CN114285170B - 一种低压拓扑识别方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压拓扑识别方法、装置和存储介质。所述低压拓扑识别方法包括：所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号；所述智能开关和所述智能电表根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块；所述边缘代理网关从所述集中器中取出所述计量数据；所述边缘代理网关根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数；所述边缘代理网关根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图。本申请的方案提高了数据采集频率，还在降低了拓扑识别成本的基础上提高了识别精度。

Description

一种低压拓扑识别方法、装置和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及变电技术，尤其涉及一种低压拓扑识别方法、装置和存储介质。

背景技术

目前传统低压拓扑识别方案有两种，监测单元加装法和计量数据分析法。

监测单元加装法通过安装于低压进出线柜、分支箱、用户表箱侧的拓扑测控装置，实现对低压线路电源侧、线路侧、用户侧实时电气量采集，主要包括电压、电流、功率、谐波、冻结电量、事件等数据，最终通过安装配变通讯路由终端来实现台区拓扑自动识别、线损分析、谐波污染定位分析、无功分布分析、台区台账管理等高级应用，这种方法的缺点是成本昂贵，无法获取电能表电气量。计量数据分析法通过计量集中器采集电能表数据进行算法分析，这种方法的缺点是数据采集频率低，拓扑分析准确率低。

发明内容

本发明提供一种低压拓扑识别方法、装置和存储介质，以实现提高数据采集频率和拓扑识别准确率。

第一方面，本发明实施例提供了一种低压拓扑识别方法，台区计量系统包括智能开关、智能电表、集中器和边缘代理网关，所述智能开关包括第一宽带载波模块，所述智能电表包括第二宽带载波模块，所述集中器包括中央协调模块，所述集中器用于集中统计智能开关和所述智能电表的计量数据，所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块分别与所述中央协调模块经电力线通讯连接，所述边缘代理网关与所述集中器通讯连接，所述边缘代理网关用于数据存储和处理；

所述低压拓扑识别方法包括：所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号；所述智能开关和所述智能电表根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块；所述边缘代理网关从所述集中器中取出所述计量数据；所述边缘代理网关根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数；所述边缘代理网关根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图。

可选地，所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，包括：

所述中央协调模块存储有所述第一宽带载波模块的从站点地址；

所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块分别存储有所述中央协调模块的主站点地址。

可选地，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，包括：

所述边缘代理网关对所述中央协调模块进行时间校对；

所述中央协调模块分别对所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块进行广播时间校对。

可选地，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，还包括：

所述边缘代理网关向所述中央协调模块发送采集数据项，其中，所述采集数据项包括采集指标和采集周期，所述采集信号根据所述采集数据生成。

可选地，所述采集指标包括电压，所述采集周期为每分钟一次，校对的周期为24小时一次。

可选地，所述智能开关和所述智能电表根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块，包括：

所述智能开关和所述智能电表根据每分钟采集一次计量数据；

所述智能开关和所述智能电表分别将24小时内每分钟的所述计量数据打包上报至所述中央协调模块，其中，各个所述智能开关和各个所述智能电表的每次采集的时刻均相同。

可选地，所述边缘代理网关根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数，包括：按照第一公式计算所述台区内所述智能电表分别与各个所述智能开关之间的相关系数，所述第一公式为其中，X为所述智能开关在24小时内的电压数值序列，Y为所述智能电表在24小时内的电压数值序列，N为电压数值的组数，所述电压数值的组数等于24*60。

可选地，所述边缘代理网关根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图，包括：

所述边缘代理网关将所述智能电表和与其所述相关系数最大的所述智能开关归为一类；

所述边缘代理网关将每个智能开关和同类的所有智能电表设为一个组合；

所述边缘代理网关将所述智能开关作为其所在组合内的所有所述智能电表的上级；

所述边缘代理网关将所述智能开关作为所述台区配电变压器的下级。

第二方面，本发明实施例还提供了一种低压拓扑识别装置，低压拓扑识别装置包括：中央协调模块、所述智能开关、所述智能电表和所述边缘代理网关，中央协调模块用于向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号；所述智能开关和所述智能电表用于根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块；所述边缘代理网关用于从所述集中器中取出所述计量数据，并根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数，且所述边缘代理网关根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图。

第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中所述任一低压拓扑识别方法

本实施例提供的低压拓扑识别方法、装置和存储介质，基于台区计量系统采集的数据对台区的拓扑进行实时准确性的监控，不必在台区增设专门的拓扑识别装置，避免了传统的脉冲测试方法对台区线损造成额外负担，减少了建设和运维方面的成本，同时通过宽带载波通信硬件进行信号的传输，实现了精确到表箱相线的网格化拓扑感知，分钟级采集台区中各节点的高质量数据，为生成准备拓扑提供数据支撑，提高了数据采集频率，边缘代理网关可以根据数据计算智能电表和智能开关电压之间的相关系数，按照相关度最大原则进行自动聚类，形成台区的低压拓扑图，实现了台区内各个装置的拓扑关系的确定，降低了拓扑识别成本的基础上提高了识别精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种台区计量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种低压拓扑识别方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种低压拓扑识别方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的又一种低压拓扑识别方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种本台区内的低压拓扑图的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种台区计量系统。图1为本发明实施例提供的一种台区计量系统的结构示意图，参照图1，台区计量系统100包括智能开关101、智能电表102、集中器103和边缘代理网关104，智能开关101包括第一宽带载波模块，智能电表102包括第二宽带载波模块，集中器103包括中央协调模块，集中器103用于集中统计智能开关101和智能电表102的计量数据，第一宽带载波模块和第二宽带载波模块分别与中央协调模块经电力线通讯连接，边缘代理网关与集中器103通讯连接，边缘代理网关用于数据存储和处理。

具体地，智能开关101可以为某区域多个用户入户线上级的分支箱内的总开关装置，可以设置多个，可以控制该区域的供电线路的通断，还可以设置测量传感器，测量传感器实时测量该区域内的电压、电流和有功功率等电气量，智能开关101包括第一宽带载波模块。第一宽带载波模块为智能开关101的通讯装置，可以为定制的HPLC-STA模组，经输电线与集中器103通讯连接，能够根据集中器103的控制信号采集电气量数据并传输至集中器103。相似地，智能电表102为设置于用户的入户线上的测量装置，可以设置多个，可以实时测量各个用户的用电电压、电流和有功功率等电气量，智能电表102包括第二宽带载波模块。第二宽带载波模块作为智能电表102的通讯装置，可以为定制的HPLC-STA模组，可以经输电线与集中器103通讯连接，能够根据集中器103的控制信号采集电气量数据并传输至集中器103。集中器103是台区计量系统100的中心管理设备和控制设备，可以定时读取智能电表102和智能开关101的测量数据、进行命令传送、网络管理和事件记录等数据传输和采集功能。集中器103包括中央协调模块。第一宽带载波模块的从节点地址和第二宽带载波模块的从节点地址均被添加入中央协调模块中，使智能电表102和智能开关101均可以自动加入中央协调模块的组网中。边缘代理网关104分别与集中器103和智能配变终端连接，可以根据智能配变终端的需求读取集中器103中的计量数据并进行进一步的处理和存储，形成该台区完整的低压拓扑图。

本实施例提供的台区计量系统设置有智能开关、智能电表、集中器和边缘代理网关，智能开关的第一宽带载波模块、智能电表的第二宽带载波模块和集中器的中央协调模块组成宽带载波组网，智能开关和智能电表可以根据集中器的命令向集中器上报计量数据，边缘代理网关可以读取集中器采集到的计量数据并进行数据的处理和存储，形成该台区完整的低压拓扑图，实现了台区低压拓扑关系的识别，提高了拓扑识别的准确率。

本发明实施例还提供了一种低压拓扑识别方法。图2为本发明实施例提供的一种低压拓扑识别方法的流程图，参照图2，低压拓扑识别方法包括：

S201、中央协调模块向第一宽带载波模块和第二宽带载波模块发送采集信号。

具体地，中央协调模块存储有第一宽带载波模块的从站点地址；第一宽带载波模块和第二宽带载波模块分别存储有中央协调模块的主站点地址。中央协调模块、第一宽带载波模块和第二宽带载波模块组成宽带载波组网，其中，中央协调模块为主站点，第一宽带载波模块和第二宽带载波模块为从站点。智能配变终端为集中器的中央协调模块预设站点广播周期。集中器的中央协调模块可以根据智能配变终端预设的采集指标和采集周期，向第一宽带载波模块和第二宽带载波模块发送采集信号，示例性地，集中器的中央协调模块可以按照采集周期对智能开关的第一宽带载波模块和智能电表的第二宽带载波模块进行存储曲线的校对和配置，其中，存储曲线为指示。

S202、智能开关和智能电表根据采集信号采集计量数据并上报至中央协调模块。

具体地，智能开关的第一宽带载波模块和智能电表的第二宽带载波模块在接收到采集信号之后会周期性地记录对应采集指标的数据，并且智能开关和智能电表的采集开始时刻、结束时刻和采集的周期均相同，保持每次采集的所有数据均在同一时间切面，然后智能开关和智能电表分别将自身采集的计量数据进行打包，再根据集中器的轮询请求上报至集中器的中央协调模块。

S203、边缘代理网关从集中器中取出计量数据。

具体地，边缘代理网关可以在集中器中读取台区中所有智能电表和智能开关的计量数据并存储于智能配变终端的数据库中。

S204、边缘代理网关根据计量数据计算智能电表和智能开关的相关系数。

具体地，边缘代理网关根据计量数据分别计算各个智能电表与每个智能开关的相关系数，相关系数可以为Pearson相关系数、秩相关系数、kendall秩相关系数、spearman相关系数或其他任何可以体现相关性的系数。

S205、边缘代理网关根据相关系数确定台区的低压拓扑图。

具体地，与某一智能电表的相关性系数最高的一个智能开关为该智能电表的上一级智能开关，智能开关和它下一级的所有智能电表形成一个组合。在台区的低压拓扑图中，台区的配电变压器为第一拓扑层，下挂各个智能开关。智能开关又下挂其组合内的所有智能电表。

本实施例提供的低压拓扑识别方法基于台区计量系统采集的数据对台区的拓扑进行实时准确性的监控，不必在台区增设专门的拓扑识别装置，避免了传统的脉冲测试方法对台区线损造成额外负担，减少了建设和运维方面的成本，同时通过宽带载波通信硬件进行信号的传输，实现了精确到表箱相线的网格化拓扑感知，分钟级采集台区中各节点的高质量数据，为生成准备拓扑提供数据支撑，边缘代理网关可以根据数据计算智能电表和智能开关电压之间的相关系数，按照相关度最大原则进行自动聚类，形成台区的低压拓扑图，实现了台区内各个装置的拓扑关系的确定，降低了拓扑识别成本的基础上提高了识别精度。

图3为本发明实施例提供的另一种低压拓扑识别方法的流程图，参照图3，低压拓扑识别方法包括：

S301、边缘代理网关对中央协调模块进行时间校对。

具体地，边缘代理网关根据智能配变终端的时间信息对集中器的中央协调模块进行时间校对，校对的周期可以为一天一次或者根据具体需要进行设置，以保证集中器的中央协调模块的时间与智能配变终端的时间一致，方便后续的数据采集和处理。

S302、中央协调模块分别对第一宽带载波模块和第二宽带载波模块进行广播时间校对。

具体地，在完成了自身的时间校对之后，中央协调模块会对台区中所有的智能电表和智能开关的时间进行校对。中央协调模块可以对第一宽带载波模块和第二宽带载波模块进行广播校对，保证第一宽带载波模块和第二宽带载波模均与中央协调模块的时间保持一致，可以提高数据采集的时间精度，使得每一次采集到的所有数据都在同一时间切面上，极大地减小了拓扑识别的误差。

S303、边缘代理网关向中央协调模块发送采集数据项。

其中，采集数据项可以包括采集指标和采集周期，中央协调模块可以根据采集数据生成采集信号。采集指标包括电压、电流和有功功率中的任意一个，采集周期为每分钟一次，校对的周期为24小时一次。

S304、中央协调模块向第一宽带载波模块和第二宽带载波模块发送采集信号。

S305、智能开关和智能电表根据采集信号采集计量数据并上报至中央协调模块。

S306、边缘代理网关从集中器中取出计量数据。

S307、边缘代理网关根据计量数据计算智能电表和智能开关的相关系数。

S308、边缘代理网关根据相关系数确定台区的低压拓扑图。

其中，步骤S304、S305、S306、S307和S308分别与步骤S201、S202、S203、S204和S205的内容一致，此处不再赘述。

本实施例提供的低压拓扑识别方法，在进行计量数据采集之前提前根据智能配变终端的时间对中央协调模块进行了时间校对，然后根据中央协调模块的时间对智能电表和智能开关进行了广告校对，实现了数据采集之前所有从站点上的时间与智能配变终端的时间一致，进一步提高了拓扑识别的准确性。

图4为本发明实施例提供的又一种低压拓扑识别方法的流程图，图5为本发明实施例提供的一种本台区内的低压拓扑图的示意图，参照图4，低压拓扑识别方法包括：

S401、边缘代理网关对中央协调模块进行时间校对。

S402、中央协调模块分别对第一宽带载波模块和第二宽带载波模块进行广播时间校对。

S403、边缘代理网关向中央协调模块发送采集数据项。

S404、中央协调模块向第一宽带载波模块和第二宽带载波模块发送采集信号。

S405、智能开关和智能电表根据采集信号每分钟采集一次计量数据。

具体地，智能开关和智能电表根据采集信号进行计量数据的采集，采集信号可以包括采集频率和采集数据项。每分钟采集完成之后进行数据打包。

S406、智能开关和智能电表分别将24小时内每分钟的的计量数据打包上报至中央协调模块。

其中，各个智能开关和各个智能电表的每次采集的时刻均相同。智能开关和智能电表可以在每分钟采集任务完成之后向中央协调模块主动上报本次采集的计量数据，每个智能开关或者智能电表在24小时需要上报24*60次。另外，中央协调模块也可以根据智能配变终端的分钟级读取任务，向智能电表和智能开关读取计量数据，每分钟读取一次。这样保证智能电表和智能开关在每一分钟采集的计量数据都是同时采集的，每一分钟采集的计量数据都在同一时间切面，减少了数据的采集误差。

S407、边缘代理网关从集中器中取出计量数据。

其中，步骤S401、S402、S403、S404和S407分别与步骤S301、S302、S303、S304和S306的内容一致，此处不再赘述。

S408、按照第一公式计算台区内智能电表分别与各个智能开关之间的相关系数。

具体地，第一公式为其中，X为智能开关在24小时内的电压数值序列，Y为智能电表在24小时内的电压数值序列，N为电压数值的组数，电压数值的组数等于24*60。根据第一公式带入智能电表和对应的智能开关的计量数据，可以计算出该智能电表与该智能开关的相关系数。

S409、边缘代理网关将智能电表和与其相关系数最大的智能开关归为一类。

具体地，边缘代理网关将与智能电表的相关系数最大的那个智能开关与该智能电表归为一类，按照这样的方式为每一个智能电表和智能开关归类。

S410、边缘代理网关将每个智能开关和同类的所有智能电表设为一个组合。

具体地，边缘代理网关可以将与智能开关同类的所有智能电表和该智能开关归为一个组合，按照这样的方式为每一个智能电表和智能开关分组合。

S411、边缘代理网关将智能开关作为其所在组合内的所有智能电表的上级。

具体地，边缘代理网关可以将智能开关作为其所在组合内的所有智能电表的上级，并按照这样的方式为每一个智能电表找到上级。

S412、边缘代理网关将智能开关作为台区配电变压器的下级。

具体地，边缘代理网关将台区内所有的智能开关均作为台区配电变压器的下级，此时，参照图5，台区的所有的设备均识别完毕，完成了台区的低压拓扑识别。

本实施例提供的低压拓扑识别方法，智能电表和智能开关可以在每次采集完成之后对本次采集的数据进行打包和上报，每次的数据都是同时采集，在数据采集进行了24小时时，边缘代理网关根据前24小时内的计量数据计算各个智能开关与各个智能电表之间的相关系数，根据相关系数的值进行分类和分组，进而确定整个台区的拓扑关系，实现了台区内的拓扑识别，宽带载波技术的应用提高了数据的传输速度和数据搜集成本，数据采集的时间高度一致，提高了拓扑识别的准确性。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述任意低压拓扑识别方法。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种低压拓扑识别方法，其特征在于，台区计量系统包括智能开关、智能电表、集中器和边缘代理网关，所述智能开关包括第一宽带载波模块，所述智能电表包括第二宽带载波模块，所述集中器包括中央协调模块，所述集中器用于集中统计所述智能开关和所述智能电表的计量数据，所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块分别与所述中央协调模块经电力线通讯连接，所述边缘代理网关与所述集中器通讯连接，所述边缘代理网关用于数据存储和处理；

所述低压拓扑识别方法包括：

所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号；

所述智能开关和所述智能电表根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块；

所述边缘代理网关从所述集中器中取出所述计量数据；

所述边缘代理网关根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数，具体包括：按照第一公式计算台区内所述智能电表分别与各个所述智能开关之间的相关系数，所述第一公式为，其中，X为所述智能开关在24小时内的电压数值序列，Y为所述智能电表在24小时内的电压数值序列，N为电压数值的组数，所述电压数值的组数等于24*60；

所述边缘代理网关根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图，具体包括：所述边缘代理网关将所述智能电表和与其所述相关系数最大的所述智能开关归为一类；所述边缘代理网关将每个所述智能开关和同类的所有所述智能电表设为一个组合；所述边缘代理网关将所述智能开关作为其所在组合内的所有所述智能电表的上级；所述边缘代理网关将所述智能开关作为台区配电变压器的下级。

2.根据权利要求1所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，包括：

所述中央协调模块存储有所述第一宽带载波模块的从站点地址；

所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块分别存储有所述中央协调模块的主站点地址。

3.根据权利要求1所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，包括：

所述边缘代理网关对所述中央协调模块进行时间校对；

所述中央协调模块分别对所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块进行广播时间校对。

4.根据权利要求3所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述中央协调模块向所述第一宽带载波模块和所述第二宽带载波模块发送采集信号之前，还包括：

所述边缘代理网关向所述中央协调模块发送采集数据项，其中，所述采集数据项包括采集指标和采集周期，所述采集信号根据所述采集数据生成。

5.根据权利要求4所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述采集指标包括电压，所述采集周期为每分钟一次，校对的周期为24小时一次。

6.根据权利要求5所述低压拓扑识别方法，其特征在于，所述智能开关和所述智能电表根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块，包括：

所述智能开关和所述智能电表根据每分钟采集一次计量数据；

所述智能开关和所述智能电表分别将24小时内每分钟的所述计量数据打包上报至所述中央协调模块，其中，各个所述智能开关和各个所述智能电表的每次采集的时刻均相同。

7.一种低压拓扑识别装置，其特征在于，包括：中央协调模块、边缘代理网关、智能开关和智能电表；

所述中央协调模块用于向第一宽带载波模块和第二宽带载波模块发送采集信号；

所述智能开关和所述智能电表用于根据所述采集信号采集计量数据并上报至所述中央协调模块；

所述边缘代理网关用于从集中器中取出计量数据，并根据所述计量数据计算所述智能电表和所述智能开关的相关系数，具体包括：按照第一公式计算台区内所述智能电表分别与各个所述智能开关之间的相关系数，所述第一公式为，其中，X为所述智能开关在24小时内的电压数值序列，Y为所述智能电表在24小时内的电压数值序列，N为电压数值的组数，所述电压数值的组数等于24*60；

所述边缘代理网关还用于根据所述相关系数确定所述台区的低压拓扑图，具体包括：所述边缘代理网关将所述智能电表和与其所述相关系数最大的所述智能开关归为一类；所述边缘代理网关将每个所述智能开关和同类的所有所述智能电表设为一个组合；所述边缘代理网关将所述智能开关作为其所在组合内的所有所述智能电表的上级；所述边缘代理网关将所述智能开关作为台区配电变压器的下级。

8.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的低压拓扑识别方法。