CN115912645A - 一种通过ttu获取ltu拓扑关系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,通过TTU向所有LTU校时后,每个LTU按照TTU的指令逐个发送特征信号,通过收集每个LTU识别到特征信号的时刻,以及识别到的特征信号的数量推理得到TTU下挂的LTU的拓扑关系。由此,本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,只需要使用LTU识别到特征信号的时间即可推理得到LTU的拓扑关系,无需额外信息,便于实施和更新。

Description

一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法
技术领域
本发明涉及供配电设备监测领域,尤其涉及一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法。
背景技术
TTU(distributionTransformersupervisoryTerminalUnit)配电变压器监测终端,LTU(LineTerminationUnit)低压分路监测终端,是供配电线路中常用的监测终端,一般情况下,一台变压器下会设有一个TTU,一个TTU下面会挂设多个LTU,而且随着电网的升级改造,挂设的LTU拓扑关系可能会发生改变,常规的LTU拓扑关系是在设计阶段人工配置,后续升级改造时再进行更新,这种方式效率较低,且容易出错。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,实现自动识别LTU的拓扑关系,无需依赖人工更新。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,包括以下步骤:
S1、TTU向下游电网发出校时指令,下游电网中的LTU收到校时指令后,根据指令信息调整自身时钟;
S2、TTU向下游电网发出“清除拓扑信息”的指令,下游电网中的LTU收到“清除拓扑信息”的指令后,清除存储的拓扑信息;
S4、TTU根据记载的下挂的LTU通讯地址,逐个发送“触发拓扑”指令,收到“触发拓扑”指令的LTU根据“触发拓扑”指令内的触发时刻信息,在指定时刻生成特征信号,特征信号持续时长为t1,且特征信号仅从LTU端向TTU端传播,并会被处于生成特征信号的LTU与TTU之间的其他LTU识别到,TTU本身不具备发送和识别特征信号的能力,所有的LTU都具备发送和识别能力,但是只有处于TTU和发送LTU之间的LTU能识别;“触发拓扑”指令中的任意两个触发时刻间隔为t2,t2>t1;LTU内置的拓扑信号识别算法持续识别特征信号,并记录识别的结果;
S5、TTU依次对所有LTU发送“查询拓扑信息”指令,LTU收到“查询拓扑信息”指令后,向TTU反馈自身识别到特征信号的时刻;
S6、TTU根据收集到的所有LTU识别到的拓扑信息,基于每个LTU识别到特征信号的时刻,结合TTU发送的“触发拓扑”指令中的“触发时刻”进行分析,获得LTU的拓扑情况。
与现有技术相比,本发明具有如下技术效果:
本方案只需要根据LTU“识别到特征信号的时刻”,结合TTU发送的“触发拓扑”中的“触发时刻”,实现触发信号与LTU的关联,进而根据每个LTU能够识别到的其他LTU发出的特征信号,推理得到LTU的拓扑关系,不需要LTU记录的其他信息。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
优选地,所述步骤S1中TTU向下游电网发出校时指令,可采用广播的方式发送,也可以针对单个指定的LTU发送。广播的方式效率更高,适用于下挂LTU数量众多的情况,针对单个指定的LTU进行点对点的发送校时指令,成功率更高。
优选地,步骤S2之后,步骤S4之前还设有步骤S3、TTU向下游电网发出“启动拓扑信号识别”指令,收到“启动拓扑信号识别”指令的LTU启动内置的拓扑信号识别算法;拓扑信号识别算法用于识别线路中是否存在LTU发出的特征信号。因为LTU计算能力有限,增加此步骤,可以在平时关闭拓扑信号识别算法,节约日常算力。当然,如果LTU的算力足够强大,日常也可以保持拓扑信号识别算法常开。
优选地,步骤S4中,“触发拓扑”指令内的触发时刻信息包括立即触发,即不指定具体时间,LTU收到指令即刻响应,生成特征信号。
优选地,步骤S4中,特征信号是指特征电流信号。电流信号抗干扰能力强,不易被外界信号干扰,系统运行更稳定。
优选地,当编号为M的LTU识别到编号为N的LTU生成的特征信号,则意味着编号为M的LTU位于编号为N的LTU与TTU之间的线路上。
优选地,当编号为M的LTU未识别到任何特征信号,意味着编号为M的LTU位于拓扑网络的最末端。
优选地,推理过程如下:
SS1、设LTU识别到的特征信号的次数为i,查找所有LTU中识别到特征信号次数的最大值记为imax
SS2、遍历所有LTU,查找i=0的LTU设备,并将其子设备设置为“无”;
SS3、设置i=i+1,在剩余LTU中查找所有识别到特征信号次数为i的LTU,设查找到的符合条件的LTU数量为kmax
SS4、设置k=1,k≤kmax;i’=1,i’≤i,i’用于表示第k个识别到i次特征信号的LTU下挂的设备序号;
SS5、查询第k个LTU下挂的第i’个设备的父设备是否已知,若是则跳转到步骤SS7;若否,执行步骤SS6;
SS6、将第i’个下挂设备的父设备设置为编号为k的LTU;
SS7、判断i’是否等于i,若是,执行步骤SS8,否则设置i’=i’+1,跳转至步骤SS5;
SS8、判断k是否等于kmax,若是执行步骤SS9,否则设置k=k+1,i’=1,跳转至步骤SS5;
SS9、判断i是否等于imax,若是执行步骤SS10,否则跳转至步骤SS3;
SS10、将剩余父设备仍然未知的LTU的父设备设置为TTU;
SS11、结束。
经过上述步骤,可以实现自动完成对所有LTU的父设备和子设备的识别和标识,实现对LTU拓扑关系的识别。
附图说明
图1为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法的流程示意图;
图2为实施例中实际的拓扑关系图;
图3为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法中具体推理过程流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
请参照图1所示,其为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法的流程示意图。所述通过TTU获取LTU拓扑关系的方法包括:
S1、TTU对所有LTU进行校时,可以采用广播校时或者对单个LTU校时。前者在LTU数量比较多的时候速度快,后者则可以保证校时的成功率。TTU和LTU之间通讯方式采用载波HPLC,通讯时会指定地址,当地址为999999999999时,是广播,所有LTU都能收到该消息,每个LTU都有一个唯一的通讯地址,根据地址可以确定是哪个LTU。拓扑识别之前,TTU是知晓下游挂载了哪些LTU,TTU内部会有一个白名单,白名单里的内容就是其下挂的LTU的地址,但是TTU不知道下挂的LTU之间的从属关系,拓扑识别的目的,也是为了得到他们的从属关系。
S2、TTU对所有LTU发送“清除拓扑信息”指令,LTU收到指令后,清除存储的拓扑记录。
S3、TTU依次对所有LTU发送“启动拓扑信号识别”指令,LTU收到指令后,启动拓扑信号识别算法。拓扑信号识别算法是用于识别线路中是否存在特征信号的。因为LTU的算力有限,所以尽量只在进行拓扑识别时,才启动拓扑信号识别算法,在平时不运行,以节约有限的算力。
S4、TTU依次对所有LTU发送“触发拓扑”指令,“触发拓扑”指令会附带一个时间戳,该时间戳指示LTU“触发拓扑信号”的时刻,若时间戳为“FFFFFFFFFFFF”时,就立即启动,如果时间为”220928141300”,就是2022年9月28日14时13分00秒启动,在本例中,采用的是收到命令立即启动的方法。LTU在指定的触发时刻触发生成特征电流信号,特征电流信号持续时长为9.6s,故“触发拓扑”指令中的任意两个触发时刻间隔必须大于9.6s,本例中相邻两次触发时间间隔30s。此处“30s”是发送指令间隔时间(因为本例中是采用立即触发模式,故发送指令的间隔也就是特征信号产生的时间间隔),该时间是可配置的,时间太长的话,下挂设备越多,一轮拓扑时间越长,总时长可以粗略计算为设备数N×30s,因此该时间不宜太长。
S5、TTU依次对所有LTU发送“查询拓扑信息”指令,将所有LTU的拓扑信息全部获取后,开始分析LTU的拓扑关系。
S6、(核心)TTU从LTU获取的拓扑信息格式如下
识别到信号时间  
信号所属相位  
信号强度S1  
信号强度S2  
背景噪声SN  
识别到的信号信息   
我们只需要利用“识别到信号的时间”去分析即可得出LTU的拓扑关系。
以图2为例,M1到M21是21台LTU。由于特征信号仅从LTU端向TTU端传播,并会被TTU及处于生成特征信号的LTU与TTU之间的其他LTU识别到,故当下级LTUM11触发特征信号时,只有其上级LTUM4和M1会识别到特征信号,记录上表的拓扑信息。
如2022年9月21日17时15分0秒,M11触发了特征信号,那么M1和M4识别到并记录下的时间为2022年9月21日17时15分10秒。本例中特征信号持续时长是9.6s,特征信号持续时长与具体发送的内容有关,可长可短,比如发送“0xAAE9”,转换为16位二进制数1010101011101001,一位数的发送时长为0.6s,所有数据发出的时间就是0.6×16=9.6s。其他LTU在识别的过程中,对于同一台LTU,其在发送信号的时候,识别算法也是启动的,因此也可以识别到信号,首先得把特征码发送完毕,才能识别到,所以识别到的时间会大于9.6s,记录时间10s是人为设置一个理论上比较可靠的、又合理的时间。
因为每两台LTU的触发时间间隔在30s,因此我们可以通过判断记录时间,去获取该次记录是哪台LTU触发特征信号引起的。
假设M1触发特征信号的时间为2022年9月21日17时20分0秒,每两台设备触发时间间隔30s,即M2触发特征信号的时间为2022年9月21日17时20分30秒,依次类推。
M1最终会识别到7条拓扑信号记录,分别由M4,M5,M6,M11,M12,M13,M14触发特征信号时引起。
M2最终会识别到4条拓扑识别记录,分别由M7,M8,M15,M16触发特征信号时引起。
获取拓扑识别记录的设备 记录条数/下挂设备数量 由哪些设备触发特征电流引起
M1 7 M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14
M2 4 M7、M8、M15、M16
M3 7 M9、M10、M17、M18、M19、M20、M21
M4 2 M11、M12
M5 1 M13
M6 1 M14
M7 1 M15
M8 1 M16
M9 0  
M10 5 M17、M18、M19、M20、M21
M11 0  
M12 0  
M13 0  
M14 0  
M15 0  
M16 0  
M17 0  
M18 2 M20、M21
M19 0  
M20 0  
M21 0   
在解析每一台LTU上报的拓扑记录时,通过分析触发拓扑信号时间和识别到拓扑信号的时间,可以得到设备间的上下级关系。
我们可以得到M1的下挂设备为M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14。
我们称M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14为M1的下挂设备,但只有直接相连的M4、M5、M6为M1的子设备。
得到上表格以后,程序进入递归处理环节;
首先,设LTU识别到的特征信号的次数为i,i既是LTU识别到的特征信号的次数,也是此LTU下挂的设备数量,查找所有LTU中识别到特征信号次数的最大值记为imax;本例为imax=7;
然后,遍历所有设备中下挂设备数量i=0的设备,下挂设备为0的LTU一定是拓扑关系中的末端设备,本例中,i=0的LTU包括:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21,这些设备没有子设备,相当于子设备已知。
至此,拓扑关系中:
已知父设备的设备:无
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21。
下一步,遍历下挂设备数量为i=1的设备M5、M6、M7、M8,这些设备只有唯一的子设备,由于识别到的特征信号包含时间信息,基于TTU发送信号与LTU的关联关系,可以确定此特征信号属于哪个LTU,因此可以确定下挂设备数量为i=1的LTU的子设备,同时这些子设备也确定了他们的父设备。
此时,拓扑关系中
已知父设备的设备:M13、M14、M15、M16;
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21;M5、M6、M7、M8;
继续遍历下挂设备数量为i=2的设备M4、M18,M4的下挂设备为M11和M12,M18的下挂设备为M20和M21,设备M4的下挂设备里,他们的父设备均未知,所以设置M4为M11和M12的父设备;设备M18的下挂设备里M20和M21的父设备均未知,所以设置M18是M20和M21的父设备。
此时拓扑关系中
已知父设备的设备:M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18。
下一步,没有下挂设备数量为3的设备,跳过。
下一步,遍历下挂设备数量为4的设备M2,M2的下挂设备M7、M8、M15、M16,M15和M16父设备已知,M7和M8的父设备均未知,确定M2是M7和M8的父设备。
此时拓扑关系中
已知父设备的设备:M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8。
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2。
下一步,遍历下挂设备数量为5的设备M10,M10的下挂设备为M17、M18、M19、M20、M21,M17、M18、M19的父设备均未知,确定M10是M17、M18和M19的父设备。
此时拓扑关系中
已知父设备的设备:M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8、M17、M18、M19
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2、M10。
下一步,没有下挂设备数量为6的设备,跳过。
下一步,遍历下挂设备数量为7的设备M1和M3。M1的下挂设备M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14里,M4、M5、M6父设备未知,确定M1是M4、M5、M6的父设备;M3的下挂设备M9、M10、M17、M18、M19、M20、M21里,M9和M10父设备未知,确定M3是M9和M10的父设备。
此时拓扑关系中
已知父设备的设备:M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8、M17、M18、M19、M4、M5、M6、M9、M10。
已知子设备的设备:M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2、M10、M1、M3。
至此21个设备的子设备全部已知。递归结束。另一个结束递归的条件是遍历到最大的下挂设备数量,在上例中为7。
最后还有未知父设备的M1、M2、M3,他们的父节点为TTU。
当所有的LTU的子设备和父设备都确定了后,也就得到了完整的拓扑关系。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于包括以下步骤:
S1、TTU向下游电网发出校时指令,下游电网中的LTU收到校时指令后,根据指令信息调整自身时钟;
S2、TTU向下游电网发出“清除拓扑信息”的指令,下游电网中的LTU收到“清除拓扑信息”的指令后,清除存储的拓扑信息;
S4、TTU根据记载的下挂的LTU通讯地址,逐个发送“触发拓扑”指令,收到“触发拓扑”指令的LTU根据“触发拓扑”指令内的触发时刻信息,在指定时刻生成特征信号,特征信号持续时长为t1,且特征信号仅从LTU端向TTU端传播,并会被处于生成特征信号的LTU与TTU之间的其他LTU识别到;“触发拓扑”指令中的任意两个触发时刻间隔为t2,t2>t1;LTU内置的拓扑信号识别算法持续识别特征信号,并记录识别的结果;
S5、TTU依次对所有LTU发送“查询拓扑信息”指令,LTU收到“查询拓扑信息”指令后,向TTU反馈自身识别到特征信号的时刻;
S6、TTU根据收集到的所有LTU识别到的拓扑信息,基于每个LTU识别到特征信号的时刻,结合TTU发送的“触发拓扑”指令中的“触发时刻”进行分析,获得LTU的拓扑情况。
2.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,所述步骤S1中TTU向下游电网发出校时指令,可采用广播的方式发送,也可以针对单个指定的LTU发送。
3.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,步骤S2之后,步骤S4之前还设有步骤S3、TTU向下游电网发出“启动拓扑信号识别”指令,收到“启动拓扑信号识别”指令的LTU启动内置的拓扑信号识别算法。
4.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,步骤S4中,“触发拓扑”指令内的触发时刻信息包括立即触发,即不指定具体时间,LTU收到指令即刻响应,生成特征信号。
5.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,步骤S4中,特征信号是指特征电流信号。
6.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,当编号为M的LTU识别到编号为N的LTU生成的特征信号,则意味着编号为M的LTU位于编号为N的LTU与TTU之间的线路上。
7.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,当编号为M的LTU未识别到任何特征信号,意味着编号为M的LTU位于拓扑网络的最末端。
8.根据权利要求1所述的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法,其特征在于,步骤S6的具体步骤如下:
SS1、设LTU识别到的特征信号的次数为i,查找所有LTU中识别到特征信号次数的最大值记为imax;
SS2、遍历所有LTU,查找i=0的LTU设备,并将其子设备设置为“无”;
SS3、设置i=i+1,在剩余LTU中查找所有识别到特征信号次数为i的LTU,设查找到的符合条件的LTU数量为kmax;
SS4、设置k=1,k≤kmax;i’=1,i’≤i,i’用于表示第k个识别到i次特征信号的LTU下挂的设备序号;
SS5、查询第k个LTU下挂的第i’个设备的父设备是否已知,若是则跳转到步骤SS7;若否,执行步骤SS6;
SS6、将第i’个下挂设备的父设备设置为编号为k的LTU;
SS7、判断i’是否等于i,若是,执行步骤SS8,否则设置i’=i’+1,跳转至步骤SS5;
SS8、判断k是否等于kmax,若是执行步骤SS9,否则设置k=k+1,i’=1,跳转至步骤SS5;
SS9、判断i是否等于imax,若是执行步骤SS10,否则跳转至步骤SS3;
SS10、将剩余父设备仍然未知的LTU的父设备设置为TTU;
SS11、结束。
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