CN114236266A - 一种台区识别方法 - Google Patents

Abstract

一种台区识别方法，启动台区识别后，信号接收模块采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间各相线上的零点脉冲信号量并发送给信号发送模块；信号发送模块根据零点脉冲信号量确定投切电流的等级，并向电网线路进行负载投切；信号接收模块采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间各相线上的混合脉冲信号量及各相线的混合脉冲信号量和零点脉冲信号量的差值，将混合脉冲信号量和零点脉冲信号量的差值为投切脉冲信号量；判断投切次数是否到达设定数量，如果投切次数没有达到设定数量返回第一步，否则根据投切脉冲信号量判断是否要进行投切电流等级的调整或者是进行台区识别。本发明方法可以快速、准确地进行台区识别。

Description

一种台区识别方法

技术领域

本发明属于台区识别技术领域，具体涉及一种基于脉冲电流的台区识别方法。

背景技术

随着智慧电力和智能电网技术的兴起，电网系统管理逐渐走向智能化和远程化。台区是指一个变压器的供电线路覆盖区域。以低压三相电网为例，变压器三相电的每一相均有几十到几百的电表。我国现有的低压台区主要划分为以下四类：城市小区台区、城中村台区、农村台区、工业区台区。这几种类型的低压台区具有各自的特点，如城市小区台区布线相对规范；城中村台区，人口密集，用电负荷大、线路错综复杂；农村台区人口相对较少、负荷小，线路简单；工业区台区负荷大、工业电器电磁干扰较大。要想实现电网的精细化管理，必须要正确获得每个智能电表的台区隶属关系。

基于脉冲电流和FSK电力载波信号进行台区识别是目前比较常用的一种台区识别技术，该技术采用固态继电器、晶闸管、晶体管、IGBT等可控开关元件，在动力线路的用户端或末端连续瞬间接通后关断，从而在线路中产生一个连续的瞬间脉冲电流，通过追踪这个脉冲电流实现电缆检测。在此过程中利用电力线发送台区识别信息，利用宽带载波启动从节点注册和信息查询，达到台区档案自动上报、台区相位自动识别的目的。但电力载波信号(宽带载波、窄带载波)属于电压信号，此类信号会经高压线路传输，邻近台区容易出现串台区现象。而且电网上的谐波成分一般是无规律变化的，每个台区的谐波成分不一样，现有技术中的“恒流投切”(单一的脉冲电流信号)不能很好的应对所有台区，特别是对于电网环境相对恶劣，负载较大的工业区或城中村环境。例如，单一小电流投切在负载较大的台区，特征电流信号容易被淹没，单一大电流投切在用户较少，负载较小的台区又容易产生“串相”现象，尤其是如城中村台区等不太规范现场台区，A/B/C三相线路不是规则分布安装，当其中一相投切高频电流信号时很容易通过电磁辐射的形式耦合到另外一相甚至两相，从而发生“串相”，并且在负荷较大或者电磁干扰较大的台区脉冲电流信号难以有效提取或者追踪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以快速、准确进行台区识别的台区识别方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种台区识别方法，在电网系统用户端设置信号发送模块，在电网系统变压器端设置信号接收模块，信号发送模块和信号接收模块之间通信连接，信号发送模块在电网线路中产生脉冲电流信号，信号接收模块采集电网线路中的电流信号；启动台区识别后，

S1、信号接收模块采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的零点脉冲信号量，并发送给所述信号发送模块；

S2、所述信号发送模块确定投切电流的等级，并向电网线路进行负载投切，如果是首次投切，所述信号发送模块根据所述零点脉冲信号量确定投切电流的等级，如果不是首次投切，所述信号发送模块根据所述信号接收模块发送的投切电流等级指令确定投切电流的等级；

S3、所述信号接收模块再次采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的混合脉冲信号量及各相线的投切脉冲信号量，所述投切脉冲信号量为混合脉冲信号量和零点脉冲信号量的差值；

S4、判断投切次数是否到达第一设定数量，如果投切次数没有达到第一设定数量，则返回步骤S1，如果投切次数达到第一设定数量，则进行步骤S5；

S5、根据投切脉冲信号量判断是否要进行投切电流等级的调整或者是进行台区识别，具体如下：

S501、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量均小于有效信号值，则信号接收模块向信号发送模块发送最大投切电流等级指令，并返回步骤S1；

S502、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值，则判定电表属于本台区；

S503、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于有效信号值但小于现场测试值时，信号接收模块向信号发送模块发送提高投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；

S504、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有两相或两相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值且投切脉冲信号量最大的两相线的投切脉冲信号量的差小于有效信号值，信号接收模块向信号发送模块发送降低投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；

S505、当投切次数大于等于第二设定数量后，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量仍均小于有效信号值，则判定电表不属于本台区；

S506、在信号发送模块提高投切电流等级并将投切电流注入电网线路后，计算与该等级的投切电流对应的A/B/C各相线的投切脉冲信号量，如果计算得到的A/B/C各相线的投切脉冲信号量和投切电流等级呈正比的关系，则判定电表属于本台区。

进一步的，所述信号发送模块接收到降低投切电流等级指令后，将投切电流等级降低一个等级并向电网线路中注入相应等级的投切电流。

进一步的，所述信号发送模块接收到提高投切电流等级指令后，将投切电流等级提高一个等级并向电网线路中注入相应等级的投切电流。

进一步的，步骤S1中，所述信号接收模块向所述信号发送模块发送的零点脉冲信号量时，先判断是否是首次投切，如果是，则将零点脉冲信号量的计算结果发送给所述信号发送模块，否则检查是否接收到所述信号发送模块发来的回帧，所述回帧用于同步信号接收模块和信号发送模块的时钟。

进一步的，所述投切电流的等级和零点脉冲信号量之间的关系如下表所示：

零点脉冲信号量	0-500	500-1000	1000-2000	2000以上
					投切电流等级	22mA	77mA	132mA	187mA

进一步的，所述有效信号值为500，所述现场测试值为1000。

进一步的，步骤S502中，如果A/B/C各相线中任意一相线的投切脉冲信号量和另外两相线的投切脉冲信号量的差值均超过有效信号值时，进一步进行相位归属的判定，相位归属的判定步骤如下：将三相线的投切脉冲信号量进行比较，当最大值和次大值之间的差值达到有效信号值时，则认为最大值所在相位为当前相位。

由以上技术方案可知，本发明的台区识别通过设置通信连接的信号发送模块和信号接收模块，由信号接收模块根据电网线路上的电流情况计算不同的脉冲信号量，信号发送模块根据脉冲信号量调节相应的电流等级并注入电网线路中，从而在对不同的台区环境适时调整发送端投切电流的等级，通过动态脉冲电流(电流等级可变的动态负载投切机制)弥补了现有台区识别方法不能适应多台区情况的不足，解决了现有基于特征脉冲电流的台区识别方法存在的串相、脉冲电流信号难以有效提取及最终的问题，在台区识别过程中信号发送模块和信号接收模块之间的实时通信可以快速完成整个台区识别过程，可应用于用户的台区归属、网络拓扑确定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法步骤S5的流程图。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的台区识别方法利用设置在电网系统用户端(电能表端)的信号发送模块以及设置在电网系统变压器端的信号接收模块进行台区识别，信号发送模块和信号接收模块之间通信连接。信号发送模块和电网线路中的火线和零线相连，用于在电网线路中产生脉冲电流信号，信号发送模块根据信号接收模块发送的投切电流等级指令向电网线路中注入相应等级的投切电流。信号接收模块采集电网线路中的电流信号，并计算零点脉冲信号量、混合脉冲信号量、投切脉冲信号量，然后分析以上数据，确定投切电流等级及对电表台区关系进行识别及输出判定结果。

如图1所示，本发明方法的步骤如下：启动台区识别后，

S1、信号接收模块采集电网线路上的电流信号，并根据采集到的电流信号计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的零点脉冲信号量，零点脉冲信号量是指电网上与投切频率一致的谐波信号量，信号接收模块将计算结果发送给信号发送模块；

进一步的，信号接收模块向信号发送模块发送的零点脉冲信号量时，先判断是否是首次投切，如果是，则将零点脉冲信号量的计算结果发送给信号发送模块，否则检查是否接收到信号发送模块发来的回帧，信号发送模块发送的回帧用于同步信号接收模块和信号发送模块的时钟，以确保信号接收模块在采集电流信号时，信号发送模块注入了投切电流，回帧的内容包括地址码、功能码、数据区、CRC校验位；通过判断是否首次投切来确定投切电流等级，缩短台区识别所需时间，而且可以减少脉冲电流对电网的干扰；

S2、信号发送模块确定投切电流的等级，并根据所确定的投切电流等级向电网线路进行负载投切，当是首次投切时，信号发送模块根据零点脉冲信号量的计算结果确定投切电流的等级，当不是首次投切时，信号发送模块根据信号接收模块发送的投切电流等级指令确定投切电流的等级；表1给出了一个示例性的零点脉冲信号量和投切电流的对应关系表(表1中的//表示并联)，但投切电流的等级和零点脉冲信号量之间的关系也可以根据现场实际情况相应变化，本领域技术人员可根据经验进行总结；

表1

零点脉冲信号量	0-500	500-1000	1000-2000	2000以上
					投切电流等级	22mA	77mA	132mA	187mA
负载电阻	5k	2k//5k	1k//5k	1k//2k//5k

S3、当信号发送模块进行负载投切后，信号接收模块再次采集电网线路上的电流信号，并计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的混合脉冲信号量及每一相线的投切脉冲信号量；没有进行投切时，电网线路上的信号量只有零点脉冲信号量，当进行投切后，线路中的信号量不仅包含有零点脉冲信号量，还包含有投切负载产生的脉冲电流信号量，即混合脉冲信号量＝投切负载产生的脉冲电流信号量+零点脉冲信号量，因此将混合脉冲信号量和零点脉冲信号量的差值定义为投切脉冲信号量(ΔA、ΔB、ΔC)；

S4、判断投切次数是否到达第一设定数量，如果投切次数没有达到第一设定数量，则返回步骤S1，如果投切次数达到第一设定数量(例如3次)，则进行步骤S5；由于电网上噪声是无规则的，通过多次投切可以保证数据的准确性；

S5、根据得到的投切脉冲信号量判断是否要进行投切电流等级的调整或者是进行台区识别，以及进一步进行相位归属判定，结合图2所示，步骤S5的具体流程如下：

S501、当投切次数大于等于第一设定数量(例如3次)且小于等于第二设定数量(例如6次)时，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量(ΔA、ΔB、ΔC)均小于有效信号值时，则信号接收模块向信号发送模块发送最大投切电流等级指令，并返回步骤S1；第一设定数量和第二设定数量也均为经验值，均为大于1的整数，可以根据需求相应设定；

S502、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值时，则判定电表属于本台区，信号接收模块上报台区识别结果，信号发送模块可显示台区识别结果；

S503、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于有效信号值但小于现场测试值时，信号接收模块向信号发送模块发送提高投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；当信号发送模块接收到提高投切电流等级指令后，会将投切电流等级提高一个等级后向电网线路中注入投切电流；当A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于有效信号值而又没有达到临界点(现场测试值)，为了保证识别准确性，应提高投切电流等级，而不是直接判定台区归属；

有效信号值和现场测试值均为经验值，发明人基于在多种不同类型台区现场采集到的测试数据，分析发现，电网线路上的无效信号量主要是零点信号量，其为电网上的干扰量，经过在多种类型台区现场测试，零点信号量最大都不会超过500，因此本实施例将有效信号值设定为500，当投切脉冲信号量大于500即可以认为是有效信号量；现场测试值是指对属于同一台区的电能表，信号发送模块在发送端(电能表处)投切电流后，由信号接收模块在接收端(配电房处)采集分析得到，将现场测试值定为有效信号值的两倍，既可以确保台区识别的准确性；本发明将现场测试值和有效信号值作为判定标尺，根据现场测试值或者介于有效信号值和现场测试值之间并且呈现与投切电流成正相关关系的信号量作为台区识别判定依据；

S504、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有两相或两相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值(如1000)且投切脉冲信号量最大的两相线的投切脉冲信号量的差小于有效信号值时，信号接收模块向信号发送模块发送降低投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；当信号发送模块接收到降低投切电流等级指令后，会将投切电流等级降低一个等级后向电网线路中注入投切电流；各相线有两相或两相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值且投切脉冲信号量最大的两相线的投切脉冲信号量的差小于有效信号值时，说明这两相线的脉冲信号量无明显差异，依据毕奥-萨伐尔定律，认为此时出现了串相现象，应调低负载投切电流；

S505、当投切次数大于等于第二设定数量后，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量仍均小于有效信号值，则判定电表不属于本台区，信号接收模块上报台区识别结果，信号发送模块可显示台区识别结果；

S506、在S503信号发送模块根据信号接收模块发送的提高投切电流等级指令将投切电流等级调高并注入电网线路后，计算与该等级的投切电流对应的A/B/C各相线的投切脉冲信号量，如果计算得到的A/B/C各相线的投切脉冲信号量和投切电流等级呈正比的关系，即在不同投切电流等级下，投切脉冲信号量与投切电流等级成正相关关系，则判定电表属于本台区，信号接收模块上报台区识别结果，信号发送模块可显示台区识别结果。

进一步的，还可以包括步骤S507，对相位归属进行判定，步骤S502中，如果A/B/C各相线中任意一相线的投切脉冲信号量和另外两相线的投切脉冲信号量的差值均超过有效信号值时，可进一步进行相位归属的判定。台区归属判定完成后，即确定电能表属于本台区后，将三相线的投切脉冲信号量进行比较，当最大值和次大值之间的差值达到有效信号值时，则认为最大值所在相位为当前相位。例如，A、B、C三相线的投切脉冲信号量中，A相线的投切脉冲信号量ΔA最大，C相线的投切脉冲信号量ΔC次之，如果ΔA-ΔC大于等于500，则所在相位为A相。在相位归属的判定中同样采用有效信号值作为相位判定依据，假设该电能表归属本台区A相，信号发送模块在A相投切电流，则B、C两相接收到的信号就是相当于干扰信号，低于有效信号值的量亦是电网上干扰信号的反映。

前述实施例中的有效信号值是申请人在四种典型现场台区(城市小区、城中村、农村、工业区)进行测试后根据经验设定，将有效信号值设定为500即认为投切脉冲信号量如果小于500时为无效信号。信号接收模块可通过电流传感器采集电网线路上的电流信号，如何根据电流信息计算脉冲信号量均为常规的方法，不是本发明的创新之处，此处不再赘叙。

不同的台区因其噪声、负载大小、电力线长度等因素导致零点脉冲信号量不一样，而同一台区电力线长度、负载大小、噪声等不同的电能表，甚至同一电能表在不同的时间段进行负载投切时接收端收到的脉冲信号量也是不一样的。即电网本身就是一个变量，台区识别仪的测试对象(即不同的电表)也是一个变量。本发明在台区识别过程中，通过动态脉冲电流可以有效弥补以上不足，进而快速准确的做出台区归属及相位识别，而且适时的动态脉冲电流调节可以适应更广泛的台区以及更多的测试对象，通过使用不同等级的投切电流可以避免在部分台区因投切过大的电流导致出现“串相”现象引起的数据无法识别(即数据无明显差异)甚至相位误判，此外适时的动态脉冲电流调节还在采集数据样本上提高了信噪比。本发明通过检测计算混合脉冲信号量、零点脉冲信号量以及不同等级投切电流下的信号量增量的方法解决电能表台区归属、相位归属判定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (7)

1.一种台区识别方法，其特征在于：在电网系统用户端设置信号发送模块，在电网系统变压器端设置信号接收模块，信号发送模块和信号接收模块之间通信连接，信号发送模块在电网线路中产生脉冲电流信号，信号接收模块采集电网线路中的电流信号；启动台区识别后，

S1、信号接收模块采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的零点脉冲信号量，并发送给所述信号发送模块；

S2、所述信号发送模块确定投切电流的等级，并向电网线路进行负载投切，如果是首次投切，所述信号发送模块根据所述零点脉冲信号量确定投切电流的等级，如果不是首次投切，所述信号发送模块根据所述信号接收模块发送的投切电流等级指令确定投切电流的等级；

S3、所述信号接收模块再次采集电网线路上的电流信号，计算当前台区电网线路单位时间A/B/C各相线上的混合脉冲信号量及各相线的投切脉冲信号量，所述投切脉冲信号量为混合脉冲信号量和零点脉冲信号量的差值；

S4、判断投切次数是否到达第一设定数量，如果投切次数没有达到第一设定数量，则返回步骤S1，如果投切次数达到第一设定数量，则进行步骤S5；

S5、根据投切脉冲信号量判断是否要进行投切电流等级的调整或者是进行台区识别，具体如下：

S501、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量均小于有效信号值，则信号接收模块向信号发送模块发送最大投切电流等级指令，并返回步骤S1；

S502、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值，则判定电表属于本台区；

S503、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有一相或一相以上的投切脉冲信号量大于等于有效信号值但小于现场测试值时，信号接收模块向信号发送模块发送提高投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；

S504、当投切次数大于等于第一设定数量且小于等于第二设定数量时，如果A/B/C各相线有两相或两相以上的投切脉冲信号量大于等于现场测试值且投切脉冲信号量最大的两相线的投切脉冲信号量的差小于有效信号值，信号接收模块向信号发送模块发送降低投切电流等级指令，然后将投切次数清零，并返回步骤S1；

S505、当投切次数大于等于第二设定数量后，如果A/B/C各相线上的投切脉冲信号量仍均小于有效信号值，则判定电表不属于本台区；

S506、在信号发送模块提高投切电流等级并将投切电流注入电网线路后，计算与该等级的投切电流对应的A/B/C各相线的投切脉冲信号量，如果计算得到的A/B/C各相线的投切脉冲信号量和投切电流等级呈正比的关系，则判定电表属于本台区。

2.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：所述信号发送模块接收到降低投切电流等级指令后，将投切电流等级降低一个等级并向电网线路中注入相应等级的投切电流。

3.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：所述信号发送模块接收到提高投切电流等级指令后，将投切电流等级提高一个等级并向电网线路中注入相应等级的投切电流。

4.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：步骤S1中，所述信号接收模块向所述信号发送模块发送的零点脉冲信号量时，先判断是否是首次投切，如果是，则将零点脉冲信号量的计算结果发送给所述信号发送模块，否则检查是否接收到所述信号发送模块发来的回帧，所述回帧用于同步信号接收模块和信号发送模块的时钟。

5.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：所述投切电流的等级和零点脉冲信号量之间的关系如下表所示：

零点脉冲信号量 0-500 500-1000 1000-2000 2000以上 投切电流等级 22mA 77mA 132mA 187mA

6.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：所述有效信号值为500，所述现场测试值为1000。

7.如权利要求1所述的台区识别方法，其特征在于：步骤S502中，如果A/B/C各相线中任意一相线的投切脉冲信号量和另外两相线的投切脉冲信号量的差值均超过有效信号值时，进一步进行相位归属的判定，相位归属的判定步骤如下：将三相线的投切脉冲信号量进行比较，当最大值和次大值之间的差值达到有效信号值时，则认为最大值所在相位为当前相位。

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