CN103973807A - 基于低压配电网的信息网络 - Google Patents

Abstract

一种基于低压配电网的信息网络，它是树状组成结构，从根到叶可划分成如下各级网段：配变级（树根）、场院级、楼栋级、楼层级、家庭级、厅室级、设备级（树叶）；每级网段都是上级节点经电缆分支连接下级节点，其中配变作为根节点引起本网络，用电设备作为叶节点终结此网络；在各级网段的节点中自动在线采集、处理本网发生的电压、电流、功率因素、谐波等电气信息；这些节点成为信息节点，是本网分布信息的源泉；基于各网段中分支电缆上下传送信息，这些电缆成为信息网的物理信道；使低压配电网信息化兼作信息网络,使配网供用电过程信息化，使人们在日常生产、生活用电过程中可以通过“低压配电信息网”对用电状况在线监测和管理。

Description

基于低压配电网的信息网络

技术领域

本发明专利属于信息网络技术与电气技术领域,更具体地是使低压配电网络及在该网络上发生的供用电过程在线信息化并使节电智能化。发明名称以下简化为《低压配电信息网络》。

背景技术

按照我国现行供用电体系，电网从高压输电、中压输配电到低压配电分布，再由中压10KV电网经配电变压器向低压配电网供电，使一台配电变压器驱动一套低压配电网络，向一个配变台区的各类用户供电。

由于低压配电网络连接到所有生产、生活、办公的楼栋、房间，连接到所有各类用电设备，其分布很宽、网络连接错综复杂，过去基本没有对该网进行在线用电监管；常规只进行分区、分户、分时段对电度量计量和读数抄取，其他运行参数基本没有进行成系统监测；电能经配电变压器送上低压配电网后，每时每刻电流流到哪里去了、电压降在哪里都无人知晓，配网电缆漏电、线损、浪费电能比比发生，基本没有管理，电能损耗很大，整个电网高、中、低压分层电能输送时的损耗，70％发生在低压配电网上。所以实现对低压配电网供用电在线信息化，其意义很重大。

本发明建立的低压配电信息网可作为供电企业对社会供用电规范化管理与控制的平台，成为社会企事业单位实现本单位用电过程完全信息化、供用电在线管理科学化、长效化。发明集成了电力、电子、网络、信息等多方面理论和技术在低压配电网上应用。

本发明中网络与系统自动采集数据、传送数据、处理数据、统计分析数据；其中传送数据是基于低压电力电缆进行，但绝不等同传统PLC(POWERLINECOMMUNICATION)，传统PLC只通过低压电力线传送配网以外的数据，并不涉及配网发生的用电信息；而本发明的低压配电信息网完全围绕配网自身发生的用电信息运行,全方位解决该信息采集、传送、统计分析和管理。

公开日为2001年9月12日、申请号为99809730.6、发明人阿斯科姆电力线通信有限公司的H.维德默等人，专利名称为：用于通过低压供电网传输信息的装置及其转接器；其介绍的是：在局部范围内使电脑与外部设备通过低压电力线传输信息，着重解决其中用到的转接器技术。其也是在对外围数据传送方法上解决一些环节，同样没有低压配电数据检测、处理，没有节电控制，更没有低压配电信息网概念。

公开日为2003年1月1日、申请号为02117085.1、发明人清华大学的郭静波、专利名称为：低压配电网扩频通信网络系统及其通信方法；公开日为2004年12月15日、申请号为01814467.5、发明人德国西门子公司的克劳斯.多斯特尔特等，专利名称为：在低压电网上传输高频信号的方法及相应的系统；公开日为2005年6月29日、申请号为200410091841.4、发明人深圳市佳音达通信电子技术有限公司的王欢、谭显华等，专利名称为：低压配电及电力线通信一体化的方法和系统；他们介绍的都是利用低压配电网传送用户来自于配电网以外的网络数据，构成一种传送外网信息的网络系统，其中需要用到自定义的路由器、网关等；这些发明只是研究和实现利用配电网传送其他网的数据，节省通道设备。

公开日为2012.07.16、申请号为201210243765.9、发明人代秋玲等的发明专利《智能配电网用电监控管理装置》，是采集低压配电数据，但通过GSM无线通信传送数据，需专门为装置提供电源，在配电网之外收集和管理这些数据；完全不同于本专利一个“配电信息网”的机制和工作方式。

公开日2011.10.26、申请号为201110329530.7、发明人虞晓俊等的专利《区域智能配电网系统》，其中所谓“低压配电信息化系统”只是一套后台应用软件，在采集数据后用专门的馈线传送到该系统实现管理；它也不同于本专利“配电信息网络”的机制和工作方式。

发明内容

本发明是针对社会交流市电～220v/380v的低压配电网络，在其分支节点处嵌入“信息处理器”(请见本人配套的发明专利《低压配电网节点信息处理器》)赋予配网信息化功能，使该网在传送电能时兼备“信息网”作用，对本网发生的分布用电信息采集、处理、传送、统计分析。

本发明的目标是使低压配电网信息化兼作信息网络,对树型配网分层、分节点、分支路、分用电设备的电压、电流、功率因素、谐波等多类数据监测，就地基于低压电缆分级传送，使配网供用电过程信息化，达到配网分层用电可信息化管理；使人们在日常生产、生活用电过程中可以通过“低压配电信息网”对用电状况在线监测和管理。

低压配电网源于配电变压器，它是配网根节点；由该变压器低压侧分支电缆逐级延伸扩展网络，直至各类企事业单位或居家的用电设备(叶节点)；低压配电网多半依存于各类生产、办公、生活等建筑物，依建筑物的型式分布；以街道配电为例，一台变压器可以供给多个小区(或单位或院落)，一座院落分若干栋楼房，一栋楼房分若干楼层，一层楼分若干家庭，一个家庭分若干房室，一间房室有多台用电设备。

因为供用电信息(电流、电压、无功、谐波、开关通断)都在电力线上发生，对采集信息就近经电力线传送是最合理的；而节电伴随用电而永生，用电信息传送也就是永恒的，为此，本发明提出“低压配电信息网”概念并付之实施。

这种基于低压配电网的信息网络，它是树状组成结构，从根到叶可划分成如下各级网段：配变级(树根)、场院级、楼栋级、楼层级、家庭级、厅室级、设备级(树叶)；每级网段都是上级节点经电缆分支连接下级节点，其中配变作为根节点引起本网络，用电设备作为叶节点终结此网络；在各级网段的节点中自动在线采集、处理本网发生的电气信息；这些节点成为信息节点，是本网分布信息的源泉；基于各网段中分支电缆上下传送信息，这些电缆成为信息网的物理信道。

本专利低压配电信息网，全网数据采集和传送都按工频50HZ周期同步工作，基于工频过零时刻同步计时计数；每级对应配电箱(柜)嵌入节点信息处理器(可见本人另一发明专利《低压配电网节点信息处理器》)，定义为信息节点，各信息节点自动采集配网电气状态信息、处理信息、传送信息、统计分析信息，从叶到根逐级汇总信息。

全信息网各级信息采集统一同步，不同网段间信息传送分时，同一网段各支路信息传送同步。

本文配电信息网编码与启动组网机制是：全网各节点、支路统一编码，自动链路数据组帧、帧校验、帧同步、位同步及链路管理；配网在加电时信息网自动重新启动，重新按父子寻亲原则自动组建信息网；局部网断电后加电也自动重新启动寻亲组网；这些使信息网自适应配网电路结构变化，适应调整数据传送统计关系；。

本文配电信息网逻辑层次划分为物理层、链路层、网络层、应用层、管理层；各层功能设置为：

①物理层——用一定频率的信号调制数据并传送；

②链路层——实现传送数据链路组帧、校验、检错、纠错，传送同步；

③网络层——解决配电信息网整体启动机制、自适应拓扑结构变更、故障发现与处理等相关技术；

④应用层——解决信息网对配电分级应用的支持，实现：逐级统计电度量并比对分析线损，分析该级用电负荷平衡、分支电压降异常，发现漏电、偷电，支持各级用户关于节约用电的交互数据查询与处理。

⑤管理层——解决配电信息网整体运行管理问题；具体实现全网用电设备管理、全网无功分布分析、全网谐波和干扰分布分析,对配网各级三相负荷平衡分析，实现全网用电管理汇总分析等功能。

全网数据处理特征是：所有各级数据采集统一采样频率1.6KHZ/S，可分解出工频16次谐波；电流、电压、相位角按50HZ(20ms)周波分析计算；常规按每50个周波数据累计作统计分析。

本专利低压配电信息网防范干扰数据的措施：信息网中采用单频窄带方式数据通信，接收数据对应滤波，保证配电网成为用电专用信息网络，防范其他物理形式数据的干扰；再在本系统链路数据帧中加入专用标记，使识别和淘汰非本系统的数据，最终确保本系统的数据安全。

本发明的低压配电信息网具有对外WIFI通信接口，使网上用电的人们随时能掌握用电状况(远不止电度量)、了解用电过程、随时可控制节约用电、合理用电。节约用电不仅仅是节约资源,同时大量减少温室气体排放,使全社会“低碳化”；在全世界高度关注自然环境升温、高度重视“温室气体减排”情况下,本发明尤其显现其作用。

附图说明

附图1——基于低压配电网的信息网络组成结构；

图1中示出：一台变压器对多个场院供电，从配变连接到各个场院的电力电缆构成配变级网段；每个场院又分多栋楼，一个场院配电房连接该院各个楼栋的电力电缆构成场院级网段；每栋楼又分多层，一栋楼中配电柜连接各个楼层的电力电缆构成楼栋级网段；每层楼又分多个家庭，一层楼中配电箱连接各个家庭的电力电缆构成楼层级网段；每个家庭有多间房室，家庭配电箱连接各间房室的电缆构成家庭级网段；房室内部配电板经多条电缆挂接多台用电设备，这些构成房室级网段；整个配电网络形成一树型分支结构，配电变压器是树根、终端用电设备是树叶，中间各级网段的连接电缆就是树干和树枝，各级配电房、配电室、配电柜、配电箱、配电板就是分支作用的树叉，在信息网中定义成节点。

配变级用电开关(节点)控制对各场院供电，对应构成顶级局部信息网；

场院级用电开关(节点)控制对各楼栋供电，对应构成场院级局部信息网；

楼栋级用电开关(节点)控制对本楼栋内各楼层供电，对应构成楼栋级局部信息网；

楼层级用电开关(节点)控制对本层楼内各家庭供电，对应构成楼层级局部信息网；

家庭级用电开关(节点)控制对本家庭各房室供电，对应构成家庭级局部信息网；

房室级用电开关(节点)控制对本房室各低压支路用电设备供电，对应构成房室级局部信息网；

整体配电网不限于这些分级，实际应用中可按需要增减分支开关，增减分支或局部信息网段。

附图2——低压配电信息网各网段各节点对应电力工频每秒50HZ各周期分时数据传送时间图；

每网段占2个周期顺序传送数据，其中段内用前一周期下传命令，后一周期上传数据。

附图3——示出链路数据帧中几种帧结构。

实施方式

1、低压配电信息网组成

基于低压配电网的信息网络对各级配电箱(开关柜)中嵌入的处理器分层定义为信息网络节点(并编号)：配变总节点0、场院级节点1、楼栋级节点2、楼层级节点3、家庭级节点4、房室级节点5、用电终端设备(叶子)；连接相邻节点的配电电缆组成信息网各网段，按网络结构分层定义网段为：配变级网段、场院级网段、楼栋级网段、楼层级网段、家庭级网段、房室级网段等；配电信息网络完全按这个体系构成，适用于所有低压配电网。

对上述各级用电开关嵌入信息处理器，充分统计发生在该节点网段的用电信息，同时起收发通信作用，向上级报告本节点用电参数和统计数据、向下级发布适当命令和校对时钟，并且可控制其下行支路的用电。配电信息网末级(叶子)终端是低压用电设备，整个配电信息网将合理、有效地在线管理全网所有用电设备的用电。

全网各级之间，工频电力直通、供用电信息则上下逐级传送。

2、低压配电信息网逻辑分层

本发明将“低压配电信息网”的工作机制划分成物理层、链路层、网络层、应用层、管理层共五个层次，分别赋予它们不同的处理功能和工作方式。

⑴物理层——解决与数据传送相联系的物理因素相关技术；

本发明低压配电信息网络物理层指为网络收发传送信号的物理介质和相关机制，传送信号的网络通道物理介质即低压电力电缆；

物理层技术主要包括对网络传送信号的频率、收发方式。

⑵链路层——解决单级支路数据传送链路格式和数据检错校验机制；

实现配网用电信息传送链路组帧、帧校验、帧同步、位同步及链路管理；

⑶网络层——解决配电信息网中整体网络启动机制、自适应拓扑结构变更、故障发现与处理等相关技术；

解决网络各级节点之间信息联系运行机制；

⑷应用层——解决用电信息分级应用中相关技术；

逐级统计汇总电度量并比对分析线损，分析该级用电负荷平衡、分支电压降异常，发现漏电、偷电，支持各级用户关于节电的交互数据查询与处理。

⑸管理层——解决配电信息网整体管理相关问题；

实现全网用电设备管理、全网无功分布分析、对全网谐波和干扰分布分析,对配电变压器三相负荷平衡分析，实现全网用电管理汇总分析等功能。

2.1、低压配电信息网物理层功能与机制

2.1.1物理网络介质与信道

低压配电网网络介质即电力电缆，通常是外加绝缘层的双绞线；本系统在其输送电能的同时,赋予其传送数据信息的信道使命，对数据调制使用的信号频率有多种，频率可以适应网络环境情况予以改变；数据交信道传送需要经历信号调制与解调过程。

2.2、低压配电信息网链路层功能与机制

2.2.1链路层功能概述

链路层—使数据组织成链路传输、具有检错纠错接收机制。

链路层实现低压配电信息网链路数据编码组帧、帧同步、位同步、帧校验、链路地址管理；

(1)在数据校验方面：帧内分段数据分别按双字节CRC校验；对数据帧有接收应答机制；对控制命令帧有帧内冗余和接收应答机制。

(2)链路流量控制措施：核准每级网段上传、下达的数据量，同步确定所有各类数据分别发送、接收时间，留出足够扩充时间空间；同时采取合适的数据速率，保证全系统数据流量始终有序、无竞争、可靠传输。

(3)全网链路通信同步机制

低压配电信息网不同于其他几乎所有通信网络，它是配网专用网络，只涉及自身发生的供用电信息，不受理其他类型信息传送；它基于低压配电网络，服务于该网所有用户的用电；由于用电与发、输、变电是同步发生的，所以用电信息获取拟与电网同步采集、同步统计、分析，网络传送采用同步机制。

本发明对全网按工频50HZ电力周波作为统一同步源；电流、电压、相位角按1600HZ采样，按工频周期20ms分析计算；按每秒50个周波统计数据传送；

每个节点、各级网段在上述同步前提下分时收发数据。

2.2.2链路数据帧类型与帧结构

在低压配电信息网的各级网段中，每级网段一般都只实现段内和上下节点通信，由段内主节点与分支节点之间实现数据上传与命令下发，以及相对于上传和下发的应答回传；全网总节点(配变低压侧)在每次工频总周期数满180000时(小时同步)向各级节点发出校核清0命令，同样采用逐级广播下传的方式，而且逐级收到后立即向上应答回传。

(1)链路分支层次与节点编码

配电信息网各级节点编码：配变级节点信息处理器编号为0，场院级节点信息处理器为1，楼栋级编号为2，楼层级编号为3，家庭级编号为4，房室级编号为5，用电设备成为底层(树叶)；

每级各个节点处理器分支链路的数量为最大10，编号为1～10.

(2)链路数据帧类型划分

全网同步传送数据帧类型——按小时的周期校核帧，周期校核应答帧；

周期校核帧——网络总节点在每小时整点向场院级各节点广播工频周期数(180000个)校核总命令，各级网段节点逐级向下广播；各级网段所有节点在收到校核命令时，即便本节点周期计数不等于180000，也清0，从头计数。起到全网按周期同步的作用。

周期校核应答帧——各级节点在收到校核帧后，迅速在该应答帧中将相对180000的差数上传，大于180000的差数为正，小于180000的差数为负数。

各级网段段内传送数据帧类型——分为上行、下行两个方面：

上行传送数据帧——各段分支节点向该段主节点传送数据帧，使在网段内实现数据汇总统计与分析；

(上行)控制应答帧——对下行控制命令的应答帧；

下行命令帧——下行控制命令帧。

2.2.3链路数据可靠性措施——采取CRC校验，按位纠错。

2.2.4低压配电信息网数据机制

所有各级数据采集都按1.6KHZ/S采样频率，此频度使数据可分解至工频16次谐波；

电流、电压、相位角按50HZ(20ms)周波分析计算；按每50个周波数据累计作统计分析；

不同网段的节点按周期分时传送数据，全网各网段中分支节点数据收集按每12个工频周期一遍；其中每网段分配2个周期，前一周期时间给节点下发命令和同步校核，后一周期时间给节点上传收集数据；同级网段各分支传送数据同时进行。

本专利采用几个窄频实现数据通信，同时确定接收数据时的最佳滤波方式，保证配电信息网成为用电专用信息网络，达到防范其他物理形式数据的干扰；再在本系统链路数据帧上加入专用标记，使识别和淘汰非本系统的数据，最终确保本系统的数据安全。

2.3、低压配电信息网网络层

本专利配电信息网网络层解决全系统网络自适应机制，全网启动初始化时对节点按父子亲情关系自适应分级分支编码，全网各节点数据传送自适应分时分配机制、三相配电网络节点信息关联机制。

(1)、低压配电网络全系统同步计时机制

全网各级节点自动计周期同步次数，每50周期作为1秒；计秒时同步周期数清零，秒数加1；

类似于社会时间机制，也使用60秒计为1分，60分计为1小时，24小时计为1日；本系统中的时分秒与社会北京时间的误差在于电网50周的准确率；

每昼夜24小时0点时刻与社会日历计时同步；以该0点时刻前或后最靠近的一个周期过零点作为第二天的起点，所有过零点周期计数从头开始。

(2)、三相电网络关联机制

10千伏配电变压器低压侧A、B、C三相分别派生出A相、B相、C相三个单相低压配电网络，经信息化演变成三组配电信息网，对三网各级同层节点使用信息网关联结，以实现三相节点信息综合管理。

(3)、全网各节点、支路自适应编码

总节点(配变)编号为0；

0节点各子节点编号为01、02、03、……，

第1级网段各子节点编号为011、012、013、…，021、022、023…，031、032、033、…

第2级网段各子节点编号为0111、0112…，0211、0212、…，0311、0312、…、…0331、0332、…

第3级网段各子节点编号为01111、01112、…，02111、02112…、…

第4级网段各子节点编号为011111、…，021111、…，031111、…，041111、……

第5级网段各子节点编号为0111111、…，…，0411111、…，051111、……

此处人为划分6级网段(可扩充到8级网段)，每级若干条支路；各节点根据自己的编号，自动同步分时通信传送数据；各级网段上传的数据都是在前1秒发生和统计的。

整个系统的数据在每一秒钟都全部得到了更新。

(4)、全网节点自适应分级分支算法(节点寻亲算法)

如上编码，全网自动建立从根节点出发的逐级上下父子节点关系。

配网最高节点合闸上电，各节点同步启动工作，进入延时联网开始该算法；

各节点自动检测所在上连支路电流，取5个周期的电流计算平均有效值，存储该值；暂时以该值的整数作为本节点的临时编号；

节点从此时起延时该数值的周期数，之后向网上发出该数据；节点在上述等待过程中同样从网上接收到其他节点发出的电流数值；(这些数值具有节点等级越高、数据越大的特点)

该节点至少收到1个比自己大的数据，记其作为自己的父节点；

若收到多个比自己大的数据，则选择其中大得最少的那个节点作为父节点(大得最少说明靠得最近)；在寻亲过程中，该节点也会收到若干个小于自己的数据，从其中选出n个，使该n个数据的和近似等于本节点前计算的数据，暂时认为这n个数据对应的节点属于自己的子节点；

该节点对这些子节点按其电流数值大小排序为1、2、3……；

该节点自动将自己的数值与各子节点数值组成二维组，作为子节点的命名；

该节点主动将这些数值组帧发送到自己的父节点(上级)。

一段时间以后，全系统所有节点都初始找到了自己的父子节点。

对于数值相同的节点在初始寻亲过程中可能发生错误，则使用适当调整算法纠正。

至此，最高0级节点(配变)确定了自己的若干1级分支节点，也对他们按电流数值排序，并顺序编号为：01，电流数；02，电流数；03，电流数……。

0级节点将这串数分发到这些子节点(一级子节点)，它们分别核对自己发送的电流数，从而从数组中找到自己的编号，认下了最高节点为自己的父节点；各一级子节点分别计下自己的编号为：1、2、3、4、……

这些1级子节点根据自己此前的数据记录，对其下级节点(二级子节点)按电流大小顺序赋予编号：1的二级子节点编号为：11，12，13，……；

2的二级子节点编号为21，22，23，……；

3的二级子节点编号为31，32，33，……；……；

各一级子节点对二级子节点在编号上都经历一个“下发、确认、上报、记录”的过程；则一级子节点与二级子节点对应寻亲成功。

对后续各级子节点编号都分别举一个例子予以说明：

二级子节点13对应的各子节点编号应为：131、132、133、……；

三级子节点221对应的各子节点编号应为：2211、2212、2213、……；

四级子节点3313对应的各子节点编号应为：33131、33132、33133、……；

每级节点在向下级节点正式付予编号后，当即向其父节点原本汇报。

如此逐级确认，直到全网各级子孙认亲成功。

(6)、全系统自适应发现各级节点子网规模，确定数据统计关系

配变低压侧——配网根节点作为全网最高级节点(0级节点)，在全网启动初始化时发动寻亲过程，各级节点根据“寻亲原则”确定自己的父子节点关系；从0级节点往下，各级节点逐级按父子亲情关系向上汇报自己的子节点个数和编号，每级父节点收到各子节点的报告，都给出应答ACK；0级节点由此获得全网各级网段支路数、分级节点数与链接关系；从而根节点可发现各支路链接长度和子网规模，向下各级节点都可发现自己子网规模和不同支路长度，最终确定各级数据统计关系。

2.4、低压配电信息网应用层

应用层解决全系统数据模型与应用机制。

低压配电信息网结构中沿用配变级、场院级、楼栋级、楼层级、家庭级、房室级机制,各级节点管理器都有应用层信息处理。

2.4.1低压配电信息网数据体系

(1)低压配电信息网节点基础数据

*节点基础数据采集：实现对各级节点处电流瞬时值、电压瞬时值在线检测，电压电流相位差在线检测；数据采集频率按1600点/S，每个工频周期采集32点。

其中电流采集量程分二档实施，并能自适应切换大电流采集或微电流采集。

*节点处按周期的电流有效值、电压有效值、有功及无功负荷计算；

*节点处按周期的功率因素；

*节点处按8周期变换的16次谐波数据；

*节点处按秒、分、时的累计有功电度量、无功电度量；

*节点直接拖动设备的参数收集：设备的启、停过程、工作电流、功率、功率因数、谐波、电度量。

*节点按秒接收各个下级节点发送的数据、汇总统计；并且将统计的数据上传到上级节点。

实现节点电流平衡分析，支路电压降分析，统计分析该级用电负荷平衡、电压降超常等数据；逐级汇总电度量并比对分析线损、分析浪费或不合理用电；

(2)各级节点收集、统计与上传的数据：

1)本级节点直接拖动设备电气参数收集

设备的工作电流：记载启动过程5s内瞬时值，关机过程2s内瞬时值。

设备的功率、谐波；设备消耗的电度量，按月累计；设备的工作时间(每次由开到停)。

2)接收各支路下级节点发送的数据；

3)将统计的上述数据上传到上级节点管理器。

要求：正常数据按分上传，异常数据按秒上传。

4)计算功率因素控制无功补赏；

5)计算分析本级节点处谐波状况；

6)实现本级电流平衡分析(根据所测进出电流数据)，达到偷、漏电监控目的；

可由漏电监控达到消除电气火灾的目的.

要求：按每秒有效值分析.

7)实现本级网段(本级节点与下级节点间)电压降分析，再进行异常损耗分析，达到减少线损的目的。

要求：按每秒有效值分析

8)将按分统计的上述数据上传到上级节点。

(3)低压配电信息网数据统计分析体系

网络高层管理及各级节点管理器收集所属全网或节点所在子网直至末级的基础性统计数据，然后进行统计、分析、决策、控制和有关调节。

*电流统计与分析——建立由底层向上逐级节点的电流平衡表，逐级分析电流不平衡点，及时告警，提示管理人员检查，实时分析发现漏电的支路，及时提示人们排除。

*电压检查与分析——建立由顶向下逐级分支的电压降表，逐级逐支路分析电压降超差情况，及时告警，提示管理人员检查修理。

*负荷统计与分析——分有功负荷、无功负荷由下至上逐级收集汇总，建立各节点负荷统计平衡表，发现有功负荷缺失损耗，发现无功负荷在系统中的分布情况，及时就近控制无功补偿。

*电量统计与分析——收集由下至上各级节点电量的分时统计，建立各级节点电量统计平衡表，发现缺失电量，分析缺失电量的去处，及时防止偷电。

*线损统计与分析——由电量统计得出各级各支路线损分布，建立全系统分级分段线损分布统计平衡表，分析线损分类组成、找出典型线损的处置办法。

*功率因数分析统计——记载各级节点处及直接用电设备分支处采集的功率因数值，收集由下至上各级各支路功率因数分布情况，分析无功源所在支路或用电设备，分析全网功率因数补偿需求和最佳补偿点，合理启动就近无功补偿控制，提高全系统功率因数使尽可能节电。

*谐波统计与分析――记载各级节点处及直接用电设备分支处采集、分析的谐波数值，收集全网各处谐波分布情况，分析产生谐波源的支路和用电设备，合理启动就近谐波抑制，改善用电环境。

2.5、低压配电信息网管理层功能

配电信息网管理层实现：对网络各级链路、各级节点的拓扑结构管理、网络设备管理、网络故障管理、配电网用电设备管理。

(1)使低压配电信息网自适应配网拓扑结构变化调整管理关系

管理全网信息节点、对应编号及父子节点归属管理体系，管理全网分段线路树形分支体系结构；

管理网络节点增减，自适应不同网段新增节点编号与数据统计分支体系；

管理网络支路增减，自适应调整各网段相关节点计算电流平衡体系；

(2)管理配电信息网网络设备

配电信息网依附于配电网而存在，但有独立于配电网之外而存在的信息类设备，如数据检测、数据处理、数据收发通信类器件和设备，对它们存在配电信息网中的种类、数量、运行情况、故障情况进行管理。

(3)管理配电信息网网络故障

配电信息网作为网络有通断问题、干扰问题、数据速率问题、数据错误率问题，这些情况的发生都是属于网络故障；还有网络节点故障、故障时间、故障状况；都在管理层中进行管理。

(4)管理配网用电设备用电过程与信息

配电网络主体是向人们输电供应电能的，网上各支路都挂满用电设备，要管理好配网用电，必须对这些设备用电过程进行管理，积累改进该设备耗电的经验和技术。

Claims (8)

1.一种基于低压配电网的信息网络，它是树状组成结构，从根到叶可划分成如下各级网段：配变级（树根）、场院级、楼栋级、楼层级、家庭级、厅室级、设备级（树叶）；每级网段中上级节点经电缆分支连接下级节点；配电网中配变作为根节点引起本网络，用电设备作为叶节点终结此网络；在各级网段的节点中自动在线采集、处理本网发生的电气信息，使这些节点成为信息节点，成为本网分布信息的源泉；节点基于各网段中分支电缆上下传送信息，这些电缆成为信息网的物理信道；从而低压配电网成为配电信息网。

2.如权利要求1所述低压配电信息网，全网数据采集和传送都按工频50HZ周期同步工作，基于工频过零时刻同步计时计数；配网每级对应配电箱（柜）嵌入节点信息处理器，定义为信息节点，各信息节点自动采集配网电气状态信息、处理信息、传送信息、统计分析信息，从叶到根逐级汇总信息。

3.如权利要求1所述的配电信息网，全网各级信息采集统一同步，不同网段间信息传送分时，同一网段各支路信息传送同步。

4.低压配电信息网具有自动编码与自启动组网机制，全网各节点、支路统一编码，自动链路数据组帧、帧校验、帧同步及链路管理；配网在加电时信息网自动重新启动，重新按父子寻亲原则自动组建信息网；局部网断电后加电也自动重新启动寻亲组网；这些使信息网自适应配网电路结构变化，自适应调整数据传送与统计关系。

5.配电信息网逻辑层次划分为物理层、链路层、网络层、应用层、管理层；各层功能设置为：

① 物理层——用一定频率的信号调制数据并传送；

② 链路层——实现传送数据链路组帧、校验、检错、纠错，传送同步；

③ 网络层——解决配电信息网整体启动机制、自适应拓扑结构变更、故障发现与处理等相关技术；

④ 应用层——解决信息网对配电分级应用的支持，实现：逐级统计电度量并比对分析线损，分析该级用电负荷平衡、分支电压降异常，发现漏电、偷电，支持各级用户关于节约用电的交互数据查询与处理；

⑤ 管理层——解决配电信息网整体运行管理问题；具体实现全网用电设备管理、全网无功分布分析、全网谐波和干扰分布分析,对配网各级三相负荷平衡分析，实现全网用电管理汇总分析等功能。

6.配电信息网中数据形成与计算遵循：所有各级数据采集统一采样频率1.6 KHZ/S，可分解出工频16次谐波；电流、电压、相位角按50HZ周波分析计算；常规按每秒50个周波数据作统计分析。

7.配电信息网防范外部干扰数据的措施是：信息网中采用单频窄带方式数据通信，接收数据对应滤波，保证配电网成为用电专用信息网络，防范其他物理形式数据的干扰；再在本系统链路数据帧中加入专用标记，使识别和淘汰非本系统的数据，最终确保本网系统的数据安全。

8.本发明的低压配电信息网具有对外WIFI通信接口，使人们随时能掌握用电状况（远不止电度量）、了解用电过程、随时可控制节约用电、合理用电，减少温室气体排放。