необходимыми для осуществления изобретения, Описанные схемы и операции можно заменить их известными эквивалентами, выполняющими те же функции, причем, даже если они имеют отличия по конструкции или принципу действия. Таким образом, границы изобретения ограничены только признаками и ограничениями, приведенными в формуле. Использованные в ней термины “содержит”, “включает в себя”, “имеет” и их производные означают формулировку “включает в себя, но не ограничен этим”.

Формула изобретения

1. Способ сжатия значений, характеризующих формы волны отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий сбор данных, представляющих периоды сигнала электрической энергии, разложение формы волны на множество компонентов, охватывающее множество периодов формы волны, и раздельное сжатие значений, по меньшей мере, некоторых компонентов, охватывающее множество периодов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложение формы волны сигнала электрической энергии на компоненты включает разложение формы волны сигнала электрической энергии на частотные компоненты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатие значений, по меньшей мере, некоторых компонентов включает подгонку временных сегментов компонентов к модели и регистрацию коэффициентов подгонки.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что модель содержит постоянную временную функцию.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что зарегистрированные коэффициенты для постоянной функции, зависящей от времени, содержат единственное значение и длину.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что модель содержит монотонную временную функцию.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор данных, представляющих собой периоды сигнала, включает в себя сбор замеров сигнала электрической энергии и разделение замеров на группы, соответствующие циклам сигнала электрической энергии.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что разложение формы волны включает в себя преобразование замеров каждой группы в значения гармонических компонентов.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что раздельное сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает в себя запоминание для каждой гармоники пар средних значений и количества циклов, в которых значение близко к среднему значению.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что количество циклов, в которых значение близко к среднему значению, устанавливают посредством определения минимума и максимума последовательности значений гармоники и определения момента, когда разность между минимумом и максимумом становится больше, чем заданная разность.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что заданную разность выражают, как процентную долю от предшествующего среднего значения гармоники.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что заданную разность выражают, как процентную долю от ожидаемого значения гармоники.

13. Способ по п.7, отличающийся тем, что сбор замеров включает семплирование аналоговых сигналов.

14. Способ по любому из пп.7-13, отличающийся тем, что разделение замеров на группы включает повторяющееся определение основной частоты сигнала и соответствующее определение циклов сигнала электрической энергии.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что семплирование сигналов включает семплирование с частотой, определенной в зависимости от основной частоты сигнала.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что повторяющееся определение основной частоты сигнала производят на основе полученных замеров.

17. Способ по п.14, отличающийся тем, что повторяющееся определение основной частоты сигнала производят на основе аналогового сигнала, которому соответствуют полученные замеры.

18. Способ по п.8, отличающийся тем, что преобразование замеров каждой группы включает быстрое преобразование Фурье.

19. Способ по п.8, отличающийся тем, что включает приложение способа сжатия без потерь к сжатым значениям гармоник.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает сохранение, по меньшей мере, некоторых сжатых компонентов в файловой структуре, представляющей множество сигналов электрической энергии.

21. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает сохранение сжатых компонентов в файловой структуре, представляющей сигнал электрической энергии непрерывно в течение интервала времени, превышающего месяц.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает передачу сжатых компонентов по линии связи.

23. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает раздельное сжатие каждого компонента.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает сжатие в реальном времени.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает сжатие, использующее сжатие с потерями.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что раздельное сжатие, по меньшей мере, некоторых компонентов включает раздельное сжатие, охватывающее, по меньшей мере, три периода сигнала.

27. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал электрической энергии содержит сигнал тока.

28. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигнал электрической энергии содержит сигнал напряжения.

29. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор данных, представляющих периоды сигнала, включает сбор данных, представляющих циклы формы волны.

30. Способ по п.1, отличающийся тем, что сбор данных, представляющих периоды сигнала, включает сбор данных, представляющих периоды короче или длиннее, чем циклы формы волны.

31. Способ по п.1, отличающийся тем, что разложение формы волны на множество компонентов представляет собой разложение на компоненты, сосуществующие во времени.

32. Способ сжатия значений отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий сбор замеров сигнала электрической энергии, разделение замеров на группы, соответствующие циклам сигнала электрической энергии, преобразование замеров каждой группы в значения гармонических компонентов и запоминание отображения значений гармонических компонентов в энергонезависимой запоминающей среде непрерывно в течение, по меньшей мере, недели.

33. Способ по п.32, отличающийся тем, что запоминание отображения включает запоминание сжатого отображения значений гармонических компонентов.

34. Способ по п.33, отличающийся тем, что запоминание сжатого отображения включает запоминание сжатия, основанного на совместном сжатии значений каждого гармонического компонента, охватывающем множество циклов.

35. Прибор для мониторинга сигналов электрической энергии, содержащий интерфейс электрической линии для измерения сигналов электрической линии, энергонезависимую запоминающую среду и процессор, выполненный с возможностью записи в энергонезависимую запоминающую среду отображения информации о форме волны измеряемых сигналов электрической линии непрерывно и независимо от того, была ли идентифицирована аномалия.

36. Прибор по п.35, отличающийся тем, что сигналы электрической линии содержат, по меньшей мере, один сигнал тока.

37. Прибор по п.35, отличающийся тем, что сигналы электрической линии содержат, по меньшей мере, один сигнал напряжения.

38. Прибор по п.35, отличающийся тем, что процессор выполнен с возможностью записи отображения непрерывно в течение, по меньшей мере, недели.

39. Прибор по п.35, отличающийся тем, что не адаптирован для идентификации аномалий.

40. Прибор по п.35, отличающийся тем, что запоминающая среда имеет емкость менее 1 Гбайт.

41. Прибор по п.35, отличающийся тем, что запоминающая среда имеет емкость более 1 Гбайт.

42. Прибор по п.35, отличающийся тем, что процессор выполнен с возможностью сжатия измеряемых сигналов электрической энергии, по меньшей мере, с заданным минимальным коэффициентом сжатия.

43. Прибор по п.42, отличающийся тем, что процессор выполнен с возможностью регулирования уровня потерь сжатия с обеспечением достижения заданного минимального коэффициента сжатия.

44. Прибор по п.35, отличающийся тем, что процессор выполнен с возможностью сжатия измеряемых сигналов электрической энергии в реальном времени.

45. Прибор по п.35, отличающийся тем, что процессор выполнен с возможностью сжатия измеряемых сигналов электрической энергии по способу сжатия с потерями.

46. Прибор по п.35, отличающийся тем, что интерфейс выполнен с возможностью получения замеров сигналов электрической энергии с частотой, по меньшей мере, 8 замеров за цикл сигналов электрической энергии.

47. Способ сжатия значений отслеживаемого сигнала электрической энергии, включающий сбор замеров сигнала электрической энергии и сжатие замеров сигнала электрической энергии с применением способа сжатия с потерями.

48. Способ по п.47, отличающийся тем, что сжатие замеров включает сжатие в реальном времени.

49. Способ по п.47, отличающийся тем, что сбор замеров включает сбор с частотой, по меньшей мере, 50 замеров за цикл сигнала электрической энергии.

РИСУНКИ

,>