CN110716097B - 一种供电网络拓扑识别方法及装置 - Google Patents

一种供电网络拓扑识别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及一种供电网络拓扑识别方法及装置，所述方法包括：建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；通过高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；利用第一预设算法分析供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；根据测量点的矢量电流、矢量电压，获取测量点的电流突变值；利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；通过电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。

Description

一种供电网络拓扑识别方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及电力技术领域，尤其涉及一种供电网络拓扑识别方法及装置。
背景技术
低压配电网是电网的末端，由于其涉及区域较大，结构复杂，设备众多，自动化水平较低等原因，造成低压配电网管理盲区较多，尤其是台变到低压用户之间的供电设备一直处于设备监测的盲区。为此，电网公司正在大力开展营配信息贯通工作，供电网络拓扑识别对电网公司提高供电可靠性管理水平、提高供电服务能力至关重要。供电网络拓扑识别，其实质就是可靠得出园区、小区、楼宇等各电气设备与其供电电源的连接关系，并用一定的方式把这些连接关系进行存储。
相关技术中，对供电网络拓扑识别采用的方式是在供电网络上注入脉冲电流，同一环路内的电流处处相等，由脉冲电流发射电路产生的脉冲电流不会耦合到其他环路。采用注入脉冲电流的方式需要增加外挂设备，由于设备需要识别脉冲电流信号，需要高档CPU做谐波分析，设备成本过高而且安装问题也需要解决。
发明内容
鉴于此，为解决现有技术中的问题，本发明实施例提供了一种供电网络拓扑识别方法及装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种供电网络拓扑识别方法，所述方法包括：
建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
在一个可能的实施方式中，所述建立低压台区设备的高速通信网络，包括：
通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络。
在一个可能的实施方式中，所述建立统一的同步网络时钟，包括：
采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
在一个可能的实施方式中，所述第一预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000021
在一个可能的实施方式中，所述第二预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000022
其中，n为配对数据的数量，t为选定时间段(时间在40ms内)，VpmX(t)为动态电流各参照值数据，VpmY(t)为本智能开关的策略值。
第二方面，本发明实施例提供了一种供电网络拓扑识别装置，所述装置包括：
建立模块，用于建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
暂态量采集模块，用于通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
第一获取模块，用于利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
第二获取模块，用于根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
节点确定模块，用于利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
验证模块，用于通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
拓扑确定模块，用于根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
拓扑组成模块，用于由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
在一个可能的实施方式中，所述建立模块具体用于：
通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络。
在一个可能的实施方式中，所述建立模块具体用于：
采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
在一个可能的实施方式中，所述第一预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000031
在一个可能的实施方式中，所述第二预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000032
其中，n为配对数据的数量，t为选定时间段(时间在40ms内)，VpmX(t)为动态电流各参照值数据，VpmY(t)为本智能开关的策略值。
本发明实施例提供的技术方案，建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。无需外挂设备，节省了成本，且避免了安装问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种供电网络拓扑识别方法的实施流程示意图；
图2为本发明实施例的一种供电网络拓扑识别装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
如图1所示，为本发明实施例提供的一种供电网络拓扑识别方法的实施流程示意图，该方法具体可以包括以下步骤：
110，建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
在本发明实施例中，可以通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络，可以采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
120，通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
在本发明实施例中，在建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟之后，可以通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量。
130，利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
对于上述供电网络的电压、电流暂态量，可以采用第一预设算法对其进行分析，获取测量点的矢量电流、矢量电压。
采用HPLC的同步时钟(NTB<50us)实现全台区所有检测点的同步采样，采集到的暂态量谐波FFT，实现电压、电流32次谐波分析。当电流数值>1A或电压、电流谐波含量超过2％时上报此时测量点的电压、电流并获得此时的NTB系列时标
Figure GDA0003224682280000051
当m＝1时，
Figure GDA0003224682280000052
为基波分量的表达式；三相变压器负载运行时，谐波主要取决于负载。所以在分支供电网络拓扑中基波、3次、5次、7次谐波具备上下关系同步性；
F(In)＝Cm＝1、3、5、7>1A时，我们认为供电网络产生突变，上报突变带NTB时标的本相电流值；在微观时间里(20ms的时间范围内)供电网络上下级电流突变是具备相关性的。而且分路单独变化的概率相似度较高。
140，根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
对于测量点的矢量电流、矢量电压，可以根据其获取所述测量点的电流突变值。
150，利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
利用通信网络拓扑，确定通信质量最好的末端分路开关节点。
160，通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
通过智能电表的突变的电流采样值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系。
应用Pearson相关系数来测量电流参照值数据与其相邻客户在选定时间段内的电流突变关系。通过检测阈值设定，动态地更新参照值数据。
公式由下式给出：
Figure GDA0003224682280000061
其中
n为配对数据的数量
t为选定时间段(时间在40ms内)
VpmX(t)为动态电流各参照值数据
VpmY(t)为本智能开关的策略值
通过相关经验知识,检测阈值设置为0.8,以实现参考电流突变曲线和相关邻居节点电流突变曲线之间的线性相关性。
如果已知结果的百分比大于其通过率阈值，则选择具有最高频率的相关性。其他任何结果记录为未知相关性。
Figure GDA0003224682280000071
通过率％由综合评估来确定,
Figure GDA0003224682280000072
判断此分路开关和其正相关及有上下级关系；
所有相关性的分支点组成一条具备上下级关系的分路。他们的电流大小确认他们的上下级关系。
数据分析越多他们的数据数据分析越准确。
170，根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
180，由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
根据上述得到的智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，可以确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，进而可以由低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑，供电网络拓扑识别完成。
通过上述对本发明实施例提供的技术方案的描述，建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。无需外挂设备，节省了成本，且避免了安装问题。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种供电网络拓扑识别装置，该装置可以包括：建立模块210、暂态量采集模块220、第一获取模块230、第二获取模块240、节点确定模块250、验证模块260、拓扑确定模块270、拓扑组成模块280。
建立模块210，用于建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
暂态量采集模块220，用于通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
第一获取模块230，用于利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
第二获取模块240，用于根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
节点确定模块250，用于利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
验证模块260，用于通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
拓扑确定模块270，用于根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
拓扑组成模块280，用于由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述建立模块210具体用于：
通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述建立模块210具体用于：
采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000091
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第二预设算法包括：
Figure GDA0003224682280000092
其中，n为配对数据的数量，t为选定时间段(时间在40ms内)，VpmX(t)为动态电流各参照值数据，VpmY(t)为本智能开关的策略值。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供电网络拓扑识别方法，其特征在于，所述方法包括：
建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立低压台区设备的高速通信网络，包括：
通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立统一的同步网络时钟，包括：
采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设算法包括：
Figure FDA0003224682270000011
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预设算法包括：
Figure FDA0003224682270000021
其中，n为配对数据的数量，t为选定时间段，VpmX(t)为动态电流各参照值数据，VpmY(t)为本智能开关的策略值。
6.一种供电网络拓扑识别装置，其特征在于，所述装置包括：
建立模块，用于建立低压台区设备的高速通信网络，以及统一的同步网络时钟；
暂态量采集模块，用于通过所述高速通信网络以及所述网络时钟，采集供电网络的电压、电流暂态量；
第一获取模块，用于利用第一预设算法分析所述供电网络的电压、电流暂态量，获取测量点的矢量电流、矢量电压；
第二获取模块，用于根据所述测量点的矢量电流、矢量电压，获取所述测量点的电流突变值；
节点确定模块，用于利用通信网络拓扑，确定末端分路开关节点；
验证模块，用于通过所述电流突变值，利用第二预设算法，验证智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系；
拓扑确定模块，用于根据智能电表与所述末端分路开关节点的层级关系，确定低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑；
拓扑组成模块，用于由所述低压台区分路开关、智能电表的供电网络拓扑，组成供电网络拓扑。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述建立模块具体用于：
通过HPLC建立低压台区设备的高速通信网络。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述建立模块具体用于：
采用HPLC的NTB时钟建立统一的同步网络时钟。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一预设算法包括：
Figure FDA0003224682270000022
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二预设算法包括：
Figure FDA0003224682270000031
其中，n为配对数据的数量，t为选定时间段，VpmX(t)为动态电流各参照值数据，VpmY(t)为本智能开关的策略值。
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