CN111404270A - 基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法、装置及设备，方法包括：识别配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型，获得n个末端设备，编号为0～n‑1，同步计数器q清零；根据末端设备的编号确定同步次数，当q<n时，循环执行：1)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备；2)延迟指定时间t后命令编号为q的末端设备发送特征信号，分支设备收到此信号将拓扑记录单元的第q位置1；3)同步计数器q++；当所有末端设备注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元；分析生成拓扑识别文件。本发明采用同步计数法简化交互流程，极大的缩短了拓扑层次识别的时间并提高了拓扑识别的准确性。

Description

基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法、装置及 设备

技术领域

本发明属于电力系统和配电物联网技术领域，具体涉及一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法、装置及设备。

背景技术

随着泛在配电物联网的快速发展及应用，低压故障定位、分段线损和故障预判等新业务需求也不断的被提出。其中，准确的低压拓扑关系是实现这些业务需求的基础。目前，配电网拓扑识别手段主要有两种：一是采用人工抄读的方式，这种方式的主要问题有：工作量大，人力成本高；有的老旧配电台区线路杂乱无章，人工核对准确率低；周期长，低压配电网设备存在替换现象，异动信息不能及时更新，导致拓扑相关的故障定位、分路分段线损计算等高级应用出现错误。二是采用分时特征信号注入法：先选择一台末端设备让其注入特征信号，然后查询所有的分支设备是否收到这个特征信号(根据基尔霍夫电流定律，与末端设备在同一分支线路的分支设备会收到这个信号，不同分支设备不会收到此信号)，最后把清除分支设备的特征信号记录单元，准备下一台末端设备注入特征信号。这种方式可以有效避免了人工参与。但是也存在这样的问题：当末端设备和分支设备较多时，拓扑识别的时间太长，同时信息交换过程比较多，准确度易受通信质量的影响。

因此，为了解决上述问题，亟需形成一种快速准确的配电设备与网络拓扑关系自适应方法，解决海量配电设备的自适应接入，为电力公司提高供电可靠性管理水平、提高供电服务能力提供支撑。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提供一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法、装置及计算机设备，能够极大地缩短拓扑层次识别的时间并提高拓扑识别的准确性。

技术方案：第一方面，提供一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，包括如下步骤：

(1)识别配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型，获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1，同步计数器q清零；

(2)根据末端设备的编号确定同步次数，当q<n时，循环执行以下步骤：

(2-1)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备，所述拓扑信号记录单元中预留有指定长度比特位用于标识记录；

(2-2)延迟指定时间t1后命令编号为q的末端设备发送特征信号，所属分支设备收到此信号将自身拓扑记录单元的第q位置1；

(2-3)同步计数器q++，返回步骤2-1；

(3)当所有末端设备向配电台区注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元；

(4)统计分析所有拓扑信号记录单元，确定设备的拓扑关系。

其中，步骤(4)包括：以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系。

进一步地，所述每条分支线路里的分支设备的层次关系为：拓扑信号记录单元中位值为1数目大的分支设备位于上层，拓扑信号记录单元中位值为1数目小的分支设备位于下层。

第二方面，提供一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别装置，包括：

设备类型识别模块，被配置为对配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型进行识别，获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1；

拓扑信息记录模块，被配置为根据末端设备的编号依次进行拓扑信息的同步，所述拓扑信息记录模块具体包括：

判断单元，用于对同步计数器q和末端设备的编号大小进行判断，其中同步计数器q初始清零；

执行单元，用于当同步计数器q<n的情况下，循环执行以下操作：

a)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备，所述拓扑信号记录单元中预留有指定长度比特位用于标识记录；

b)延迟第一指定时间t1后命令编号为q的末端设备发送特征信号，所属分支设备收到此信号时将自身拓扑记录单元的第q位置1；

c)同步计数器q++；

拓扑关系确定模块，被配置为当所有末端设备向配电台区注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元，并对所有拓扑信号记录单元的值进行统计分析，确定设备的拓扑关系。

进一步地，所述拓扑关系确定模块以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系。

进一步地，所述每条分支线路里的分支设备的层次关系为：拓扑信号记录单元中位值为1数目大的分支设备位于上层，拓扑信号记录单元中位值为1数目小的分支设备位于下层。

第三方面，提供一种计算机设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的步骤。

有益效果：本发明提出的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，在分时特征信号注入法的基础上，采用同步计数法简化智能配变终端与分支和末端设备的交互流程，极大的缩短了拓扑层次识别的时间和减少通信质量对拓扑识别准备度的影响，全面支撑低压故障定位、分段线损和故障预判等新业务需求和提升低压配电网精益化管理水平。

附图说明

图1为根据本发明的低压配电台区拓扑层次识别方法流程图；

图2为根据本发明实施例的配电台区拓扑示意图；

图3为根据本发明实施例的拓扑识别文件示例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明的一具体实施方式为：一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，包括以下步骤：

步骤一：智能配电终端依次向所有参与拓扑识别的端设备发送设备类型识别报文，端设备接收报文并响应是末端设备还是分支设备；

步骤二：根据端设备响应报文统计获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1，同步计数器q清零；

步骤三：判断计数器q是否小于n；

步骤四：当q<n时，智能配电终端广播发送第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备；当分支设备收到第0次拓扑信号发送报文时，将所有拓扑信号记录单元清零；当q≥n时，进入步骤七；

步骤五：延时一段时间t1后，智能配电终端向编号为q的末端设备发送特征电流信号发送命令，q号末端设备发送特征电流信号，根据基尔霍夫电流定律，所属分支设备就会收到这个信号，其他的分支设备则收不到这个信号，当该末端设备所属分支设备监测到该信号时，将自身拓扑信号记录单元的第q位置1；

步骤六：延时又一段时间t2后，同步计数器q的值加1，返回步骤三；

步骤七：智能配电终端依次向m个分支设备发送获取拓扑信号记录单元命令；

步骤八：统计分析所有拓扑信号记录单元，生成拓扑识别文件，具体地，以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系：数值大的在上层，数值小的在下层。

在一个实例中，智能配变终端选用南瑞PDZ833智能配变终端，分支设备选择南瑞PDZ976低压故障传感器，内置特征信号识别模块，末端设备选择南瑞PDZ876拓扑识别模块，内置特征信号发射模块。智能配电终端与分支和末端设备之间的通信方式为电力载波HPLC，协议采用《Q/GDW 1376.2-2013电力用户用电信息采集系统通信协议第2部分：集中器本地通信模块接口协议》和《DL-T645多功能电能表通信规约》。其中重要参数设置如下，分支设备的拓扑信号记录单元用64字节表示，最多可支持512台末端设备，只用一帧报文就可以实现信号记录单元招读；广播报文发送延时设置为10s，确保所有设备都能收到广播信号；末端设备注入特征信号的延时设置为20s。

如图2所示，配电台区拓扑示意图，包括1台TTU编号为1，5台分支设备编号为2-6，4台末端设备，编号为7-10。首先令编号为7的末端设备发送特征电流信号，所有分支设备的拓扑信号记录单元对应第0位记录此次特征电流信号收发情况；然后，其余3台(8,9,10)末端设备依次发送特征电流信号，使用拓扑信号记录单元的1-3位记录特征电流信号的收发情况。由于7号末端设备对应第0位，3号分支设备不会收到它发的特征电流信号，所以第0位值为0；8,9,10都能收到，所以第1-3位值为1，最终，5台分支设备(2-6)的拓扑信号记录单元前4位的按照高位在前低位在后的顺序分别为0001,1110,0010,0100,1000(4-63位都为0)。因此包含4条分支线路，按照从低到高层次排列分别为(7,2,1)、(8,4,3,1)、(9,5,3,1)、(10,6,3,1)。以(8,4,3,1)这条线路为例来说明设备层次关系如下：8号末端设备发送电流信号，4、3号分支设备会收到，确定(8,4,3)属于一条线路；8肯定在最末端，分支设备4和3的上下层关系要根据它们总共接收到多少次信号确定，由于3号分支设备总共接收到3次，4号分支设备总共接收到1次，所以3在4上面。

图3为按照图2所生成的拓扑识别文件示例，采用JSON数据格式，清晰易读。

基于与方法实施例相同的技术构思，提供一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别装置，包括：

设备类型识别模块，被配置为对配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型进行识别，获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1。

具体地，设备类型识别模块在实现时，可以利用智能配电终端依次向所有参与拓扑识别的端设备发送设备类型识别报文，端设备接收报文并响应是末端设备还是分支设备。

拓扑信息记录模块，被配置为根据末端设备的编号依次进行拓扑信息的同步。

拓扑信息记录模块在实现时，利用一个变量同步计数器q来控制每一轮的拓扑信息同步操作，具体包括：

判断单元，用于对同步计数器q和末端设备的编号大小进行判断，其中同步计数器q初始清零；

执行单元，用于当同步计数器q<n的情况下，循环执行以下操作：

a)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备，在每个分支设备的拓扑信号记录单元中预留有指定长度比特位用于标识记录；

b)延迟第一指定时间t1后命令编号为q的末端设备发送特征信号，q号末端设备发送特征电流信号，根据基尔霍夫电流定律，所属分支设备就会收到这个信号，其他的分支设备则收不到这个信号，所属分支设备收到此信号时将自身拓扑记录单元的第q位置1；

c)延时第二指定时间t2后，同步计数器q++；

其中，当分支设备收到第0次拓扑信号发送报文时，将所有拓扑信号记录单元清零。当判断单元判断出q≥n时，认为所有末端设备已完成向配电台区注入完特征信号，执行单元停止执行。

拓扑关系确定模块，被配置为当所有末端设备向配电台区注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元，并对所有拓扑信号记录单元的值进行统计分析，确定设备的拓扑关系。

具体而言，拓扑关系确定模块以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系。具体为：拓扑信号记录单元中位值为1数目大的分支设备位于上层，拓扑信号记录单元中位值为1数目小的分支设备位于下层。

根据本发明的又一实施例，提供一种计算机设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现方法实施例中的各步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)识别配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型，获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1，同步计数器q清零；

(2)根据末端设备的编号确定同步次数，当q<n时，循环执行以下步骤：

(2-1)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备，所述拓扑信号记录单元中预留有指定长度比特位用于标识记录；

(2-2)延迟第一指定时间t1后命令编号为q的末端设备发送特征信号，所属分支设备收到此信号时将自身拓扑记录单元的第q位置1；

(2-3)同步计数器q++，返回步骤2-1；

(3)当所有末端设备向配电台区注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元；

(4)统计分析所有拓扑信号记录单元，确定设备的拓扑关系。

2.根据权利要求1所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，所述步骤(2-1)还包括：当分支设备收到第0次拓扑信号发送命令时，将拓扑信号记录单元所有位清零。

3.根据权利要求1所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，所述步骤(2-3)中在同步计数器q++后、返回步骤2-1之间，还包括：等待第二指定时间t2。

4.根据权利要求1所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系。

5.根据权利要求4所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，所述每条分支线路里的分支设备的层次关系为：拓扑信号记录单元中位值为1数目大的分支设备位于上层，拓扑信号记录单元中位值为1数目小的分支设备位于下层。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别方法，其特征在于，还包括：(5)根据确定的设备拓扑关系生成拓扑识别文件，所述拓扑识别文件采用JSON数据格式。

7.一种基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别装置，其特征在于，包括：

设备类型识别模块，被配置为对配电台区内参与拓扑识别的设备的设备类型进行识别，获得n个末端设备，m个分支设备，所述末端设备编号0～n-1；

拓扑信息记录模块，被配置为根据末端设备的编号依次进行拓扑信息的同步，所述拓扑信息记录模块具体包括：

判断单元，用于对同步计数器q和末端设备的编号大小进行判断，其中同步计数器q初始清零；

执行单元，用于当同步计数器q<n的情况下，循环执行以下操作：

a)广播第q次拓扑信号发送报文，所有分支设备的拓扑信号记录单元的第q位写准备，所述拓扑信号记录单元中预留有指定长度比特位用于标识记录；

b)延迟第一指定时间t1后命令编号为q的末端设备发送特征信号，所属分支设备收到此信号时将自身拓扑记录单元的第q位置1；

c)同步计数器q++；

拓扑关系确定模块，被配置为当所有末端设备向配电台区注入完特征信号后，读取m个分支设备的拓扑信号记录单元，并对所有拓扑信号记录单元的值进行统计分析，确定设备的拓扑关系。

8.根据权利要求7所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别装置，其特征在于，所述拓扑关系确定模块以末端设备编号为单位确定分支线路，拓扑记录单元相同位上记录为1的分支设备从属该分支线路；同时统计分支设备拓扑信号记录单元各位值为1的个数，按照数量从大到小，确定每条分支线路里的分支设备的层次关系。

9.根据权利要求8所述的基于同步计数法的低压配电台区拓扑层次识别装置，其特征在于，所述每条分支线路里的分支设备的层次关系为：拓扑信号记录单元中位值为1数目大的分支设备位于上层，拓扑信号记录单元中位值为1数目小的分支设备位于下层。

10.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中的任一项所述方法的步骤。

Images