CN113300460A - 一种拓扑识别系统及其识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种拓扑识别系统及其识别方法，包括若干个识别主机和若干个识别从机，识别主机安装于被测拓扑的近负荷侧，识别从机安装于被测拓扑近电源侧的每一条线路上；识别系统还包括与识别主机和识别从机分别通信连接的云平台。识别主机在被测拓扑的近负荷侧输入高频电流，发送关于高频电流的第一电流信号至云平台；识别从机通过开口互感器卡钳固定在近电源侧，监测线路中的高频电流，并将监测到的高频电流转化为第二电流信号发送至云平台，云平台比对第一电流信号和第二电流信号，输出识别结果。本发明提供的一种拓扑识别系统及其识别方法，能够在不停电的情况下对配电网的拓扑自动快速识别，极大地提高了配电网的识别效率。

Description

一种拓扑识别系统及其识别方法

技术领域

本发明涉及电网拓扑数据管理技术领域，特别是一种拓扑识别系统及其识别方法。

背景技术

近年来，人们生活水平不断提升，直接促进了电力用户负荷的增加，从而导致用户内部和台区的电力设施频繁变动和调整(如迁建、扩容、割接、布点等)，负荷端与配电网线路的对应关系变得混乱，与设计档案的图纸严重不符。

该现象给配电网的运行和管理带来极大不便，同时对用户的用电安全构成威胁。在辨识台区拓扑方面，国内外学者做了很多研究，主要集中在利用通讯手段对台区以下到用户电表一级的拓扑辨识。

在用户级负荷与配电线路的梳理方面，鲜有切实有效的方法。在实际应用中，最常见的方式是通过断电的方式进行搜索，该方法不仅耗时耗力，还会影响用户的正常用电。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种拓扑识别系统及其识别方法，本发明提供的技术方案能够在不停电的情况下对配电网的拓扑进行自动快速识别，极大地提高了配电网的识别效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种拓扑识别系统，包括若干个识别主机和若干个识别从机，所述识别主机安装于被测拓扑的近负荷侧，所述识别从机安装于所述被测拓扑近电源侧的每一条线路上；所述识别系统还包括与所述识别主机和识别从机分别通信连接的云平台；

所述识别主机被配置为在被测拓扑的近负荷侧输入高频电流，并发送关于高频电流的第一电流信号至云平台；所述识别从机被配置为通过开口互感器监测线路中的高频电流，并将监测到的高频电流转化为第二电流信号发送至所述云平台，所述云平台被配置为比对所述第一电流信号和第二电流信号，输出识别结果。

进一步的，所述识别主机的火线和零线通过连接组件与被测拓扑的市电插孔对接，所述单相变流器用于产生高频电流。

进一步的，所述识别主机具有单相变流器和第一控制组件，所述第一控制组件包括第一处理器、人机交互模块以及第一无线通信模块；所述人机交互模块被配置为展示所述识别主机当前的运行状态，接收授权操作人员输入的控制指令，并将所述控制指令发送至所述第一处理器；所述第一处理器被配置为实时监测所述单相变流器的工作状态，并根据所述控制指令控制所述单相变流器向所述被测拓扑注入高频电流；所述第一无线通信模块被配置为接收所述第一处理器发送的第一电流信号，并将所述第一电流信号发送至所述云平台。

进一步的，所述单相变流器并联有可控开关，在市电断开状态下，所述可控开关处于常闭状态，当所述单相变流器上电工作时，所述可控开关断开。

进一步的，所述识别从机包括开口电流互感器和第二控制组件，所述开口电流互感器被配置为卡接在所述被测拓扑近电源侧线路的火线上，将检测到的高频电流转换为第二电流信号；所述第二控制组件被配置为接收所述开口电流互感器转化的第二电流信号，记录接收到所述第二电流信号并将所述第二电流信号发送至所述云平台。

进一步的，所述第二控制组件包括第二处理器和第二无线通信模块；所述第二处理器被配置为实时监测所述开口电流互感器的工作状态，并接收所述开口电流互感器发送的第二电流信号；所述第二无线通信模块被配置为接收所述第二处理器发送的所述第二电流信号，并将所述第二电流信号发送至所述云平台。

进一步的，所述第一电流信号包括识别主机发出的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息；所述第二电流信号包括识别从机检测到的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息。

一种拓扑识别方法，包括如下步骤：

步骤1：获取识别主机发送的第一电流信号和识别从机发送的第二电流信号；

步骤2：令i=1，将第一电流信号赋值算法变量，进入下一步骤；

步骤3：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的频率大小、频段的先后顺序一致，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤4：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的开始时间差在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤5：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者各频段的幅值差均在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤6：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果第二电流信号上报的持续时间不大于第一电流信号上报的持续时间，进入下一步骤；否则进入步骤8；

步骤7：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路为同一线路，进入步骤10；

步骤8：判断i的数值是否大于识别从机的数量，如果是，进入下一步骤；否则，将i自增1，进入步骤3；

步骤9：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路均不为同一线路，进入步骤10；

步骤10：结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种拓扑识别系统及其识别方法，能够在不停电的情况下对配电网的拓扑自动快速识别，极大地提高了配电网的识别效率。

附图说明

图1 是本发明实施例中的拓扑识别系统示意图；

图2 是本发明实施例中的识别主机示意图；

图3 是本发明实施例中的单相变流器主电路拓扑图；

图4 是本发明实施例中的识别从机示意图；

图5 是本发明实施例中拓扑识别方法的步骤流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。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。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参阅图1本发明实施例提供了一种拓扑识别系统，包括一个识别主机和n个识别从机，识别主机安装于被测拓扑的近负荷侧，识别从机安装于被测拓扑近电源侧的每一条线路上；识别系统还包括与识别主机和识别从机分别通信连接的云平台；n是被测拓扑的线路数，识别系统采用统一的时间基准。

识别主机在被测拓扑的近负荷侧输入高频电流，发送关于高频电流的第一电流信号至云平台；识别从机通过开口互感器卡钳固定在近电源侧，监测线路中的高频电流，并将监测到的高频电流转化为第二电流信号发送至云平台，云平台比对第一电流信号和第二电流信号，输出识别结果。

具体的，当第一电流信号和第二电流信号的各项信息相同时，识别主机所在线路与识别从机所在线路为同一线路；当第一电流信号和第二电流信号的某项信息不同时，识别主机所在线路与识别从机所在线路不为同一线路，云平台由此得出拓扑的对应关系，并将识别结果以报告形式发送给用户。

本实施例中，识别主机的火线和零线通过连接组件与被测拓扑的市电插孔对接。

本实施例中，请参阅图2，识别主机具有单相变流器和第一控制组件，第一控制组件包括第一处理器、人机交互模块以及第一无线通信模块；人机交互模块被配置为展示识别主机当前的运行状态，接收授权操作人员输入的控制指令，并将控制指令发送至第一处理器；第一处理器被配置为实时监测单相变流器的工作状态，并根据控制指令控制单相变流器向被测拓扑注入高频电流；第一无线通信模块被配置为接收第一处理器发送的第一电流信号，并将第一电流信号发送至云平台。

具体的，例如在10:00:00的时刻，单相变流器接收由授权操作人员输入第一处理器的控制指令（0.01；10000；0.5），单相逆变器根据控制指令向被测拓扑线路中注入0.01A、10kHz的无功电流，持续时间为0.5s。

本实施例中，请参阅图3，单相变流器并联有可控开关，在市电断开状态下，可控开关处于常闭状态，当单相变流器上电工作时，可控开关断开。

本实施例中，请参阅图4，识别从机包括开口电流互感器和第二控制组件，开口电流互感器被配置为卡接在被测拓扑近电源侧线路的火线上，将检测到的高频电流转换为第二电流信号；第二控制组件被配置为接收开口电流互感器转化的第二电流信号，记录接收到第二电流信号并将第二电流信号发送至云平台。开口电流互感器卡接在被测拓扑近电源侧的火线上，将大电流转换为小电流信号，对电流信号的高频段具有较高的增益。

本实施例中，第二控制组件包括第二处理器和第二无线通信模块；第二处理器被配置为实时监测开口电流互感器的工作状态，并接收开口电流互感器发送的第二电流信号；第二无线通信模块被配置为接收第二处理器发送的第二电流信号，并将第二电流信号发送至云平台。

本实施例中，第一电流信号包括识别主机发出的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息；第二电流信号包括识别从机检测到的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息。

请参阅图5，本发明实施例还提供了一种拓扑识别方法，包括如下步骤：

步骤1：获取识别主机发送的第一电流信号和识别从机发送的第二电流信号；

步骤2：令i=1，将第一电流信号赋值算法变量，进入下一步骤；

步骤3：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的频率大小、频段的先后顺序一致，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤4：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的开始时间差在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤5：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者各频段的幅值差均在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤6：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果第二电流信号上报的持续时间不大于第一电流信号上报的持续时间，进入下一步骤；否则进入步骤8；

步骤7：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路为同一线路，进入步骤10；

步骤8：判断i的数值是否大于识别从机的数量，如果是，进入下一步骤；否则，将i自增1，进入步骤3；

步骤9：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路均不为同一线路，进入步骤10；

步骤10：结束。

本实施例中的识别方法通过将识别主机发送的第一电流信号与各个线路上识别从机上的第二电流信号进行一一对比，当第一电流信号与第二电流信号对应时，即可认为识别主机所在线路与识别从机所在线路为同一线路，因此，当经过多次比对后，即可实现配电网的拓扑的自动快速识别。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种拓扑识别系统，其特征在于：包括若干个识别主机和若干个识别从机，所述识别主机安装于被测拓扑的近负荷侧，所述识别从机安装于所述被测拓扑近电源侧的每一条线路上；所述识别系统还包括与所述识别主机和识别从机分别通信连接的云平台；

所述识别主机被配置为在被测拓扑的近负荷侧输入高频电流，并发送关于高频电流的第一电流信号至云平台；所述识别从机被配置为通过开口互感器监测线路中的高频电流，并将监测到的高频电流转化为第二电流信号发送至所述云平台，所述云平台被配置为比对所述第一电流信号和第二电流信号，输出识别结果。

2.根据权利要求1所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述识别主机的火线和零线通过连接组件与被测拓扑的市电插孔对接。

3.根据权利要求2所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述识别主机具有单相变流器和第一控制组件，所述第一控制组件包括第一处理器、人机交互模块以及第一无线通信模块；所述人机交互模块被配置为展示所述识别主机当前的运行状态，接收授权操作人员输入的控制指令，并将所述控制指令发送至所述第一处理器；所述第一处理器被配置为实时监测所述单相变流器的工作状态，并根据所述控制指令控制所述单相变流器向所述被测拓扑注入高频电流；所述第一无线通信模块被配置为接收所述第一处理器发送的第一电流信号，并将所述第一电流信号发送至所述云平台。

4.根据权利要求3所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述单相变流器并联有可控开关，在市电断开状态下，所述可控开关处于常闭状态，当所述单相变流器上电工作时，所述可控开关断开。

5.根据权利要求1所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述识别从机包括开口电流互感器和第二控制组件，所述开口电流互感器被配置为卡接在所述被测拓扑近电源侧线路的火线上，将检测到的高频电流转换为第二电流信号；所述第二控制组件被配置为接收所述开口电流互感器转化的第二电流信号，记录接收到所述第二电流信号并将所述第二电流信号发送至所述云平台。

6.根据权利要求5所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述第二控制组件包括第二处理器和第二无线通信模块；所述第二处理器被配置为实时监测所述开口电流互感器的工作状态，并接收所述开口电流互感器发送的第二电流信号；所述第二无线通信模块被配置为接收所述第二处理器发送的所述第二电流信号，并将所述第二电流信号发送至所述云平台。

7.根据权利要求1所述的拓扑识别系统，其特征在于：所述第一电流信号包括识别主机发出的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息；所述第二电流信号包括识别从机检测到的高频电流的时间、频率、幅值、持续时间以及相位信息。

8.一种拓扑识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：获取识别主机发送的第一电流信号和识别从机发送的第二电流信号；

步骤2：令i=1，将第一电流信号赋值算法变量，进入下一步骤；

步骤3：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的频率大小、频段的先后顺序一致，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤4：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者的开始时间差在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤5：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果两者各频段的幅值差均在预定范围内，进入下一步骤；否则，进入步骤8；

步骤6：对比第一电流信号和第i个第二电流信号，如果第二电流信号上报的持续时间不大于第一电流信号上报的持续时间，进入下一步骤；否则进入步骤8；

步骤7：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路为同一线路，进入步骤10；

步骤8：判断i的数值是否大于识别从机的数量，如果是，进入下一步骤；否则，将i自增1，进入步骤3；

步骤9：判定当前检测到第i个第二电流信号的识别从机所在线路与识别主机所在线路均不为同一线路，进入步骤10；

步骤10：结束。

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