CN115149518A - 电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统，涉及智能电网技术领域。该方法应用于第一断路器，用于根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令，根据第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列，并确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期，根据目标二进制脉冲序列和目标输出周期，向电网支路注入特征电流。通过本申请，可适应各种复杂的电网负载情况，提高识别精度。

Description

电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，具体而言，涉及一种电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统。

背景技术

低压配电网络的拓扑关系是配电网进行线损分析、故障定位与诊断等功能的基础，由于配电网络线路数目庞大，电网改造频繁，使得电力公司无法及时掌握准确的户变关系，进而影响到配电系统的运行和管理。

现有的电网拓扑关系的识别是通过在配电网络中注入恒定电流，通过对比电网中断路器接收到恒定电流的时间标以及检测断路器三相电流大小实现电网拓扑关系的识别。

采用该方法进行电网拓扑关系的识别，由于配电网络中注入的是恒定电流，当配电网络负载电流远大于注入的恒定电流时，识别效果变差，且注入的恒定电流特征单一，不利于配电网络负载类型复杂的情况，由于线缆阻抗的影响，电网拓扑关系的识别容易失败。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统，以便适应各种复杂的电网负载情况，提高识别精度。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种电网拓扑识别方法，应用于第一断路器，包括：

根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令；

根据所述第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的目标二进制脉冲序列；

根据所述电网负载，确定所述目标二进制脉冲序列的目标输出周期；

根据所述目标二进制脉冲序列和所述目标输出周期，向电网支路注入特征电流。

可选的，所述根据所述第一断路器的电网负载，从预设的多组伪随机二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的一组二进制脉冲序列作为目标二进制脉冲序列之前，所述方法还包括：

根据预设的特征频点，生成至少一组伪随机二进制脉冲数据；不同组伪随机二进制脉冲数据的频谱能量不同；

将所述至少一组伪随机二进制脉冲数据以脉冲序列进行存储，得到所述至少一组二进制脉冲序列。

可选的，所述根据所述第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的目标二进制脉冲序列，包括：

根据所述电网负载的电信号，分析所述第一断路器的负载等级；

根据所述负载等级，以及预设的负载等级和二进制脉冲序列的对应关系，从所述至少一组二进制脉冲序列中，选择所述目标二进制脉冲序列。

可选的，所述负载等级越低，所述负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越低，所述负载等级越高，所述负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越高。

可选的，所述根据所述电网负载，确定所述目标二进制脉冲序列的目标输出周期，包括：

根据所述负载等级，以及预设的负载等级和输出周期的对应关系，从至少一个输出周期中，选择所述目标输出周期。

第二方面，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，应用于第二断路器，包括：

对所述第二断路器所在电网支路的线路电流进行采样，得到第一有特征电流信号；

根据预设特征频点，对所述第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果；

若所述频域判别结果通过，则根据预设输出周期，对当前所述线路电流进行采样，得到第二有特征电流信号；

对所述第一有特征电流信号和所述第二有特征电流信号进行时域分析，得到时域分析结果；

根据所述频域判别结果和所述时域分析结果，确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果。

可选的，所述根据预设特征频点，对所述第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果，包括：

对所述第一有特征电流信号进行频域转换，得到所述第一有特征电流信号的特征频点，以及所述特征频点的信号强度；

根据所述信号强度，和预设特征频点对应的预设信号强度进行比对；

若比对结果在判别阈值范围内，则确定所述频域判别结果通过；

若所述比对结果不在判别阈值范围内，则确定所述频域判别结果不通过。

可选的，所述根据所述频域判别结果和所述时域分析结果，确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果，包括：

若所述频域判别结果通过，且所述时域分析结果通过，则确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器在同一拓扑网络下，拓扑识别结果为所述第二断路器和所述第一断路器在同一拓扑网络下。

第三方面，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，应用于上位机，所述方法包括：

根据第一断路器的地址向所述第一断路器发送组网指令；

以预设周期从第二断路器中获取时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果；

根据所述时域分析结果、所述频域判别结果和所述拓扑识别结果，分析所述第一断路器和所述第二断路器的拓扑关系。

第四方面，本申请实施例还提供一种断路器的拓扑识别模块，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的程序指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述程序指令，以执行如上述任一所述的电网拓扑识别方法的步骤。

第五方面，本申请实施例还提供一种断路器，包括：载波通信模块和拓扑识别模块，所述载波通信模块和所述拓扑识别模块通信连接，所述载波通信模块用于接收组网指令，所述拓扑识别模块用于根据所述组网指令启动拓扑发送命令，并执行如上述任一所述的电网拓扑识别方法的步骤。

本申请的有益效果是：

本申请提供一种电网拓扑识别方法、断路器及电网拓扑系统，该方法应用于第一断路器，用于根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令，根据第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列，并确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期，根据目标二进制脉冲序列和目标输出周期，向电网支路注入特征电流。通过本申请提供的方案，可根据电网负载，选择与电网负载情况匹配的目标二进制脉冲序列，并根据电网负载情况确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期，从而使得向电网支路注入的特征电流不是单一的电流，可以更好的适应电网负载情况，基于该特征电流进行电网拓扑识别，可提高识别精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种断路器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电网拓扑系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的第二种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的第三种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的第四种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的第五种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的第六种电网拓扑识别方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的拓扑识别模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，应用于具有电网拓扑识别功能的断路器，断路器可与上位机通信连接，以接收上位机发送的组网指令。图1为本申请实施例提供的一种断路器的结构示意图，如图1所示，该断路器100包括：载波通信模块10和拓扑识别模块20。

载波通信模块10和拓扑识别模块通信连接，载波通信模块10用于接收组网指令，拓扑识别模块用于根据组网指令启动拓扑发送命令，并执行本申请实施例提供的电网拓扑识别方法。

具体的，上位机与电网中的多个断路器的载波通信模块10通信连接，以向指定地址的断路器的载波通信模块10发送组网指令，该组网指令为载波信号。示例的，若载波信号为高速电力线载波信号(High Speed Power Line Carrier，HPLC)，则载波通信模块10为高速电力线载波通信模块。

当断路器作为发送特征电流的断路器，即第一断路器时，拓扑识别模块20与载波通信模块10通信连接，用于根据载波通信模块10接收的组网指令启动拓扑发送命令，并根据该拓扑发送命令向电网支路注入特征电流。

当断路器作为接收特征电流的断路器，即第二断路器时，拓扑识别模块20还用于对电网支路上的线路电流上的有特征电流信号进行采样，并通过对有特征电流信号进行时频分析，得到第一断路器和第二断路器的拓扑识别结果。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑系统，图2为本申请实施例提供的一种电网拓扑系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：上位机200和多个断路器100，断路器100为上述图1所示的断路器。

需要说明的是，本申请实施例所采用的上位机还可以替换为融合终端或个人计算机(Personal Computer，PC机)，其功能与上位机相同，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，本申请实施例提供一种电网拓扑识别方法，应用于第一断路器，图3为本申请实施例提供的第一种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括：

S11：根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令。

具体的，低压台区内的多个断路器拓扑连接形成配电网络，即电网，断路器为智能断路器，每个断路器具有唯一的地址。第一断路器的高速电力线载波通信模块与上位机通信连接，当用户需要启动组网功能进行电网拓扑识别时，向低压台区内指定地址的第一断路器发送高速电力线载波信号的组网指令，第一断路器的拓扑识别模块根据高速电力线载波通信模块接收到的组网指令，启动拓扑发送命令，拓扑发送命令用于指示该第一断路器开始进行拓扑识别。

S12：根据第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列。

具体的，第一断路器的电网负载表示第一断路器所连接的供电设备，拓扑识别模块采集第一断路器所在电网支路的电压和电流，并根据该电压和电流分析第一断路器的电网负载的载重或载轻情况。电网支路的电压和电流的大小与电网负载情况成正比。

每个断路器的拓扑识别模块中存储有预设的至少一组二进制脉冲序列，至少一组二进制脉冲序列与电网负载存在对应关系。示例的，若将电网负载根据预设载重阈值划分为载重和载轻两种情况，则拓扑识别模块中存储有一组载轻对应的二进制脉冲序列和一组载重对应的二进制脉冲序列。

当第一断路器启动拓扑发送命令后，第一断路器的拓扑识别模块根据第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列。

S13：根据电网负载，确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期。

具体的，若电网支路的电流较大，电网负载载重，第一断路器输出的特征电流的周期较短，则电网支路中的其他断路器可能无法成功接收特征电流，为确保接收特征电流的断路器的接收成功率，避免在电网负载载重的情况下，电网支路中的其他断路器接收特征电流失败，可根据电网负载和输出周期的对应关系，确定与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列的目标输出周期。

S14：根据目标二进制脉冲序列和目标输出周期，向电网支路注入特征电流。

具体的，断路器的拓扑识别模块中具有发射单元，第一断路器根据目标二进制脉冲序列对电流进行调制得到特征电流，使得特征电流的0电平和1电平的个数和顺序，以及特征电流的特征频点与目标二进制脉冲序列保持一致，发射单元将该特征电流以目标输出周期进行输出，注入到第一断路器所在的电网支路中。电网支路为电网中第一断路器和与第一断路器连接的其他断路器所形成的支路。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，应用于第一断路器，用于根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令，根据第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与电网负载匹配的目标二进制脉冲序列，并确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期，根据目标二进制脉冲序列和目标输出周期，向电网支路注入特征电流。通过本申请实施例提供的方法，可根据电网负载，选择与电网负载情况匹配的目标二进制脉冲序列，并根据电网负载情况确定目标二进制脉冲序列的目标输出周期，从而使得向电网支路注入的特征电流不是单一的电流，可以更好的适应电网负载情况，基于该特征电流进行电网拓扑识别，可提高识别精度。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，图4为本申请实施例提供的第二种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图4所示，在上述S12之前，该方法还包括：

S15：根据预设的特征频点，生成至少一组伪随机二进制脉冲数据。

具体的，为确认其他断路器接收到的特征电流是否为第一断路器发送的特征电流，可通过在特征电流中加入特征频点，特征频点的选择需要避开谐波频点。利用计算机软件中的伪随机函数，输入预设的特征频点，生成至少一组伪随机二进制脉冲数据，每组伪随机二进制脉冲数据包括连续0和连续1的个数，以及0和1的顺序。伪随机函数中对能量参数进行配置，使得不同组伪随机二进制脉冲数据的频谱能量不同。示例的，计算机软件可以为Matlab。

需要说明的是，如果伪随机二进制脉冲数据中连续0或者连续1的个数太多，在根据目标二进制脉冲序列对电流进行调制得到特征电流时，发送脉冲的功率器件会长时间导通，导致器件发热烧毁。因此，利用该计算机软件生成伪随机二进制脉冲数据时，除了需要设定特征频点外，还需要规定连续0和连续1的个数。

S16：将至少一组伪随机二进制脉冲数据以脉冲序列进行存储，得到至少一组二进制脉冲序列。

具体的，在利用计算机软件生成至少一组伪随机二进制脉冲数据后，将伪随机二进制脉冲数据转换为脉冲序列的形式存储在断路器的中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)中，得到至少一组二进制脉冲序列。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，根据预设的特征频点，生成至少一组伪随机二进制脉冲数据，不同组伪随机二进制脉冲数据的频谱能量不同，将至少一组伪随机二进制脉冲数据以脉冲序列进行存储，得到至少一组二进制脉冲序列。通过本申请实施例提供的方法，由于生成为伪随机二进制脉冲数据的特征频点和频谱能量可随机调整，能很好的适应各种复杂的电网情况和负载类型，生成具有不同频谱能量的二进制脉冲序列，基于不同频谱能量的二进制脉冲序列可得到不同的特征电流，从而使得向电网支路注入的特征电流不是单一的电流，可以更好的适应电网负载情况，基于该特征电流进行电网拓扑识别，可提高识别精度。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，图5为本申请实施例提供的第三种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图5所示，上述S12包括：

S121：根据电网负载的电信号，分析第一断路器的负载等级。

具体的，对第一断路器的电网负载进行等级划分，将第一断路器的电网负载划分为N个负载等级。根据第一断路器的电网负载的电信号，计算第一断路器的电网负载，并从N个等级中确定第一断路器的负载等级。示例的，设定电网负载空载为0％，满载为100％，将电网负载划分为0％～20％、20％～40％、40％～60％、60％～80％、80％～100％五个等级。

S122：根据负载等级，以及预设的负载等级和二进制脉冲序列的对应关系，从至少一组二进制脉冲序列中，选择目标二进制脉冲序列。

具体的，在生成至少一组伪随机二进制脉冲数据时，可根据对电网负载划分的负载等级，确定生成的伪随机二进制脉冲数据的组数。由于不同组伪随机二进制脉冲数据的频谱能量不同，可建立预设的负载等级与不同频谱能量的二进制脉冲序列的对应关系。根据上述S1021得到的第一断路器的负载等级，从预设的负载等级和二进制脉冲序列的对应关系中，确定第一断路器的负载等级对应的目标二进制脉冲序列，并从至少一组二进制脉冲序列中，选择目标二进制脉冲序列。

在一种可选实施方式中，负载等级越低，负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越低，负载等级越高，负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越高。

具体的，负载等级越低，第一断路器所在电网支路的电流越小，为避免在电网支路中引起较高的谐波畸变率，只需在电网支路中注入小特征电流，因此，对应的二进制脉冲序列的频谱能量也越低。负载等级越高，第一断路器所在电网支路的电流越大，为提高拓扑识别成功率，需要在电网支路中注入大特征电流，因此，对应的二进制脉冲序列的频谱能量也越高。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，根据电网负载的电信号，分析第一断路器的负载等级，根据负载等级，以及预设的负载等级和二进制脉冲序列的对应关系，从至少一组二进制脉冲序列中，选择目标二进制脉冲序列。通过本申请实施例提供的方法，可根据断路器的负载等级选择对应频谱能量的二进制脉冲序列，使得向电网支路注入的特征电流不是单一的电流，注入电网支路的特征电流满足负载要求，可以更好的适应电网负载情况，既不会引起电网支路中较高的谐波畸变率，又能保证拓扑识别的成功率，基于该特征电流进行电网拓扑识别，可提高识别精度。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，上述S13包括：

根据负载等级，以及预设的负载等级和输出周期的对应关系，从至少一个输出周期中，选择目标输出周期。

具体的，在存储至少一组二进制脉冲序列时，还可以根据预设的负载等级，对每组二进制脉冲序列设置多个输出周期，并建立预设的负载等级和输出周期的对应关系。根据上述S121得到的第一断路器的负载等级，从预设的负载等级和输出周期的对应关系中，确定第一断路器的负载等级对应的目标输出周期，并从至少一个输出周期中，选择目标输出周期。

同一组二进制脉冲序列的不同输出周期的频谱能量不同，在根据负载等级确定对应频谱能量的目标二进制脉冲序列后，还可以根据目标二进制脉冲序列的输出周期进一步调整输出的频谱能量，使得根据目标二进制脉冲序列和目标输出周期得到的特征电流的频谱能量与第一断路器的电网负载越匹配。

负载等级越低，第一断路器所在电网支路的电流越小，为避免在电网支路中引起较高的谐波畸变率，只需在电网支路中注入小特征电流，因此，二进制脉冲序列的输出周期越短。负载等级越高，第一断路器所在电网支路的电流越大，为提高拓扑识别成功率，需要在电网支路中注入大特征电流，因此，二进制脉冲序列的输出周期越长。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，根据负载等级，以及预设的负载等级和输出周期的对应关系，从至少一个输出周期中，选择目标输出周期。通过本申请实施例提供的方法，可根据断路器的负载等级选择目标二进制脉冲序列的目标输出周期，使得基于目标二进制脉冲序列和目标输出周期向电网支路注入的特征电流满足第一断路器的负载要求，可以更好的适应电网负载情况，既不会引起电网支路中较高的谐波畸变率，又能保证拓扑识别的成功率，基于该特征电流进行电网拓扑识别，可提高识别精度。

本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，应用于第二断路器，图6为本申请实施例提供的第四种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括：

S21：对第二断路器所在电网支路的线路电流进行采样，得到第一有特征电流信号。

具体的，第一断路器的拓扑识别模块除了具有发射单元外，还具有接收单元，第一断路器的拓扑识别模块的发射单元根据上述S11～S14，向第一断路器所在电网支路注入特征电流。第一断路器与第二断路器处于同一电网支路中，第二断路器可接收到包括特征电流和无特征电流的线路电流，通过第二断路器的拓扑识别模块的接收单元对该电网支路的线路电流进行采样，并对该线路电流进行分析，以得到第一有特征电流信号。

S22：根据预设特征频点，对第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果。

具体的，采用预设的频域分析方法，对第一有特征电流信号进行频域分析，得到第一有特征电流信号的特征频点，预设特征频点为第一断路器中二进制脉冲序列的特征频点，对预设特征频点和特征频点进行比对分析，判断预设特征频点与特征频点是否一致，得到频域判别结果。

S23：若频域判别结果通过，则根据预设输出周期，对当前线路电流进行采样，得到第二有特征电流信号。

具体的，若预设特征频点与特征频点一致，则表明第二断路器接收的特征电流为第一断路器发送的特征电流，频域判别结果通过。预设输出周期为第一断路器的目标二进制脉冲序列的目标输出周期，第一断路器向电网支路注入目标输出周期的特征电流后，再向电网支路注入目标输出周期的无特征电流，因此，第二断路器从有特征电流中采样到第一有特征电流信号后，需要经过预设输出周期，才可以再次接收到有特征电流，通过对线路电流上的有特征电流进行重新采样，得到第二有特征电流信号。

S24：对第一有特征电流信号和第二有特征电流信号进行时域分析，得到时域分析结果。

具体的，在第二断路器接收特征电流时，第一有特征电流信号的特征频点在频域方向可能受到谐波干扰，使得原本与预设特征频点不一致的特征频点在受到谐波干扰的情况下，与预设特征频点一致，不能确保第一有特征电流信号为第一断路器发送的特征电流。因此，为确保频域判别结果的准确性，在频域判别结果通过的情况下，需要对第一有特征电流信号和第二有特征电流信号进行时域分析，分析第一有特征电流信号和第二有特征电流信号在时域方向的相关性，得到时域分析结果。

若第一有特征电流信号和第二有特征电流信号的相关度满足预设相关度阈值，则表明第一有特征电流信号对应的有特征电流与第二有特征电流信号对应的有特征电流均为第一断路器发送的特征电流，即第一有特征电流的特征频点确实与预设特征频点一致，而不是在谐波干扰的情况下出现一致，则时域分析结果通过。

S25：根据频域判别结果和时域分析结果，确定第二断路器和预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果。

具体的，由于断路器只能向处于其上端的其他断路器发送电流，若频域判别结果通过，且时域分析结果通过，则确定第二断路器与预设特征频点对应的第一断路器在同一拓扑网络下，拓扑识别结果用于指示第二断路器与第一断路器在同一拓扑网络下，且第二断路器为第一断路器的上端断路器。

若有多个接收到特征电流的第二断路器的若频域判别结果通过，且时域分析结果通过，则表明有多个上端断路器与第一断路器形成电网支路。

若频域判别结果通过，但时域分析结果不通过，则确定第二断路器与预设特征频点对应的第一断路器不在同一拓扑网络下，拓扑识别结果用于指示第二断路器与第一断路器不在同一拓扑网络下，第二断路器直接重新执行S21进行电流采样。

在一种可选方式中，若频域判别结果未通过，无需进行相关性判别，第二断路器直接重新执行S21进行电流采样。

本申请实施例提供的电网拓扑识别方法，应用于第二断路器，对第二断路器所在电网支路的线路电流进行采样，得到第一有特征电流信号，根据预设特征频点，对第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果，若频域判别结果通过，则根据预设输出周期，对当前线路电流进行采样，得到第二有特征电流信号；对第一有特征电流信号和第二有特征电流信号进行时域分析，得到时域分析结果；根据频域判别结果和时域分析结果，确定第二断路器和预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果。通过本申请实施例提供的方法，可通过对第一有特征电流信号的频域分析判断第二断路器和第一断路器的拓扑关系，在此基础上，通过对第一有特征电流信号和第二有特征电流信号在时域上进行相关性分析，进一步确定第二断路器和第一断路器的拓扑关系。通过结合频域分析和时域上的相关性分析，避免特征电流在频域上可能受到的谐波干扰，使得拓扑识别结果更可靠。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，图7为本申请实施例提供的第五种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图7所示，上述S22包括：

S221：对第一有特征电流信号进行频域转换，得到第一有特征电流信号的特征频点，以及特征频点的信号强度。

具体的，采用预设的频域转换方法，将第一有特征电流信号转换在频域坐标系中进行表示，频域坐标系中的横坐标为第一有特征电流信号的特征频点，频域坐标系中的纵坐标为特征频点的信号强度。示例的，预设的频域转换方法为快速傅里叶变换(FastFourier Transformation，FFT)。

S222：根据信号强度，和预设特征频点对应的预设信号强度进行比对。

具体的，利用信号强度测试设备对预设特征频点的信号强度进行多次重复测试，由于设备存在计算偏差，每次得到预设特征频点对应的预设信号强度可能不同，根据多次测试得到的预设信号强度，确定预设特征频点对应的预设信号强度的范围，作为判别阈值范围。对信号强度和判别阈值范围进行对比，判断信号强度是否在判别阈值范围内，得到比对结果。

S223：若比对结果在判别阈值范围内，则确定频域判别结果通过。

具体的，若比对结果在判别阈值范围内，表明第一有特征电流信号的特征频点与预设特征频点一致，确定频域判别结果通过。

S224：若比对结果不在判别阈值范围内，则确定频域判别结果不通过。

具体的，若比对结果不在判别阈值范围内，表明第一有特征电流信号的特征频点与预设特征频点不一致，确定频域判别结果不通过。

本申请实施例提供的电网拓扑识别模块，通过对第一有特征电流信号进行频域转换，得到第一有特征电流信号的特征频点，以及特征频点的信号强度；根据信号强度，和预设特征频点对应的预设信号强度进行比对；若比对结果在判别阈值范围内，则确定频域判别结果通过；若比对结果不在判别阈值范围内，则确定频域判别结果不通过。本申请实施例提供的方法，通过对第一有特征电流信号进行频域转换，判断特征频点的信号强度与预设特征频点的信号强度的比对结果是否在判别阈值范围内，从而确定频域判别结果是否通过，使得针对不同的特征电流均可判断拓扑关系，使得特征电流可以更好的适应电网负载情况，提供拓扑识别精度。

在上述任一实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，上述方法包括：

对第一有特征电流信号和第二有特征电流信号进行低通数字滤波，将第一有特征电流信号和第二有特征电流信号中的高频特征毛刺滤除，避免高频特征影响第一有特征电流信号和第二有特征电流信号的相关性判别。

需要说明的是，电网中的每一个断路器既是第一断路器，又是第二断路器，第一断路器和第二断路器为电网中不同的断路器。上位机通过遍历电网中的每一个第一断路器，向每一个第一断路器的载波通信模块发送载波信号，以执行上述应用于第一断路器的电网拓扑识别方法，对接收到每一个第一断路器发送的特征电流的第二断路器，执行上述应用于第二断路器的电网拓扑识别方法。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种电网拓扑识别方法，应用于上位机，图8为本申请实施例提供的第六种电网拓扑识别方法的流程示意图，如图8所示，该方法包括：

S31：根据第一断路器的地址向第一断路器发送组网指令。

具体的，第一断路器为电网中的任意一个断路器，当需要对电网中的断路器进行组网，以识别电网中断路器的拓扑关系时，通过上位机根据指定第一断路器的地址的第一断路器发送组网指令。每个断路器具有唯一的地址，上位机通过向电网中的所有断路器依次遍历发送组网指令，以执行上述第一断路器的电网拓扑识别方法。

S32：以预设周期从第二断路器中获取时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果。

具体的，第二断路器为电网中与第一断路器处于同一电网支路的其他断路器，第二断路器执行上述英语与第二断路器的电网拓扑识别方法，得到时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果，并将时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果存储在拓扑识别模块中。

上位机以预设周期定时从第二断路器的拓扑识别模块中获取时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果。

S33：根据时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果，分析第一断路器和第二断路器的拓扑关系。

具体的，上位机根据第二断路器的时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果，在时域分析结果和频域判别结果均为通过的情况下，根据拓扑识别结果确认第二断路器与第一断路器处于同一电网支路中，且第二断路器为第一断路器的上端断路器。

当上位机从多个第二断路器中获取到足够多电网支路的拓扑连接关系后，综合这些电网支路的拓扑连接关系，就可获取整个低压台区“变-箱-户”的拓扑关系。

图9为本申请实施例提供的拓扑识别模块的结构示意图，该拓扑识别模块20包括：处理器21、存储介质22和总线，存储介质22存储有处理器21可执行的程序指令，当拓扑识别模块20运行时，处理器21与存储介质22之间通过总线通信，处理器21执行程序指令，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电网拓扑识别方法，其特征在于，应用于第一断路器，包括：

根据接收到的组网指令，启动拓扑发送命令；

根据所述第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的目标二进制脉冲序列；

根据所述电网负载，确定所述目标二进制脉冲序列的目标输出周期；

根据所述目标二进制脉冲序列和所述目标输出周期，向电网支路注入特征电流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一断路器的电网负载，从预设的多组伪随机二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的一组二进制脉冲序列作为目标二进制脉冲序列之前，所述方法还包括：

根据预设的特征频点，生成至少一组伪随机二进制脉冲数据；不同组伪随机二进制脉冲数据的频谱能量不同；

将所述至少一组伪随机二进制脉冲数据以脉冲序列进行存储，得到所述至少一组二进制脉冲序列。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一断路器的电网负载，从预设的至少一组二进制脉冲序列中，选择与所述电网负载匹配的目标二进制脉冲序列，包括：

根据所述电网负载的电信号，分析所述第一断路器的负载等级；

根据所述负载等级，以及预设的负载等级和二进制脉冲序列的对应关系，从所述至少一组二进制脉冲序列中，选择所述目标二进制脉冲序列。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述负载等级越低，所述负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越低，所述负载等级越高，所述负载等级对应的二进制脉冲序列的频谱能量越高。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电网负载，确定所述目标二进制脉冲序列的目标输出周期，包括：

根据所述负载等级，以及预设的负载等级和输出周期的对应关系，从至少一个输出周期中，选择所述目标输出周期。

6.一种电网拓扑识别方法，其特征在于，应用于第二断路器，包括：

对所述第二断路器所在电网支路的线路电流进行采样，得到第一有特征电流信号；

根据预设特征频点，对所述第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果；

若所述频域判别结果通过，则根据预设输出周期，对当前所述线路电流进行采样，得到第二有特征电流信号；

对所述第一有特征电流信号和所述第二有特征电流信号进行时域分析，得到时域分析结果；

根据所述频域判别结果和所述时域分析结果，确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据预设特征频点，对所述第一有特征电流信号进行频域分析，得到频域判别结果，包括：

对所述第一有特征电流信号进行频域转换，得到所述第一有特征电流信号的特征频点，以及所述特征频点的信号强度；

根据所述信号强度，和预设特征频点对应的预设信号强度进行比对；

若比对结果在判别阈值范围内，则确定所述频域判别结果通过；

若所述比对结果不在判别阈值范围内，则确定所述频域判别结果不通过。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述频域判别结果和所述时域分析结果，确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器是否在同一拓扑网络下，得到拓扑识别结果，包括：

若所述频域判别结果通过，且所述时域分析结果通过，则确定所述第二断路器和所述预设特征频点对应的第一断路器在同一拓扑网络下，拓扑识别结果为所述第二断路器和所述第一断路器在同一拓扑网络下。

9.一种电网拓扑识别方法，其特征在于，应用于上位机，所述方法包括：

根据第一断路器的地址向所述第一断路器发送组网指令；

以预设周期从第二断路器中获取时域分析结果、频域判别结果和拓扑识别结果；

根据所述时域分析结果、所述频域判别结果和所述拓扑识别结果，分析所述第一断路器和所述第二断路器的拓扑关系。

10.一种断路器，其特征在于，包括：载波通信模块和拓扑识别模块，所述载波通信模块和所述拓扑识别模块通信连接，所述载波通信模块用于接收组网指令，所述拓扑识别模块用于根据所述组网指令启动拓扑发送命令，并执行如权利要求1至8任一所述的电网拓扑识别方法的步骤。

11.一种电网拓扑系统，其特征在于，包括：上位机和多个断路器，所述断路器为权利要求10所述的断路器。

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