CN112054598A - 一种电网低压台区拓扑识别系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电网低压台区拓扑识别系统，包括主站、融合终端、采集单元和载波通信模块；所述主站与所述融合终端、所述采集单元以及载波通信模块电性连接，所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令，并根据所述融合终端上传的台区拓扑识别逻辑关系数据解析并绘制具体的台区拓扑识别图，所述融合终端通过载波向台区所有采集单元发送广播命令，要求上报ID，形成采集单元设备清单。本发明可保证台区拓扑识别的实时性和精确度，主站可获得清晰的台区拓扑图；一旦线路发生改动，可实时更新拓扑关系图，减少人工现场运维成本，并且此系统是附加在采集单元内部，不需要单独安装设备，有效降低运维成本。

Description

一种电网低压台区拓扑识别系统
技术领域
本发明涉及配网低压拓扑识别技术领域，具体为一种电网低压台区拓扑识别系统。
背景技术
智能电网的发展战略对配网精益化提出更高的要求。台区拓扑识别显得尤为重要。目前台区电低压拓扑关系的建立，主要是搭建时期留下来的拓扑资料，实时更新性比较差，后期如果出现线路变化很难做到实时更新，导致现场实际配电网拓扑和主站显示的不一致，使得后期一旦发生故障无法快速定位故障点，无法及时排查问题。后期需要投入大量的人力物力摸查拓扑关系，并人工维护，不是根本解决问题的办法。因此有必要实时掌握整个台区的拓扑网络“配变站-融合终端-用户”的低压拓扑关系。
现有与本发明类似技术：
一种是通过开关的停复电技术，通过网络中各节点在不同时刻停电复电的手段，检测其余节点状态来实现检测各节点的上下级拓扑的关系。这种方法缺点十分明显，在停电复电的过程中会对用电设备造成影响。
另一种通过电力载波的方式识别。利用特定频率的载波信号不能穿过变压器绕组耦合至10kV线路，台区之间载波信号相互隔离，能够相互通信的节点必然属于同一台变的特点，得到部分用户节点与台区变压器的从属关系。从属关系依靠节点上报的电气量算法实现，计算数据庞大，计算时间长、准确率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提出一种电网低压台区拓扑识别系统。所述电网低压台区拓扑识别系统具有设计新颖、造价低廉和实用性强的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电网低压台区拓扑识别系统，包括主站、融合终端、采集单元和载波通信模块；所述主站与所述融合终端、所述采集单元以及载波通信模块电性连接，所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令，并根据所述融合终端上传的台区拓扑识别逻辑关系数据解析并绘制具体的台区拓扑识别图，所述融合终端通过载波向台区所有采集单元发送广播命令，要求上报ID，形成采集单元设备清单，所述采集单元接收到融合终端发来的拓扑发生信号指令后，终端设备通过硬件电路测到电压过零点之后，通过发送电路发送2K赫兹固定脉冲信号，实现信号发生端的注入，同时线路上的其他设备实时监测是否出现特征波形，没有出现继续监测，出现后记录当前交采电流值，依据同一时刻交采电流值大小判断所属一条线路不同层级的拓扑关系。
进一步地，所述融合终端向每一个终端设备发送固定脉冲信号，终端设备检测到拓扑特征信号会主动上报给所述融合终端，直到全部终端设备轮询发送一遍。
进一步地，所述的脉冲信号采用开关快速通断实现脉冲输入。
进一步地，采用脉冲输入滤波电路，经过运放放大后进行捕获，通过快速离散傅里叶算出有效值，通过有效值的变化开始计算特征信号匹配，通过ADC输入捕获采集频率，如果匹配发生端信号的频率和幅值，则认为检测到发生信号，识别成功。
进一步地，所述系统工作流程具体包括如下步骤：
S1：所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令；
S2:所述融合终端通过载波向台区所有信号接收终端下发广播召唤设备ID；
S3：发送指令让采集单元发送特征脉冲：
S4：若其他终端检测到特征信号，则采集单元上传识别成功标志和交采数值，融合终端完成此条线路的拓扑关系；
S5：若其他终端未检测到特征信号，发送三次特征脉冲；
S6：若自身能检测到，其他采集单元都未检测到特征信号，则此终端标记为最顶层采集单元；
S7：若自身未检测到，则设备异常标记，主动上报给融合终端。
进一步地，所述步骤S3中，采集单元发送特征脉冲，采集单元1发送特征脉冲，只有采集单元2能识别到，采集单元2发送特征脉冲没有能收到的，说明采集单元1是终端，采集单元2是采集单元1的父节点且也是最上层节点；采集单元3发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元3的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6；采集单元4发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元4的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6，这样就能区分出整个台区的拓扑关系图。
进一步地，所述采集单元为一个或多个。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、有效提高拓扑识别的效率和精确度。
2、不需要单独添加额外的设备，也不需要人工到现场移动发生装置和检测装置，而是基于已有的采集单元上的已有硬件实现，有效降低电网运维成本，便于维护。
3、自动生成拓扑关系图。
附图说明
图1为本发明的系统工作流程示意图；
图2为本发明的融合终端处理逻辑示意图；
图3为本发明的脉冲发生电路示意图；
图4为本发明的脉冲检测电路示意图；
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种电网低压台区拓扑识别系统，包括主站、融合终端、采集单元和载波通信模块；所述主站与所述融合终端、所述采集单元以及载波通信模块电性连接，所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令，并根据所述融合终端上传的台区拓扑识别逻辑关系数据解析并绘制具体的台区拓扑识别图，所述融合终端通过载波向台区所有信号接收终端发送广播命令，要求上报ID，形成信号接收终端设备清单，所述采集单元接收到融合终端发来的拓扑发生信号指令后，终端设备通过硬件电路测到电压过零点之后，通过发送电路发送2K赫兹固定脉冲信号，实现信号发生端的注入，同时线路上的其他设备实时监测是否出现特征波形，没有出现继续监测，出现后记录当前交采电流值，依据同一时刻交采电流值大小判断所属一条线路不同层级的拓扑关系。
具体而言，所述融合终端向每一个终端设备发送固定脉冲信号，终端设备检测到拓扑特征信号会主动上报给所述融合终端，直到全部终端设备轮询发送一遍。
具体而言，所述的脉冲信号采用开关快速通断实现脉冲输入。
具体而言，采用脉冲输入滤波电路，经过运放放大后进行捕获，通过快速离散傅里叶算出有效值，通过有效值的变化开始计算特征信号匹配，通过ADC输入捕获采集频率，如果匹配发生端信号的频率，则认为检测到发生信号，识别成功。
具体而言，所述系统工作流程具体包括如下步骤：
S1：所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令；
S2:所述融合终端通过载波向台区所有信号接收终端下发广播召唤设备ID；
S3：发送指令让采集单元发送特征脉冲：
S4：若其他终端检测到特征信号，则采集单元上传识别成功标志和交采数值，融合终端完成此条线路的拓扑关系；
S5：若其他终端未检测到特征信号，发送三次特征脉冲；
S6：若自身能检测到，其他采集单元都未检测到特征信号，则此终端标记为最顶层采集单元；
S7：若自身未检测到，则设备异常标记，主动上报给融合终端。
具体而言，所述步骤S3中，采集单元发送特征脉冲，采集单元1发送特征脉冲，只有采集单元2能识别到，采集单元2发送特征脉冲没有能收到的，说明采集单元1是终端，采集单元2是采集单元1的父节点且也是最上层节点；采集单元3发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元3的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6；采集单元4发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元4的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6，这样就能区分出整个台区的拓扑关系图。
具体而言，所述采集单元为一个或多个。
参见图1，图1介绍了本发明系统的工作流程，所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令，所述融合终端通过载波向台区所有信号接收终端下发广播召唤设备ID，发送指令让采集单元发送特征脉冲，若其他终端检测到特征信号，则采集单元上传识别成功标志和交采数值，融合终端完成此条线路的拓扑关系，若其他终端未检测到特征信号，发送三次特征脉冲，若自身能检测到，其他采集单元都未检测到特征信号，则此终端标记为最顶层采集单元，若自身未检测到，则设备异常标记，主动上报给融合终端。
参见图2，图2介绍了本发明的融合终端处理逻辑，采集单元发送特征脉冲，采集单元1发送特征脉冲，只有采集单元2能识别到，采集单元2发送特征脉冲没有能收到的，说明采集单元1是终端，采集单元2是采集单元1的父节点且也是最上层节点；采集单元3发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元3的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6；采集单元4发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元4的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6，这样就能区分出整个台区的拓扑关系图。
参见图3，图3介绍了本发明的脉冲发生电路，逻辑脉冲发生电路TP MC发送方波脉冲，通过电阻R1和R5，12V电源，D2和D4三极管组成脉冲输入，D2输出端经过R3控制D3的导通，完成对R2的控制，从而在220v交流电压上加载脉冲电流信号。
参见图4，图4介绍了本发明的脉冲检测电路，脉冲检测电路经过电流互感器后从IA_IN输入电流信号，经过R7进入运算放大器，通过R6负反馈运放放大后从运放输出端U1A输出，进入ADC输入引脚。
工作原理：融合终端通过载波通信主动召唤采集单元设备ID的方式，可以明确知道整个台区下挂的所有终端，但是无法确定其拓扑关系；然后通过采集单元发送特征脉冲信号序列可以有效识别所属同一线路的所有设备，但还无法区别层级关系，所以在检测到特征序列的设备会记录自身的交采电流信息，根据电流的大小可以区分所属同一线路的层级关系。这样就可以将整个台区下挂的所有设备的拓扑关系明确，在通过融合终端上传的主站，主站完成拓扑图的绘制。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本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。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：包括主站、融合终端、采集单元和载波通信模块；所述主站与所述融合终端、所述采集单元以及载波通信模块电性连接，所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令，并根据所述融合终端上传的台区拓扑识别逻辑关系数据解析并绘制具体的台区拓扑识别图，所述融合终端通过载波向台区所有采集单元发送广播命令，要求上报ID，形成采集单元设备清单，所述采集单元接收到融合终端发来的拓扑发生信号指令后，终端设备通过硬件电路测到电压过零点之后，通过发送电路发送2K赫兹固定脉冲信号，实现信号发生端的注入，同时线路上的其他设备实时监测是否出现特征波形，没有出现继续监测，出现后记录当前交采电流值，依据同一时刻交采电流值大小判断所属一条线路不同层级的拓扑关系。
2.根据权利要求1所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：所述融合终端下发拓扑识别指令，随机让某一个采集单元发送固定脉冲信号，其他采集单元检测到拓扑特征信号会主动上报给融合终端，直到全部采集单元轮询发送一遍。
3.根据权利要求1所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：所述的脉冲信号采用开关快速通断实现脉冲输入。
4.根据权利要求1所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：采用脉冲输入滤波电路，经过运放放大后进行捕获，通过快速离散傅里叶算出有效值，通过有效值的变化开始计算特征信号匹配，通过ADC输入捕获采集频率，如果匹配发生端信号的频率，则认为检测到发生信号，识别成功。
5.根据权利要求1所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：所述系统工作流程具体包括如下步骤：
S1：所述主站向所述融合终端通过载波定期或者主动下发台区拓扑识别指令；
S2:所述融合终端通过载波向台区所有信号接收终端下发广播召唤设备ID；
S3：发送指令让采集单元发送特征脉冲；
S4：若其他终端检测到特征信号，则采集单元上传识别成功标志和交采数值，融合终端完成此条线路的拓扑关系；
S5：若其他终端未检测到特征信号，发送三次特征脉冲；
S6：若自身能检测到，其他采集单元都未检测到特征信号，则此终端标记为最顶层采集单元；
S7：若自身未检测到，则设备异常标记，主动上报给融合终端。
6.根据权利要求5所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：所述步骤S3中，采集单元发送特征脉冲，采集单元1发送特征脉冲，只有采集单元2能识别到，采集单元2发送特征脉冲没有能收到的，说明采集单元1是终端，采集单元2是采集单元1的父节点且也是最上层节点；采集单元3发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元3的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6；采集单元4发送特征脉冲，采集单元5和采集单元6都能收到，同时记录此时交采电流有效值，通过有效值的大小区分得出采集单元4的父节点是采集单元5，采集单元5的父节点是采集单元6，这样就能区分出整个台区的拓扑关系图。
7.根据权利要求1所述的电网低压台区拓扑识别系统，其特征在于：所述采集单元为一个或多个。
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