CN114243924B - 基于电流信号检测的台区拓扑识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电力系统检测与识别技术领域，公开了一种基于电流信号检测的台区拓扑识别方法及系统。该方法包括：设置集中器和若干个分支节点；集中器选择任一分支节点作为目标分支节点，同时向所有分支节点发送包括目标分支节点ID以及待发送的电流信号的模式参数的通知；分支节点判断目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时，在时刻T0开始发送对应模式的电流信号，否则切换为电流信号检测模式，在时刻T0开始采集目标分支节点发送的电流信号，判决电流方向，并将判决结果发送至集中器；集中器根据收到的判决结果，进行台区拓扑结构的计算。具有能准确了解台区拓扑结构，易于实现，且系统负担小的优点。

Description

基于电流信号检测的台区拓扑识别方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统检测与识别技术领域。
背景技术
现代化的社会生活离不开电力系统的支撑。而电力系统中，所谓电网，一般是指排除发电侧之外的，由变电装置和输配电线组成的整体。它包含变电、输电、配电三个单元。电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。其中高压输电的部分又称为主网，低压配电的部分又称为配网。
“智能电网”就是电网的智能化，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。
明晰的台区拓扑结构是实现智能电网的重要一环，台区拓扑结构展示了台区变压器、集中器、电能表间的连接关系及相对位置关系。可以解决电网线路调整,或设备更换以后,配电网更新延迟的问题，实现对低压配电网的拓扑动态的有效监测，也可以帮助电力公司快速定位故障设备，检修设备，恢复用户供电。除此以外，根据台区的拓扑结构，选择最佳位置增加通信中继器，或者移动集中器至最有利通信的位置，可以提升用电信息采集系统的采集成功率。
电网系统的智能化和信息化对于进一步发挥电能的作用以及电能的有效利用至关重要。然而在其智能化和信息化的过程中有许多亟待解决的问题，其中电网，尤其是低压台区的拓扑结构一直是困扰其快速发展的难题。
一些低压台区的用户为了用电快捷方便，没有按照相关部门的规定进行走线，甚至还有些用户存在两条不同台区的入户线，这都造成了用户实际用电量与分支总表的数据存在较大的出入。
其次，乱搭、乱接线的现象在一定程度上也对电力维修人员的人身安全带来了极大的安全隐患。
台区的整个拓扑结构不明晰的情况下，势必会对用电管理部门对台区的综合管理造成困难，而这其中也会伴随着不必要的能耗和损失。
目前，绘制台区拓扑结构的技术都仍有不足。传统的人工绘制台区拓扑结构，不仅消耗人力，不够高效，且难免有错误和疏漏。而自动化绘制方法也不尽完美。
传统的台区分支识别系统均采用电力线载波双向通信的方式。其优点是可以直接利用现有的网络而不需要进行系统上的升级，操作简单方便。与此同时也带来了致命的弱点，首先，电力通信系统十分复杂，不同时段系统的噪声以及线路阻抗均不相同，对于载波信号的衰减参差不齐，因此无法稳定的进行远距离传输。其次由于电力线载波通信大多采用高频载波信号，会通过配电变压器耦合到高压侧，再通过高压线传输到相邻配变，因此台区变压器共高压、共地、共电缆沟的相邻多台配变的台区识别存在准确性问题。
另一种方案是采用特定的大脉冲电流的方式进行台区分支识别，该方案不再存在串线的问题，可以在一定程度上提高台区识别的准确性问题。但是，其最大的不足之处是长期的短时大电流可能对设备以及系统造成损坏，在无形之中增加了系统的负担和代价，反而得不偿失。
领域技术人员尝试对自动化台区分支识别系统进行改进。比如，专利CN110601363 A公开了一种基于正弦电流扰动的台区分支识别方法及系统，该方法包括扰动加载步骤、扰动检测步骤以及拓扑结构计算步骤，具体包括：中心节点控制目标分支节点在指定的预设时间发送扰动电流信号，所述扰动电流信号为1-100kHz的低频正弦扰动电流信号；分支节点在预设时间检测扰动电流信号，并向中心节点反馈检测结果；中心节点根据检测结果计算待测台区的拓扑结构。
又比如，专利CN 210954207 U公开了一种台区分支识别装置，包括集中器和采集终端，集中器用于向采集终端发送消息以及接收采集终端发送的检测结果，集中器包括第一控制器和第一通信模块；采集终端包括第二控制器以及均与第二控制器电连接的扰动电流发生模块、第二通信模块、扰动电流检测模块和时钟模块，第二控制器用于接收集中器发送的消息并根据消息设置时钟模块的计时时间，第二控制器用于在时钟模块计时到达计时时间后控制扰动电流发生模块产生并发送扰动电流信号，以及控制扰动电流检测模块检测扰动电流信号。
两个专利均采用了扰动电流的方案以识别台区分支，扰动电流产生的电流能一定程度上提高检测能力，但这类型方案的实施前提是必须配置有专门的硬件电路以支持扰动电流的产生，实施不是很简便。
综上所述，如何提供一种能准确识别台区分支且更易于实施的台区拓扑识别方法及系统是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种基于电流信号检测的台区拓扑识别方法及系统，通过任一分支节点发送电流信号，同时在其他分支节点处采集该电流信号，将采集到的电流信号进行运算处理并判决电流方向，从而确定各分支节点之间的关系，最后集中器根据所有分支节点的判决结果，计算出台区的拓扑结构。该方法及系统具有能准确识别台区拓扑结构，且易于实现的优点。
本发明提供了一种基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，包括如下步骤：
步骤1，设置集中器和若干个分支节点；
所述集中器存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；
所述分支节点存储有ID信息；
步骤2，所述集中器从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送通知，所述通知包括前述目标分支节点ID以及待发送的电流信号的模式参数；
步骤3，所有分支节点接收前述通知，并判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时，则进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时，进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，并将采集到的电流信号进行处理；所述分支节点根据处理结果，判决电流方向，并将判决结果发送至前述集中器；
步骤4，重复步骤2到步骤3，直至所有的分支节点均已完成电流信号的发送；
步骤5，集中器根据收到的所有前述分支节点发送的相位判决结果，进行台区拓扑结构的计算。
进一步，所述电流信号为相位调制电流信号、方波电流信号或频率调制电流信号。
进一步，当所述电流信号为相位调制信号时，所述处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的信号段，将该信号段与预设的电流信号波形相乘或波形叠加，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
进一步，当所述电流信号为相位调制电流信号时，所述判决电流方向包括，根据处理结果提取电流信号，当提取的电流信号与发送的电流信号不一致时，所述分支节点不判决电流方向。
进一步，当所述电流信号为方波电流信号时，所述处理包括，将采集的电流信号累加。
进一步，当所述电流信号为相位调制电流信号或方波电流信号，所述判决电流方向包括，当处理结果为正值且大于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果为负值且小于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向改变。
进一步，所述频率调制电流信号具有至少两种电流信号频率。
进一步，当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的信号段，将该信号段分为两个支路分别与不同频率的预设的电流信号波形相乘，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
进一步，当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述判决电流方向包括，当处理结果与发送的电流信号的比特序列一致时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果与发送的电流信号的比特序列相反时，电流方向判决结果为电流方向改变。
进一步，当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述判决电流方向还包括，当采集到的电流信号分成的Tb时间的信号段分为的两个支路，与不同频率的预设的电流信号波形相乘后的结果之间的绝对差值小于预设的阈值时，所述分支节点不进行电流方向判决。
进一步，所述台区拓扑结构的计算包括，当电流方向判决结果为电流方向无改变时，则所述分支节点位于前述目标分支节点的上级的位置，否则，所述分支节点不位于目标分支节点的上级。
一种基于电流信号检测的台区拓扑识别系统，包括集中器和若干个分支节点，所述集中器中存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；所述分支节点中存储有自己的ID信息；
所述集中器被配置为：从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送包含有目标分支节点ID的通知，所述通知还包括待发送的电流信号的模式参数；
所述分支节点被配置为：接收前述通知，判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，将采集到的电流信号进行处理，以及根据处理结果，判决电流方向，并将判决结果发送至前述集中器；
所述集中器在收到的所有前述分支节点发送的判决结果后，进行台区拓扑结构的计算。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：
通过任一分支节点发送电流信号，同时在其他分支节点处采集该电流信号。通过数字信号处理技术，将采集到的电流信号进行运算处理并判决电流方向，从而确定各分支节点之间的关系，最后集中器根据所有分支节点的检测结果，计算出台区的拓扑结构。本发明具有能识别台区拓扑结构,且结果可靠的优点。
并且，本发明使用电力线载波通信作为通信手段，不用额外布线，充分利用电力线载波通信的通信优势，快速、准确地实现识别过程。
另一方面，本发明的实施基于现有设备，且不需要外部电路，易于实现，同时不会对现有设备造成额外负担。
附图说明
图1为本发明提供的系统结构示意框图。
图2为本发明提供的相位调制电流信号的波形图。
图3为本发明提供的相位调制电流信号运算结果的波形图。
图4为本发明提供的相位调制电流信号平滑处理结果的波形图。
图5为本发明提供的方波电流信号的波形图。
图6为本发明提供的频率调制电流信号的波形图。
图7为本发明提供的频率调制电流信号平滑处理结果的波形图。
图8为本发明提供的频率调制电流信号的处理流程框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的技术方案作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例1
本发明提供的一种基于电流信号检测的台区拓扑识别系统，包括集中器和若干个分支节点，所述集中器中存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；所述分支节点中存储有自己的ID信息。
所述集中器被配置为：从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送包含有目标分支节点ID的通知，所述通知还包括待发送的电流信号的模式参数。
所述分支节点被配置为：接收前述通知，判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，将采集到的电流信号进行运算处理，以及根据运算结果，判决电流方向，并将判决结果发送至前述集中器。
所述集中器在收到的所有前述分支节点发送的判决结果后，进行台区拓扑结构的计算。
本发明提供的一种基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，包括如下步骤：
步骤1，设置集中器和若干个分支节点，如图1所示。所述集中器存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；所述分支节点存储有ID信息。
步骤2，所述集中器从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送通知，所述通知包括前述目标分支节点ID以及待发送的电流信号的模式参数。
步骤3，所有分支节点接收前述通知，并判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时，则进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时，进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，并将采集到的电流信号进行处理；所述分支节点根据处理结果，判决电流方向，并将判决结果发送至前述集中器。
所有分支节点中，内部存储的ID信息与集中器发送的目标分支节点ID匹配的分支节点作为目标分支节点。目标分支节点通过读取模式参数，配置发送的电流信号的具体类型，并进入电流信号发射模式。
本实施例中，所述电流信号为相位调制电流信号。
相位调制电流信号的单个比特的波形的持续时间为Tb,整个波形的持续时间则为T＝Tb*N,其中，N为比特序列数目。
可选的，所述的相位调制电流信号在每个Tb时间段选择一个初始相位正弦信号，作为举例而非限定，初始相位组合可表示为【θ，θ+π】。
举例来说，目标分支节点发送相位调制电流信号【1 0 1 0 1 1 0 1 0 0】，波形图如图2所示，其中，1表示零相位，0表示π相位，N为10。故而，整个波形的持续时间T为10Tb。
需要强调的是，这些与相位调制信号相关的配置参数都是可以由集中器指定并通过广播下发到每一个分支节点的，而集中器选择这些参数的依据则是权衡系统复杂度和电网环境优劣。
为了保证测试的准确性，所有的T0必须保持一致，即，图1中集中器以及所有分支节点的时钟需要保持同步。所述集中器和分支节点内部均设置有芯片，所述芯片是基于电力线载波通信技术的芯片。芯片内部设有高精度的时钟，用以实现时间的同步。芯片的通信功能实现了集中器以及分支节点之间的信息交互。并且，芯片产生的电流波形是非常精确的，可以通过参数配置发送特定类型的电流信号，包括但不仅限于本实施例中的相位调制电流信号，以及将在其他实施例中说明的方波电流信号以及频率调制电流信号，这也有利于提高检测能力。
作为举例而非限定，时钟同步可以通过类似以下方式实现。以集中器的时钟为基准，集中器的芯片向分支节点的芯片发送时钟同步报文，分支节点中的芯片解析该时钟同步报文中的时间滴答值，并将分支节点执行各类操作的时间校准为与集中器一致。
时刻T0，可以自由定义。可选的，为集中器向所有分支节点发送目标分支节点ID的一分钟以内。
其他分支节点每接到单个比特的波形，即每个Tb时间段，就将采集到的相位调制电流信号与预设的相位调制电流信号进行运算。
所述运算处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的相位调制信号段，将该信号段与预设的电流信号波形相乘或波形叠加运算，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
波形叠加运算主要适用于二进制电流值，相比波形相乘运算简化了运算过程，缺点是检测性能有所降低。实施时，用户可以根据需要灵活选择配置。
所述预设的相位调制电流信号为零相位的单位时间电流信号。
Y(t)＝f1(t)f2(t),其中t＝Tb,f1(t)为本地预设的单位时间电流信号，f2(t)为持续时间为Tb的相位调制信号段。
以图2中的波形图为例，与预设的相位调制电流信号波形相乘后，获得如图3所示的波形图。
所述分支节点，通过预设的数字低通滤波器，对得到的运算结果进行平滑处理。
图3中的波形经过低通滤波器的筛选判决后得到如图4中的数据波形。
所述判决电流方向包括，当运算结果为正值且大于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当运算结果为负值且小于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向改变。
由于在台区结构中，其他分支节点包括集中器相对于目标分支节点位置关系不同，在传输中电流信号方向可能会发生改变，最后不同位置的分支节点采集到的相位调制电流信号，运算得到结果也会有所不同。
结合图2到4可以得知，若传输中电流方向没有发生改变，采集的相位调制电流信号与预设的零相位的相位调制电流信号相位相同时，即采集的相位调制电流信号也为零相位时，运算结果为正值，反之，当采集的相位调制电流信号与预设的零相位调制电流信号相位相反时，即采集的相位调制电流信号为π相位时，运算结果则为负值。
步骤4，重复步骤2到步骤3，直至所有的分支节点均已完成电流信号的发送；
对于台区内所有的分支节点，在集中器的控制下，进行遍历，挨个作为目标分支节点发送相位调制电流信号，并同时由其他所有分支节点负责采集相位调制电流信号。
步骤5，集中器根据收到的所有前述分支节点发送的判决结果，进行台区拓扑结构的计算。
所述台区拓扑结构的计算包括，当电流方向判决结果为电流方向无改变时，则所述分支节点位于前述目标分支节点的上级的位置，否则，所述分支节点不位于目标分支节点的上级。台区拓扑结构的计算还包括，集中器将运算处理结果作为权重进行加权计算。
具体实施时，可能存在电网环境可能不佳而引起信号接收质量差，导致测试结果不准确的情况。为了应对这种情况，减少误判的概率，可以选择以下至少一种方式。
其一，如果接受信号不佳，则运算结果的值会可能较小，预设的阈值为涵盖较小正数到较大负数的一个区间范围，比如-5到5的区间范围。如果运算结果落在这个区间范围内，则可以判断是由于电网环境引起的接收信号质量较差而导致的。丢弃数据以避免误算。
其二，根据运算结果提取相位调制电流信号，当提取的相位调制电流信号与发送的相位调制电流信号不一致时，所述分支节点不判决电流方向。
接收信号质量正常时，结合已知的预设相位调制电流信号，从运算结果的正负，应能反向推算出目标分支节点发送的相位调制电流信号，故而如果反向推算出的相位调制电流信号与目标分支节点发送的不一致时，可以判断是由于电网环境引起的接收信号质量较差而导致的。丢弃数据以避免误算。
除此以外，还可以通过目标分支节点多次发送相位调制电流信号，增加数据量，并综合多次的数据结果进行拓扑结构分析以减少误判率。综合方式可以分为硬合并与软合并。其中，硬合并是把多次判决结果进行计数判决，软合并是将多次判决前的数值相加起来，合并之后做一次判决。
另外，为提高检测能力，集中器可发起多次电流信号检测并根据多次检测结果进行加权处理计算台区拓扑结构。
根据实际需求，当只需要检测相位信息时，就可以令目标分支节点发送固定的相位调制电流信号，系统根据已知的相位调制电流信号可以进一步提高检测能力。
另一方面，也可以通过对每个Tb时间的相位调制电流信号进行数据处理，让目标分支节点发送的相位调制电流信号携带信息，进而使系统具备一定的信息传输的能力。
下面结合图1对本实施例中的整个实施过程进行概述。
首先集中器选择了分支节点A2作为目标分支节点，向所有分支节点发送目标分支节点ID以及发送模式参数。分支节点A2判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息匹配，切换为电流信号发射模式。待发送电流信号被配置为相位调制电流信号且电网信号良好。分支节点A2在时刻T0开始发送相位调制电流信号。而其余节点判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息不匹配，切换为电流信号检测模式，均在时刻T0开始采集分支节点A2发送的相位调制电流信号。
分支节点A2发送的相位调制电流信号随着线路传输至上级的A1时，传输中电流方向没有改变，获得的运算结果为正值且大于预设阈值，则电流方向判决结果为电流方向无改变。分支节点A1将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断A1是分支节点A2的上级。
分支节点A2发送的相位调制电流信号随着线路传输至分支节点B1，传输中电流方向改变导致运算结果为负值且小于预设阈值，则电流方向判决结果为电流方向改变。分支节点A1将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断分支节点B1不是分支节点A2的上级。
其余节点也进行同样的上述操作。
这之后，除了分支节点A2以外的其余节点分别作为目标分支节点进行相位调制电流信号的发送，重复上述过程。集中器最终根据所有的判决结果，计算出如图1中的拓扑结构。
实施例2
本实施例中，所述电流信号为方波电流信号，如图5所示，方波电流信号的单个通断周期的持续时间为Tb。
内部存储的ID信息与集中器发送的ID相匹配的分支节点作为目标分支节点，通过内部设置的芯片通过参数配置产生方波电流信号，并调整占空比。所述芯片的功能和实施例1中描述的相同，不再一一赘述。
可选的，方波电流信号的高电平与低电平的占比为2:1或者1:2。
单次发送的方波信号的持续时间为T＝Tb*N,其中，N为通断周期数目。作为举例而非限定，Tb设置为1.2毫秒，N为4000，单次发送的方波信号的持续时间为T＝4.8秒。
同样，这些相关的配置参数都是可以由集中器依据系统复杂度和电网环境优劣指定并通过广播下发到每一个分支节点的。
目标分支节点于T0时刻开始发送方波电流信号，其余分支节点也于同一时刻T0开始采集该方波电流信号。
时刻T0，作为检测效果与发射能力的权衡值，可以根据需要自由定义。
所述处理包括，将采集的电流信号累加。
即，对于发送时间Tb*N内采集到的方波电流信号，进行累加，一共累加N次。
所述判决电流方向包括，当处理结果为正值且大于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果为负值且小于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向改变。
由于在台区结构中，其他分支节点包括集中器相对于目标分支节点位置关系不同，在传输中方波电流信号方向可能会发生改变，最后不同位置的分支节点采集到的方波电流信号，累加信号得到的值也会有所不同。
在传输中方波电流信号方向没有发生改变，累加方波电流信号将会得到一个正值。举例来说，当发送的方波电流信号的高低电平占比为2:1的情况下，最终采集到的方波电流信号中高低电平占比为2:1，则累加方波电流信号的结果为正值。
反之，在传输中方波电流信号方向发生改变，则累加方波电流信号将会得到一个负值。举例来说，当发送的方波电流信号的高低电平占比为2:1的情况下，最终采集到的方波电流信号中高低电平占比为1:2，则累加方波电流信号的结果为负值。
通过这种方式，从累加方波电流信号运算结果的正负，来实现检测各节点的上下级拓扑的关系。
信号接收质量差时，各分支节点采集到的方波电流信号微弱，叠加运算的结果值也较小。运算结果若落在预设阈值范围内，可以认为是由于电网环境引起的接收信号质量较差而导致的。丢弃数据以避免误算。
其他技术特征参考前述实施例，此处不再一一赘述。
下面结合图1对本实施例中的整个实施过程进行概述。
其二，首先集中器选择了分支节点B2作为目标分支节点，向所有分支节点发送目标分支节点ID以及发送模式参数。分支节点B2判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息匹配，切换为电流信号发射模式。待发送电流信号被配置为方波电流信号且电网信号良好。分支节点B2在时刻T0开始发送方波电流信号。而其余节点判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息不匹配，切换为电流信号检测模式，均在时刻T0开始采集分支节点B2发送的方波电流信号。
分支节点B2发送的方波电流信号随着线路传输至分支节点C2，传输中电流方向改变导致运算结果为负值且小于预设阈值，则电流方向判决结果为电流方向改变。分支节点C2将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断分支节点C2不是分支节点B2的上级。
分支节点B2发送的方波电流信号随着线路传输至上级的B1时，传输中电流方向没有改变，导致运算结果为正值且大于预设阈值，则电流方向判决结果为电流方向无改变。分支节点B1将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断分支节点B1是分支节点B2的上级。
其余节点也进行同样的上述操作。
这之后，除了分支节点B2以外的其余节点分别作为目标分支节点进行方波电流信号的发送，重复上述过程。集中器最终根据所有的判决结果，计算出如图1中的拓扑结构。
实施例3
本实施例中，所述电流信号为频率调制电流信号，所述频率调制电流信号具有至少两种电流信号频率，便于说明，此处分别用f1和f2表示,f1与f2不相同，如图6所示的正弦波形。
目标分支节点通过内部设置的芯片发射频率调制电流信号。作为举例而非限定，发射的频率调制电流信号表示为[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]，其中，1表示频率为f1的正弦信号，0表示频率f2的正弦信号。
其中，频率调制电流信号的单个比特的波形的持续时间为Tb,整个波形的持续时间则为T＝Tb*N,其中，N为比特序列数目。所述的频率调制信号在每个Tb时间段内可以选择为两种频率的正弦信号之一。
作为举例而非限定，Tb设置为1.2毫秒，N为10，[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]信号的持续时间为T＝12毫秒。
同样，这些相关的配置参数都是可以由集中器依据系统复杂度和电网环境优劣指定并通过广播下发到每一个分支节点的。
时刻T0，作为检测效果与发射能力的权衡值，可以根据需要自由定义。
所述预设的调制电流信号为零相位的Tb时间电流信号，且具有两种f1和f2频率。
所述处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的信号段，将该信号段分为两个支路分别与不同频率的预设的电流信号波形相乘，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
Yt＝f0(t)*f(t)，其中t＝Tb,f0(t)为本地预设的单位时间电流信号，f0是f1或f2，f(t)为持续时间为Tb的频率调制信号段，频率f是f1或f2。
如图8所示，f(t)分别与频率f1的预设电流信号和频率f2的预设电流信号相乘。
如图7所示，当f(t)的频率为f1时，Yt在与本地预设的同为频率f1的单位时间电流信号波形相乘结果经平滑处理后为高电平段，而Yt在与本地预设的频率f2的单位时间电流信号波形相乘结果经平滑处理后为低电平段。与之相对的，当f(t)的频率为f2时，Yt在与本地预设的同为频率f1的单位时间电流信号波形相乘结果经平滑处理后为低电平段，而Yt在与本地预设的频率f2的单位时间电流信号波形相乘结果经平滑处理后为高电平段。
以发送的频率调制电流信号为[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]为例，Tb时间频率调制信号段与频率f1的预设波形相乘结果大于与f2的预设波形相乘结果时，提取1，反之提取0。
由于在台区结构中，其他分支节点包括集中器相对于目标分支节点位置关系不同，在传输中频率调制电流信号方向可能会发生改变。
所述判决电流方向包括，当处理结果与发送的电流信号的比特序列一致时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果与发送的电流信号的比特序列相反时，电流方向判决结果为电流方向改变。
电流方向没有改变时，通过上述步骤提取的T时间内的频率调制电流信号的比特序列为[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]，与发送的频率调制电流信号的比特序列完全一致。
而当电流方向改变时，通过上面步骤提取的T时间内的频率调制电流信号的比特序列为[0 1 0 1 0 1 0 1 0 1]，与发送的频率调制电流信号的比特序列完全相反。
除了以上两种情况以外，具体实施时，因电网环境导致的接受信号质量差，最后提取的T时间的频率调制电流信号的比特序列可能既不与目标分支节点在T时间内的频率调制电流信号的比特序列完全一致，也不与其完全相反，比如为[0 0 1 0 1 1 1 0 1 1]，丢弃数据以避免误算。
所述判决电流方向还包括，当采集到的电流信号分成的Tb时间的信号段分为的两个支路，与不同频率的预设的电流信号波形相乘后的结果之间的绝对差值小于预设的阈值时，所述分支节点不进行电流方向判决。
电网环境不佳时，分支节点采集的频率调制电流信号微弱，导致两个不同频率f1信号和f2信号之间的差值不明显，丢弃数据以避免误算。
其他技术特征参考前述实施例，此处不再一一赘述。
下面结合图1对本实施例中的整个实施过程进行概述。
首先集中器选择了分支节点C2作为目标分支节点，向所有分支节点发送目标分支节点ID以及发送模式参数。分支节点C2判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息匹配，切换为电流信号发射模式。待发送电流信号被配置为频率调制电流信号且电网信号良好。分支节点C2在时刻T0开始发送频率调制电流信号，作为举例而非限定，[1 0 1 0 1 0 1 0 10]。而其余节点判断目标分支节点ID信息与自己的ID信息不匹配，切换为电流信号检测模式，均在时刻T0开始采集分支节点C2发送的频率调制电流信号。
分支节点C2发送的频率调制电流信号随着线路传输至上级的C1时，传输中电流方向没有发生改变，提取的频率调制电流信号的比特序列为[1 0 1 0 1 0 1 0 1 0]，电流方向判决结果为电流方向无改变。分支节点C1将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断C1是分支节点C2的上级。
分支节点C2发送的频率调制电流信号随着线路传输至A2，传输中电流方向改变，提取的频率调制电流信号的比特序列为[0 1 0 1 0 1 0 1 0 1]，电流方向判决结果为电流方向改变。分支节点A2将判决结果发送至集中器，集中器依据此结果判断A2不是分支节点C2的上级。
其余节点也进行同样的上述操作。
这之后，除了分支节点C2以外的其余节点分别作为目标分支节点进行频率调制电流信号的发送，重复上述过程。集中器最终根据所有的判决结果，计算出如图1中的拓扑结构。
在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (11)

1.一种基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，设置集中器和若干个分支节点；
所述集中器存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；
所述分支节点存储有ID信息；
步骤2，所述集中器从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送通知，所述通知包括前述目标分支节点ID以及待发送的电流信号的模式参数；
步骤3，所有分支节点接收前述通知，并判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时，则进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时，进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，并将采集到的电流信号进行处理；所述分支节点根据处理结果，判决电流方向，并将电流方向判决结果发送至前述集中器；
步骤4，重复步骤2到步骤3，直至所有的分支节点均已完成电流信号的发送；
步骤5，集中器根据收到的所有前述分支节点发送的判决结果，进行台区拓扑结构的计算；所述台区拓扑结构的计算包括，当电流方向判决结果为电流方向无改变时，则所述分支节点位于前述目标分支节点的上级的位置，否则，所述分支节点不位于目标分支节点的上级。
2.根据权利要求1所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：所述电流信号为相位调制电流信号、方波电流信号或频率调制电流信号。
3.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为相位调制信号时，所述处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的信号段，将该信号段与预设的电流信号波形相乘或波形叠加，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
4.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为相位调制电流信号时，所述判决电流方向包括，根据处理结果提取电流信号，当提取的电流信号与发送的电流信号不一致时，所述分支节点不判决电流方向。
5.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为方波电流信号时，所述处理包括，将采集的电流信号累加。
6.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为相位调制电流信号或方波电流信号时，所述判决电流方向包括，当处理结果为正值且大于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果为负值且小于预设阈值时，电流方向判决结果为电流方向改变。
7.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：所述频率调制电流信号具有至少两种电流信号频率。
8.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述处理包括，将采集到的电流信号分成若干段持续时间为Tb的信号段，将该信号段分为两个支路分别与不同频率的预设的电流信号波形相乘，并进行平滑处理；所述平滑处理用以筛选出低于预设频率的电流信号。
9.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述判决电流方向包括，当处理结果与发送的电流信号的比特序列一致时，电流方向判决结果为电流方向无改变；当处理结果与发送的电流信号的比特序列相反时，电流方向判决结果为电流方向改变。
10.根据权利要求2所述的基于电流信号检测的台区拓扑识别方法，其特征在于：当所述电流信号为频率调制电流信号时，所述判决电流方向还包括，当采集的电流信号分成的Tb时间的信号段分为的两个支路，与不同频率的预设的电流信号波形相乘后的结果之间的绝对差值小于预设的阈值时，所述分支节点不进行电流方向判决。
11.一种基于电流信号检测的台区拓扑识别系统，根据如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于：
包括集中器和若干个分支节点，所述集中器中存储有各分支节点的ID信息，能够向分支节点发送操作指令信号或者收取操作结果；所述分支节点中存储有自己的ID信息；
所述集中器被配置为：从前述若干个分支节点中选择任一分支节点作为目标分支节点，向所有分支节点发送包含有目标分支节点ID的通知，所述通知还包括待发送的电流信号的模式参数；
所述分支节点被配置为：接收前述通知，判断其中的目标分支节点ID信息是否与自己的ID信息匹配，判定为是时进入电流信号发射模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始发对应模式的电流信号，判定为否时进入电流信号检测模式，在该模式下，所述分支节点在时刻T0开始采集前述目标分支节点发送的电流信号，将采集到的电流信号进行处理，以及根据处理结果，判决电流方向，并将电流方向判决结果发送至前述集中器；
所述集中器在收到所有前述分支节点发送的判决结果后，进行台区拓扑结构的计算。
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