CN109193632B - 一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统 - Google Patents

一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,包括:线路采集终端,安装在台区电力线路上,与集中器连接,用于根据由集中器发送的控制指令,对电力线上信号进行采集,对采集的信号进行解调及处理生成识别信号;集中器,与处理终端连接,用于根据由处理终端发送的拓扑指令,向线路采集终端发送控制指令;获取线路采集终端生成的识别信号,并根据识别信号生成台区电力线路拓扑的逻辑关系;处理终端,用于生成拓扑指令;获取集中器生成的台区电力线路拓扑的逻辑关系,并根据台区电力线路拓扑的逻辑关系生成台区电力线路拓扑图;显示终端,与处理终端连接,用于显示台区电力线路拓扑图。本发明准确性高,智能化水平高。

Description

一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统
技术领域
本发明涉及智能电网技术领域,特别是一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统。
背景技术
低压台区电力线路拓扑能够准确、真实地反映出低压台区内各电气设备与供电电源的连接关系,并将这些连接关系直观地呈现出来。目前,低压台区电力线路拓扑对电力管理部门提高供电可靠性管理水平、提高供电服务能力至关重要。
现有技术中,对于低压台区电力线路拓扑的获取通常是通过移动工具测试台区拓扑关系或者依赖生产部门提供台区建设时保存下来的拓扑资料;通过移动设备终端测量台区拓扑关系时,往往需要大量的人力物力到现场进行勘察普查,人为判断其拓扑关系,然后在绘制拓扑图,这种方式需要投入大量的人力,而且容易受到人为因素影响,因此效果并不理想;依赖台区建设时保存下来的拓扑资料获取台区的电力线路拓扑信息,往往原始资料和实际情况的匹配程度欠佳,而且资料不能得到及时更新,因此拓扑信息的可靠性无法得到保证。
因此,如何高效、可靠地获取低压台区电力线路拓扑成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:
一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,包括:线路采集终端、集中器、处理终端和显示终端,其中,
所述线路采集终端,安装在台区电力线路上,与所述集中器连接,用于根据由集中器发送的控制指令,对电力线上信号进行采集,对采集的信号进行解调及处理生成识别信号;
所述集中器,与所述处理终端连接,用于根据由所述处理终端发送的拓扑指令,向所述线路采集终端发送所述控制指令;获取所述线路采集终端生成的识别信号,并根据所述识别信号生成台区电力线路拓扑的逻辑关系;
所述处理终端,用于生成所述拓扑指令;获取所述集中器生成的台区电力线路拓扑的逻辑关系,并根据所述台区电力线路拓扑的逻辑关系生成台区电力线路拓扑图;
所述显示终端,与所述处理终端连接,用于显示所述台区电力线路拓扑图。
本发明的有益效果为:本系统能够自动识别电力线路的拓扑逻辑关系,并根据该拓扑逻辑关系自动生成台区电力线路拓扑图,准确性高,智能化水平高,能够根据需求对台区电力线路拓扑图进行更新,大大降低了台区电力线路维护的人力成本。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的框架结构图;
图2为本发明线路采集终端的框架结构图;
图3为本发明处理终端的框架结构图;
图4为本发明一种实施方式的框架结构图;。
附图标记:
线路采集终端1、集中器2、处理终端3、显示终端4、信号采集模块11、解调模块12、电压采集模块13、电流采集模块14、功率采集模块15、温度采集模块16、拓扑图生成模块30、整合模块31、模型建立模块32、数据库模块33、监测模块34、关键线路标记模块35
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1,其示出一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,包括:线路采集终端1、集中器2、处理终端3和显示终端4,其中,
所述线路采集终端1,安装在台区电力线路上,与所述集中器2连接,用于根据由集中器2发送的控制指令,对电力线上信号进行采集,对采集的信号进行解调及处理生成识别信号;
所述集中器2,与所述处理终端3连接,用于根据由所述处理终端3发送的拓扑指令,向所述线路采集终端1发送所述控制指令;获取所述线路采集终端1生成的识别信号,并根据所述识别信号生成台区电力线路拓扑的逻辑关系;
所述处理终端3,用于生成所述拓扑指令;获取所述集中器2生成的台区电力线路拓扑的逻辑关系,并根据所述台区电力线路拓扑的逻辑关系生成台区电力线路拓扑图;
所述显示终端4,与所述处理终端3连接,用于显示所述台区电力线路拓扑图。
本发明上述实施方式,集中器2根据由处理终端3生成的拓扑指令向设置在低压台区不同电力线路上的多个线路采集终端1发送控制指令,线路采集终端1接收到控制指令之后,完成店里信号上信号的采样,并生成相应的识别信号,集中器2获取该由线路采集终端1生成的识别信号后生成低压台区电力线路的拓扑逻辑关系,处理终端3根据由集中器2生成的拓扑逻辑关系生成低压台区电力线路拓扑图,并通过显示终端4进行显示;本系统能够自动识别电力线路的拓扑逻辑关系,并根据该拓扑逻辑关系自动生成台区电力线路拓扑图,准确性高,智能化水平高,能够根据需求对台区电力线路拓扑图进行更新,大大降低了台区电力线路维护的人力成本。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括:根据台区自动拓扑计划生成拓扑指令,所述台区自动拓扑计划包括定期更新台区拓扑及根据人工指令更新台区拓扑。
本发明上述实施方式,处理终端3能够定时或根据人工指令生成拓扑指令,获取台区电力线路拓扑图,适应性高,灵活性强。
在一种实施方式中,参见图2,所述线路采集终端1进一步包括:信号采集模块11和解调模块12;
所述信号采集模块11,用于完成电力线路上信号的采样;
所述解调模块12,用于对采集的信号进行负荷载波信号解调及运算处理,并生成识别信号。
在一种实施方式中,所述线路采集终端1进一步包括:电压采集模块13和电流采集模块14。
所述电压采集模块13用于采集电力线路的电压信息,其中所述电压信息包括电力线路的三相电压、母线的电压、零序电压等;
所述电流采集模块14用于采集电力线路的电流信息,其中所述电流信息包括电力线路的三相电流、电力线路的电流、零序电流等;
在一种实施方式中,所述集中器2还用于获取线路采集终端1采集的电压信息和电流信息,并发送到处理终端3。
在一种实施方式中,参见图3,所述处理终端3进一步包括:
拓扑图生成模块30,用于根据所述台区电力线路拓扑的逻辑关系生成台区电力线路拓扑图。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括:
整合模块31,用于将获取的电力线路的电压信息和电流信息整合到电力线路拓扑图中。
本发明上述实施方式,线路采集终端1还能够同时采集电力线路上的电流和电压信息,将采集的电流和电压信息同时上传到处理终端3,有助于处理终端3将电力线路对应的电流信息和电压信息整合到台区电力线路拓扑图中,能够更直观地反映台区电力线路的整体运行情况。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括:
模型建立模块32,用于建立台区设备模型库;
所述处理终端3还用于根据所述台区电力线路拓扑的逻辑关系和台区设备模型库中的设备模型,生成台区电力线路拓扑图;其中,所述设备模型包括:输电线路模型、发电机模型、负荷模型、变压器模型、开关设备模型、转接箱模型、电表箱模型等。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括:
数据库模块33,用于存储台区、台区电力线路拓扑图中节点及电力线路的参数信息,其中所述参数信息包括:电力线路的参数信息,包括电力线路的电阻值、电感值、最大传输容量及电力线路种类;电源节点的参数信息,包括电源节点的装机容量;负荷节点的参数信息,包括负荷节点的负荷信息;台区中各节点的地理位置信息,台区电力线路额定电压等。
本发明上述实施方式,数据库模块33中预先储存了台区中电力线路的参数信息,管理员能够通过台区电力线路拓扑图中选定特定的电力线路,对电力线路的参数信息进行查询,提高了台区电力线路数据管理的系统化水平。
在一种实施方式中,所述线路采集终端1进一步包括:功率采集模块15、温度采集模块16,分别用于采集电力线路的功率信息和温度信息,其中所述功率信息包括电力线路的有功功率和无功功率;
所述集中器2进一步包括:用于获取线路采集终端1采集的电力线路功率信息和温度信息,并发送到处理终端3;
所述处理终端3的整合模块31还进一步包括:将获取的电力线路的功率信息和温度信息整合到台区电力线路拓扑图中。
本发明上述实施方式,线路采集终端1还能同时采集电力线路的功率和温度信息,并将采集的功率信息和温度信息通过集中器2上传到处理终端3中,处理终端3将电力线路的功率信息和温度信息同时整合到台区电力线路拓扑图中相应的电力线路中进行显示,能够进一步丰富台区电力线路拓扑图展示的信息。
在一种实施方式中,参见图4,所述线路采集终端1和集中器2间通过通讯模块5进行控制指令、识别信号、电压信息、电流信息、功率信息、温度信息的传输;所述集中器2和处理终端3件通过无线网络模块6进行拓扑指令、拓扑逻辑关系信息及电压信息、电流信息、功率信息、温度信息的传输。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括监测模块34,其中所述监测模块34进一步包括:
过负荷故障诊断单元,用于根据电力线路的电压信息和电流信息对电力线路进行过负荷诊断,并在台区电力线路拓扑图中标记发生过负荷故障的电力线路。
本发明上述实施方式,处理终端3同时还对台区电力线路拓扑图中的电力线路运行状态进行监测,根据电力线路的电流信息和电压信息判断相应的电力线路是否发生过负荷故障,当监测到电力线路发生过负荷故障时,及时在台区电力线路拓扑图中对该电力线路进行标记,为管理者第一时间发现故障及作出相应的处理方案奠定了基础,提高了台区电力线路的整体稳定性。
在一种实施方式中,所述负荷故障诊断单元,进一步包括:
分别对台区电力线路拓扑图中的目标电力线路进行过负荷故障诊断,其中采用的自定义过负荷故障诊断函数为:
式中,σ(t)表示诊断因子,uA(t)和iA(t)表示母线保护安装处t时刻所测的A相电压和电流,Rl和Ll分别表示目标电力线路γ单位长度的正序电阻值和电感值,其中所述电阻值和电感值根据经验数据所得,Mγ表示目标电力线路γ的长度,Uω表示低压台区电力线路的额定电压,t表示t时刻,表示电流的变化速率;
若诊断因子σ(t)<0,则将该对应的电力线路标记为过负荷故障,并在所述电力拓扑图中做出相应的标记及警报信息。
本发明上述实施方式,采用上述方式对电力线路进行过负荷故障检测,能够根据被整合到台区电力拓扑图中的电力线路的电流信息和电压信息,以及预存在处理终端3的电力线路的参数信息进行运算,通过上述自定义过负荷故障诊断函数判断电力线路是否发生过负荷故障,准确度高,计算复杂度低,提高了过负荷诊断模块的性能。
在一种实施方式中,所述处理终端3进一步包括:
关键线路标记模块35,用于在所述台区电力线路拓扑图中标记关键电力线路。
本发明上述实施方式,关键线路标记模块35对台区电力线路拓扑图中的关键电力线路进行标记,能够更直观地展现出台区电力线路的重点区域,为管理者制定相关决策提供了依据。
在一种实施方式中,所述关键线路标记模块35,在所述台区电力线路拓扑图中标记关键电力线路,进一步包括:
(1)对电力拓扑图中的电力线路线路进行重要度评分;
(2)根据重要度评分θ从高到低对电力线路进行排序,将序列中排前20%的电力线路标记为关键电力线路;
其中,对电力线路进行重要度评分,采用的自定义评分函数为:
式中,θ(i,j)表示电力线路(i,j)的重要度评分,其中(i,j)表示电力拓扑图中连接相邻节点i与节点j之间的电力线路,d表示电力拓扑图中的电源节点,h表示电力拓扑图中的负荷节点,(d,h)表示由发电机节点d和负荷节点h组成的节点对,D表示电源节点集合,H表示负荷节点集合,μd表示电源节点d的装机容量占低压台区装机容量的权重因子,μh表示负荷节点的负荷占低压台区总负荷的权重因子,[d,h](i,j)表示电源节点d传输到负荷节点h的传输路径中途径电力线路(i,j)的传输路径集合,g表示传输路径集合[d,h](i,j)中的其中一条路径,Q表示传输路径集合[d,h](i,j)中路径的总数,[g]表示传输路径g中包含的电力线路集合,(x,y)表示传输路径g中的其中一条电力线路,V(x,y)表示电力线路(x,y)的最大传输容量,Dg(x,y)表示电源节点d向负荷节点h传输时增大单位传输功率在电力线路(x,y)引起的功率传输增量,E表示电路拓扑图中节点的集合,F(i,j)(a,b)和分别表示电力线路(i,j)断开前和断开后节点a与节点b之间最短传输路径包括的电力线路的条数,β1和β2表示调节因子。
本发明上述实施方式,采用上述方式对台区电力线路拓扑图中的关键电力线路进行标记,从台区电力线路的拓扑结构以及具体电力线路的性能作为依据对电力线路进行重压度评分,获取台区中的关键电力线路,准确度高,适应性强。
在一种实施方式中,所述处理终端3还包括:拓扑分析模块:用于对所述台区电力线路拓扑图进行拓扑参数分析,获取该台区电力线路拓扑的结构特性,其中包括台区电力线路拓扑结构的脆弱性分析;
在一种实施方式中,拓扑分析模块,分析该台区电力线路拓扑结构的脆弱性,进一步包括:
采用下列函数获取台区电力线路拓扑结构的脆弱性值:
式中,P表示台区电力线路拓扑结构的脆弱性值,N表示台区电力下路拓扑结构中节点的数量,G1,G2分别为集合,G1={hi|B(hi)>k,0<i≤N},hi表示台区电力下路拓扑结构中第i个节点,B(hi)表示与节点hi相连接的节点的数目,k表示设定的相邻节点阈值,G2={hi|U(hi)>r,0<i≤N},U(hi)表示节点hi的节点介数,r表示设定的节点介数阈值,A(G1)和A(G2)分别表示集合G1和G2中元素的数量,R(hi,hj)节点hi和节点hj之间的最短路径所包含电力线路的数量,Bi表示与节点hi相连接的节点的集合,Q(Bi)表示集合Bi中相互连接的节点的对数,ω1,ω2,ω3,ω4分别表示设定的权重因子;
其中,当所述台区电力线路拓扑结构的脆弱性值P小于设定的阈值时,则表示台区电力线路拓扑结构没有脆弱性问题;否则,当脆弱之越大,表示台区电力线路拓扑结构脆弱性越大。
本发明上述实施方式,采用上述方式分析评价台区电力线路拓扑图的脆弱性,将其作为台区电力线路拓扑结构的参数一同显示在台区电力线路拓扑图中,能够直观地显示出台区电力线路拓扑的结构特性,为管理者对低压台区管理策略的制定及实施提供了准确的参考信息。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当分析,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,包括:线路采集终端、集中器、处理终端和显示终端,其中,
所述线路采集终端,安装在台区电力线路上,与所述集中器连接,用于根据由集中器发送的控制指令,对电力线上信号进行采集,对采集的信号进行解调及处理生成识别信号;
所述集中器,与所述处理终端连接,用于根据由所述处理终端发送的拓扑指令,向所述线路采集终端发送所述控制指令;获取所述线路采集终端生成的识别信号,并根据所述识别信号生成台区电力线路拓扑的逻辑关系;
所述处理终端,用于生成所述拓扑指令;获取所述集中器生成的台区电力线路拓扑的逻辑关系,并根据所述台区电力线路拓扑的逻辑关系生成台区电力线路拓扑图;
所述显示终端,与所述处理终端连接,用于显示所述台区电力线路拓扑图;
其中,所述处理终端进一步包括关键线路标记模块,用于在所述台区电力线路拓扑图中标记关键电力线路;
所述关键线路标记模块进一步包括:
(1)对电力拓扑图中的电力线路进行重要度评分;
(2)根据重要度评分θ从高到低对电力线路进行排序,将序列中排前20%的电力线路标记为关键电力线路;
其中,对电力线路进行重要度评分,采用的自定义评分函数为:
式中,θ(i,j)表示电力线路(i,j)的重要度评分,其中(i,j)表示电力拓扑图中连接相邻节点i与节点j之间的电力线路,d表示电力拓扑图中的电源节点,h表示电力拓扑图中的负荷节点,(d,h)表示由发电机节点d和负荷节点h组成的节点对,D表示电源节点集合,H表示负荷节点集合,μd表示电源节点d的装机容量占低压台区装机容量的权重因子,μh表示负荷节点的负荷占低压台区总负荷的权重因子,[d,h](i,j)表示电源节点d传输到负荷节点h的传输路径中途径电力线路(i,j)的传输路径集合,g表示传输路径集合[d,h](i,j)中的其中一条路径,Q表示传输路径集合[d,h](i,j)中路径的总数,[g]表示传输路径g中包含的电力线路集合,(x,y)表示传输路径g中的其中一条电力线路,V(x,y)表示电力线路(x,y)的最大传输容量,Dg(x,y)表示电源节点d向负荷节点h传输时增大单位传输功率在电力线路(x,y)引起的功率传输增量,E表示电路拓扑图中节点的集合,F(i,j)(a,b)和分别表示电力线路(i,j)断开前和断开后节点a与节点b之间最短传输路径包括的电力线路的条数,β1和β2表示调节因子。
2.根据权利要求1所述的一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,所述处理终端进一步包括:根据台区自动拓扑计划生成拓扑指令,所述台区自动拓扑计划包括定期更新台区拓扑及根据人工指令更新台区拓扑。
3.根据权利要求1所述的一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,所述线路采集终端进一步包括:信号采集模块和解调模块;
所述信号采集模块,用于完成电力线路上信号的采样;
所述解调模块,用于对采集的信号进行负荷载波信号解调及运算处理,并生成识别信号。
4.根据权利要求3所述的一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,所述线路采集终端进一步包括:电压采集模块和电流采集模块,其中,
所述电压采集模块用于采集电力线路的电压信息,其中所述电压信息包括电力线路的三相电压、母线的电压和零序电压;
所述电流采集模块用于采集电力线路的电流信息,其中所述电流信息包括电力线路的三相电流、电力线路的电流和零序电流。
5.根据权利要求4所述的一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,所述处理终端进一步包括:
整合模块,用于将获取的电力线路的电压信息和电流信息整合到电力线路拓扑图中。
6.根据权利要求1所述的一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统,其特征在于,所述处理终端进一步包括:
数据库模块,用于存储台区、台区电力线路拓扑图中节点及电力线路的参数信息,其中所述参数信息包括:电力线路的参数信息,包括电力线路的电阻值、电感值、最大传输容量及电力线路种类;电源节点的参数信息,包括电源节点的装机容量;负荷节点的参数信息,包括负荷节点的负荷信息;台区中各节点的地理位置信息,台区电力线路额定电压。
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