CN110988517A - 一种配电台区拓扑自识别系统及方法 - Google Patents

一种配电台区拓扑自识别系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉一种配电台区拓扑自识别系统及方法，包括：末端监测终端采集电表箱进线的电压数据和电流数据，并与配变终端进行数据交互；分路监测终端采集低压分支箱进线的电压数据及电流数据，并与配变终端进行数据交互；配变终端设置于配变低压侧，采集配变低压侧的电压数据和电流数据，并将数据进行存储，采用拓扑自识别方法进行拓扑识别和配电台区的模型生成。本发明的有益效果为：模型的建立只需要完成分路监测终端和末端监测终端的安装，后续的模型识别建立过程无需人工参与模型配置，通过与分路监测终端和末端监测终端的信息交互，配变终端通过基于电流判据的自迭代模糊匹配算法的拓扑自识别应用能自动完成配电台区拓扑模型的构建及更新。

Description

一种配电台区拓扑自识别系统及方法
技术领域
本发明属于电力自动化技术领域，具体涉及了一种配电台区拓扑自识别系统及方法。
背景技术
随着我国经济的快速增长，对供电可靠性提出了更高的要求，配电台区作为供电的最后一公里，和居民用户的用电息息相关，通过信息化和智能化手段能有效提高配电台区的供电可靠性和抢修及时性，配电台区的低压线路的准确拓扑关系是信息化的基础。
目前配电台区现状如下：
(1)较多的老旧台区线路复杂，没有或者图纸资料不齐全；
(2)配电台区的拓扑关系靠人工普查，效率低下，并且耗费大量的人力物力，因部分台区的低压线路为铺设在地下，普查结果不一定完全准确；
(3)目前台区的监测手段主要靠电表，轮询时间长，信息更新慢，没有台区内低压线路信息，无法支撑主动式抢修。
基于户变关系的识别方法，只能识别出台区内部的终端与台区的归属关系，但不能形成拓扑关系。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种配电台区拓扑自识别系统及方法，能自识别台区拓扑关系生成相应的配电台区模型，能够显著提升配电台区的信息化和智能化水平。
本发明的技术方案包括一种配电台区拓扑自识别系统，该系统包括配变终端、分路监测终端及末端监测终端，其特征在于：所述末端监测终端用于采集电表箱进线的电压数据和电流数据，并与所述配变终端进行数据交互；
所述分路监测终端用于采集低压分支箱进线的电压数据及电流数据，并与所述配变终端进行数据交互；所述配变终端设置于配变低压侧，用于采集配变低压侧的电压数据和电流数据，以及，通过广播命令收集所述分路监测终端和所述末端监测终端的电压数据和电流数据，并将数据进行存储，采用拓扑自识别方法进行拓扑识别和配电台区的模型生成。
根据所述的配电台区拓扑自识别系统，其中末端监测终端具体包括：采集电表箱的进线电压数据和电流数据，识别配变终端的广播命令并自注册接入配变终端，分接箱进线及出线采样数据实时与配变终端交互。
根据所述的配电台区拓扑自识别系统，其中分路监测终端具体包括：采集低压分支箱进线和出线的电压数据和电流数据，识别配变终端的广播命令并自注册接入配变终端，其中分接箱进线和出线采样数据实时与配变终端交互。
根据所述的配电台区拓扑自识别系统，其中配变终端还包括下行广播模块，所述下行广播模块用于向低压线路三相电压过零时刻以短路式信号方式广播台区识别命令。
本发明的技术方案还包括一种配电台区拓扑自识别方法，所述配电台区拓扑自识别方法用于执行上述任一所述系统，其特征在于：S100，配变终端广播台区识别命令，分路监测终端和末端监测终端收到命令，分路监测终端和末端监对所述命令执行解析后则自动启动向智能台区终端注册，以及，通过配变终端对识别台区内所属的分路监测终端和末端监测终端进行识别并记录唯一ID号和通信地址；S200，分路监测终端和末端监测终端采集低压分支箱进线和电表箱的电压数据及电流数据，并上送给配变终端进行存储，得到用于拓扑自识别的初始数据；S300，分路监测终端上述数据时将进线与出线按唯一ID号及通讯地址进行顺序上送，配变终端根据初始数据完成拓扑模型。
根据所述的配电台区拓扑自识别方法，其中S300具体包括：S310，所述配变终端通过拓扑自识别方法在设定时间间隔抓取分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据,；S320，通过模糊匹配方法对分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据进行迭代匹配，完成分路监测终端和末端监的匹配。
根据所述的配电台区拓扑自识别方法，其中拓模糊匹配方法具体包括：S321，将台区内所有末端监测终端的电流断面值为一个组，对分路监测终端在同时刻上送的电流值样本进行自编号；S322，选取第一自编号的分路监测终端在同时刻上送的电流值为样本进行模糊匹配，能匹配出N1组匹配模型，再通过第2个设定时间间隔内计算相关性，得到的N2组匹配模型，通过N1和N2模型进行对比，缩小为N12组模型；S323通过迭代匹配，识别出第一自编号分路监测终端与其相对应的末端终端的模型关系；S324，对台区内其它末端监测终端同步开始计算分析，完成模型识,，进一步，将N组的末端监测终端与N个低压分支箱的出线进行了一一对应。
根据所述的配电台区拓扑自识别方法，其中S322中所述模糊匹配的规则设置为：匹配出的表箱总电流IB应小于对应的IF，并且范围不超过R，其中R为1％～10％之间。
根据所述的配电台区拓扑自识别方法，其中S322中模糊匹配具体包括：通过I′Fmt＝∑(n，IBnt)公式进行模糊匹配，其中IBnt为t时刻某表箱的断面电流值，n对应不同的表箱，R为电流损失率,I′Fmt为在t时刻I′Fmt遍历计算得出的断面电流值；通过将I′Fmt与实际分支箱的断面电流值进行模糊对比，选择最靠近的一组，具体公式为
Figure BDA0002268012110000031
其中式中Rx为tx时刻数据断面的相似度，其中V为电流损失率，IFmt为实际分支箱的断面电流值。
本发明的有益效果为：模型的建立只需要完成分路监测终端和末端监测终端的安装，后续的模型识别建立过程无需人工参与模型配置，通过与分路监测终端和末端监测终端的信息交互，配变终端通过基于电流判据的自迭代模糊匹配算法的拓扑自识别应用能自动完成配电台区拓扑模型的构建及更新。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图；
图2所示为根据本发明实施方式的本结构示意图；
图3所示为根据本发明实施方式的配变终端整体架构图；
图4所示为根据本发明实施方式的自迭代模糊匹配算法流程图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图。该流程包括：S100，配变终端广播台区识别命令，分路监测终端和末端监测终端收到命令，分路监测终端和末端监对命令执行解析后则自动启动向智能台区终端注册，以及，通过配变终端对识别台区内所属的分路监测终端和末端监测终端进行识别并记录唯一ID号和通信地址；S200，分路监测终端和末端监测终端采集低压分支箱进线和电表箱的电压数据及电流数据，并上送给配变终端进行存储，得到用于拓扑自识别的初始数据；S300，分路监测终端上述数据时将进线与出线按唯一ID号及通讯地址进行顺序上送，配变终端根据初始数据完成拓扑模型。
图2所示为根据本发明实施方式的本结构示意图。具体包括：
配变终端：安装于配变低压侧；
如图4所示，具备后备电源、三相电源模块、三相电压采集回路、三相电流采集回路、本地通信模块和远程通信模块，采集配变低压侧电压和电流信息，具备嵌入式操作系统平台，可部署应用软件；配变终端收集分路监测终端和末端监测终端的数据，并将电流数据进行存储，内嵌的拓扑识别应用软件的特征在于采用拓扑自识别方法。
(2)分路监测终端如图2中的CTU1～CTUm：采集低压分支箱(F1～Fi)进线电压、电流信息，并与配变终端交互数据。
(3)末端监测终端如图2中的BCTU1～BCTUn：采集电表箱(B11～Bij)进线电压和电流信息，并与配变终端交互数据。
配变终端广播台区识别命令，分路监测终端和末端监测终端收到命令，末端终端解析后则自动启动向智能台区终端注册。配变终端识别台区内所属的分路监测终端和末端监测终端的识别并记录唯一ID号和通信地址，配变往下有清晰的分支箱数量及对应的编号，每个分支箱往下有清晰的表箱数量及对应的编号。
图3所示为根据本发明实施方式的配变终端整体架构图。具备后备电源、三相电源模块、三相电压采集回路、三相电流采集回路、本地通信模块和远程通信模块，采集配变低压侧电压和电流信息，具备嵌入式操作系统平台，可部署应用软件；配变终端收集分路监测终端和末端监测终端的数据，并将电流数据进行存储，内嵌的拓扑识别应用软件的特征在于采用拓扑自识别方法。
图4所示为根据本发明实施方式的自迭代模糊匹配算法流程图。首先，本发明的技术方案公开的迭代模糊匹配如下：
通过配变终端部署的拓扑自识别应用，按30分钟间隔抓取分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据。按30分钟间隔抓取分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据。
应用基于电流判据的自迭代模糊匹配算法，将台区内所有末端监测终端的电流断面值为一个组，以自编号为1#的分路监测终端在同时刻上送的电流值为样本进行模糊匹配，完成1#分路监测终端与相关表箱的初步匹配关系。该模糊的规则为，匹配出的表箱总电流IB应小于对应的IF，并且范围不超过R，R为经验值根据建设台区的规模而来，一般在1％～10％之间。
模糊匹配通过下式计算
I′Fmt＝∑(n，IBnt)
式中，IBnt为t时刻某表箱的断面电流值，n对应不同的表箱，R为电流损失率,I′Fmt为在t时刻I′Fmt遍历计算得出的断面电流值。
通过将I′Fmt与实际分支箱的断面电流值进行模糊对比，选择最靠近的一组。
Figure BDA0002268012110000061
式中Rx为tx时刻数据断面的相似度，取接近1的组列。V为电流损失率，IFmt为实际分支箱的断面电流值。
应用软件同步完成2#分路监测终端与相关表箱的初步匹配关系。
再通过第2个30分钟数值开始计算相关性，得到的N2组匹配模型，通过N1和N2模型进行对比，缩小为N12组模型。通过以此迭代匹配，可识别出1#分路监测终端与其相对应的末端终端的模型关系。
具体地参考图4，通过配变终端部署的拓扑自识别应用，按30分钟间隔抓取分路监测终端的电流断面数据，一共为x组，每组i个数据。配变终端按30分钟间隔抓取末端监测终端的电流断面数据，一共为x组，每组j个数据。
通过遍历计算所有可能性，可得出f(j)个数据。
I′Fmt＝∑(n，IBnt)
F(j)个数据除以电流损失率后与i个分路监测终端进行匹配，可以得出x个结果，如果x＝1，则完成模型自识别。
如果x>1，则分析下一个30分钟的断面数据，并将得出的结果数据集合与本次数据集合相交，如果x’>1，则再分析下一组断面数据，直到得出唯一关系。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种配电台区拓扑自识别系统，该系统包括配变终端、分路监测终端及末端监测终端，其特征在于：
所述末端监测终端用于采集电表箱进线的电压数据和电流数据，并与所述配变终端进行数据交互；
所述分路监测终端用于采集低压分支箱进线的电压数据及电流数据，并与所述配变终端进行数据交互；
所述配变终端设置于配变低压侧，用于采集配变低压侧的电压数据和电流数据，以及，通过广播命令收集所述分路监测终端和所述末端监测终端的电压数据和电流数据，并将数据进行存储，采用拓扑自识别方法进行拓扑识别和配电台区的模型生成。
2.根据权利要求1所述的配电台区拓扑自识别系统，其特征在于，所述末端监测终端具体包括：
采集电表箱的进线电压数据和电流数据，识别配变终端的广播命令并自注册接入配变终端，分接箱进线及出线采样数据实时与配变终端交互。
3.根据权利要求1所述的配电台区拓扑自识别系统，其特征在于，所述分路监测终端具体包括：
采集低压分支箱进线和出线的电压数据和电流数据，识别配变终端的广播命令并自注册接入配变终端，其中分接箱进线和出线采样数据实时与配变终端交互。
4.根据权利要求1所述的配电台区拓扑自识别系统，其特征在于，所述配变终端还包括下行广播模块，所述下行广播模块用于向低压线路三相电压过零时刻以短路式信号方式广播台区识别命令。
5.一种配电台区拓扑自识别方法，所述配电台区拓扑自识别方法基于权利要求1-4任一所述系统，其特征在于：
S100，配变终端广播台区识别命令，分路监测终端和末端监测终端收到命令，分路监测终端和末端监对命令执行解析后则自动启动向智能台区终端注册，以及，通过配变终端对识别台区内所属的分路监测终端和末端监测终端进行识别并记录唯一ID号和通信地址；
S200，分路监测终端和末端监测终端采集低压分支箱进线和电表箱的电压数据及电流数据，并上送给配变终端进行存储，得到用于拓扑自识别的初始数据；
S300，分路监测终端上送数据时将进线与出线按唯一ID号及通讯地址进行顺序上送，配变终端根据初始数据完成拓扑模型。
6.根据权利要求5所述的配电台区拓扑自识别方法，其特征在于，所述S300具体包括：
S310，所述配变终端通过拓扑自识别方法在设定时间间隔抓取分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据；
S320，通过模糊匹配方法对分路监测终端和末端监测终端的电流断面数据进行迭代匹配，完成分路监测终端和末端监的匹配。
7.根据权利要求6所述的配电台区拓扑自识别方法，其特征在于，所述拓S320具体包括：
S321，将台区内所有末端监测终端的电流断面值为一个组，对分路监测终端在同时刻上送的电流值样本进行自编号；
S322，选取第一自编号的分路监测终端在同时刻上送的电流值为样本进行模糊匹配，能匹配出N1组匹配模型，再通过第2个设定时间间隔内计算相关性，得到的N2组匹配模型，通过N1和N2模型进行对比，缩小为N12组模型；
S323通过迭代匹配，识别出第一自编号分路监测终端与其相对应的末端终端的模型关系；
S324，对台区内其它末端监测终端同步开始计算分析，完成模型识,进一步，将N组的末端监测终端与N个低压分支箱的出线进行了一一对应。
8.根据权利要求7所述的配电台区拓扑自识别方法，其特征在于，所述S322中所述模糊匹配的规则设置为：匹配出的表箱总电流IB应小于对应的IF，并且范围不超过R，其中R为1％～10％之间。
9.据权利要求7所述的配电台区拓扑自识别方法，其特征在于，所述S322中模糊匹配具体包括：
通过I′Fmt＝∑(n，IBnt)公式进行模糊匹配，其中IBnt为t时刻某表箱的断面电流值，n对应不同的表箱，R为电流损失率,I′Fmt为在t时刻I′Fmt遍历计算得出的断面电流值；
通过将I′Fmt与实际分支箱的断面电流值进行模糊对比，选择最靠近的一组，具体公式为
Figure FDA0002268012100000031
其中式中Rx为tx时刻数据断面的相似度，V为电流损失率，IFmt为实际分支箱的断面电流值。
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