CN110749852B - 一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，该方法首先感知终端获取自身分支线路相位信息和自身交流采样数据模块的分相瞬时功率；然后获取感知终端下挂的单相电表、三相电表及其他分支计量单元的分相瞬时功率；使用最大相似组合选取算法，选取和计算分相总功率，并根据单相电表相位互斥算法排除错误组合，最终得到单相电表相位信息。该方法只需要采集各个表计的瞬时功率值，不需要增加额外的设备和装置，即可计算获取各个表计的相位信息，操作简单，利于实现，可以解决当前电网台区的单相电表相位识别问题。

Description

一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种电网台区电表相位识别方法。

背景技术

在泛在电力物联网领域，由于末端采集管理设备的采集速率、存储空间和处理能力的提升，也使感知终端能够提供足够算力，具备边缘计算能力。感知终端包括：分支监测单元、多表位表箱监测单元、智能感知终端等。以下简称感知终端。感知终端仅表示在台区结构主枝端设备，并不局限于以上列举的设备。下挂设备包括：单相电表、三相电表和其他带有交流采样的分支计量单元。

当前，在计量自动化采集系统的运营和管理中，对于台区的分相负荷、线路损耗，需要量化分析，实时监控及异常告警，而单相电表在电网台区线路中的相位信息，对于问题分析和定位显得尤为重要。例如：负荷分析时需要数据，数据是感知终端采集表计回来的。单相表数据在参与计算时，因为相位不确定，数据没办法归类，导致发现问题但不能通过已知数据定位问题。

目前，电网台区单相电表相位识别功能还不完善，为了更准确的获取台区内单相电表的相位信息，有时候需要通过停电等方式来检测，影响居民生活，并且需要下发停电通知，检测效率低。

通过电力载波路由模块检测相位的方式是近年来使用的新的相位检测方法，但是受到线路耦合、台区串扰等因素的影响，识别并不准确，且需要更换新型载波路由模块，成本也相对较高。

通过电压曲线拟合的方式也是一种方法，但受到电表端采样误差以及电压波动范围等因素的影响，特征提取难度较大，拟合曲线进行相似度比对效果也不尽如人意。因此迫切的需要一种实用的方法，来获取台区中电表的相位信息。

发明内容

本发明提供一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，在感知终端中进行数据计算和结果匹配，对感知终端下挂的电表自动进行相位识别分类。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，该方法是感知终端对其下挂的电表进行相位识别分类，前述感知终端下挂设备包括：单相电表、三相电表，识别方法包括以下步骤：

S1、感知终端采集设备自身的瞬时分相功率；

S2、感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率；

S3、按照最大相似组合选取方法对步骤S2获取的感知终端下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率进行预设数量的表计组合选取，将前述各种表计组合构成一个集合，集合内的各元素为对应的表计组合形式，计算每种表计组合形式的瞬时功率；

S4、将步骤S3获取的集合内各组合的瞬时功率与步骤S1中感知终端采集设备自身的瞬时分相功率进行逐相别匹配；

S5、重复步骤S3-S4，按照最大相似组合选取方法，完成所有数量表计组合的选取和匹配；

S6、根据单相表相位互斥算法，识别表计相位，得到感知终端下挂的电表的相位信息。

进一步地，步骤S3中，最大相似组合选取方法为：首先，按照同等数量不同组合进行一维遍历；之后，按照增减组合内表计选取数量再进行多维遍历。

进一步地，感知终端下挂的电表的总表计数量为n，步骤S3中，首次选取进行组合的预设数量的表计数量为a，

进一步地，步骤S4中，逐相别匹配具体为：

S4-1、对于集合内的第一个表计组合，将组合的瞬时功率与A相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果A相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与B相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果B相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与C相瞬时功率进行匹配度比较，符合相似度条件，则记录该组，不符合，则结束；

S4-2、按照步骤S4-1遍历集合内的各表计组合，完成匹配，得到表计组合与感知终端瞬时三相分相功率的匹配情况。

进一步地，步骤S6中，根据单相表相位互斥算法，将同时出现在多相别的单相电表进行识别和剔除组合，具体为：

对于任一表计组合，判断是否满足下述条件：

A∪B∪C＝表计组合-三相表集合；

其中：A∪B∪C表示该表计组合中A、B、C各相表计情况的并集，三相表集合为查询三相表档案信息获取；

如果该表计组合满足上述条件，则保留该组合作为各相别电表的组合；

如果该表计组合不满足上述条件，则删除该组合，遍历各表计组合，直到找到满足上述条件的组合。

进一步地，步骤S2中，感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率，如果其中任一单相电表瞬时分相功率为零，则不能判断该电表最终归属组合，该电表本次采样为无效数据，重新进行数据采样。

进一步地，步骤S2中，感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率，如果其中任一单相电表瞬时分相功率为零，则记录该单相表为未知表计；

对应的步骤S6中，对于该表计组合，判断是否满足下述条件：A∪B∪C＝表计组合-三相表集合-未知表计；

如果该表计组合满足上述条件，则保留该组合作为各相别电表的组合。

本发明的有益效果：

本发明提供的基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，针对台区用电不平衡这一特点，并基于感知终端的硬件性能提升，使用最大相似组合选取算法，在电网末端进行电表相位精准识别，有利于减少电网台区相位识别成本，合理规划和调整台区用户接入，提升运营及管理效率。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本发明优选实施方式的组合选取比对算法的流程示意图；

图2是本发明优选实施方式的台区电表相位识别方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，其特征在于，该方法是感知终端对其下挂的电表进行相位识别分类，前述感知终端下挂设备包括：单相电表、三相电表，识别方法包括以下步骤：

S1、感知终端采集设备自身的瞬时分相功率；

S2、感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率；

S3、按照最大相似组合选取方法对步骤S2获取的感知终端下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率进行预设数量的表计组合选取，将前述各种表计组合构成一个集合，集合内的各元素为对应的表计组合形式，计算每种表计组合形式的瞬时功率；最大相似组合选取方法为：首先，按照同等数量不同组合进行一维遍历；之后，按照增减组合内表计选取数量再进行多维遍历；首次选取进行组合的预设数量的表计数量为a，

S4、将步骤S3获取的集合内各组合的瞬时功率与步骤S1中感知终端采集设备自身的瞬时分相功率进行逐相别匹配，逐相别匹配具体为：

S4-1、对于集合内的第一个表计组合，将组合的瞬时功率与A相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果A相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与B相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果B相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与C相瞬时功率进行匹配度比较，符合相似度条件，则记录该组，不符合，则结束；

S4-2、按照步骤S4-1遍历集合内的各表计组合，完成匹配，得到表计组合与感知终端瞬时三相分相功率的匹配情况。

S5、重复步骤S3-S4，按照最大相似组合选取方法，完成所有数量表计组合的选取和匹配；

S6、根据单相表相位互斥算法，识别表计相位，得到感知终端下挂的电表的相位信息。

步骤S6中，根据单相表相位互斥算法，将同时出现在多相别的单相电表进行识别和剔除组合，具体为：

对于任一表计组合，判断是否满足下述条件：

A∪B∪C＝表计组合-三相表集合；

其中：A∪B∪C表示该表计组合中A、B、C各相表计情况的并集，三相表集合为查询三相表档案信息获取；

如果该表计组合满足上述条件，则保留该组合作为各相别电表的组合；

如果该表计组合不满足上述条件，则删除该组合，遍历各表计组合，直到找到满足上述条件的组合。

进一步地，步骤S2中，感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率，如果其中任一单相电表瞬时分相功率为零，则不能判断该电表最终归属组合；

将该电表本次采样数据作为无效数据，重新进行数据采样。

或者，记录该单相表为未知表计；

对应的步骤S6中，对于该表计组合，判断是否满足下述条件：A∪B∪C＝表计组合-三相表集合-未知表计；

如果该表计组合满足上述条件，则保留该组合作为各相别电表的组合。

具体实施时：

本发明通过现有采集的数据和最大相似组合选取算法解决电网台区中电表相位识别的问题，具体实现步骤如下：

以感知终端下挂6个单相电表为例，n＝6；感知终端采集设备自身的瞬时分相功率；感知终端采集其下挂的6个单相电表的瞬时功率；

S10：在采集的6个单相电表的瞬时功率数据中，使用最大相似组合选取算法选取预设的数量2个电表进行组合，得到

种表计组合作为一个集合，计算组合

中的表计组合的瞬时功率之和P_Ri，

i表示表计组合的编号；

S20：判断P_R1是否满足P_R1＝P_A，如果满足，则记录电表组合C_Ra，同一个相位电表组合可能不唯一；

S30：如果不满足P_R1＝P_A，则继续判断是否满足P_R1＝P_B，如果满足，则记录电表组合C_Rb，同一个相位电表组合可能不唯一；

S40：如果不满足P_R1＝P_B，则继续判断是否满足P_R1＝P_C，如果满足，则记录电表组合C_Rc，同一个相位电表组合可能不唯一；

S50：如果P_R1不满足以上三种情况，则电表组合C_R1不是理想电表组合，按照步骤S20-50遍历集合中的

即15种表计组合；

S60：当

个数的电表组合穷举完毕，则使用最大相似组合选取算法选取选

个依次数重复步骤S10～S60，完毕后根据单相电表相位互斥原理识别单相电表相位。

具体地，基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，在采集的瞬时功率数据中，还包括：

感知终端采集自身的交流采用数据中的分相瞬时功率，包括：A相瞬时功率P_A、B相瞬时功率P_B、C相瞬时功率P_C；

感知终端采集下挂的电表的瞬时功率，包括：单相电表1的分相功率P₁、单相电表2的分相功率P₂、单相电表3的分相功率P₃···单相电表6的分相功率P₆；

具体地，基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，在相位识别及单相电表相位互斥算法中，还包括：

记录的组合信息C_Ra、C_Rb、C_Rc，可能不唯一，根据单相电表相位互斥算法，排除同时包含在C_Ra、C_Rb、C_Rc中的单相电表组合，即可得到组合H_Ra、H_Rb、H_Rc，满足概率公式：

P(H_RaYH_RbYH_Rc)＝P(H_Ra)+P(H_R)+P(H_Rc)；

Y表示并集,组合H_Ra中包含的单相电表属于A相，组合H_Rb中包含的单相电表属于B相，组合H_Rc中包含的单相电表属于C相，完成相位识别。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (4)

1.一种基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，其特征在于，该方法是感知终端对其下挂的电表进行相位识别分类，前述感知终端下挂设备包括：单相电表、三相电表，识别方法包括以下步骤：

S1、感知终端采集设备自身的瞬时分相功率；

S2、感知终端采集其下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率；

S3、按照最大相似组合选取方法对步骤S2获取的感知终端下挂的单相电表和三相电表的瞬时分相功率进行预设数量的表计组合选取，将各种表计组合构成一个集合，集合内的各元素为对应的表计组合形式，计算每种表计组合形式的瞬时功率；

S4、将步骤S3获取的集合内各组合的瞬时功率与步骤S1中感知终端采集设备自身的瞬时分相功率进行逐相别匹配；

S5、重复步骤S3-S4，按照最大相似组合选取方法，完成所有数量表计组合的选取和匹配；

S6、根据单相表相位互斥算法，识别表计相位，得到感知终端下挂的电表的相位信息；

步骤S3中，最大相似组合选取方法为：首先，按照同等数量不同组合进行一维遍历；之后，按照增减组合内表计选取数量再进行多维遍历。

2.根据权利要求1所述的基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，其特征在于，感知终端下挂的电表的总表计数量为n，步骤S3中，首次选取进行组合的预设数量的表计数量为

3.根据权利要求1所述的基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，其特征在于，步骤S4中，逐相别匹配具体为：

S4-1、对于集合内的第一个表计组合，将组合的瞬时功率与A相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果A相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与B相瞬时功率进行匹配比较，符合相似度条件，则记录该组合；如果B相功率匹配不成功，则继续将该表计组合的瞬时功率与C相瞬时功率进行匹配度比较，符合相似度条件，则记录该组合，不符合，则结束；

S4-2、按照步骤S4-1遍历集合内的各表计组合，完成匹配，得到表计组合与感知终端瞬时三相分相功率的匹配情况。

4.根据权利要求1所述的基于瞬时三相功率不平衡的相位识别方法，其特征在于，步骤S6中，根据单相表相位互斥算法，将同时出现在多相别的单相电表进行识别和剔除组合，具体为：

对于任一表计组合，判断是否满足下述条件：

A∪B∪C＝表计组合-三相表集合；

其中：A∪B∪C表示该表计组合中A、B、C各相表计情况的并集，三相表集合为查询三相表档案信息获取；

如果该表计组合满足上述条件，则保留该组合作为各相别电表的组合；

如果该表计组合不满足上述条件，则删除该组合，遍历各表计组合，直到找到满足上述条件的组合。

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