CN112019241A - 一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统，包括：获取用户侧的电力终端设备的设备信息，生成设备编码数据；选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号；对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据；对设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息；将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，根据匹配结果确定电力终端设备和台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

Description

一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统

技术领域

本发明涉及配用电技术领域，并且更具体地，涉及一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统。

背景技术

电力物联网的建设涉及到成千上万的电力设备，设备与设备之间存在着某种相互关系。以电力配用电设备为例，数量庞大，约相互之间存在着串联、并联、环联等各种关系，涉及到配电设备、转接设备和用电设备。同时，随着智能配用电网与物联网的相互渗透和深度融合，综合能源、大规模储能、直流用户等新元素接入以及智能传感技术的发展，电气设备可以通过传感器、短距离无线通信等技术手段实现对相关用电信息的感知、识别、采集和监测。研究电力设备即插即用技术可实现解决未来智能配用网中设备数量庞大，通信方式不一，相互关系复杂问题，实现高效、准确、自动的电力设备隶属关系识别。

现有的电力设备隶属关系识别技术方法中，传统的电力线载波通信方法存在噪声干扰和信号衰减的实用问题；基于脉冲电流与载波通信结合法实施时难度大，需要维修人员手持脉冲电流模块手动测试，效率低，安全隐患；工频电压畸变法导致系统电源波形出现畸变，引发电能质量问题和供电可靠性问题；基于电阻或电阻电感投切式特征电流识别法存在传输速率低、发热损耗问题；并且因为发热量大，难以携带足够的信息，从而不能实现持续随机发送，实现即插即用的功能。基于电容投切式特征电流识别法存在电流大，易受负载干扰问题；人工扫码识别法扫码配对难，容易错扫码而误识别，配对流程长；基于各类数据聚合分析的方法，依赖电能表数据采集，精度受限。

因此，急需一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法。

发明内容

本发明提出一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统，以解决如何快速地确定电力设备之间的关联关系的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法，所述方法包括：

获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据；

选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧；

在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号；

根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据；

按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息；

将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

优选地，其中所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

优选地，其中基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

优选地，其中所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

优选地，其中所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

优选地，其中在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

优选地，其中根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

优选地，其中所述方法还包括：

根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在电力系统中识别设备关联关系的系统，所述系统包括：

设备编码数据生成单元，用于获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据；

谐振特征电流发送单元，用于选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧；

去噪单元，用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号；

电流信号解调制单元，用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据；

设备编码数据解码单元，用于按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息；

关联关系识别单元，用于将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

优选地，其中所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

优选地，其中所述谐振特征电流发送单元基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

优选地，其中所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

优选地，其中所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

优选地，其中所述去噪单元用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

优选地，其中所述电流信号解调制单元用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

优选地，其中所述系统还包括：

拓扑图构建单元，用于根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

本发明提供了一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法及系统，对用户侧的电力终端设备的设备信息进行编码，以生成设备编码数据；基于选择的调制方式将所述设备编码数据利用谐振特征电流发生模块调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧；在台区侧对接收的附带了噪声的谐振特征电流信号依次进行去噪、解调制和解码处理，以获取所述设备信息，并将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。本发明将电力终端设备的编码数据利用无功谐振型特征电流进行发送，实现无人干预情况下电力设备隶属关系/关联关系的识别，从而极大降低现场维护成本与安装错误，提高现场的识别效率、准确率等，可广泛应用于电力设备即插即用信息交互和隶属关系/关联关系的识别、资产自动上报，设备实时状态监控和设备全寿命周期管理等。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的用于在电力系统中识别设备关联关系的方法100的流程图；

图2为根据本发明实施方式的电力设备关联关系识别的原理图；

图3为根据本发明实施方式的LC型谐振特征电流发生模块的示意图；

图4为根据本发明实施方式的谐振特征电流信号的示意图；

图5为根据本发明实施方式的用户侧和台区侧的谐振特征电流的对照示意图；

图6为根据本发明实施方式的用于在电力系统中识别设备关联关系的系统600的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的用于在电力系统中识别设备关联关系的方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的用于在电力系统中识别设备关联关系的方法，通过将设备信息编码为设备编码信息，并将设备编码信息利用无功谐振型特征电流进行发送，实现无人干预情况下电力设备隶属关系/关联关系的识别，从而极大降低现场维护成本与安装错误，提高现场的识别效率、准确率等，可广泛应用于电力设备即插即用信息交互和隶属关系/关联关系的识别、资产自动上报，设备实时状态监控和设备全寿命周期管理等。本发明实施方式提供的用于在电力系统中识别设备关联关系的方法100，从步骤101处开始，在步骤101获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据。

优选地，其中所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

如图2所示，本发明实施方式的电流系统设备的关联关系识别的原理为：通过集成了LC型谐振特征电流发生模块的电力终端设备发送谐振特征电流信号，其上级节点设备采集该谐振特征电路信号，并进行解调，根据解调后的设备信息实现终端设备和上级节点设备的隶属关系/关联关系的识别。上级节点设备还可以与根节点设备进行通讯，从而构建隶属关系/关联关系拓扑图。

在本发明的实施方式中，电力终端设备发送用于隶属关系/关联关系识别通讯的编码数据。对于每一个电力终端设备，预先设定一个唯一识别号码。例如，设置某个电力终端的ID号码为0x3AB，另一个电力终端的ID号码为0x7CD。需要确保该区域的设备都有唯一的ID识别号码。然后，利用设备编码数据生成单元生成电力终端设备的设备编码数据，在电力终端设备中集成设备编码数据生成单元。电力终端设备可以是电能表。在确定编码方式时，编码方式的考虑点是可以覆盖台区的容量，尽量减少碰撞，同时编码长度不会过长。一般台区容量是每个台区数百户，优选的编码长度为32位，其中16位用于编码用户ID，编码容量是216=65536，碰撞的概率极低。剩余的16位用于编码频率偏移值和温度，或者其余类别的信息，例如电压、湿度、气压等等。例如，利用其中8位用于编码频率偏移，负数（频率小于校准频率）采用补码表述。每一位表示频率偏移0.02Hz。例如0000 0101则表示频率正偏移为

，1111 0000则表示频率负偏移为

。利用剩余的8位用于编码温度。若温度基准是-75度，每一位表示温度正偏移1度。例如01100100，则表示温度为

，0111 1000则表示温度为

。

本发明实施方式为了适应交流市电网络，选取的编码方式的编码格式为：数据帧格式：数据同步头+起始位+数据位+校验位+结束位，详细编码方式如表1所示。

表1编码方式表

另外，依据台区的实际情况，可以调整编码格式，以更好的进行数据的传输。

在步骤102，选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧。

优选地，其中基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

优选地，其中所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

优选地，其中所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

在本发明的实施方式中，通过设备编码数据生成单元将设备编码信息以谐振特征电流信号的形式发送至台区侧。具体地，在电力终端设备（例如断路器）上集成LC型谐振特征电流发生模块，用于产生谐振特征电流信号。如图3所示，LC型谐振特征电流发生模块包括辅助电源、电流编码控制器以及LC投切支路。其中，辅助电源接入电源火线L和零线N产生供电电源，辅助电源给电流编码控制器提供电源，电流编码控制器产生控制信号SW1对LC投切支路的开关S1进行开关控制，用于产生谐振特征电流。LC投切支路，由电源火线L和电容C1一端相连，电容C1的另一端和电感L1的一端相连，电感L1的另一端和开关S1的一端相连，开关S1的另一端和电源零线N相连。电力终端设备利用电流编码控制器的开关控制信号控制LC投切支路的投入和切除，进行设备编码数据的调制，用于产生谐振特征电流，将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，通过LC投切产生的谐振电流来传输设备编码数据。谐振特征电流信号如图4所示。

在本发明的实施方式中，选择为设备编码数据进行调制的调制方式的过程包括：

步骤1：依据台区侧的采集设备的特性，确定LC电路的谐振频率与谐振峰值电流。比如，典型的台区侧的采集设备的采集频率是8KHz，根据奈奎斯特采样定律，采样频率要大于信号中最高频率的2倍，需选择4KHz以下的振荡频率。LC谐振电路的频率由公式

决定。每个谐振频率周期对应的采样点数与谐振频率的关系如表2所示。由于过高的谐振频率，不利于电流信号在交流电网中的远距离传输，并且会导致每周期采样的点数过少，不利于后期处理；过低的谐振频率，会导致电感和电容的体积过大。因此，根据典型的应用，可以选取每个周期的采样点数是7个点，对应的谐振频率是1.143KHz 。选取典型的电容容量是0.68uF，经过计算，对应的电感容量是11.42mH。并考虑过小的谐振电流低于采集设备的潜动阈值，不利于采集；过大的谐振电流对电网干扰过大，选取谐振电流峰值为1A。

表2 每个谐振频率周期对应的采样点数与谐振频率的关系表

步骤2：依据台区的负荷特性和信噪比，确定调制方式和发送重复次数。

电网中有相当大的负载电流和谐波电流，对信号电流来说，都是相对的噪声电流。需要依据台区的负荷特点和信噪比，选择合理的调制方式和发送的重复次数。

步骤2.1:选取调制方式。

一般情况下噪声电流（包含负载电流和谐波电流等）是周期性的，为了方便去除噪声电路，选择如下调制方式：在交流电压频率的1，3，5，7……奇数周期，发送信号电流；在交流电压频率的2，4，6，8……偶数周期，不发送信号电流。

步骤2.2:选择重复发送的次数。重复发送的次数越多，合成信噪比越高，越有利于后期信号的解析，但是传输的速率也越低。典型的台区情况下，可以选取重复发送n等于10。

下面选取重复发送次数=10，结合典型的电路原理图，说明调制方法方式，如下：

当发送二进制符号“1”时，发送过程包括：

（1）发送特征谐振电流周期。

典型的交流电网的频率是50Hz，选取交流电压频率的1，3，5，7，9……17,19周期，执行如下操作：

当需要在交流线路上传输二进制信息字符1时，执行如下操作：在交流电流的正半周，闭合控制开关，LC回路上的电容C1上充入电荷，由于电感L1的限流作用，峰值电流被限制在1A附近。随后断开开关，电容C1上保持之前充电结束时候的正向电压。

选取交流电周期上的一段噪声比较小，频谱相对比较干净的时间区域，比如在电压过零点，闭合开关, 并保持开关一直处于闭合状态一段时间。该时间点，电网上的交流电压接近于零伏，低于电容上的电压，电容C1随即通过电感L1向交流市电网络放电。由于L1,C1构成一个谐振振荡，回路中流过一个谐振电流，该谐振电流的频率接近LC回路的谐振频率。

数个谐振周期后，断开开关，谐振停止。典型的应用中，可以选取振荡周期是2。

（2）消隐特征谐振电流周期。

选取交流电压频率的2，4，6，8，10……18，20周期，执行如下操作:

断开开关，LC谐振电路不接入电网，交流市电网络中没有该LC谐振电路产生的谐振电流流过。

发送二进制符号“0”时，发送过程包括：选取交流电压频率的1，2，3，4，……，18，19，20周期，执行如下操作:

断开开关，LC谐振电路不接入电网，交流市电网络中没有该LC谐振电路产生的谐振电流流过。

上述方案，每发送一个二进制的信息符号“1”，或者“0”，需要20个交流电周期。

本发明的电力终端设备依据预先设置的规则，启动谐振特征电流发生模块，发送特征电流。该规则可以是：以依照设定的规则主动发送，或者由上级节点设备指定某设备发送；在终端设备和上级节点设备没有建立任何通信连接的情况下，可以依照设定的规则主动持续发送，从而实现即插即用、属关系识别的功能。在终端设备和上级节点设备上级节点已经建立通信连接的情况下，可以由上级节点设备指定某设备发送，从而实现隶属关系识别的功能。

在步骤103，在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号。

优选地，其中在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

在本发明的实施方式，台区侧的设备通过采集设备采集数据并进行解调和解码处理，以获取电力终端设备的设备信息。其中，台区侧的的设备包含并且不限于台区智能电表，集中器等。台区侧的设备接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，并依据交流电压的过零点，逐周期排列数据获取附带了噪声的谐振特征电流信号，然后，执行差分运算，去除背景噪声，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

用户侧（发生端）和台区侧（采集端）的谐振特征电流的对照如图5所示。实际测试中发现，交流电流有一个规律，就是周期重复性，比如家用电器，每个周期的扰动电流是相同的，相减以后，这些各种家电等等的干扰，会被相邻周期减法去除。

在本发明中，相邻周期的交流电流，有类似的负载电流波形和谐波电流波形，携带调制信息的特征电流，只会出现在奇数周期，偶数周期上没有特征电流。本发明通过利用每个奇数周期的电流减去该奇数周期后的偶数周期的波形，实现背景噪声电流数据互相抵消，特征电流数据得以保留，完成去噪。例如，对于编码1101，发送一个二进制符号有20个交流电周期，发送一次时，台区侧会接收到80个周期的交流信号。对于第一个1来说，就对应前20个周期的电流信号波形，那么利用奇数周期的电流减去该奇数周期后的偶数周期的波形，即可得到电流指纹。根据电流指纹既可以进行二进制符号的识别，在频域转换后若电流有幅值则可以代表二进制符号“1”，反之，则代表二进制符号“0”。

在步骤104，根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据。

优选地，其中根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

在本发明的实施方式中，若发送重复次数为20次，则将去除噪声的谐振特征电流分成20份，并根据交流电周期，将20次的特征电流数据进行叠加，以提高识别的准确率。对叠加后的信号进行快速傅里叶变换，以将时域信号转换到频域，获取频域信号。最后，确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号是“1”还是0”，再对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

在步骤105，按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息。

在步骤106，将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

优选地，其中所述方法还包括：

根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

在本发明的实施方式中，根节点一侧设备(例如主站)读取电力终端设备的上级节点的设备编码数据并进行解码，以获取电力终端设备的设备信息，即唯一设备识别码，并匹配电力母线一侧的设备上的台区标志信息。

例如，对应某台区变压器的A相位上的计量单元，解调出的唯一设备识别码有0x3AB，0x2BE，0x1C2等等，后台软件则把对应该唯一识别码的电力终端设备的隶属关系，移入该台区变压器的A相位。对应某台区变压器的B相位上的计量单元，解调出的唯一设备识别码有0x1AC，0x2CC，0x3DF等等，后台软件把对应该唯一识别码的电力终端设备的隶属关系，移入该台区变压器的B相位。

以此类推，根节点一侧的后台软件通过匹配算法，完成电力终端设备的隶属关系/关联关系的识别。

其中，隶属关系表明了设备的数据传输的上下级关系，关联关系表明设备之间能够进行数据传输。

另外，在本发明的实施方式中，根节点一侧的设备还可以根据读取到的频率偏移值，终端设备温度、采集一侧采集到的谐振频率点、谐振电流幅值信息，推算出终端设备距离台区侧的采集点的距离。其依据的算法是特定的电缆附加的电感和电容基本是固定的，例如，50mm2的三芯XLPE电缆每公里的等效电容是0.556uF/Km，等效电感0.233mH/Km，当消除了温度的影响以后，谐振的频率偏移值基本只和电缆长度有关；谐振电流幅值也是随着距离加长而衰减。依据这些信息，后台可以估算出终端设备距离台区的大概距离。

本发明的技术方案通过在电力设备包括智能表、断路器、采集器等台区设备中嵌入谐振特征电流发生模块实现无人自动配对，可以极大节省现场人工成本。同时，运用该方案的设备在检修、更换设备等操作后仍能通过自动配对重新识别，可反复使用，也节省了重复配对成本。本方案可以在电力设备中集成谐振特征电力发生模块，在安装、维护、更换、拆除等操作之后自动发起设备入网注册等级，状态上报，同时实现相互连接关系确认，电流信息也不会造成信息缺失或中断，主站更新信息可发送至相关部门，实现状态监测和电力终端设备全生命周期管理信息更可靠和高效。

图6为根据本发明实施方式的用于在电力系统中识别设备关联关系的系统600的结构示意图。如图6所示，本发明实施方式提供的用于在电力系统中识别设备关联关系的系统600，包括：设备编码数据生成单元601、谐振特征电流发送单元602、去噪单元603、电流信号解调制单元604、设备编码数据解码单元605和关联关系识别单元606。

优选地，所述设备编码数据生成单元601，用于获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据。

优选地，其中所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

优选地，所述谐振特征电流发送单元602，用于选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧。

优选地，其中所述谐振特征电流发送单元基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

优选地，其中所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

优选地，其中所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

优选地，所述去噪单元603，用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号。

优选地，其中所述去噪单元603用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

优选地，所述电流信号解调制单元604，用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据。

优选地，其中所述电流信号解调制单元604用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

优选地，所述设备编码数据解码单元605，用于按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息。

优选地，所述关联关系识别单元606，用于将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

优选地，其中所述系统还包括：

拓扑图构建单元，用于根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

本发明的实施例的用于在电力系统中识别设备关联关系的系统600与本发明的另一个实施例的用于在电力系统中识别设备关联关系的方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

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 (16)

1.一种用于在电力系统中识别设备关联关系的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据；

选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧；

在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号；

根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据；

按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息；

将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中，所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中，根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

9.一种用于在电力系统中识别设备关联关系的系统，其特征在于，所述系统包括：

设备编码数据生成单元，用于获取用户侧的电力终端设备的设备信息，并将所述设备信息按照预设的编码方式进行编码，以生成设备编码数据；

谐振特征电流发送单元，用于选择为设备编码数据进行调制的调制方式，基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号，并经由传输线将所述谐振特征电流信号发送至台区侧；

去噪单元，用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号；

电流信号解调制单元，用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据；

设备编码数据解码单元，用于按照预设的解码方式对所述设备编码数据进行解码，以获取所述电力终端设备的设备信息；

关联关系识别单元，用于将所述用户侧的电力终端设备的设备信息与台区侧的采集设备的台区标志信息进行匹配，以获得匹配结果，根据所述匹配结果确定所述用户侧的电力终端设备和所述台区侧的采集设备的隶属关系/关联关系。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预设的编码方式的编码格式包括：数据同步头、起始位、数据位、校验位以及结束位。

11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述谐振特征电流发送单元基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号包括：

利用谐振特征电流发生模块基于所选择的调制方式将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

其中，所述谐振特征电流发生模块包括：

辅助电源，通过接入电源火线L和零线N来向所述谐振特征电流发生模块提供供电电源；

电流编码控制器，通过所生成的开关控制信号控制LC电路的投入或切除，实现将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号；

LC电路，用于根据电流编码控制器的开关控制信号进行投入或切除，以将所述设备编码数据调制为谐振特征电流信号。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，其中，所述选择为设备编码数据进行调制的调制方式包括：

根据所述台区侧的采集设备的采集频率确定LC电路的谐振频率，根据所述台区侧的采集设备的电流潜动值确定LC电路的谐振峰值电流；

根据所述台区侧的采集设备的负荷特性和信噪比，确定谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数；

基于LC电路的谐振频率、LC电路的谐振峰值电流以及谐振特征电流信号的发送方式和发送重复次数确定调制方式。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述发送方式包括：

当发送的二进制符号为“1”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期中发送谐振特征电流信号，而在交流电压频率的偶数周期内不发送所述谐振特征电流信号；

当发送的二进制符号为“0”时，在一个交流电周期内，在交流电压频率的奇数周期和偶数周期均不发送所述谐振特征电流信号。

14.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，其中，所述去噪单元用于在台区侧接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号，对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行去噪处理，以获取去除噪声的谐振特征电流信号，包括：

在台区侧基于交流电压的过零点，对获取的电流信号逐周期排列，以接收在传输线中传递时附带了噪声的谐振特征电流信号；

对所接收的附带了噪声的谐振特征电流信号进行差分运算，以去除背景噪声电流，获取去除噪声的谐振特征电流信号。

15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，其中，所述电流信号解调制单元用于根据与所选择的调制方式相对应的解调方式对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行解调制，以获取所述设备编码数据，包括：

根据所述发送重复次数对所述去除噪声的谐振特征电流信号进行拆分，获取多个谐振特征电流子信号；

按照交流电周期对所述多个谐振特征电流子信号进行叠加，对叠加后的信号进行频域转换，以获取频域信号；

确定所述频域信号的多个谐振频率点并根据每个谐振频率点对应的谐振电流的幅值确定二进制符号，对所确定的多个二进制符号按顺序组合，以获取所述设备编码数据。

16.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

拓扑图构建单元，用于根据用户侧的不同的电力终端设备和台区侧的不同的采集设备的隶属关系/关联关系构建隶属关系拓扑图/关联关系拓扑图。

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