CN113093090A - 一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法及系统，属于低压台区拓扑技术领域。本发明的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，利用本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别；进而根据识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图，方案详尽，切实可行。本发明通过投切方式在源端（多表位表箱单元和电表）产生一个电流，相邻的多表位表箱单元负责识别，相比基于大数据分析，无需收集过零电压电流、停电记录、电压电流整点曲线等数据，不受数据准确性和时效性的影响，能够有效保证拓扑的准确性，便于推广使用。

Description

一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法及系统，属于低压台区拓扑技术领域。

背景技术

中国专利（公开号CN110646677A）一种台区低压配电网拓扑及线路阻抗识别方法，属于低压配电网技术领域。该方法首先在台区低压配电网中增加一个边缘计算终端及若干个电气测量装置；在每次台区低压配电网拓扑识别时，根据测量装置与边缘计算终端之间的电力线载波通信关系，确定测量装置台区归属关系及通信接入相的相别，每个测量装置与边缘计算终端进行时间同步后进行电压和电流波形采样并上传边缘计算终端，边缘计算终端依据波形数据识别出同一母线测量装置及母线上级测量装置；多次拓扑识别后，得到最终的拓扑识别结果并进行阻抗计算。

但上述方案基于大数据分析，通过收集过零电压电流、停电记录、电压电流整点曲线等数据，梳理拓扑结构，这种方式受数据准确性和时效性影响很大，无法保证拓扑的准确性，不利于推广使用，无法满足低压台区拓扑的要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法及系统，利用本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别；进而根据识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图，方案详尽，切实可行；本发明将特征信号发送功能集成在载波模块上，可直接插拔，灵活便捷，无须更换设备本体；多表位表箱单元可同时安装在表箱、各层级分支箱等不同层级位置，实现多级拓扑梳理；支持发送信号和码元可设置，大大提高了拓扑梳理的准确性和稳定性；相比人工巡检、大数据等方法，本发明既能降低人力成本，又能有效保证拓扑识别的准确性和可靠性，具有良好的推广和应用价值。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，

包括以下步骤：

步骤1：能源控制器通过载波通信对本台区内多表位表箱单元和电表进行对时；

步骤2：能源控制器通过载波通信控制本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；所述特征信号根据指令中设定的投切频率和码元设置；

步骤3：多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别，并存储识别记录；

步骤4：能源控制器通过载波通信读取本台区多表位表箱单元存储的识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图。

本发明经过不断探索以及实验，利用本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别；进而根据识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图，方案详尽，切实可行。

本发明通过投切方式在源端（多表位表箱单元和电表）产生一个电流，相邻的多表位表箱单元负责识别，相比基于大数据分析，无需收集过零电压电流、停电记录、电压电流整点曲线等数据，不受数据准确性和时效性的影响，能够有效保证拓扑的准确性，便于推广使用，能够满足低压台区拓扑的要求。

本发明采用立即发送方式而不是定时发送，主要考虑定时发送依赖载波模块时钟，一旦模块时钟出现偏差，则发送时间精确性无法保证，偏差过大则影响拓扑梳理。

进一步，本发明将特征信号发送功能集成在载波模块上，可直接插拔，灵活便捷，无须更换设备本体；多表位表箱单元可同时安装在表箱、各层级分支箱等不同层级位置，实现多级拓扑梳理；支持发送信号和码元可设置，大大提高了拓扑梳理的准确性和稳定性；相比人工巡检、大数据等方法，本发明既能降低人力成本，又能有效保证拓扑识别的准确性和可靠性，具有良好的推广和应用价值。

作为优选技术措施：

所述对时包括以下内容：

第一，由路由模块对多表位表箱单元和电表上的载波模块进行对时，路由模块获取能源控制器时间后，通过载波网络完成对时；第二，能源控制器对多表位表箱单元进行对时，通过应用层广播对时完成；对时完成后，所有设备时间误差应不大于20S。

作为优选技术措施：

所述步骤2，能源控制器按照设备档案顺序依次给多表位表箱单元和电表下发立即发送指令，发送指令的时间间隔为40S，若存在指令下发失败的设备，能源控制器重新下发指令，最多重试3次。

作为优选技术措施：

所述步骤2，载波模块通过电阻投切产生特征信号，特征信号发送支持频率和码元设置，多表位表箱单元和电表上的载波模块收到立即发送指令并解析，根据指令中设定的投切频率和码元立即发送特征信号；投切开关频率为f，投切周期占空比为1/2，将投切信号编码为16个码位组成的码元，以FM个投切周期为一个码位，开关周期性通断

秒表示码位1，开关持续性断开

秒表示码位0。

优选的，FM为500，以500个投切周期为一个码位，开关周期性通断

秒表示码位1，开关持续性断开

秒表示码位0。

作为优选技术措施：

投切频率越大，馈送到电网中电流频率越高，线路的衰减和分流越大，因此在频率选择时要选择适当大的频率，既能减弱基波和3、5、7次谐波的干扰，又能尽可能保留信号特征，方便提取；所述16个码位组成的码元，其包括两部分，前8位固定为[1 0 1 0 1 0 1 0]，作为信号标识，用于寻找解码起点，后8位根据实际需求设置，综合考虑发送设备温升及信号强度计算准确性。

作为优选技术措施：

所述步骤4，能源控制器本体无信号识别功能，默认位于出线的多表位表箱单元已知，能源控制器读取所有多表位表箱单元存储的识别记录后，首先去除明显小于正常信号的分流信号或噪声信号；然后根据发送的时间记录和识别的时间记录得到设备之间识别与被识别的关系表；进而根据关系表梳理出所有多表位表箱单元的拓扑结构，最后根据关系表将电表归属到末端多表位表箱单元下，得到最终的台区拓扑结构图

作为优选技术措施：

所述分流信号和噪声信号的识别方法：

若某识别记录中信号强度小于4倍的背景噪声，则认为该信号为噪声信号，否则为正常信号；若多条识别记录的识别时间相同，则只有其中信号强度最大的信号为正常信号，其余信号为分流信号。

作为优选技术措施：

获得设备之间识别与被识别的关系表的具体方法如下：

根据每个多表位表箱单元发送时间标所在的采样时间段，遍历所有识别记录的识别时间，查找是否存在位于该时间段内的识别时间，若存在，则读取该识别时间所在识别记录中包含的所属多表位表箱单元，记为设备1，作为发送设备的多表位表箱单元记为设备2，说明设备2被设备1识别到，以此类推得到所有多表位表箱单元之间的识别与被识别关系表。

作为优选技术措施：

根据关系表梳理多表位表箱单元拓扑的具体方法如下：

首先默认位于出线的多表位表箱单元已知，若某多表位表箱单元只被出线多表位表箱单元识别到，没有被其他多表位表箱单元识别到，则该多表位表箱单元位于出线下一级，若某多表位表箱单元只被出线多表位表箱单元和出线下一级多表位表箱单元识别到，则该多表位表箱单元位于出线下二级；以此类推，从上至下梳理出所有多表位表箱单元的拓扑结构；然后将电表归属到能识别到该电表的最末一级多表位表箱单元下，得到台区拓扑结构图。

作为优选技术措施：

一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理系统，

应用上述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其包括至少一个能源控制器、若干多表位表箱单元和电表；

能源控制器，用于按照设设备档案顺序依次给多表位表箱单元和电表下发立即发送指令；

所述多表位表箱单元，用于连接多个电表，并设有表箱监测单元；

所述电表，用来测量电能；

多表位表箱单元和电表分别设有载波模块；

所述载波模块，用于发送特征信号，其设有投切电路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明经过不断探索以及实验，利用本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别；进而根据识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图，方案详尽，切实可行。

本发明通过投切方式在源端（多表位表箱单元和电表）产生一个电流，相邻的多表位表箱单元负责识别，相比基于大数据分析，无需收集过零电压电流、停电记录、电压电流整点曲线等数据，不受数据准确性和时效性的影响，能够有效保证拓扑的准确性，便于推广使用，能够满足低压台区拓扑的要求。

附图说明

图1是本发明一种低压台区拓扑梳理方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，包括以下步骤：

步骤1：能源控制器通过载波通信对本台区内多表位表箱单元和电表进行对时；

步骤2：能源控制器通过载波通信控制本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；所述特征信号根据指令中设定的投切频率和码元设置；

步骤3：多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别，并存储识别记录；

步骤4：能源控制器通过载波通信读取本台区多表位表箱单元存储的识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图。

本发明经过不断探索以及实验，利用本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别；进而根据识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图，方案详尽，切实可行。

本发明通过投切方式在源端（多表位表箱单元和电表）产生一个电流，相邻的多表位表箱单元负责识别，相比基于大数据分析，无需收集过零电压电流、停电记录、电压电流整点曲线等数据，不受数据准确性和时效性的影响，能够有效保证拓扑的准确性，便于推广使用，能够满足低压台区拓扑的要求。

本发明产生特征信号的一种具体实施例：

所述步骤2，载波模块通过电阻投切产生特征信号，特征信号发送支持频率和码元设置，多表位表箱单元和电表上的载波模块收到立即发送指令并解析，根据指令中设定的投切频率和码元立即发送特征信号；投切开关频率为f，投切周期占空比为1/2，将投切信号编码为16个码位组成的码元，以FM个投切周期为一个码位，开关周期性通断

秒表示码位1，开关持续性断开

秒表示码位0。

优选的，FM为500，以500个投切周期为一个码位，开关周期性通断

秒表示码位1，开关持续性断开

秒表示码位0。

投切频率越大，馈送到电网中电流频率越高，线路的衰减和分流越大，因此在频率选择时要选择适当大的频率，既能减弱基波和3、5、7次谐波的干扰，又能尽可能保留信号特征，方便提取；所述16个码位组成的码元，其包括两部分，前8位固定为[1 0 1 0 1 0 1 0]，作为信号标识，用于寻找解码起点，后8位根据实际需求设置，综合考虑发送设备温升及信号强度计算准确性。

本发明一种拓扑梳理系统的实施例：

一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理系统，

应用上述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其包括至少一个能源控制器、若干多表位表箱单元和电表；

能源控制器，用于按照设设备档案顺序依次给多表位表箱单元和电表下发立即发送指令；

所述多表位表箱单元，用于连接多个电表，并设有表箱监测单元；

所述电表，用来测量电能；

多表位表箱单元和电表分别设有载波模块；

所述载波模块，用于发送特征信号，其设有投切电路。

本发明的一种最佳实施例：

如图1所示，一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，包括以下步骤：

步骤1：能源控制器通过载波通信对本台区所有LTU（多表位表箱单元）和电表进行对时；其中，对时操作分为两部分，一部分是路由模块对载波模块进行对时，路由模块获取能源控制器时间后，通过载波网络完成对时；另一部分是能源控制器对LTU进行对时，通过应用层广播对时完成。对时完成后，所有设备时间误差应不大于20S。

步骤2：能源控制器通过载波通信控制本台区所有LTU和电表上载波模块立即发送特征信号；其中，能源控制器按照设设备档案顺序依次给LTU和电表下发立即发送指令，发送指令的时间间隔为40S，确保LTU有足够的时间进行信号识别；若存在指令下发失败的设备，终端重新下发指令，最多重试3次，确保立即发送指令成功下发。

这里，采用立即发送方式而不是定时发送，主要考虑定时发送依赖载波模块时钟，一旦模块时钟出现偏差，则发送时间精确性无法保证，偏差过大则影响拓扑梳理。

特征信号发送支持频率和码元设置，LTU和电表上载波模块收到立即发送指令并解析，根据指令中设定的投切频率和信号码元立即发送特征信号；投切开关频率为f，投切周期占空比为1/2，将投切信号编码为16个码位组成的码元，以500个投切周期为一个码位，开关周期性通断500/f秒表示码位1，开关持续性断开500/f秒表示码位0；此处，频率选取要适当，考虑到线路衰减和分流，频率不能过大，所选频率既能保留信号特征，又要减弱基波和3、5、7次谐波的干扰看，此外，通过更换频率可有效避免因谐振等原因造成的某些频点拓扑梳理不理想的情况；通过设置合适码元可有效控制载波模块温升，避免过热损坏设备。

步骤3：LTU根据发送频率和码元进行信号识别，存储识别记录；在整个拓扑梳理过程中，LTU交采芯片实时采集线路电流信号，并利用傅里叶变换计算相应频点处信号强度，与发送码元进行匹配，若匹配成功，则将信号强度、背景噪声、识别时间、识别相位、所属LTU等信息记录下来。

步骤4：能源控制器通过载波通信读取本台区所有LTU存储的识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图。

能源控制器读取所有LTU存储的识别记录后，首先去除明显小于正常信号的分流信号或噪声信号，若某识别记录中信号强度小于4倍的背景噪声，则认为该信号为噪声信号，否则为正常信号；若多条识别记录的识别时间相同，则只有其中信号强度最大的信号为正常信号，其余信号为分流信号。

然后根据每个LTU（记为LTU1）发送时间标所在的40S时间段，遍历所有识别记录的识别时间，查找是否存在位于该时间段内的识别时间，若存在则读取该识别时间所在识别记录中包含的所属LTU（记为LTU2）信息，说明LTU1被LTU2识别，以此类推得到所有LTU之间的识别与被识别关系表。

然后根据识别关系表梳理LTU拓扑，首先默认位于出线的LTU已知，若某LTU只被出线LTU识别到，没有被其他LTU识别到，则该LTU位于出线下一级，若某LTU只被出线LTU和出线下一级LTU识别到，则该LTU位于出线下二级，…，以此类推，从上至下梳理出所有LTU的拓扑结构；然后将电表归属到能识别到该电表的最末一级LTU下，得到台区拓扑结构图。

综上所述，本发明将特征信号发送功能集成在载波模块上，可直接插拔，灵活便捷，无须更换设备本体； LTU可同时安装在表箱、各层级分支箱等不同层级位置，实现多级拓扑梳理；支持发送信号和码元可设置，大大提高了拓扑梳理的准确性和稳定性；相比人工巡检、大数据等方法，本发明既能降低人力成本，又能有效保证拓扑识别的准确性和可靠性，具有良好的推广和应用价值。

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。

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)

1.一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1：能源控制器通过载波通信对本台区内多表位表箱单元和电表进行对时；

步骤2：能源控制器通过载波通信控制本台区内多表位表箱单元和电表上的载波模块立即发送特征信号；所述特征信号根据指令中设定的投切频率和码元设置；

步骤3：多表位表箱单元根据设定的投切频率和信号码元进行特征信号识别，并存储识别记录；

步骤4：能源控制器通过载波通信读取本台区多表位表箱单元存储的识别记录，梳理拓扑结构，得到台区拓扑结构图。

2.如权利要求1所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述对时包括以下内容：

第一，由路由模块对多表位表箱单元和电表上的载波模块进行对时，路由模块获取能源控制器时间后，通过载波网络完成对时；第二，能源控制器对多表位表箱单元进行对时，通过应用层广播对时完成；对时完成后，所有设备时间误差应不大于20S。

3.如权利要求1所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述步骤2，能源控制器按照设备档案顺序依次给多表位表箱单元和电表下发立即发送指令，发送指令的时间间隔为40S，若存在指令下发失败的设备，能源控制器重新下发指令，最多重试3次。

4.如权利要求1所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述步骤2，载波模块通过电阻投切产生特征信号，特征信号发送支持频率和码元设置，多表位表箱单元和电表上的载波模块收到立即发送指令并解析，根据指令中设定的投切频率和码元立即发送特征信号；投切开关频率为f，投切周期占空比为1/2，将投切信号编码为16个码位组成的码元，以FM个投切周期为一个码位，开关周期性通断

秒表示码位1，开关持续性断开

秒表示码位0。

5.如权利要求4所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述16个码位组成的码元，其包括两部分，前8位固定为[1 0 1 0 1 0 1 0]，作为信号标识，用于寻找解码起点，后8位根据实际需求设置。

6.如权利要求1所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述步骤4，能源控制器本体无信号识别功能，默认位于出线的多表位表箱单元已知，能源控制器读取所有多表位表箱单元存储的识别记录后，首先去除明显小于正常信号的分流信号或噪声信号；然后根据发送的时间记录和识别的时间记录得到设备之间识别与被识别的关系表；进而根据关系表梳理出所有多表位表箱单元的拓扑结构，最后根据关系表将电表归属到末端多表位表箱单元下，得到最终的台区拓扑结构图。

7.如权利要求6所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

所述分流信号和噪声信号的识别方法：

若某识别记录中信号强度小于4倍的背景噪声，则认为该信号为噪声信号，否则为正常信号；若多条识别记录的识别时间相同，则只有其中信号强度最大的信号为正常信号，其余信号为分流信号。

8.如权利要求6所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

获得设备之间识别与被识别的关系表的具体方法如下：

根据每个多表位表箱单元发送时间标所在的采样时间段，遍历所有识别记录的识别时间，查找是否存在位于该时间段内的识别时间，若存在，则读取该识别时间所在识别记录中包含的所属多表位表箱单元，记为设备1，作为发送设备的多表位表箱单元记为设备2，说明设备2被设备1识别到，以此类推得到所有多表位表箱单元之间的识别与被识别关系表。

9.如权利要求6所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其特征在于，

根据关系表梳理多表位表箱单元拓扑的具体方法如下：

首先默认位于出线的多表位表箱单元已知，若某多表位表箱单元只被出线多表位表箱单元识别到，没有被其他多表位表箱单元识别到，则该多表位表箱单元位于出线下一级，若某多表位表箱单元只被出线多表位表箱单元和出线下一级多表位表箱单元识别到，则该多表位表箱单元位于出线下二级；以此类推，从上至下梳理出所有多表位表箱单元的拓扑结构；然后将电表归属到能识别到该电表的最末一级多表位表箱单元下，得到台区拓扑结构图。

10.一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理系统，其特征在于，

应用如权利要求1-9任一所述的一种基于多表位表箱单元的低压台区拓扑梳理方法，其包括至少一个能源控制器、若干多表位表箱单元和电表；

能源控制器，用于按照设设备档案顺序依次给多表位表箱单元和电表下发立即发送指令；

所述多表位表箱单元，用于连接多个电表，并设有表箱监测单元；

所述电表，用来测量电能；

多表位表箱单元和电表分别设有载波模块；

所述载波模块，用于发送特征信号，其设有投切电路。

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