CN111146867B - 一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，涉及电力技术领域，该系统通过安装在低压台区的各个供电支路上的积分电流采集器进行电流的采样和积分运算，利用已知的积分电流采集器所在的支路层级通过排列组合运算的方式即可以确定各个积分电流采集器所在的供电支路之间的具体连接关系，可以自动识别低压台区的电力系统的拓扑逻辑，自动化、智能化水平高，大大降低了低压台区电力线路拓扑的获取难度并提高了获取准确度。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其是一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统。
背景技术
在电力系统中，台区是指一台变压器的供电范围或区域，低压台区一般是指从一台变压器(10kV变400V)低压侧至其最终服务的用户电表侧的供电范围或区域，这其中的区域，包含诸如架空线、电缆、变压器、断路器、电表、传感器等等大量电力设备，以及箱变、JP柜、分支箱、表箱等等大量用于容纳电力设备的载体设施。这些电力设备和载体设施的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的连接关系，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有两种方式：
1、通过移动工具测试低压台区电力线路拓扑，这种方式需要先耗费大量的人力物力进行现场勘查，然后人为判断拓扑关系，再绘制拓扑图，这种方式效率较低，而且容易受到人为因素影响，因此效果并不理想。
2、依赖生产部门提供台区建设时保存下来的拓扑资料，但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，因此这种方式获取得到的拓扑的可靠性无法得到保证。
发明内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，本发明的技术方案如下：
一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，该系统包括上位机、网关以及安装在各个供电支路上的积分电流采集器，每个积分电流采集器包括处理器及其相连的电流采集电路和通讯器，每个积分电流采集器通过内置的通讯器与网关建立通讯，网关与上位机建立网络通讯，网关中存储有各个积分电流采集器及其所在的支路层级的对应关系，在利用低压台区拓扑识别系统进行拓扑识别时：
上位机向网关下发拓扑识别指令；
网关根据拓扑识别指令与各个积分电流采集器进行对时，并在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集；
各个积分电流采集器从t1时刻开始通过内置的电流采集电路进行电流采样直至t1+t时刻，并通过内置的处理器计算t时长内的积分电流后通过内置的通讯器发送给网关；
网关接收各个积分电流采集器发送的积分电流，对于任意参数i，网关对各个第i+1层积分电流进行任意排列组合及求和运算并与各个第i层积分电流进行比对，第i层积分电流为第i个支路层级的各个积分电流采集器的积分电流，第i+1个层积分电流为第i+1个支路层级的各个积分电流采集器的积分电流，第i+1个支路层级是第i个支路层级的下一层级；
若仅有一种组合方式使得各个第i+1层积分电流的求和运算结果分别与各个第i层积分电流相同，则根据组合方式确定第i层积分电流与第i+1层积分电流之间的连接关系；否则选取新的t1时刻并重新执行在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集的步骤；
网关根据各个第i层积分电流与各个第i+1层积分电流之间的连接关系确定对应的供电支路之间的连接关系，形成低压台区的各个供电支路之间的拓扑关系反馈给上位机。
其进一步的技术方案为，根据各个第i层积分电流与各个第i+1层积分电流之间的连接关系确定对应的供电支路之间的连接关系，包括：
确定求和运算结果与第i层积分电流相等的各个第i+1层积分电流为与第i层积分电流相连的下级积分电流；
对于每个积分电流及与其相连的下级积分电流，确定各个下级积分电流各自对应的积分电流采集器所在的供电支路为与积分电流对应的积分电流采集器所在的供电支路相连的各个下级供电支路。
其进一步的技术方案为，每个积分电流采集器内置的通讯器为电力线载波通讯模块，每个积分电流采集器采用电力线载波的方式与网关建立通讯。
本发明的有益技术效果是：
本申请公开了一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，该系统通过安装在低压台区的各个供电支路上的积分电流采集器进行电流的采样和积分运算，利用已知的积分电流采集器所在的支路层级通过排列组合运算的方式即可以确定各个积分电流采集器所在的供电支路之间的具体连接关系，可以自动识别低压台区的电力系统的拓扑逻辑，自动化、智能化水平高，大大降低了低压台区电力线路拓扑的获取难度并提高了获取准确度。
附图说明
图1是本申请公开的低压台区拓扑识别系统的架构图。
图2是本申请公开的低压台区拓扑识别系统的实现流程图。
图3是在本申请的一个实例中还原出的拓扑关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，请参考图1所示的架构图，该系统包括上位机、网关以及安装在各个供电支路上的积分电流采集器，如图1以包括积分电流采集器A、积分电流采集器B、积分电流采集器C、积分电流采集器D、积分电流采集器E、积分电流采集器F和积分电流采集器G为例。其中，每个积分电流采集器包括处理器及其相连的电流采集电路和通讯器，各部分组件的硬件实现方式都可以由现有电路或市售设备实现，本申请不详细介绍。每个积分电流采集器通过内置的通讯器与网关建立通讯，在本申请中，积分电流采集器内置的通讯器为宽带电力线载波通讯模块，可以采用现有市售模块实现，则每个积分电流采集器采用宽带电力线载波(HPLC)的方式与网关建立通讯。网关与上位机建立网络通讯，网关通常部署在主路处，网关可以通过网线或者蜂窝网等方式与上位机建立网络通讯，上位机可以是本地PC或云平台。
在本申请中，积分电流采集器及其所在的供电支路是一一对应关系，积分电流采集器安装在哪一个供电支路上是预先固定好的，同时，供电支路之间的层级关系也是预先固定的，也即每个供电支路在低压台区拓扑的哪个支路层级上是固定的，但上下支路层级的供电支路之间如何互连是不确定的。由此，积分电流采集器及其所在的支路层级也是一一对应的，积分电流采集器及其所在的支路层级的对应关系预先存储维护在网关中。比如在图1所示的架构中，积分电流采集器A对应第1个支路层级，积分电流采集器B和积分电流采集器C对应第2个支路层级，积分电流采集器D、积分电流采集器E、积分电流采集器F和积分电流采集器G对应的第3个支路层级，但互相之间的拓扑连接关系未知。在本申请中，对于任意参数i，第i+1个支路层级是第i个支路层级的下一层级，也即第i+1个支路层级更靠近拓扑结构末端，而第i个支路层级更靠近拓扑结构的总路。
本申请公开的系统进行低压台区拓扑识别的过程如下，包括如下步骤，请参考图2所示的流程图：
1、工作人员操作上位机，上位机向网关下发拓扑识别指令。
2、网关根据拓扑识别指令与各个积分电流采集器进行对时，并在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集。
3、各个积分电流采集器从t1时刻开始通过内置的电流采集电路进行电流采样直至t1+t时刻，并通过内置的处理器计算从t1时刻至t1+t时刻之间的t时长内的积分电流后通过内置的通讯器发送给网关。
4、网关接收各个积分电流采集器发送的积分电流，对于任意参数i，本申请以第i层积分电流来表示第i个支路层级的积分电流采集器的积分电流，也即在图1所示的架构中，积分电流采集器A发送的积分电流表示为第1层积分电流，积分电流采集器B和积分电流采集器C发送的积分电流表示为第2层积分电流，以此类推。
5、对于任意参数i，网关对各个第i+1层积分电流进行任意排列组合及求和运算并与各个第i层积分电流进行比对，也即将各个第2层积分电流任意排列组合求和与各个第1层积分电流进行比对，将各个第3层积分电流任意排列组合求和与各个第2层积分电流进行比对，依次类推。
6、若有且仅有一种组合方式使得各个第i+1层积分电流的求和运算结果分别与各个第i层积分电流相同，则根据当前组合方式确定第i层积分电流与第i+1层积分电流之间的连接关系，也即确定在当前组合方式下，求和运算结果与第i层积分电流相等的各个第i+1层积分电流为第i层积分电流的下级积分电流，也即这各个第i+1层积分电流均为第i层积分电流的分支。
7、若存在多种组合方式或者没有任何一种组合方式可以使得各个第i+1层积分电流的求和运算结果分别与各个第i层积分电流相同，则选取新的t1时刻并返回步骤2重新进行积分电流采集。
8、由于积分电流与积分电流采集器是一一对应的，因此在确定了积分电流之间的上下级连接关系之后，即可以确定对应的积分电流采集器之间的上下级连接关系，从而确定对应的供电支路之间的上下级连接关系。也即对于已经确定的每个积分电流及与其相连的下级积分电流，确定其各个下级积分电流各自对应的积分电流采集器所在的供电支路为与积分电流对应的积分电流采集器所在的供电支路相连的各个下级供电支路。
9、根据各个供电支路之间的上下连接关系，即可以形成低压台区的各个供电支路之间的拓扑关系，然后反馈给上位机。
本申请以图1所示的三个支路层级的积分电流采集器A-G的结构为例，由于在图1所示结构中，第1个支路层级只有积分电流采集器A，因此第2个支路层级的各个供电支路必然是连接在积分电流采集器A所在的供电支路的，因此积分电流采集器A、B、C所在的供电支路的连接关系无需确定，本申请以确定积分电流采集器B-G之间的关系为实例进行说明：
上位机向网关下发拓扑识别指令后，网关根据拓扑识别指令与积分电流采集器A-G对时，并在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集，积分电流采集器采样并积分后发送给网关，假设积分电流依次为QB(t1+t)、QC(t1+t)、QD(t1+t)、QE(t1+t)、QF(t1+t)和QG(t1+t)。其中，QB(t1+t)和QC(t1+t)为第2层积分电流，QD(t1+t)、QE(t1+t)、QF(t1+t)和QG(t1+t)为第3层积分电流。
网关分别对QD(t1+t)、QE(t1+t)、QF(t1+t)和QG(t1+t)进行(C14+C24+C34+C44)种排列组合的求和计算，并将求和结果分别与QB(t1+t)和QC(t1+t)进行比对。假设在所有排列组合方式中，有且仅有如下一种组合方式使得各个第3层积分电流的求和运算结果分别与各个第2层积分电流相同，在该组合方式下：QD(t1+t)+QE(t1+t)＝QB(t1+t)，QF(t1+t)+QG(t1+t)＝QC(t1+t)，则此时确定QD(t1+t)和QE(t1+t)各自对应的积分电流采集器D和E所在的供电支路均为QB(t1+t)对应的积分电流采集器B所在的供电支路的下级供电支路，也即为积分电流采集器B所在的供电支路相连的电路分支。同理，确定积分电流采集器F和G所在的供电支路均为积分电流采集器C所在的供电支路的下级供电支路，也即为积分电流采集器C所在的供电支路相连的电路分支，最后还原出如图3所示的拓扑关系。假设此时所有排列组合方式都无法满足上述条件，则选取新的时刻采样，直至满足上述条件。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于积分电流法的低压台区拓扑识别系统，其特征在于，所述系统包括上位机、网关以及安装在各个供电支路上的积分电流采集器，每个所述积分电流采集器包括处理器及其相连的电流采集电路和通讯器，每个所述积分电流采集器通过内置的通讯器与所述网关建立通讯，所述网关与所述上位机建立网络通讯，所述网关中存储有各个积分电流采集器及其所在的支路层级的对应关系，在利用所述低压台区拓扑识别系统进行拓扑识别时：
所述上位机向所述网关下发拓扑识别指令；
所述网关根据所述拓扑识别指令与各个积分电流采集器进行对时，并在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集；
各个所述积分电流采集器从t1时刻开始通过内置的电流采集电路进行电流采样直至t1+t时刻，并通过内置的处理器计算t时长内的积分电流后通过内置的通讯器发送给所述网关；
所述网关接收各个积分电流采集器发送的积分电流，对于任意参数i，所述网关对各个第i+1层积分电流进行任意排列组合及求和运算并与各个第i层积分电流进行比对，所述第i层积分电流为第i个支路层级的各个积分电流采集器的积分电流，所述第i+1个层积分电流为第i+1个支路层级的各个积分电流采集器的积分电流，第i+1个支路层级是第i个支路层级的下一层级；
若仅有一种组合方式使得各个第i+1层积分电流的求和运算结果分别与各个第i层积分电流相同，则根据所述组合方式确定第i层积分电流与第i+1层积分电流之间的连接关系；否则选取新的t1时刻并重新执行所述在t1时刻控制各个积分电流采集器进行积分电流采集的步骤；
所述网关根据各个第i层积分电流与各个第i+1层积分电流之间的连接关系确定对应的供电支路之间的连接关系，形成低压台区的各个供电支路之间的拓扑关系反馈给所述上位机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据各个第i层积分电流与各个第i+1层积分电流之间的连接关系确定对应的供电支路之间的连接关系，包括：
确定求和运算结果与第i层积分电流相等的各个第i+1层积分电流为与所述第i层积分电流相连的下级积分电流；
对于每个积分电流及与其相连的下级积分电流，确定各个所述下级积分电流各自对应的积分电流采集器所在的供电支路为与所述积分电流对应的积分电流采集器所在的供电支路相连的各个下级供电支路。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，每个所述积分电流采集器内置的通讯器为电力线载波通讯模块，每个所述积分电流采集器采用电力线载波的方式与所述网关建立通讯。
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