CN112562302A - 一种基于电压数据的电表台区识别方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于电压数据的电表台区识别方法，包括：集中器(CCO)通过宽带载波通信系统向全网智能电表发送台区识别命令；集中器侧的智能电表和上述待台区识别的智能电表按命令要求在指定的时间段上开始采集各自的电压数据；智能电表中通信模块通过宽带载波通信系统将采集的电压数据上报给CCO；CCO收到这些数据后，结合电表的相位信息和彼此之间的路由信息，计算出同相的任意两个电表之间的电压数据相似度；为提高识别精度，CCO将在不同的时间段内多次进行上述电压数据的收集和相似度计算；待收集次数达到规定要求后，CCO将基于这些数据综合判断出台区网络中所有智能电表的台区归属关系。

Description

一种基于电压数据的电表台区识别方法

技术领域

本申请涉及低压电网的用电信息采集技术领域，尤其涉及一种基于电压数据的电表台区识别方法。

背景技术

在低压电网的用电信息采集系统中，台区是指一个变压器的供电范围，而用电管理部门也是以台区为基本单位进行网络管理和功能维护。智能电表不但是一个用户用电数量的计量设备，还兼具各种用户关键用电参数数据的采集功能，因此作为低压电网系统中的一个核心设备，智能电表对应的台区隶属关系对用电管理部门而言非常重要。现行的用电信息采集系统一般都是通过主站下发到集中器的电表档案，然后再进行费用计量和用电参数采集的。但是在一些比较老旧的低压供电台区，受到当时施工不规范等诸多原因的影响，用电线路的部署比较凌乱，且后续又有台区扩容等操作，导致户表所属台区关系出现变动，这些情况都给这些台区的用电管理造成了很大的困扰。而准确建立台区户变关系是确保台区线损计算准确的关键所在，采用台区识别技术，可以识别智能电表所在的工作台区，进而提高户变关系判断的准确性，有利于台区线损的管理，提高电网经济运行水平。

台区识别是一种电网管理部门十分重视的技术，目前常见的有两种实现原理：1)采集台区特征数据进行特征值数据分析；2)注入特殊信号,通过在台区侧检测该信号的有无，对台区归属情况进行判断。然而，现有的采集台区特征数据进行特征值数据分析的方法识别周期长、识别准确率低。现有的注入特殊信号并在台区侧检测该信号的有无进行判断的方法，对于信号的品质要求非常高,并要求信号不能跨越台区变压器；而且信号的幅值也不宜过大，避免对电网造成影响，技术实现上也存在较大困难，比较复杂。

大量研究和实际测试数据表明，台区变压器在正常运行过程中，由于电力线路的分布、用电设备的特性、设备投切的随机性等因素的影响，不同台区的运行参数会存在较大的差异，而处于同一根供电线上的两个电表所采集的电压数据将出现一定的相似性。基于这种特性以及利用现有宽带载波通信网络的数据高速传输能力，用电部门可以远程实现对大量电表的台区自动识别，具有自动化水平高，工程成本低的优点。

发明内容

本申请提供了一种基于电压数据的电表台区识别方法，以解决现有技术中的电力台区识别方法周期长、识别准确率低、且比较复杂的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种基于电压数据的电表台区识别方法，包括以下步骤：

台区集中器CCO通过用电信息采集系统中的宽带载波通信网络，向全网的智能电表发起一次台区识别流程，首先向全网节点广播发送台区识别命令；

所述台区CCO侧的智能电表和附近收到识别命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据；

智能电表完成数据采集后，利用宽带载波通信网络将所采集的电压数据上报给所述台区CCO；

所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，则本次台区识别流程结束；

在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述述台区识别流程，获得每次同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度；

当所述台区识别流程运行次数大于设定值时，所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系；

获得所有智能电表的台区识别结果。

优选地，所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据，包括：

所述台区CCO侧的智能电表对应的通信模块在A/B/C三相上轮流工作，按照所述台区识别命令要求同时采集A/B/C三相上的电压数据；

附近收到识别命令的其它智能电表的通信模块只能在单相上工作，按照所述台区识别命令要求仅需要采集其通信模块所工作的相位上的电压数据。

优选地，所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中任意两个智能电表电表m和n在第k次台区识别流程中，在相同时间段中所采集的电压数据^kX＝[^kx₁,^kx₂,...,^kx_N]和^kY＝[^ky₁,^ky₂,...,^ky_N]之间的相似度^kλ_m,n，其计算公式为：

其中符号

表示信号点积运算，即

符号||.||表示向量幅度，即

符号×表示普通乘法。

优选地，所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中在计算所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表之间的电压数据相似度时，从所述台区CCO侧智能电表的三相电压数据中挑选和附近收到命令的智能电表同一个相位的数据来进行计算。

优选地，所述台区识别流程运行次数大于设定值，包括：

所述台区识别流程运行次数至少要达到20次。

优选地，所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系，其具体机制和算法包括：

基于下列公式将电表m和电表n在第k次台区识别流程中得到的相似度数值进行如下处理：

其中电表m和电表n存在直连路由是指两者在宽带载波网络中可以直接通信，无需其它节点进行信号中继；

则电表m和电表n之间是否归属于等一个台区的判决机制为：

其中K≥20，表示CCO发起的台区识别流程的总次数。

优选地，所述获得所有智能电表的台区识别结果，包括：

以所述台区CCO作为基准可信节点，网络中其它智能电表在初始时先设定为不可信节点；

然后当智能电表被判决和所述台区CCO属于同一台区，则该智能电表升级为可信节点；

以此类推，当某个不可信节点和任意一个可信节点被判决为属于同一个台区，则所述不可信节点也升级为可信节点；

直至分析规整完所有可升级为可信节点的智能电表；

最终的台区识别结果为：网络中所有可信节点和所述台区CCO归属于同一个台区，而那些不可信节点则归属于其它台区。

优选地，所述在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述台区识别流程，包括：

在一天的不同时间点上，每次间隔至少半小时，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段择机多次发起所述台区识别流程。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

1.本申请通过对智能电表所采集的电压数据收集和分析，在不增加设备硬件成本情况下，即可远程自动识别出大量电表的台区归属关系，进而可以明显提高户变关系判断的准确性，有利于台区线损的管理，提高电网经济运行水平。

2.本申请采用CCO集中式识别模式，利用电压数据且结合电表在载波网络中的路由关系，综合判定出大量电台的台区隶属关系，操作方便，工程成本低，识别周期短，识别准确率高，设备技术要求低，容易实现，解决了现有技术中的电力台区识别方法周期长、识别准确率低、且比较复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种基于电压数据的电表台区识别方法中载波通信模块在A/B/C三相供电线上安装结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为本申请一种基于电压数据的电表台区识别方法中载波通信模块在A/B/C三相供电线上安装结构示意图，其中为节约设备硬件成本，网络中所有节点，包括单相通信模块和三相通信模块，都是单物理通道的，即其信号收发信机在每个时间点上只能在A/B/C三个相线中的某一个相线上进行工作，但其中台区集中器(CCO)的通信模块可以随时通过切换来自主改变工作相线，而其它电表的通信模块在完成安装后，只能一直固定在A/B/C三个相线中的某一个相线上进行工作，无法进行切换。

本申请提供的一种基于电压数据的电表台区识别方法，包括以下步骤：

台区集中器CCO通过用电信息采集系统中的宽带载波通信网络，向全网的智能电表发起一次台区识别流程，首先向全网节点广播发送台区识别命令；

所述台区CCO侧的智能电表和附近收到识别命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据；

智能电表完成数据采集后，利用宽带载波通信网络将所采集的电压数据上报给所述台区CCO；

所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，则本次台区识别流程结束；

在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述述台区识别流程，获得每次同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度；

当所述台区识别流程运行次数大于设定值时，所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系；

获得所有智能电表的台区识别结果。

所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据，包括：

所述台区CCO侧的智能电表对应的通信模块在A/B/C三相上轮流工作，按照所述台区识别命令要求同时采集A/B/C三相上的电压数据；

附近收到识别命令的其它智能电表的通信模块只能在单相上工作，按照所述台区识别命令要求仅需要采集其通信模块所工作的相位上的电压数据。

所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中任意两个智能电表电表m和n在第k次台区识别流程中，在相同时间段中所采集的电压数据^kX＝[^kx₁,^kx₂,...,^kx_N]和^kY＝[^ky₁,^ky₂,...,^ky_N]之间的相似度^kλ_m,n，其计算公式为：

其中符号

表示信号点积运算，即

符号||.||表示向量幅度，即

符号×表示普通乘法。

所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中在计算所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表之间的电压数据相似度时，从所述台区CCO侧智能电表的三相电压数据中挑选和附近收到命令的智能电表同一个相位的数据来进行计算。

所述台区识别流程运行次数大于设定值，包括：

所述台区识别流程运行次数至少要达到20次。

所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系，其具体机制和算法包括：

基于下列公式将电表m和电表n在第k次台区识别流程中得到的相似度数值进行如下处理：

其中电表m和电表n存在直连路由是指两者在宽带载波网络中可以直接通信，无需其它节点进行信号中继；

则电表m和电表n之间是否归属于等一个台区的判决机制为：

其中K≥20，表示CCO发起的台区识别流程的总次数。

所述获得所有智能电表的台区识别结果，包括：

以所述台区CCO作为基准可信节点，网络中其它智能电表在初始时先设定为不可信节点；

然后当智能电表被判决和所述台区CCO属于同一台区，则该智能电表升级为可信节点；

以此类推，当某个不可信节点和任意一个可信节点被判决为属于同一个台区，则所述不可信节点也升级为可信节点；

直至分析规整完所有可升级为可信节点的智能电表；

最终的台区识别结果为：网络中所有可信节点和所述台区CCO归属于同一个台区，而那些不可信节点则归属于其它台区。

所述在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述台区识别流程，包括：

为提高台区识别精度，在一天的不同时间点上，每次间隔至少半小时，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段择机多次发起所述台区识别流程。

实现本申请方法的理论依据为：如果两个节点在安装在同一根供电线上且其距离较小，则两者在载波通信网络中一定是同相的，且存在直通路由，同时两者在相同时间段内的电压数据的相似度大概率会非常高；而如果两个节点不在同一根供电线上但空间距离较小，由于供电线是导体，因此载波信号可能通过空间能量辐射而被跨电线传输，导致两者出现载波直通路由，但两者的电压数据出现相似度高的概率较低。

本申请基于上述理论依据，依靠宽带载波的路由信息并通过电压数据分析技术，在不增加设备成本情况下，即可方便的远程实现对大量电表台区关系的自动识别，进而提高户变关系判断的准确性，有利于台区线损的管理，提高电网经济运行水平。

本申请采用CCO集中式识别模式，利用电压数据且结合电表在载波网络中的路由关系，综合判定出网络中大量电表的台区隶属关系，操作方便，工程成本低，识别周期短，识别准确率高，设备技术要求低，容易实现，解决了现有技术中的电力台区识别方法周期长、识别准确率低、且比较复杂的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

台区集中器CCO通过用电信息采集系统中的宽带载波通信网络，向全网的智能电表发起一次台区识别流程，首先向全网节点广播发送台区识别命令；

所述台区CCO侧的智能电表和附近收到识别命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据；

智能电表完成数据采集后，利用宽带载波通信网络将所采集的电压数据上报给所述台区CCO；

所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，则本次台区识别流程结束；

在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述述台区识别流程，获得每次同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度；

当所述台区识别流程运行次数大于设定值时，所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系；

获得所有智能电表的台区识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表按照所述台区识别命令要求，在指定的相同时间段中各自实时采集用电电压数据，包括：

所述台区CCO侧的智能电表对应的通信模块在A/B/C三相上轮流工作，按照所述台区识别命令要求同时采集A/B/C三相上的电压数据；

附近收到识别命令的其它智能电表的通信模块只能在单相上工作，按照所述台区识别命令要求仅需要采集其通信模块所工作的相位上的电压数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中任意两个智能电表电表m和n在第k次台区识别流程中，在相同时间段中所采集的电压数据^kX＝[^kx₁,^kx₂,...,^kx_N]和^kY＝[^ky₁,^ky₂,...,^ky_N]之间的相似度^kλ_m,n，其计算公式为：

其中符号

表示信号点积运算，即

符号||.||表示向量幅度，即

符号×表示普通乘法。

4.根据权利要求3所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述台区CCO收到智能电表上报的电压数据后，计算出在同一相位工作的任意两个智能电表电压数据之间的相似度，包括：

其中在计算所述台区CCO侧的智能电表和附近收到命令的智能电表之间的电压数据相似度时，从所述台区CCO侧智能电表的三相电压数据中挑选和附近收到命令的智能电表同一个相位的数据来进行计算。

5.根据权利要求1所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述台区识别流程运行次数大于设定值，包括：

所述台区识别流程运行次数至少要达到20次。

6.根据权利要求5所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述台区CCO将基于所获得的相似度数据综合分析出每个智能电表与所述台区CCO的归属关系，其具体机制和算法包括：

基于下列公式将电表m和电表n在第k次台区识别流程中得到的相似度数值进行如下处理：

其中电表m和电表n存在直连路由是指两者在宽带载波网络中可以直接通信，无需其它节点进行信号中继；

则电表m和电表n之间是否归属于等一个台区的判决机制为：

其中K≥20，表示CCO发起的台区识别流程的总次数。

7.根据权利要求6所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述获得所有智能电表的台区识别结果，包括：

以所述台区CCO作为基准可信节点，网络中其它智能电表在初始时先设定为不可信节点；

然后当智能电表被判决和所述台区CCO属于同一台区，则该智能电表升级为可信节点；

以此类推，当某个不可信节点和任意一个可信节点被判决为属于同一个台区，则所述不可信节点也升级为可信节点；

直至分析规整完所有可升级为可信节点的智能电表；

最终的台区识别结果为：网络中所有可信节点和所述台区CCO归属于同一个台区，而那些不可信节点则归属于其它台区。

8.根据权利要求1所述的一种基于电压数据的电表台区识别方法，其特征在于，所述在不同时间点上，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段多次发起所述台区识别流程，包括：

在一天的不同时间点上，每次间隔至少半小时，所述台区CCO通过宽带载波通信网络的非抄表时间段择机多次发起所述台区识别流程。

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