CN109034666A - 一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统及方法 - Google Patents

一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统及方法，包括配电变压器、并联于配电变压器出线端的M个一级分支箱、并联于一级分支箱出线端的N个二级分支箱以及并联于二级分支箱出线端的K个电能表表箱；还包括安装于配电变压器出线处的配变监测终端、安装于一级分支箱进线处的一级监测终端、安装于二级分支箱进线处的二级监测终端以及安装于电能表表箱进线处的表箱监测终端。本发明是基于配电台区负荷突变感知能力，采用大数据分析技术，自动辨识及维护配电台区拓扑结构关系，提升电力公司用户档案管理、线损管理、故障检修等运维工作的效率。

Description

一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于负荷突变的配电台区拓扑结构大数据辨识系统及方法，属于电力信息自动化技术领域。
背景技术
长期以来，由于用电负荷、新增用户不断增长等原因，配电台区供电网络拓扑结构混乱，配电变压器、一级分支箱、二级分支箱以及电能表表箱的拓扑关系经常发生变化；线路地埋、线路交叉、施工图纸丢失等情况也时而发生；配变负载率严重超载导致的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变损坏等等问题也会发生。所以，工作人员很难掌握配电区真实的运行情况，需要人工逐项进行排查分析，效率低、耗时及成本高；配电台区供电网络拓扑结构信息难以得到及时有效的维护，给电力公司线损管理、故障报修、主动运维带来很多困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于负荷突变感知，采用大数据分析的高效率、行之有效的配电拓扑结构自动辨识系统及方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统，包括配电变压器、并联于配电变压器出线端的M个一级分支箱、并联于所述一级分支箱出线端的N个二级分支箱以及并联于所述二级分支箱出线端的K个电能表表箱；其特征在于：还包括安装于所述配电变压器出线处的配变监测终端、安装于所述一级分支箱进线处的一级监测终端、安装于所述二级分支箱进线处的二级监测终端以及安装于所述电能表表箱进线处的表箱监测终端。
所述配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端分别含有信息采集模块和信息存储模块；所述配变监测终端还含有信息处理模块；所述配变监测终端通过通讯线采集一级监测终端的信息存储模块、二级监测终端的信息存储模块以及表箱监测终端的信息存储模块中存储的信息。其中，M、N、K均为自然数。
本发明进一步限定的技术方案为：还包括一组设置在配变监测终端内对应于每条拓扑结构路径设置的计数器。
本申请还涉及上述基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识方法，包括以下步骤：
第一步、采集基础数据
所述配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端按照秒级间隔分别采集配电变压器出线处、一级分支箱进线处、二级分支箱进线处、电能表表箱进线处的实时功率数据并存储于相应终端的信息存储模块；
第二步、搜集和汇总基础数据
所述配变监测终端按照每日一次依次分别和各一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端的信息存储模块建立通信，且分别采集各一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端的信息存储模块前一日存储的实时功率数据并汇总成大数据存储于配变监测终端信息存储模块的历史功率数据储存区；
第三步、拓扑结构分析辨识
以日为单位对配变监测终端存储的大数据进行逐秒分析辨识，具体步骤如下：
以日为单位对配变监测终端存储的大数据进行逐秒分析辨识，具体步骤如下：
第3.1步骤、配变监测终端逐一判断对应预定时间的表箱监测终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，如未发现则加预定时间间隔更新预定时间，重复本步骤；如发现则记录该突变电能表表箱编号后进行下一步骤；
第3.2步骤、配变监测终端逐一判断预定时间的二级分支箱终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，若发现则将该突变二级分支箱终端判断为对应突变电能表表箱的二级分支箱，记录该二级分支箱编号后进行下一步骤；若未发现，则加预定时间间隔更新预定时间，返回第3.1步骤；
第3.3步骤、配变监测终端逐一判断预定时间的一级分支箱终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，若发现则将该突变一级分支箱终端判断为对应突变二级分支箱的一级分支箱，记录该一级分支箱编号后进行下一步骤；若未发现，加预定时间间隔更新预定时间，返回第3.1步骤；
第3.4步骤、根据记录的电能表表箱编号、二级分支箱编号、一级分支箱编号建立经辨识的拓扑关系；
第3.5步骤、每日按照预定时间重复第3.1步骤～第3.4步骤，直至供电网络所有拓扑结构辨识完毕。
本发明基于高频大数据分析的配电拓扑结构的自动辨识方法进一步限定的技术方案为：第3.3步骤之后，配变监测终端判断自身功率数据是否发生达到预定时长的突变，若是则将相应突变支路上的计数器加1，进行计数判断；如否则返回第3.1步骤；
所述计数判断为判断计数器累积是否大于5,如是则进行第3.4步骤，如否则返回第3.1步骤。
进一步的，所述预定时长为10秒。
进一步的,在第3.1、3.2、3.3步骤中，所述预定时间间隔为1秒。
本发明的有益效果是：本发明是本发明是基于配电台区负荷突变感知能力，采用大数据分析技术，自动辨识及维护配电台区拓扑结构关系，提升电力公司用户档案管理、线损管理、故障检修等运维工作的效率。能够对配电区的真实运行情况进行监测和排查，给电力公司线损管理、故障报修、主动运维提供了更好的系统支撑，可有效支撑电力公司日常快速高效的运维检修工作。另外，本发明为了增加每条拓扑结构路径的辨识可靠性，对同一条拓扑结构路径进行延时及多次辨识确定。
附图说明
图1为本发明实施例1的配电台区拓扑结构示意图。
图2为本发明实施例1的配电台区电路原理框图。
图3为本发明实施例1的配电台区拓扑结构辨识方法的逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供的一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统，如图1-2所示：是以1个配电变压器为例，包括并联于该配电变压器出线端的M个一级分支箱、并联于每个一级分支箱出线端的N个二级分支箱以及并联于每个二级分支箱出线端的K个电能表表箱；本实施例中还包括安装于配电变压器出线处的配变监测终端、安装于每个一级分支箱进线处的一级监测终端、安装于每个二级分支箱进线处的二级监测终端以及安装于每个电能表表箱进线处的表箱监测终端。
配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端分别含有信息采集模块和信息存储模块；配变监测终端还含有信息处理模块以及对应于每条拓扑结构路径设置的计数器；配变监测终端通过通讯线，采集一级分支箱的一级监测终端的信息存储模块、二级分支箱的二级监测终端的信息存储模块以及表箱监测终端的信息存储模块中存储的信息。
本实施例还提供了上述基于负荷突变的配电拓扑结构的大数据辨识方法，如图3所示，包括以下步骤：
第一步、采集基础数据
所述配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端按照秒级间隔分别采集对应的配电变压器出线处、一级分支箱进线处、二级分支箱进线处、电能表表箱进线处的实时功率数据，以日为单位，按照时间先后，依此记录在各监测终端内部的实时功率数据存储区，存储格式如下：
第二步、搜集和汇总基础数据
所述配变监测终端按照每日一次间隔，在第二日0点5分，依此和所有一级监测终端、所有二级监测终端、所有表箱监测终端的信息存储模块建立通信，分别采集所有的一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端的信息存储模块上一日存储的实时功率数据并汇总成大数据存储于配变监测终端信息存储模块的历史功率数据储存区；汇总生成包括配电变压器、一级分支箱、二级分支箱、电能表表箱在内的总及各分支线路的负荷功率大数据，存储方式如下：
第三步、拓扑结构分析辨识
针对配变监测终端的历史功率数据存储区，以日为单位，进行功率数据逐秒分析，分析时标置为00:00:00，具体步骤如下：当分析时标T<23:59:00，则依次执行下述步骤，当分析时标T>＝23:59:00，则停止分析；
第3.1步骤，配变监测终端逐一判断表箱监测终端功率数据，如在时标T＝T’时，发现某一个表箱监测终端功率数据突然提高或降低100W，其它表箱监测终端功率数据没有变化，配变监测终端才记录该电能表表箱编号K’，然后执行下一步骤；如未发现则T加1秒的预定时间间隔更新时标，重复本步骤；为了增加监测数据的可靠性，本实施例设定突变时长必须持续超过10秒后，才记录突变对应设备编号。
第3.2步骤，配变监测终端逐一判断时标T＝T’时的二级分支箱终端的功率数据，若发现某二级分支箱终端功率数据同步提高或降低100W，同样，时间持续超过10秒，而其它二级分支箱终端功率数据没有变化，则初步判断电能表表箱K’是该二级分支箱的分支线路，记录该二级分支箱编号N’，然后执行下一步骤；若未发现，则T累加1秒，返回执行第3.1步骤；
第3.3步骤，配变监测终端逐一判断时标T＝T’时的一级分支箱终端的功率数据，若发现某一级分支箱终端功率数据同步提高或降低100W，且时长持续超过10秒而其它一级分支箱终端功率数据没有变化，则初步判断电能表表箱K’、二级分支箱N’是该一级分支箱的分支线路，记录该一级分支箱编号M’，然后执行下一步骤；若未发现，则T累加1秒，返回执行3.1步骤；
第3.4步骤，若配变监测终端发现在时标T＝T’时系统内唯一配变监测终端功率数据提高或降低100W，且时长持续超过10秒，则初步判断表箱监测终端K’、二级分支箱N’、一级分支箱M’是该配电变压器的分支线路，根据记录的电能表表箱编号K’、二级分支箱编号N’、一级分支箱编号M’建立经辨识的拓扑关系；若未发现配变监测终端功率数据提高或降低100W，则T累加1秒，然后继续分析时标T是否小于23:59:00；
第3.5步骤、每日按照预定时间重复第3.1步骤～第3.4步骤，直至供电网络所有拓扑结构辨识完毕。
另外，为了增加每条拓扑结构路径的辨识可靠性，本实施例在配变监测终端内对应每条支路设置了一个计数器C’；在3.4步骤第一次建立经辨识的拓扑关系后，T+10秒，计数器C’加1，每天辨识一次，如果连续6天该拓扑支路被辨识，则最终判断表箱监测终端K’、二级分支箱N’、一级分支箱M’属于该配电变压器的分支线路。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统，包括配电变压器、并联于配电变压器出线端的M个一级分支箱、并联于所述一级分支箱出线端的N个二级分支箱以及并联于所述二级分支箱出线端的K个电能表表箱；其特征在于：还包括安装于所述配电变压器出线处的配变监测终端、安装于所述一级分支箱进线处的一级监测终端、安装于所述二级分支箱进线处的二级监测终端以及安装于所述电能表表箱进线处的表箱监测终端；
所述配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端分别含有信息采集模块和信息存储模块；所述配变监测终端还含有信息处理模块；所述配变监测终端通过通讯线采集一级监测终端的信息存储模块、二级监测终端的信息存储模块以及表箱监测终端的信息存储模块中存储的信息。
2.根据权利要求1所述的基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识系统，其特征在于：还包括一组设置在配变监测终端内分别对应每条拓扑结构路径的计数器。
3.根据权利要求1或2所述基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、采集基础数据
所述配变监测终端、一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端按照秒级间隔分别采集配电变压器出线处、一级分支箱进线处、二级分支箱进线处、电能表表箱进线处的实时功率数据并存储于相应终端的信息存储模块；
第二步、搜集和汇总基础数据
所述配变监测终端按照每日一次依次分别和各一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端的信息存储模块建立通信，且分别采集各一级监测终端、二级监测终端以及表箱监测终端的信息存储模块前一日存储的实时功率数据并汇总成大数据存储于配变监测终端信息存储模块的历史功率数据储存区；
第三步、拓扑结构分析辨识
以日为单位对配变监测终端存储的大数据进行逐秒分析辨识，具体步骤如下：
第3.1步骤、配变监测终端逐一判断对应预定时间的表箱监测终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，如未发现则加预定时间间隔更新预定时间，重复本步骤；如发现则记录该突变电能表表箱编号后进行下一步骤；
第3.2步骤、配变监测终端逐一判断预定时间的二级分支箱终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，若发现则将该突变二级分支箱终端判断为对应突变电能表表箱的二级分支箱，记录该二级分支箱编号后进行下一步骤；若未发现，则加预定时间间隔更新预定时间，返回第3.1步骤；
第3.3步骤、配变监测终端逐一判断预定时间的一级分支箱终端功率数据是否发生达到预定时长的突变，若发现则将该突变一级分支箱终端判断为对应突变二级分支箱的一级分支箱，记录该一级分支箱编号后进行下一步骤；若未发现，加预定时间间隔更新预定时间，返回第3.1步骤；
第3.4步骤、根据记录的电能表表箱编号、二级分支箱编号、一级分支箱编号建立经辨识的拓扑关系；
第3.5步骤、每日按照预定时间重复第3.1步骤～第3.4步骤，直至供电网络所有拓扑结构辨识完毕。
4.根据权利要求3所述的基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识方法，其特征在于：第3.3步骤之后，配变监测终端判断自身功率数据是否发生达到预定时长的突变，若是则将相应突变支路上的计数器加1，进行计数判断；如否则返回第3.1步骤；
所述计数判断为判断计数器累积是否大于5,如是则进行第3.4步骤，如否则返回第3.1步骤。
5.根据权利要求4所述的基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识方法，其特征在于：所述预定时长为10秒。
6.根据权利要求5所述的基于负荷突变的低压电网拓扑大数据辨识方法，其特征在于：在第3.1、3.2、3.3步骤中，所述预定时间间隔为1秒。
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