CN113435610A - 基于低压物联感知终端确定分级线损的方法 - Google Patents

基于低压物联感知终端确定分级线损的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，所述方法包括如下步骤：S1：确定目标台区所用电表的用电相数，即电表是一相电表还是三相电表，若为一相电表，则进入步骤S3，若为三相电表，则进入步骤S2；S2：确定电表相位；S3：确定台区拓扑结构；S4：确定多级分相线损，所述多级线损包括低压物联感知表箱线损、分相线损、分支线损和台区线损。本申请可以在系统中显示该台区及各个分支的当日统计线损及统计线损率，实现了统计线损的时效性，且结果准确率高，有利于提高线损管理水平，为降损策略研究、线损异常分析等后续应用提供可靠的数据支持。

Description

基于低压物联感知终端确定分级线损的方法
技术领域
本发明涉及配电信息技术领域，尤其涉及一种基于低压物联感知终端确定分级线损的方法。
背景技术
低压物联感知终端是安装在分支箱侧或电表箱侧的具备交采计量、电能表数据采集、电能表相位识别、线损分析、台区拓扑识别、温湿度等环境量采集、停上电主动上报、低压故障识别等功能于一体的低压台区边缘计算设备，通过对末端电网数据采集、整理、分析工作，为智能电网提供数据支撑，进一步强化电网反馈环节的实际作用，让用户得到更加精准且优质的电力服务，以实现新一代智能电网建设精品台区的目的。线损是电能从发电厂传播到客户的过程中，在输电、变电、配电和营销各环节中所产生的电能损耗和损失。线损率是电力企业的一项重要综合性技术经济指标，它反映了一个电网的规划设计、生产技术和运营管理的水平，是国家考核电网企业的重要技术经济指标。但是目前的一些线损计算方法，常需要人工去梳理整个台区的线路物理拓扑结构，对于目前部分城中村或者农网等线路关系复杂的台区，维护成本高且效率较低；目前的线损计算算法也不能实现多级、分相线损，这使得目前电网低压台区线路及设备状态不能有效监控，线损异常等问题只能定位到台区，不能细分到每一条分支线路或表箱侧。
因此，亟需一种新的基于低压物联感知确定分级线损的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：确定目标台区所用电表的用电相数，即电表是一相电表还是三相电表，若为一相电表，则进入步骤S3，若为三相电表，则进入步骤S2；
S2：确定电表相位；
S3：确定台区拓扑结构；
S4：确定多级分相线损，所述多级线损包括低压物联感知表箱线损、分相线损、分支线损和台区线损。
进一步，步骤S1包括如下步骤：
S101：选择当前初始RS485波特率，选择当前初始电能表645-2007通信规约，使用通配地址组协议帧读取表地址；
S102：判断是否收到回复，若是，则进行步骤S105，若否，则进入步骤S103；
S103：判读波特率切换是否结束，若是，则进入步骤S104，若否，则切换波特率后进入步骤S101；
S104：判断协议切换是否结束，若是，进入步骤S109，若否，则切换协议并重置波特率后进入步骤S101；
S105：记录当前波特率和协议；
S106：开始缩位搜表，发送部分字节是通配地址的协议帧读取表地址；
S107：判断是否收到回复，若是，则记录表档案，若否则表地址增加；
S108：判断表地址当前字节是否大于十六进制的99，若是，则进入步骤S103，若否，则进入步骤S106；
S109：根据电表协议顺序读取电表电压数据块；
S110：判断电表B相和C相电压是否要效，若是，则电表为三相电表，若否，则为一相电表。
进一步，步骤S2包括如下步骤：
S201：采集低压物联感知终端交采三相冻结电压；
S202：低压物联感知终端根据自动搜表获取的电表档案中的电表地址、电表485通信波特率、电表协议类型，并读取下挂电表的冻结电压；
S203：判断采样点个数是否满足预设采样点数量，
若是，进入步骤S204，若否，进入步骤S201；
S204：确定电表电压和低压物联感知终端交采三相电压的皮尔逊相关系数r，
Figure BDA0003126589150000031
其中，r为皮尔逊相关系数，r的绝对值越接近1，表明电表的相位归属于当前计算相位的可能性越大，Xi表示电表电压第i个采样值，
Figure BDA0003126589150000032
表示电表电压的平均值，Yi表示低压物联感知终端当前计算相位电压第i个采样值，
Figure BDA0003126589150000033
表示低压物联感知终端当前计算相位电压的平均值；
S205：比较A相、B相和C相的皮尔逊相关系数的绝对值，取最大值的所属相位确定为电表的归属相位。
进一步，所述步骤S3包括如下步骤：
S301：对采样的电流AD数据进行离散傅里叶变化；
S302：提取频谱数据，提取发送信息中的特征字节，记录识别结果；
S303：集中器抄读低压物联感知终端并梳理识别结果，整理出整个台区的拓扑结构。
进一步，所述步骤S4包括如下步骤：
S401：确定表箱线损：
S4011：确定采集周期；
S4012：表箱侧的低压物联感知终端周期按照搜表搜到的电表档案在内部的存储顺序采集下挂电表的总电能示值；
S4013：确定表箱侧的低压物联感知终端第j个电表的第k周期内用电量ΔWj(k)：
ΔWj(k)＝Wj(k+1)-Wj(k) (2)
其中，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，Wj(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wj(k)表示第j个电表的第k个采样点电能示值；
S4014：确定表箱侧的低压物联感知终端表箱线损α；
Figure BDA0003126589150000041
其中，α表示表箱侧的低压物联感知终端表箱线损，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，ΔW(k)表示表箱侧第k周期内用电量，J表示本表箱内电表数量。
进一步，所述步骤S4还包括如下步骤：
S402：确定分相线损：
S4021：集中器根据相位信息分别统计归属于ABC三相的电表用电量ΔWp(k)，
△Wp(k)＝Wp(k+1)-Wp(k) (4)
其中，△Wp(k)表示第p个电表的第k周期内用电量，Wp(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wp(k)表示第p个电表的第k个采样点电能示值；
S4022：确定分相线损β，
Figure BDA0003126589150000042
其中，β表示分相线损，ΔWp-all(k)表示总表的第k周期内某相用电量，ΔWp(k)表示归属于某相的电表用电量，P表示归属于某相的电表数量。
进一步，所述步骤S4还包括如下步骤：
S403：确定分支线损：
S4031：集中器根据拓扑信息分别统计某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量ΔW进(k)和出线低压物联感知终端采集的用电量ΔW出(k)，计算公式如下；
△W进(k)＝W进(k+1)-W进(k) (6)
其中，△W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k周期内用电量，W进(k+1)表示进线低压物联感知终端的第k+1个采样点电能示值，W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k个采样点电能示值，出线低压物联感知终端计算公式也相同；
S4032：确定分支线损，集中器计算分支线损；
Figure BDA0003126589150000051
其中，γ表示分支线损，ΔW进(k)表示某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量，ΔW出(k)表示出线低压物联感知终端采集的用电量。
进一步，所述步骤S4还包括如下步骤：
S404：确定台区线损：
S4041：集中器提取台区总表数据ΔW总(k)及台区内所有用户电表的数据
Figure BDA0003126589150000052
S4042：集中器计算整台区线损；
Figure BDA0003126589150000061
其中，ε表示整台区线损，ΔW总(k)表示台区总表数据，
Figure BDA0003126589150000062
表示台区内所有用户电表的数据，I表示变量，L表示台区用户电表总数。
本发明的有益技术效果：
1、克服现有技术的不足，不用人工维护档案排查现场，即可自动获取表箱内电表档案及电表的相位信息以及台区的线路拓扑信息。
2、不需要人工统计数据，即可本地计算表箱线损，同时实现分相线损、分支线损、整台区线损多级线损确定。
3、可以在系统中显示该台区及各个分支的当日统计线损及统计线损率，实现了统计线损的时效性，且结果准确率高，有利于提高线损管理水平，为降损策略研究、线损异常分析等后续应用提供可靠的数据支持；线损异常等问题可以高效定位明确，细分到每一条分支出线或表箱，有效摸排和治理台区低电压和线损问题，有助于辅助诊断决策及管控水平，提高效率和效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的台区三级结构图。
图2为本发明的RS485自动搜表流程图。
图3为本发明的基于电压跟随曲线算法的相位自识别流程图。
图4为本发明的多级线损计算流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明：
本发明提供一种基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：确定目标台区所用电表的用电相数，即电表是一相电表还是三相电表，若为一相电表，则进入步骤S3，若为三相电表，则进入步骤S2；
S2：确定电表相位；
S3：确定台区拓扑结构；
S4：确定多级分相线损，所述多级线损包括低压物联感知表箱线损、分相线损、分支线损和台区线损。上述技术方案，克服现有技术的不足，不用人工维护档案排查现场，即可自动获取表箱内电表档案及电表的相位信息以及台区的线路拓扑信息。
在本实施例中，步骤S1包括如下步骤：如图2所示，
S101：选择当前初始RS485波特率，选择当前初始电能表645-2007通信规约，使用通配地址组协议帧读取表地址；
S102：判断是否收到回复，若是，则进行步骤S105，若否，则进入步骤S103；
S103：判读波特率切换是否结束，若是，则进入步骤S104，若否，则切换波特率后进入步骤S101；
S104：判断协议切换是否结束，若是，进入步骤S109，若否，则切换协议并重置波特率后进入步骤S101；
S105：记录当前波特率和协议；
S106：开始缩位搜表，发送部分字节是通配地址的协议帧读取表地址；
S107：判断是否收到回复，若是，则记录表档案，若否则表地址增加；
S108：判断表地址当前字节是否大于十六进制的99，若是，则进入步骤S103，若否，则进入步骤S106；
S109：根据电表协议顺序读取电表电压数据块；
S110：判断电表B相和C相电压是否要效，若是，则电表为三相电表，若否，则为一相电表。
在本实施例中，步骤S2包括如下步骤：如图3所示，
S201：采集低压物联感知终端交采三相冻结电压；
S202：低压物联感知终端根据自动搜表获取的电表档案中的电表地址、电表485通信波特率、电表协议类型，并读取下挂电表的冻结电压；
S203：判断采样点个数是否满足预设采样点数量，计算要求，为了使采样数据能体现电压的全天数据特性，故要求采样点个数为96个采样点，默认采集周期是15分钟，故每天可采集96个采样点，若是，进入步骤S204，若否，进入步骤S201；
S204：确定电表电压和低压物联感知终端交采三相电压的皮尔逊相关系数r，
Figure BDA0003126589150000081
其中，r为皮尔逊相关系数，r的绝对值越接近1，表明电表的相位归属于当前计算相位的可能性越大，Xi表示电表电压第i个采样值，
Figure BDA0003126589150000082
表示电表电压的平均值，Yi表示低压物联感知终端当前计算相位电压第i个采样值，
Figure BDA0003126589150000083
表示低压物联感知终端当前计算相位电压的平均值；
S205：比较A相、B相和C相的皮尔逊相关系数的绝对值，取最大值的所属相位确定为电表的归属相位。
在本实施例中，所述步骤S3包括如下步骤：如图4所示，
S301：对采样的电流AD数据进行离散傅里叶变化；
S302：提取频谱数据，提取发送信息中的特征字节，在本实施例中，考虑到识别信号强度和器件散热，采用“AA E9”作为特征字节，记录识别结果；
S303：集中器抄读低压物联感知终端并梳理识别结果，整理出整个台区的拓扑结构。如图1所示，图1为台区三级结构图，低压物联感知终端利用拓扑识别算法负责梳理电表箱、分支线的拓扑结构，集中器根据低压物联感知终端的连接关系及读取低压物联感知终端的识别结果整理整个台区的拓扑结构，集中器的处理芯片为NUC972，是4核高性能处理器。
在本实施例中，所述步骤S4包括如下步骤：如图4所示，
S401：确定表箱线损：
S4011：确定采集周期；在本实施例中，采集周期为一天；
S4012：表箱侧的低压物联感知终端周期按照搜表搜到的电表档案在内部的存储顺序采集下挂电表的总电能示值；
S4013：确定表箱侧的低压物联感知终端第j个电表的第k周期内用电量ΔWj(k)：
ΔWj(k)＝Wj(k+1)-Wj(k) (2)
其中，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，Wj(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wj(k)表示第j个电表的第k个采样点电能示值；(请补充字母表示的含义)
S4014：确定表箱侧的低压物联感知终端表箱线损α；
Figure BDA0003126589150000091
其中，α表示表箱侧的低压物联感知终端表箱线损，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，J表示本表箱内电表数量。
在本实施例中，所述步骤S4还包括如下步骤：
S402：确定分相线损：
S4021：集中器根据相位信息分别统计归属于ABC三相的电表用电量ΔWp(k)，
△Wp(k)＝Wp(k+1)-Wp(k) (4)
其中，△Wp(k)表示第p个电表的第k周期内用电量，Wp(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wp(k)表示第p个电表的第k个采样点电能示值；
S4022：确定分相线损，
Figure BDA0003126589150000092
其中，β表示分相线损，ΔWp-all(k)表示总表的第k周期内某相用电量，ΔWp(k)表示归属于某相的电表用电量，P表示归属于某相的电表数量。
在本实施例中，所述步骤S4还包括如下步骤：
S403：确定分支线损：
S4031：集中器根据拓扑信息分别统计某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量ΔW进(k)和出线低压物联感知终端采集的用电量ΔW出(k)，计算公式如下；
△W进(k)＝W进(k+1)-W进(k) (6)
其中，△W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k周期内用电量，W进(k+1)表示进线低压物联感知终端的第k+1个采样点电能示值，W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k个采样点电能示值，出线低压物联感知终端计算公式也相同；
S4032：确定分支线损，集中器计算分支线损；
Figure BDA0003126589150000101
其中，γ表示分支线损，ΔW进(k)表示某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量，ΔW出(k)表示出线低压物联感知终端采集的用电量。
在本实施例中，所述步骤S4还包括如下步骤：
S404：确定台区线损：
S4041：集中器提取台区总表数据ΔW总(k)及台区内所有用户电表的数据
Figure BDA0003126589150000102
S4042：集中器计算整台区线损；
Figure BDA0003126589150000103
其中，ε表示整台区线损，ΔW总(k)表示台区总表数据，
Figure BDA0003126589150000104
表示台区内所有用户电表的数据，I表示变量，L表示台区用户电表总数。
下面结合本方法梳理一个具体的实例：
这里根据某公司科技产业园内员工宿舍1个小型台区数据给出本发明的一个具体实施例：
下表为1号表箱的1小时内用电量数据：
表箱1 A相 B相 C相
低压物联感知终端1 0.303 0.146 0.311
户表1 0.133
户表2 0.223
户表3 0.012
户表4 0.078
户表5 0.307
利用公式(3)
Figure BDA0003126589150000111
计算得到1号表箱侧的低压物联感知终端表箱线损
Figure BDA0003126589150000112
下表为2号表箱的1小时内用电量数据：
表箱2 A相 B相 C相
低压物联感知终端2 0.276 0.144 0.420
户表6 0.133
户表7 0.145
户表8 0.126
户表9 0.140
户表10 0.286
利用公式(3)
Figure BDA0003126589150000113
计算得到2号表箱侧的低压物联感知终端表箱线损
Figure BDA0003126589150000114
下表为3号表箱的1小时内用电量数据：
表箱3 A相 B相 C相
低压物联感知终端3 0.656 0.375 0.483
户表11 0.251
户表12 0.260
户表13 0.133
户表14 0.359
户表15 0.316
户表16 0.162
利用公式(3)
Figure BDA0003126589150000121
计算得到3号表箱侧的低压物联感知终端表箱线损
Figure BDA0003126589150000122
下表为分支进出线的1小时内用电量数据：
分支进出线设备 A相 B相 C相
进线低压物联感知终端4 1.342 0.681 1.269
出线低压物联感知终端5 1.249 0.670 1.233
利用公式(7)
Figure BDA0003126589150000123
计算得到分支线损
Figure BDA0003126589150000124
下表为台区总表的1小时内用电量数据：
A相 B相 C相
台区总表 1.348 0.685 1.277
利用公式(5)
Figure BDA0003126589150000125
计算得到
A相线损
Figure BDA0003126589150000126
B相线损
Figure BDA0003126589150000127
C相线损
Figure BDA0003126589150000128
利用公式(8)
Figure BDA0003126589150000129
计算得到整台区线损
Figure BDA00031265891500001210
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：确定目标台区所用电表的用电相数，即电表是一相电表还是三相电表，若为一相电表，则进入步骤S3，若为三相电表，则进入步骤S2；
S2：确定电表相位；
S3：确定台区拓扑结构；
S4：确定多级分相线损，所述多级线损包括低压物联感知表箱线损、分相线损、分支线损和台区线损。
2.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：步骤S1包括如下步骤：
S101：选择当前初始RS485波特率，选择当前初始电能表645-2007通信规约，使用通配地址组协议帧读取表地址；
S102：判断是否收到回复，若是，则进行步骤S105，若否，则进入步骤S103；
S103：判读波特率切换是否结束，若是，则进入步骤S104，若否，则切换波特率后进入步骤S101；
S104：判断协议切换是否结束，若是，进入步骤S109，若否，则切换协议并重置波特率后进入步骤S101；
S105：记录当前波特率和协议；
S106：开始缩位搜表，发送部分字节是通配地址的协议帧读取表地址；
S107：判断是否收到回复，若是，则记录表档案，若否则表地址增加；
S108：判断表地址当前字节是否大于十六进制的99，若是，则进入步骤S103，若否，则进入步骤S106；
S109：根据电表协议顺序读取电表电压数据块；
S110：判断电表B相和C相电压是否要效，若是，则电表为三相电表，若否，则为一相电表。
3.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：步骤S2包括如下步骤：
S201：采集低压物联感知终端交采三相冻结电压；
S202：低压物联感知终端根据自动搜表获取的电表档案中的电表地址、电表485通信波特率、电表协议类型，并读取下挂电表的冻结电压；
S203：判断采样点个数是否满足预设采样点数量，
若是，进入步骤S204，若否，进入步骤S201；
S204：确定电表电压和低压物联感知终端交采三相电压的皮尔逊相关系数r，
Figure FDA0003126589140000021
其中，r为皮尔逊相关系数，r的绝对值越接近1，表明电表的相位归属于当前计算相位的可能性越大，Xi表示电表电压第i个采样值，
Figure FDA0003126589140000022
表示电表电压的平均值，Yi表示低压物联感知终端当前计算相位电压第i个采样值，
Figure FDA0003126589140000023
表示低压物联感知终端当前计算相位电压的平均值；
S205：比较A相、B相和C相的皮尔逊相关系数的绝对值，取最大值的所属相位确定为电表的归属相位。
4.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述步骤S3包括如下步骤：
S301：对采样的电流AD数据进行离散傅里叶变化；
S302：提取频谱数据，提取发送信息中的特征字节，记录识别结果；
S303：集中器抄读低压物联感知终端并梳理识别结果，整理出整个台区的拓扑结构。
5.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述步骤S4包括如下步骤：
S401：确定表箱线损：
S4011：确定采集周期；
S4012：表箱侧的低压物联感知终端周期按照搜表搜到的电表档案在内部的存储顺序采集下挂电表的总电能示值；
S4013：确定表箱侧的低压物联感知终端第j个电表的第k周期内用电量ΔWj(k)：
ΔWj(k)＝Wj(k+1)-Wj(k) (2)
其中，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，Wj(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wj(k)表示第j个电表的第k个采样点电能示值；
S4014：确定表箱侧的低压物联感知终端表箱线损α；
Figure FDA0003126589140000031
其中，α表示表箱侧的低压物联感知终端表箱线损，ΔWj(k)表示第j个电表的第k周期内用电量，ΔW(k)表示表箱侧第k周期内用电量，J表示本表箱内电表数量。
6.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
S402：确定分相线损：
S4021：集中器根据相位信息分别统计归属于ABC三相的电表用电量ΔWp(k)，
△Wp(k)＝Wp(k+1)-Wp(k) (4)
其中，△Wp(k)表示第p个电表的第k周期内用电量，Wp(k+1)表示第j个电表的第k+1个采样点电能示值，Wp(k)表示第p个电表的第k个采样点电能示值；
S4022：确定分相线损β，
Figure FDA0003126589140000041
其中，β表示分相线损，ΔWp-all(k)表示总表的第k周期内某相用电量，ΔWp(k)表示归属于某相的电表用电量，P表示归属于某相的电表数量。
7.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
S403：确定分支线损：
S4031：集中器根据拓扑信息分别统计某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量ΔW进(k)和出线低压物联感知终端采集的用电量ΔW出(k)，计算公式如下；
△W进(k)＝W进(k+1)-W进(k) (6)
其中，△W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k周期内用电量，W进(k+1)表示进线低压物联感知终端的第k+1个采样点电能示值，W进(k)表示进线低压物联感知终端的第k个采样点电能示值，出线低压物联感知终端计算公式也相同；
S4032：确定分支线损，集中器计算分支线损；
Figure FDA0003126589140000042
其中，γ表示分支线损，ΔW进(k)表示某分支的进线低压物联感知终端采集的用电量，ΔW出(k)表示出线低压物联感知终端采集的用电量。
8.根据权利要求1所述基于低压物联感知终端确定分级线损的方法，其特征在于：所述步骤S4还包括如下步骤：
S404：确定台区线损：
S4041：集中器提取台区总表数据ΔW总(k)及台区内所有用户电表的数据
Figure FDA0003126589140000051
S4042：集中器计算整台区线损；
Figure FDA0003126589140000052
其中，ε表示整台区线损，ΔW总(k)表示台区总表数据，
Figure FDA0003126589140000053
表示台区内所有用户电表的数据，I表示变量，L表示台区用户电表总数。
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