CN108535543B - 基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，通过将集中器与采集器执行对时同步操作后，两者也几乎不存在时间延迟，这样将使得集中器在给采集器下发预约采样指令后，保证集中器和采集器在同样的预约采样时间点启动数据采集操作，进一步提高针对台区相位识别的识别准确率；通过针对集中器所采集台区总表的三相电压数据以及集中器在采集器处所得到的单相电表的电压数据，处理得到单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差，并且根据所得这三个标准差来判断单相电表与台区总表的三个相位之间的电压波动曲线之间是否相似来判断单相电表所接的相位，提高了针对台区内单相电表相位的识别率。

Description

基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法。

背景技术

在电力系统中，实现针对台区内各单相电表相位的准确识别不仅有利于对台区分相负荷和分组损耗进行量化、实现台区线损的精确的监控与分析，而且还可以在保证台区配变功率平衡及安全的基础上，尽量减小电力输送过程中的损耗，有助于线损管理人员有针对性发现问题和解决问题。当前，针对台区内各单相电表的相位识别主要包括采取停电方式和在路由模块上增加台区电表相位功能，以实现电表相位识别检测。

采取停电方式的电表相位识别检测方法需要对台区内单相工作的电表及采集设备的相位信息精确获取。但是，这样会影响居民的日常生活，而且每个台区都需要人工处理，一旦台区内用户数量变化或者用户位置变化后又需要重新进行更新。

路由模块上增加台区电表相位功能的相位识别检测方法需要将台区电表和采集器这些节点所抄读的相位信息存储在路由模块中，然后再由集中器去读取路由模块中所存储的节点相位信息，并存储读取的这些节点相位信息到集中器内。但是，这种相位识别检测方法需要集中器、路由模块以及电能表都支持才可以，推广成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，用于包括有集中器、台区总表、采集器以及至少一个单相电表所形成的电力系统，集中器分别与台区总表和采集器通信连接，采集器与单相电表通信连接，其特征在于，所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法包括如下步骤1～步骤8：

步骤1，所述集中器与采集器执行时钟同步对时，使得集中器与采集器实现时钟同步；

步骤2，所述集中器发送预约采样指令给采集器；其中，所述预约采样指令包括该集中器将来向该采集器采集数据的预约采样时间点以及集中器所需要采样的数据类型；

步骤3，所述采集器接收到集中器的所述预约采样指令后，由该采集器发送确认帧给集中器；

步骤4，所述采集器解析接收的所述集中器的预约采样指令，并在该预约采样指令所包含的预约采样时间点启动对任一单相电表中电压数据的采集，且由该采集器将所采集的单相电表的电压数据按照预设格式和时间标签进行存储；

步骤5，所述集中器在步骤2中的预约采样时间点同步采集台区总表的三相实时电压数据，并按照预设格式和时间标签存储采集的所述三相实时电压数据；

步骤6，所述采集器在多个预约采样时间点分别启动对单相电表中电压数据的采集，且由集中器对采集器中存储的所述单相电表的电压数据进行定时采集；所述集中器在对应的所述多个预约采样时间点启动对台区总表的三相实时电压数据的采集，且由集中器存储所采集的台区总表的三相实时电压数据；

步骤7，根据所述电力系统内的单相电表个数，重复执行步骤1～步骤6，由采集器采集该电力系统内每个单相电表所对应的电压数据，并且由集中器对采集器中存储的所述单相电表的电压数据进行定时采集；

步骤8，所述集中器根据所述台区总表存储的三相实时电压数据以及所述采集器发送来的各单相电表的电压数据，确定得到该电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。

进一步地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，在步骤8中，所述集中器按照如下步骤a1～a7的方式得到每一个单相电表所接的电压相别：

步骤a1，所述集中器按照预设时间间隔W同时采集台区总表的三相电压值UA_X、UB_X、UC_X及每个单相电表的电压数据Um_X；

其中，所述UA_X为台区总表的A相在第X次采集的电压值，UB_X为台区总表的B相在第X次采集的电压值，UC_X为台区总表的C相在第X次采集的电压值，Um_X为电力系统内第m个单相电表在第X次采集的电压值；1≤m≤M，M为所述电力系统内的单相电表的个数；

步骤a2，所述电力系统在运行时间Y后，获取得到N次的台区总表三相电压值以及N次的该单相电表的电压数据；其中，N次的所述台区总表三相电压值标记为UA₁、UB₁、UC₁，UA₂、UB₂、UC₂，...，UA_N、UB_N和UC_N；N次的该单相电表的电压数据标记为Um₁、Um₂、...、Um_N；

步骤a3，计算所述台区总表在Y时间内所对应三相电压的平均值以及所述单相电表的电压平均值；其中，所述台区总表的A相电压平均值标记为

台区总表的B相电压平均值标记为

台区总表的C相电压平均值标记为

所述单相电表的电压平均值标记为

步骤a4，计算台区总表三相电压的平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值；其中，台区总表的A相电压平均值、台区总表的B相电压平均值以及台区总表的C相电压平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值对应地标记为HAm，HBm和HCm：

步骤a5，计算所述单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差；其中，所述单相电表的电压分别对台区总表的A相电压、B相电压以及C相电压的标准差对应标记为σ_A、σ_B和σ_C：

步骤a6，根据步骤a5所得三个标准差，计算得到所述单相电表所接的电压相别；

步骤a7，对所述电力系统内的每一个单相电表分别依次执行步骤a1～a6，得到所述电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。

进一步地，在步骤a6中，选择步骤a5所得三个标准差中的最小标准差值所对应的相别为单相电表所接的电压相别。

再进一步地，所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法还包括：判断步骤5所得三个标准差值均大于预设阈值时，所述集中器上报出现识别错误的信息给电力局主站的步骤。

具体地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，所述预设阈值为8。

改进地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，在步骤a6与步骤a7之间还包括：对步骤a6中所得单相电表所接的电压相别进行验证的步骤。

进一步地，验证步骤a6中所得单相电表所接的电压相别过程包括步骤b1和步骤b2：

步骤b1，针对步骤a6中所述单相电表重复执行步骤a1至步骤a6，以得到多个针对该单相电表所接的电压相别；

步骤b2，当步骤b1中所得多个该单相电表所接的电压相别均与步骤a6中所得该单相电表所接电压相别相同时，判断步骤S6中所得单相电表所接的电压相别正确；否则，判断出现错误，并且集中器将错误上报给电力局主站。

具体地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，所述预设时间间隔W为15分钟。

进一步地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，所述运行时间Y为1天。

再改进地，在所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法中，所述采集器与单相电表通过485线通信连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，本发明电力系统中的采集器与各单相电表之间距离较近，在数据采集时几乎不会存在时间延迟；通过将集中器与采集器执行对时同步操作后，两者也几乎不存在时间延迟，这样将使得集中器在给采集器下发预约采样指令后，可以保证集中器和采集器在同样的预约采样时间点启动数据采集操作，使得集中器所采集台区总表的三相电压数据与集中器在采集器处所采集的单相电表的电压数据基本在同一时刻，解决了传统的集中器采集电表电压数据时所存在的时间延迟问题，并且通过针对集中器所采集台区总表三相电压数据与采集器所采集单相电表电压数据之间的同步操作，可以进一步提高针对台区相位识别的识别准确率；

其次，本发明通过针对集中器所采集台区总表的三相电压数据以及集中器在采集器处所采集的单相电表的电压数据，处理得到单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差，然后根据所得这三个标准差来判断单相电表与台区总表的三个相位之间的电压波动曲线之间是否相似。如果单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差越小，即越接近零，相似度越高；反之则相似度越低。或者说，单相电表的电压跟台区总表某一个相位的电压波动曲线相似，则可以判断这个单相电表就是连接在这个相位上，由此可实现在不需要停电操作以及不需要设置额外的路由模块的情况下，就可以准确地得到台区内每个单相电表所接的相位，提高了针对台区内单相电表相位的识别率，降低了相位检测成本。

附图说明

图1为本发明实施例中基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法流程示意图；

图2为本发明实施例中的集中器得到每一个单相电表所接的电压相别的流程示意图；

图3为本发明实施例中单相电表和A相、B相以及C相三相形成的曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，用于包括有集中器、台区总表、采集器以及至少一个单相电表所形成的电力系统，集中器分别与台区总表和采集器通信连接，采集器与单相电表通信连接，各单相电表均位于同一个台区内；具体地，采集器与单相电表通过485线通信连接；例如，本实施例的电力系统中单相电表的个数标记为M个。具体地，本实施例中基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法包括如下步骤1～步骤8：

步骤1，集中器与采集器执行时钟同步对时，使得集中器与采集器实现时钟同步；

步骤2，集中器发送预约采样指令给采集器；其中，这里的预约采样指令包括该集中器将来向该采集器采集数据的预约采样时间点以及集中器所需要采样的数据类型；

步骤3，采集器接收到集中器的预约采样指令后，由该采集器发送确认帧给集中器；

步骤4，采集器解析接收的集中器的预约采样指令，并在该预约采样指令所包含的预约采样时间点启动对任一单相电表中电压数据的采集，且由该采集器将所采集的单相电表的电压数据按照预设格式和时间标签进行存储；

例如，这里所说的预约采样时间点是10:00，即集中器告诉采集器，采集器需要在10:00这个时间点去采集与其连接的单相电表的数据；由于采集器与电力系统内各单相电表是采用485线通信连接的，这样采集器可以近乎完全没有时延地即时获取到单相电表的电压数据，然后供集中器来采集单相电表的这些电压数据；

步骤5，集中器在步骤2中的预约采样时间点(也就是预约采样时间点10:00)同步采集台区总表的三相实时电压数据，并按照预设格式和时间标签存储采集的三相实时电压数据；其中，台区总表的三相实时电压包括了其A相电压值、B相电压值和C相电压值；

步骤6，采集器在多个预约采样时间点分别启动对单相电表中电压数据的采集，且由集中器对采集器中存储的单相电表的电压数据进行定时采集；由此，采集器就可以针对同一个单相电表获取得到多个电压数据，以供后续处理使用；集中器也在对应的多个预约采样时间点启动对台区总表的三相实时电压数据的采集，且由集中器存储所采集的台区总表的三相实时电压数据；由此，使得集中器在采集器处所采集单相电表的电压数据与集中器所采集台区总表的三相电压数据相互对应；

需要说明的是，在本实施例中所指的“定时采集”是指，集中器在所述预设采样时间点之后的预设时间段启动针对采集器内所存储单相电表电压数据的采集，以确保集中器可以及时、无延时的获取到采集器内单相电表的电压数据，这里所说的预设时间段可以根据实际需要做出调整设置；

步骤7，根据该电力系统内的单相电表个数，重复执行步骤1～步骤6，由采集器采集该电力系统内每个单相电表所对应的电压数据，并且集中器对采集器中存储的单相电表的电压数据进行定时采集；

步骤8，集中器根据台区总表存储的三相实时电压数据以及该采集器发送来的各单相电表的电压数据，确定得到该电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。其中，在本实施例中，集中器具体地通过如下步骤a1～a7的方式得到每一个单相电表所接的电压相别：

步骤a1，集中器按照预设时间间隔W同时采集台区总表的三相电压值UA_X、UB_X、UC_X及每个单相电表的电压数据Um_X；

其中，UA_X为台区总表的A相在第X次采集的电压值，UB_X为台区总表的B相在第X次采集的电压值，UC_X为台区总表的C相在第X次采集的电压值，Um_X为该电力系统内第m个单相电表在第X次采集的电压值；1≤m≤M，M为该电力系统内的单相电表的个数；本实施例中的预设时间间隔W设为每15分钟检测一次；

步骤a2，电力系统在运行时间Y后，获取得到N次的台区总表三相电压值以及N次的该单相电表的电压数据；其中，N次的该台区总表三相电压值标记为UA₁、UB₁、UC₁，UA₂、UB₂、UC₂、...、UA_N、UB_N和UC_N；N次的该单相电表的电压数据标记为Um₁、Um₂、...、Um_N；

本实施例中的该运行时间Y设置为一天；即在本实施例中，一天采集了96次数据，如下表一所示：

表一

步骤a3，计算台区总表在Y时间内所对应三相电压的平均值以及单相电表的电压平均值；其中，台区总表的A相电压平均值标记为

台区总表的B相电压平均值标记为

台区总表的C相电压平均值标记为

单相电表的电压平均值标记为

根据上述表1中的数据内容，可以得到台区总表的A相电压平均值

台区总表的B相电压平均值

台区总表的C相电压平均值

单相电表的电压平均值

步骤a4，计算台区总表三相电压的平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值；其中，台区总表的A相电压平均值、台区总表的B相电压平均值以及台区总表的C相电压平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值对应地标记为HAm，HBm和HCm：

可以得到HAm＝2.25625，HBm＝8.50625，HCm＝13.267；

步骤a5，计算单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差；其中，单相电表的电压分别对台区总表的A相电压、B相电压以及C相电压的标准差对应标记为σ_A、σ_B和σ_C：

可以得到σ_A＝1.295077，σ_B＝5.452413，σ_C＝4.921075；

步骤a6，根据步骤a5所得三个标准差，计算得到单相电表所接的电压相别；具体地，在本实施例中，选择步骤a5所得三个标准差中的最小标准差值所对应的相别为单相电表所接的电压相别；

由于本实施例中的各单相电表均处于同一个台区内，也就是说，位于同一台区内的单相电表只能连接该台区的A相或B相或C相，即该台区内任一单相电表有且只能接该台区三相中的任一相；例如，在本实施例中，结合上述计算结果可以看出，三个标准差中的σ_A最小，所以这个单相电表是连接在A相上的；而且如图1所示，也可以直观地看到单相电表的电压曲线与A相的电压曲线形状最接近；

步骤a7，对电力系统内的每一个单相电表分别依次执行步骤a1～a6，得到电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。其他的单相电表也是按照上述步骤a1～a6一样地进行检测，这样就可以得到该电力系统内所有单相电表的相位关系，即该电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。

当然，在判断步骤5所得三个标准差值均大于预设阈值时，集中器可以选择上报出现识别错误的信息给电力局主站。其中，本实施例中的该预设阈值设置为8。

另外，针对本实施例中基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，在步骤a6与步骤a7之间还可以包括：对步骤a6中所得单相电表所接的电压相别进行验证的步骤。具体地，验证步骤a6中所得单相电表所接的电压相别过程包括步骤b1和步骤b2：

步骤b1，针对步骤a6中单相电表重复执行步骤a1至步骤a6，以得到多个针对该单相电表所接的电压相别；

步骤b2，当步骤b1中所得多个该单相电表所接的电压相别均与步骤a6中所得该单相电表所接电压相别相同时，判断步骤S6中所得单相电表所接的电压相别正确；否则，判断出现错误，并且集中器将错误上报给电力局主站。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，用于包括有集中器、台区总表、采集器以及至少一个单相电表所形成的电力系统，集中器分别与台区总表和采集器通信连接，采集器与单相电表通信连接，其特征在于，所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法包括如下步骤1～步骤8：

步骤1，所述集中器与采集器执行时钟同步对时，使得集中器与采集器实现时钟同步；

步骤2，所述集中器发送预约采样指令给采集器；其中，所述预约采样指令包括该集中器将来向该采集器采集数据的预约采样时间点以及集中器所需要采样的数据类型；

步骤3，所述采集器接收到集中器的所述预约采样指令后，由该采集器发送确认帧给集中器；

步骤4，所述采集器解析接收的所述集中器的预约采样指令，并在该预约采样指令所包含的预约采样时间点启动对任一单相电表中电压数据的采集，且由该采集器将所采集的单相电表的电压数据按照预设格式和时间标签进行存储；

步骤5，所述集中器在步骤2中的预约采样时间点同步采集台区总表的三相实时电压数据，并按照预设格式和时间标签存储采集的所述三相实时电压数据；

步骤6，所述采集器在多个预约采样时间点分别启动对单相电表中电压数据的采集，且由集中器对采集器中存储的所述单相电表的电压数据进行定时采集；所述集中器在对应的所述多个预约采样时间点启动对台区总表的三相实时电压数据的采集，且由集中器存储所采集的台区总表的三相实时电压数据；其中，定时采集是指集中器在所述预约 采样时间点之后的预设时间段启动针对采集器内所存储单相电表电压数据的采集；

步骤7，根据所述电力系统内的单相电表个数，重复执行步骤1～步骤6，由采集器采集该电力系统内每个单相电表所对应的电压数据，并且集中器对采集器中存储的所述单相电表的电压数据进行定时采集；

步骤8，所述集中器根据所述台区总表存储的三相实时电压数据以及所述采集器发送来的各单相电表的电压数据，确定得到该电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。

2.根据权利要求1所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，在步骤8中，所述集中器按照如下步骤a1～a7的方式得到每一个单相电表所接的电压相别：

步骤a1，所述集中器按照预设时间间隔W同时采集台区总表的三相电压值UA_X、UB_X、UC_X及每个单相电表的电压数据Um_X；

其中，所述UA_X为台区总表的A相在第X次采集的电压值，UB_X为台区总表的B相在第X次采集的电压值，UC_X为台区总表的C相在第X次采集的电压值，Um_X为电力系统内第m个单相电表在第X次采集的电压值；1≤m≤M，M为所述电力系统内的单相电表的个数；

步骤a2，所述电力系统在运行时间Y后，获取得到N次的台区总表三相电压值以及N次的该单相电表的电压数据；其中，N次的所述台区总表三相电压值标记为UA₁、UB₁、UC₁，UA₂、UB₂、UC₂，...，UA_N、UB_N和UC_N；N次的该单相电表的电压数据标记为Um₁、Um₂、...、Um_N；

步骤a3，计算所述台区总表在Y时间内所对应三相电压的平均值以及所述单相电表的电压平均值；其中，所述台区总表的A相电压平均值标记为

台区总表的B相电压平均值标记为

台区总表的C相电压平均值标记为

所述单相电表的电压平均值标记为

步骤a4，计算台区总表三相电压的平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值；其中，台区总表的A相电压平均值、台区总表的B相电压平均值以及台区总表的C相电压平均值分别与单相电表的电压平均值之间的差值对应地标记为HAm，HBm和HCm：

步骤a5，计算所述单相电表的电压分别对台区总表的各相电压的标准差；其中，所述单相电表的电压分别对台区总表的A相电压、B相电压以及C相电压的标准差对应标记为σ_A、σ_B和σ_C：

步骤a6，根据步骤a5所得三个标准差，计算得到所述单相电表所接的电压相别；

步骤a7，对所述电力系统内的每一个单相电表分别依次执行步骤a1～a6，得到所述电力系统内每一个单相电表所接的电压相别。

3.根据权利要求2所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，在步骤a6中，选择步骤a5所得三个标准差中的最小标准差值所对应的相别为单相电表所接的电压相别。

4.根据权利要求3所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，还包括：判断步骤5所得三个标准差值均大于预设阈值时，所述集中器上报出现识别错误的信息给电力局主站的步骤。

5.根据权利要求3所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，在步骤a6与步骤a7之间还包括：对步骤a6中所得单相电表所接的电压相别进行验证的步骤。

6.根据权利要求5所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，验证步骤a6中所得单相电表所接的电压相别过程包括步骤b1和步骤b2：

步骤b1，针对步骤a6中所述单相电表重复执行步骤a1至步骤a6，以得到多个针对该单相电表所接的电压相别；

步骤b2，当步骤b1中所得多个该单相电表所接的电压相别均与步骤a6中所得该单相电表所接电压相别相同时，判断步骤S6中所得单相电表所接的电压相别正确；否则，判断出现错误，并且集中器将错误上报给电力局主站。

7.根据权利要求2所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，所述预设时间间隔W为15分钟。

8.根据权利要求7所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，所述运行时间Y为1天。

9.根据权利要求1～8任一项所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，所述采集器与单相电表通过485线通信连接。

10.根据权利要求4所述基于集中器与电表同步采样的台区相位识别方法，其特征在于，所述预设阈值为8。

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