CN113252978A - 一种目标供电台区相位识别方法和识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种目标供电台区相位识别方法和识别装置，目标供电台区包括采集器和若干用户节点，用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，该方法包括：采集器监测目标供电台区的三相电过零点时间；在监测到目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向目标台区用户节点对应的电能表发送抄表指令；采集器接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。使用实时监测过零点信息判断相位的方法提高了准确性，使用蓝牙组网的通讯结构设计，提高了整体识别方法的稳定性。

Description

一种目标供电台区相位识别方法和识别装置

技术领域

本发明涉及配电网相位识别技术领域，具体涉及一种目标供电台区相位识别方法和识别装置

背景技术

目前，生产、配送的电力系统都是使用三相交流电，关于电力用户节点的安装相位没有统一的统计工作，在安装施工过程及采集器档案整理过程中，也很难对每个采集器的安装相位进行正确统计。而在日常用电环境中为了提高配电利用率，而需要将负载较重相的一些用电负载移到较轻的另外一相进行供电，以平衡三相的负载，这就需要准确获知每根火线上实际连接的用电负载，因为连接于供电系统中的用户数量及其用电负载数量庞大，因此需要通过检测某一具体用电负载所在电力线的相位来确定电力线的连接负载情况。

现有的相位识别方法多是基于电力载波通讯来实现的。电力载波通讯是将载波信号耦合在电力线火线和零线之间进行传输的，但是这种耦合方式存在线路出现短路情况时，会导致配电网中空气开关断开，虽然空气开关内部磁感应机制和载波信号的空间耦合使信号可以跨越断路点传输，但是会造成严重的信号衰减，影响通讯的稳定性，进而影响相位识别结果的准确性。并且，其只能在整个线路均通电时应用，一旦其中线路段意外断电，电力线载波将无法进行通讯，从而无法进行相位识别。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种目标供电台区相位识别方法和识别装置以克服现有技术中利用电力线载波通讯进行台区相位识别在遇到短路或断路突变的情况下，其电力线载波通讯稳定性降低或无法进行通讯的问题。

根据第一方面，本发明提供了一种目标供电台区相位识别方法，所述目标供电台区包括采集器和若干用户节点，所述用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，所述方法包括：

采集器监测所述目标供电台区的三相电过零点时间；

在监测到所述目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向所述目标台区用户节点对应的电能表发送抄表指令；

采集器接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。

可选地，所述目标供电台区相位识别方法还包括：

计算每个用户节点与其他所有用户节点间的通信距离总和；

基于所述通信距离总和由大到小的排序结果，确定所述采集器。

可选地，所述目标供电台区相位识别方法还包括：

获取当前通讯状态；

判断所述当前通讯状态是否正常；

当所述当前通讯状态正常时，执行所述监测所述目标供电台区的三相电信息的步骤。

可选地，当所述当前通讯状态异常时，对所述采集器进行更新，并利用更新后的采集器执行所述监测所述目标供电台区的三相电信息的步骤。

可选地，所述对所述采集器进行更新，包括：

基于所述通信距离总和由大到小的排序结果，对所述采集器进行更新。

可选地，所述根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位，包括：

判断当前电能表的实际过零时间是否属于所述标准三相过零时间中三相过零时间的预设范围；

当当前电能表的实际过零时间属于所述标准三相过零时间中当前相过零时间的预设范围时，确定所述当前电能表对应的用户节点的相位为当前相，其中，所述当前相为A相、B相、C相中的任意一相。

可选地，所述目标供电台区相位识别方法还包括：

将各电能表对应用户节点的相位发送至监测主站和/或转发至与所述目标供电台区相同级别和/或上一级别的供电台区中的采集器。

可选地，所述目标供电台区的通信方式为蓝牙组网。

可选地，所述采集器为所述目标供电台区中任一用户节点上设置的电能表。

根据第二方面，本发明提供了一种目标供电台区相位识别装置，所述目标供电台区包括若干用户节点，所述用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，所述装置包括：

监测模块，采集器监测所述目标供电台区的三相电过零点时间；

发送模块，在监测到所述目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向所述目标供电台区的用户节点对应的电能表发送抄表指令；

检测模块，接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的目标供电台区相位识别方法和识别装置，目标供电台区包括若干用户节点，用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，具体包括：采集器监测目标供电台区的三相电过零点时间；在监测到目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向目标供电台区用户节点对应的电能表发送抄表指令；采集器接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。从而通过实时的监测当前供电台区三相电的零点信息，然后利用采集器在过零时刻采集各个用户节点的零点信息，所有用户节点可以快速准确的向上一级进行反馈，通过用户节点零点信息与标准供电台区三相电零点信息的比对，可以精确地确定用户节点的相位，并且各个用户节点间通过无线通讯的方式，避免了线路故障对通讯的影响，提高了数据传输的稳定性，并且采集器可进行灵活设置，有利于进一步提高数据传输的稳定性，保证相位识别结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例的一种目标供电台区相位识别的网络通信拓扑结构示意图；

图2为本发明实施例的一种目标供电台区相位识别方法的步骤示意图；

图3为本发明实施例的一个具体目标供电台区相位识别工作过程示意图；

图4为本发明实施例的一个电力系统三相电相位信息示意图；

图5为本发明实施例的一种目标供电台区相位识别装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

目前，生产、配送的电力系统都是使用三相交流电，关于电力用户节点的安装相位没有统一的统计工作，在安装施工过程及采集器档案整理过程中，也很难对每个采集器的安装相位进行正确统计。而在日常用电环境中为了提高配电利用率，而需要将负载较重相的一些用电负载移到较轻的另外一相进行供电，以平衡三相的负载，这就需要准确获知每根火线上实际连接的用电负载，因为连接于供电系统中的用户数量及其用电负载数量庞大，因此需要通过检测某一具体用电负载所在电力线的相位来确定电力线的连接负载情况。

现有的相位识别方法多是基于电力载波通讯来实现的。电力载波通讯是将载波信号耦合在电力线火线和零线之间进行传输的，但是这种耦合方式存在线路出现短路情况时，会导致配电网中空气开关断开，虽然空气开关内部磁感应机制和载波信号的空间耦合使信号可以跨越断路点传输，但是会造成严重的信号衰减，影响通讯的稳定性，进而影响相位识别结果的准确性。并且，其只能在整个线路均通电时应用，一旦其中线路段意外断电，电力线载波将无法进行通讯，从而无法进行相位识别。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种目标供电台区相位识别的方法，目标供电台区包括若干用户节点，用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，假设目标供电台区为如图1所示的台区1，则采集器为电表A1，其他用户节点包括电表B1、电表B2……，且电表B1、电表B2等均可通过蓝牙通讯的方式与电表A1进行数据传输。这种通讯设置方法为目标供电台区相位识别提供了保障，当某一采集器发生故障时，可以及时的将其他用户节点更新为采集器，提高了数据传输的稳定性，保障了相位识别结果的准确性。参照图1和图2，该目标供电台区相位识别的方法主要包括如下步骤：

步骤S101：采集器监测目标供电台区的三相电过零点时间。

具体地，采集器通过实时的监测供电台区电路的三相电过零点时间，以便监测供电台区的三相电是否出现过零点。

步骤S102：在监测到目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向目标台区用户节点对应的电能表发送抄表指令。

具体地，如图3所示，采集器实时的监测其所在台区A、B、C三相的过零点情况，并在检测到某相如A相过零点时，以蓝牙无线通讯的方式向台区内所有用户节点发送抄表命令，收集用户节点的过零点时间。需要说明的是，在本发明实施例中，是以使用蓝牙通讯作为通讯方式为例进行的说明，在实际应用中还可以选择4G通讯和WIFI通信等，本发明并不以此为限。

步骤S103：接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。

具体地，当所有用户节点收到抄表指令后，通过电能表内部的过零点电路或采集器的载波模块统计当前过零时间发送至台区内采集器处，采集器接受到过零时间信息后进行下一步操作。

采集器内预存有标准三相过零时间，采集器在预定时长内将接受到的电能表过零时间与供电台区的标准三相过零点时间进行比对，并基于对比结果确定电能表的相位。若判断结果表示电能表A相发生了过零，则电能表的安装相位为A相。否则，若判断结果表示未发生过零，则电能表的安装相位为非A相相位。B、C相相位识别过程同上。

具体地，在一实施例中，在步骤S101之前，上述的方法还包括如下步骤：

步骤S105：计算每个用户节点与其他所有用户节点间的通信距离总和。

具体的，选择台区内所有用户节点中的某一用户节点作为采集器，判别标准为距离标准，因此首先计算每个用户节点与其他所有用户节点间的通信距离总和，存储为距离向量表，作为距离判别信息。

步骤S106：基于通信距离总和由大到小的排序结果，确定采集器。

具体的，将步骤S105中得到距离向量表中的距离信息由大到小进行排序。将最小通信距离总和所对应的用户节点作为采集器。本方法综合考虑了所有节点间的数据传输距离，减少平均传输时间，提高了信息传输效率，提高了相位检测准确率。具体地，在一实施例中，在上述的步骤S106之后，上述方法还包括如下步骤：

步骤S201：获取当前无线通讯状态。

具体地，在确定当前台区采集器之后，主监测站或上一级采集器通过检测指令获取当前采集器的无线通信状态：有响应或无响应。

步骤S202：判断当前无线通讯状态是否正常。

具体地，如果主监测站或上一级采集器在发送检测指令之后的预定时间内接收到当前采集器的返回指令，则判断当前采集器状态为有响应状态，可以正常工作；如果主监测站或上一级采集器在发送检测指令之后的预定时间内未接收到当前采集器的返回指令，则判断当前采集器状态为有无应状态，不可以正常工作。

步骤S203：当当前无线通讯状态正常时，执行监测目标供电台区的三相电信息的步骤。

具体地，当判断当前采集器为正常状态时，该采集器可以正常进行信息的双向传输工作，并返回上述步骤S101。

步骤S204：当当前无线通讯状态异常时，对采集器进行更新，并利用更新后的采集器执行监测目标供电台区的三相电信息的步骤。

具体地，当判断当前采集器为无响应状态时，说明该采集器不可以正常进行信息的双向传输工作，需要将该采集器更新为其他可用的用户节点后，然后返回上述步骤S101。

具体地，在一实施例中，上述步骤S204，具体包括如下步骤：

步骤S205：基于通信距离总和由大到小的排序结果，对采集器进行更新。

具体地，根据步骤S106得到距离向量表中的距离信息由大到小排序的结果，选取距离总和次一级小的用户节点作为采集器，保证传输时间的最小化，保证过零时间的准确性，并返回上述步骤S201。

具体的，在一实施例中，上述步骤S103，具体包括如下步骤：

步骤S206：判断当前电能表的实际过零时间是否属于标准三相过零时间中三相过零时间的预设范围。

具体地，如图4所示。对于220V/50Hz的三相交流电来说，每相电压之间的相位相差120度，电压波动周期为T＝20ms。每相电压每隔10ms就会有一次过零，且三相之间过零点时间间隔为Δ＝10/3＝3.33ms。在一实施例中，采集器通过蓝牙通信对相邻电能表发送和接受数据的时长为t。考虑到信号传输过程中的时间误差以及可能出现的群延迟差异，引入合理的误差量δ≤Δ/2＝1.5ms。在一实施例中，采集器通过载波模块或电能表中的过零检测电路抄读到该台区A相电压的过零点时间为t0，则B相过零时间为t0+Δ＝t0+3.33ms。因为C相电压超前于A相，则下次C相电压过零点时间为t0+T/2-Δ＝t0+6.67ms。采集器将该台区过零点信息进行预存后，通过蓝牙方式向用户节点发送抄表信息。然后采集器将接受到的各个电能表过零点时间(t0+t)±δ与预存的标准过零点时间做对比。

步骤S207：当当前电能表的实际过零时间属于标准三相过零时间中当前相过零时间的预设范围时，确定当前电能表对应的用户节点的相位为当前相，其中，当前相为A相、B相、C相中的任意一相。

具体地，如图1所示，根据步骤S206中预存的该台区过零点信息进行判断，若(t0+t)±δ≈t0+t，则电能表B1相位为A相。若(t0+t)±δ≈t0+t+Δ，则判断电能表B1相位为B相。若(t0+t)±δ≈t0+T/2+t-Δ，则判断电能表B1相位为C相。

具体地，在一实施例中，在上述步骤S104之后，上述的方法还包括如下步骤：

步骤S107：将各电能表对应用户节点的相位发送至监测主站和/或转发至与目标供电台区相同和/或上一级别的供电台区中的采集器。

具体地，如图1所示，当当前采集器得到当前台区所有电能表的相位信息之后，将保存的相位信息进行上传和/或转发，上传和/或转发对象为主监测站和/或与目标供电台区相同级别和/或上一级别的供电台区中的采集器，如图1中的台区1中的采集器A1可以将最终的相位结果发送至相同级别的A2、A3等或者发送至上一级别的集中器以及主监测站等，此外，在实际应用中，采集器A1还可以不进行相位识别，而是将其所属台区所有用户节点的电能表相位信息直接发送至同一级别或上一级别的采集器以及监测主站，由监测主站或其它采集器进行相位识别，本发明并不以此为限。示例性地，本发明实施例通过设计的这种蓝牙组网结构，将一个采集器的相位信息转发至多个接收端，保证了信息传输的稳定性，当某一个采集器出现异常时，也不影响整体系统的相位识别过程，大大提高了该相位识别方法的稳定性。

具体地，在一实施例中，所有电能表两两之间通信连接，预设供电台区的通信方式为蓝牙组网；采集器为其中一用户节点上设置的电能表。

通过执行上述各个步骤，本发明实施例提供的目标供电台区相位识别的方法，通过实时监测台区内三相电过零点时间，进而在三相电中任意一相出现过零点时，开始采集电能表的过零点时间，保证采集到的信息时效性，提高准确性。通过用户节点零点信息与标准供电台区三相电零点信息的比对，可以精确地确定用户节点的相位，并且各个用户节点间通过蓝牙组网无线通讯的方式，避免了线路故障对通讯的影响，提高了数据传输的稳定性，并且采集器可进行灵活设置，有利于进一步提高数据传输的稳定性，保证相位识别结果的准确性,提高了该相位识别方法的稳定性。

本发明实施例还提供了一种目标供电台区相位识别装置，目标供电台区包括若干用户节点，用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，如图5所示，该目标供电台区相位识别装置包括：

监测模块101，采集器监测目标供电台区的三相电过零点时间。具体内容参见上述方法实施例中步骤S101的相关描述，在此不再进行赘述。

发送模块102，在监测到目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向目标供电台区内用户节点对应的电能表发送抄表指令。具体内容参见上述方法实施例中步骤S102的相关描述，在此不再进行赘述。

检测模块103，接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。具体内容参见上述方法实施例中步骤S103的相关描述，在此不再进行赘述。

本发明实施例提供的目标供电台区相位识别装置，用于执行上述实施例提供的目标供电台区相位识别方法，其实现方式与原理相同，详细内容参见上述方法实施例的相关描述，不再赘述。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种目标供电台区相位识别方法，所述目标供电台区包括采集器和若干用户节点，所述用户节点上设置有电能表，所述电能表两两之间通信连接，其特征在于，所述方法包括：

采集器监测所述目标供电台区的三相电过零点时间；

在监测到所述目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向所述目标供电台区用户节点对应的电能表发送抄表指令；

采集器接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

计算每个用户节点与其他所有用户节点间的通信距离总和；

基于所述通信距离总和由大到小的排序结果，确定所述采集器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

获取当前通讯状态；

判断所述当前通讯状态是否正常；

当所述当前通讯状态正常时，执行所述监测所述目标供电台区的三相电信息的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

当所述当前通讯状态异常时，对所述采集器进行更新，并利用更新后的采集器执行所述监测所述目标供电台区的三相电过零点时间的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述采集器进行更新，包括：

基于所述通信距离总和由大到小的排序结果，对所述采集器进行更新。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位，包括：

判断当前电能表的实际过零时间是否属于所述标准三相过零时间中三相过零时间的预设范围；

当当前电能表的实际过零时间属于所述标准三相过零时间中当前相过零时间的预设范围时，确定所述当前电能表对应的用户节点的相位为当前相，其中，所述当前相为A相、B相、C相中的任意一相。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将各电能表对应用户节点的相位发送至监测主站和/或转发至与所述目标供电台区相同级别和/或上一级别的供电台区中的采集器。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标供电台区的通信方式为蓝牙组网。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集器为所述目标供电台区中任一用户节点上设置的电能表。

10.一种目标供电台区相位识别装置，应用于目标供电台区中的采集器，所述目标供电台区包括若干用户节点，所述用户节点上设置有电能表，所有电能表两两之间通信连接，其特征在于，所述装置包括：

监测模块，采集器监测所述目标供电台区的三相电过零点时间；

发送模块，在监测到所述目标供电台区的三相电中任意一相出现过零点时，向所述目标供电台区用户节点对应的电能表发送抄表指令；

检测模块，接收各电能表发送的实际过零时间，根据各电能表发送的实际过零时间与所述目标供电台区的标准三相过零时间的关系，确定各电能表对应用户节点的相位。

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