CN113904325A

CN113904325A - 一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法

Info

Publication number: CN113904325A
Application number: CN202111132467.8A
Authority: CN
Inventors: 宋传阳
Original assignee: Beijing Qianjingwuyou Electronic Science And Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Qianjingwuyou Electronic Science And Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-01-07

Abstract

本发明公开了一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，属于电力配用领域，所述采集终端主要负责对台区的分支节点控制和采集，在保证台区组网稳定的情况下，采集终端将台区内所有节点进行校时，以保证台区内节点时间同步；所示监测末端主要是进行特征电流的发送和接收识别；所述采样分析数据主要是利用计量芯片采集三路电流的ADC原始数据，进行FFT计算，得到各个谐波的数值。本发明是基于特征电流的低压台区电气拓扑识别，利用台区线路上各节点发送和接收特征电流信号，来达到识别拓扑关系的目的，通过向台区电网中注入特征电流信号，不会对电网增加干扰，且识别成功率极高，通过优化方案细节，识别成功率达到100％。

Description

一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法

技术领域

本发明属于电力配用领域，具体是一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法。

背景技术

当前市场对于低压台区电气拓扑识别方案主要有以下几种：1.台区停电方法，此方法识别成功率高，但是运维成本太高，加上频繁停复电对用户生活影响较大；2.工频畸变方法，该方法识别成功率较高，但受台区范围影响较大，无法在较大台区应用，只适用于比较小的台区；3.节点电压电流方法，该方法实施较方便，但受限于电压、电流采集存在误差，对时钟要求比较高，而且在电流比较小的台区，基本无法识别，整体识别成功率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

(1)在保证CCO组网完成的情况下，终端进行广播清除接收结果，主要是为了过滤掉以前的识别的结果(如果没有清除掉，对识别结果无影响)

(2)终端进行广播校时命令，保证台区内所有节点的时钟正确，另外作为辅助判断，是否为本次识别的结果；

(3)终端广播/单播轮询下发设置发送命令，使台区内所有节点在不同时间进行发送特征电流信号；

1)如果使用广播进行设置发送命令，优点是时间短，缺点是增加不确定性，不能保证台区内所有节点是否收到命令，此后仍需要单点查询每个节点是否接收到命令，实际上并没有节省时间，故此方案不采用；

2)如果使用单播进行设置发送命令，需轮询所有节点，对每个节点进行设置(监测末端发送信号立即执行)，且判断设置结果。根据判断一个终端发送信号总时间，来判断对下一个节点发送命令时间间隔。发送设置命令之前，需广播通知所有节点准备识别此次特征电流信号节点信息。

终端读取各个节点所有接收信号，且终端进行存储数据，读取完成后，统一进行分析数据

作为本发明的进一步方案：所述采集终端在启动对台区内节点进行下发设置发送信号前，广播清除所有节点以前存储的接收信号数据。

作为本发明的进一步方案：所述采集终端在每次下发设置信号前，都需要广播通知所有节点本次准备发送特征信号的节点信息。

作为本发明的进一步方案：所述终端使用单播进行设置发送命令，需轮询所有节点，对每个节点进行设置，监测末端发送信号立即执行，且判断设置结果。根据判断一个终端发送信号总时间，来判断对下一个节点发送命令时间间隔。发送设置命令之前，需广播通知所有节点准备识别此次特征电流信号节点信息。

作为本发明的进一步方案：所述末级节点只能接收到自身发送的信号，但需考虑有可能有的节点漏收其他节点数据。

作为本发明的进一步方案：所述终端在轮询下发设置发送信号数据时，两帧间隔保证大于一个整特征信号发送时间。

作为本发明的进一步方案：所述监测末端支持设置发送信号的起始时标，采用分支节点接收到命令应答后立即发送特征信号。

作为本发明的再进一步方案：所述典型拓扑端支路可反向验证此条线路的正确性，即通过下级节点不拥有上级节点的发送信号来验证。

与现有技术相比，本发明是基于特征电流的低压台区电气拓扑识别，利用台区线路上各节点发送和接收特征电流信号，来达到识别拓扑关系的目的，通过向台区电网中注入特征电流信号，不会对电网增加干扰，且识别成功率极高，通过优化方案细节，识别成功率达到100％。

附图说明

图1为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法的系统整体交互设计图。

图2为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中终端处理流程示意图。

图3为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中数据分析流程示意图。

图4为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中典型拓扑示意图。

图5为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中典型拓扑支路示意图。

图6为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中接收信号端流程设计示意图。

图7为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中采样分析数据流程示意图。

图8为一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法中恒流负载特征电流码位示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-6，一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，包括系统整体交互设计；所述系统整体交互设计包括采集终端和监测末端，采集终端主要负责对台区的分支节点控制和采集，在保证台区组网稳定的情况下，采集终端将台区内所有节点进行校时，以保证台区内节点时间同步。在启动对台区内节点进行下发设置发送信号前，广播清除所有节点以前存储的接收信号数据。所有准备工作做好以后，开始轮询对整个台区节点进行下发设置信号，确保每个节点都能够应答信息，否则无法进行台区拓扑识别验证。在每次下发设置信号前，都需要广播通知所有节点本次准备发送特征信号的节点信息。终端在轮询下发设置发送信号数据时，两帧间隔保证大于一个整特征信号发送时间。根据灵活设计原则，分支节点(监测末端)支持设置发送信号的起始时标，本次方案采用分支节点接收到命令应答后立即发送特征信号。当采集到台区内所有节点的数据以后，开始对数据进行统计分析，得出台区拓扑识别情况。

如图3所示，所述终端分析数据阶段的具体步骤如下：

(1)遍历所有节点接收统计的数据，查找所有末级节点；末级节点的特点是只能接收到自身发送的信号，但需考虑有可能有的节点漏收其他节点数据，导致只有自身发送的信号(有可能是非本台区节点，可单独对此节点进行测试)。

(2)根据所有末级节点，统计所有线路分支拓扑。

(3)如图4所示，所有的分支拓扑支线为：

a)1-1→2-1→3-1；

b)1-1→2-1→3-2→4-1→5-1；

c)1-1→2-1→3-2→4-2；

d)1-1→2-2→3-3；

(4)此时我们根据这几路支路中最复杂的一条支路进行分析1-1→2-1→3-2→4-1→5-1，由于节点发送特殊电流信号后，只有上级节点能够接收到信号，所以：

a)1-1包含了除自己以外2-1,3-2,4-1,5-1的发送信息；

b)2-1包含了除自己以外3-2,4-1,5-1的发送信息；

c)3-2包含了除自己以外4-1,5-1的发送信息；

d)4-1包含了除自己以外5-1的发送信息；

e)由以上分析，假设此条支路节点数量(即拥有5-1信息的节点数量)为n，每个节点拥有此条支路的信息数量为m，则支路节点的拓扑层级为：L＝n-m+1；

f)如果出现m、n、L不对应，则可能是节点接收数据不完整，导致拓扑识别失败；或者某个节点缺失，导致此条支路按照逻辑可以识别正常，但此节点一定会在其他支路暴露问题，故而导致整体拓扑识别失败。

g)按照此流程分析，识别出此条支路拓扑层级对应关系后，可再反向验证此条线路的正确性，即通过下级节点不拥有上级节点的发送信号来验证。

i.验证4-1除拥有自己以外只拥有5-1数据；

ii.验证3-2除拥有自己以外只拥有4-1、5-1数据；

iii.验证2-1除拥有自己以外只拥有3-2、4-1、5-1数据；

iv.验证1-1除拥有自己以外只拥有2-1、3-2、4-1、5-1数据；

(5)所有末级节点按照此规则识别完成后，如果都没有异常，则此次识别成功，如果出现部分节点异常，那么需要进行重新识别。

所述分支节点(监测末端)主要是进行特征电流的发送和接收识别。

所述接收信号的流程设计具体步骤如下：

1.当接收到集中器下发的广播通知信息后，开始收集三路电流ADC数据，并进行计算得到对应谐波数值，统计30s后，计算出谐波数值平均值Ha；此平均值认为是当前阶段线路上未发送特征信号时的谐波干扰数值；

2.继续进行ADC采样，统计分析特征电流信号频率的谐波值，如果计算连续n次能够达到特征电流的信号谐波值范围，则认为此节点能够接收到特征信号信息。

3.根据计算后的信息，记录相关信息，包括信号采集到的时间和信号结束的信息等。

所述采样分析数据，主要是利用计量芯片采集三路电流的ADC原始数据，进行FFT计算，得到各个谐波的数值。

所述特征电流信号特征为开关频率可设，默认为833.3Hz，同时高电平与低电平脉宽均可设；所述特征电流携带信息可设，起始符为AAH＝10101010B，控制码为E9H＝11101001B，后续扩展域信息长度可变。其中，码位为0时，无特征电流发送，码位为1时，有特征电流发送，每位编码发送时间长度可设，默认为600ms±15ms。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，包括采集终端和监测终端，所述采集终端主要负责对台区的分支节点控制和采集，在保证台区组网稳定的情况下，采集终端将台区内所有节点进行校时，以保证台区内节点时间同步；所示监测末端主要是进行特征电流的发送和接收识别；所述采样分析数据主要是利用计量芯片采集三路电流的ADC原始数据，进行FFT计算，得到各个谐波的数值。

一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法端交互设计具体步骤如下：

S1、在保证CCO组网完成的情况下，终端进行广播清除接收结果，主要是为了过滤掉以前的识别的结果(如果没有清除掉，对识别结果无影响)

S2、终端进行广播校时命令，保证台区内所有节点的时钟正确，另外作为辅助判断，是否为本次识别的结果；

S3、终端广播/单播轮询下发设置发送命令，使台区内所有节点在不同时间进行发送特征电流信号；

S4、终端读取各个节点所有接收信号，且终端进行存储数据，读取完成后，统一进行分析数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述采集终端在启动对台区内节点进行下发设置发送信号前，广播清除所有节点以前存储的接收信号数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述采集终端在每次下发设置信号前，都需要广播通知所有节点本次准备发送特征信号的节点信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述终端使用单播进行设置发送命令，需轮询所有节点，对每个节点进行设置，监测末端发送信号立即执行，且判断设置结果。根据判断一个终端发送信号总时间，来判断对下一个节点发送命令时间间隔。发送设置命令之前，需广播通知所有节点准备识别此次特征电流信号节点信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述末级节点只能接收到自身发送的信号，但需考虑有可能有的节点漏收其他节点数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述终端在轮询下发设置发送信号数据时，两帧间隔保证大于一个整特征信号发送时间。

7.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述监测末端支持设置发送信号的起始时标，采用分支节点接收到命令应答后立即发送特征信号。

8.根据权利要求1所述的一种基于特征电流低压台区电气拓扑识别方法，其特征在于，所述典型拓扑端支路可反向验证此条线路的正确性，即通过下级节点不拥有上级节点的发送信号来验证。