CN116881955A - 电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法 - Google Patents

电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，属于电力系统编码领域，用于解决现有用户侧配电开关类设备固定编码方法效率低下且内容单一问题，编码方法包括步骤S1：获取开关电路数据并输送至服务器；步骤S2：接收开关电路数据，对开关设备进行过载判断和电路分级，获取过载判断数据和电路分级数据；步骤S3：接收开关电路数据并对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据；步骤S4：绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位；步骤S5：接收电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据，并对开关设备统一编码和编码加密，本发明进一步提高了电力系统用户侧开关类设备编码的精准性和编码内容的多样性。

Description

电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法
技术领域
本发明属于电力系统编码领域，具体是电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法。
背景技术
随着电力系统的发展和电力设备日益普及，电力系统用户侧的配电开关类设备数量随之不断增加，由此需要一种统一的编码方式对用户侧的开关类设备进行统一编码，电力系统编码技术随之应运而生，电力系统编码技术是一种对电力系统中的设备、线路和节点等通过编码进行唯一标识，包括但不限于用户侧开关类设备。
现有用户侧配电开关类设备编码原则参考国家电网电力系统设备编码原则，依据电力调度规程来规定开关设备的命名和编号，电力调度控制中心对调度管辖范围内的电力设备负责命名和编号，且各省、地区没有统一的编码原则，用户侧配电开关类设备不属于调度管辖范围，没有固定的编码原则，为此，我们提出一种电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，本发明通过获取开关电路中开关设备的电流数据和电压数据，通过欧姆公式计算得到电阻数据，基于开关设备的电流、电压和电阻数据计算获取电路分级数据、过载判断数据、开关设备分类数据，通过开关位置拓扑图获取开关设备位置数据，将电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据分别编入第一、第二、第三和第四编码字段，进一步提高电力系统用户侧开关类设备编码的精准性和编码内容的多样性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，所述统一编码方法包括以下步骤：
步骤S1：获取开关电路中n个开关设备的电流数值、电压数值和电阻数值作为开关电路数据；
步骤S2：接收开关电路数据，对开关设备进行过载判断和电路分级，获取过载判断数据和电路分级数据；
步骤S3：接收开关电路数据并对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据；
步骤S4：绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位；
步骤S5：接收电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据，并对开关设备统一编码和编码加密。
进一步地，所述步骤S1：获取开关电路中n个开关设备的电流数值、电压数值和电阻数值作为开关电路数据，具体如下：
步骤S11：将电流表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电流表显示的电流数值，记为I1、I2、I3……In；
步骤S12：将电压表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电压表显示的电压数值，记为U1、U2、U3……Un；
步骤S13：利用欧姆定律公式R=，将U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别作为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值代入欧姆定律公式R=/>，计算得到开关电路中n个开关设备的电阻数值分别为R1、R2、R3……Rn；
步骤S14：将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In、电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn设置为开关电路数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S2：获取过载判断数据和电路分级数据，具体如下：
步骤S21：摄像头获取n个开关设备外部图像，利用光学字符识别技术提取n个开关设备外部图像中标注的额定功率并设置为开关设备额定功率Pe1、Pe2、Pe3……Pen，其中，Pe为开关设备额定功率，Pe1、Pe2、Pe3……Pen为n个开关设备对应的开关设备额定功率；
步骤S22：根据开关电路数据获取n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In和电压数值U1、U2、U3……Un，利用焦耳公式P=UI，获取n个开关设备的功率数值并将其设置为开关设备实际功率Ps1、Ps2、Ps2……Psn，其中，Ps为开关设备实际功率，Ps1、Ps2、Ps2……Psn为n个开关设备对应的开关设备实际功率；
步骤S23：将开关设备额定功率Pe与开关设备实际功率Ps进行数值对比，当Ps>Pe，过载判断单元判断开关设备过载，将开关设备设置为过载开关设备，预警灯开始闪烁；当Ps≦Pe，过载判断单元判断开关设备工作正常，将开关设备设置为正常开关设备，预警灯不闪烁，获取过载判断数据；
步骤S24：根据公式Up=(U1+U2+U3+……+Un)和Ip=/>(I1+I2+I3+……+In)分别获取开关电路中n个开关设备的平均电压和平均电流，其中，Up和Ip分别为开关电路中的n个开关设备的平均电压和平均电流，U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值；
步骤S25：将Up和Ip设置为开关电路电压数值和电流数值，利用公式P=UpIp，获取开关电路功率P，其中，Up为开关电路电压数值，Ip为开关电路电流数值，P为开关电路功率数值；
步骤S26：针对开关电路功率数值P设定第一、第二、第三和第四电路等级，并设置对应阈值判断开关电路功率P所对应的电路等级；
当P3<P，设置为第一电路等级；
当P2<P<P3，设置为第二电路等级；
当P1<P<P2，设置为第三电路等级；
当0<P<P1，设置为第四电路等级；
P1、P2和P3为设定的阈值，且0<P1<P2<P3，将开关电路功率P对应的电路等值设置为电路分级数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S3：对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据具体如下：
步骤S31：将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In，电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn分别代入公式获取对应开关设备分级系数N；
步骤S32：针对开关设备分级系数N设定第一、第二和第三开关设备等级，分别对应的开关设备类型为断路器、接触器和隔离开关，设置不同的阈值判断开关设备等级及对应的开关设备并将其作为开关设备分类数据；
当N>N2，判断为第一开关设备等级，对应的开关设备类型为断路器；
当N2>N>N1，判断为第二开关设备等级，对应的开关设备类型为接触器；
当N1>N>0，判断为第三开关设备等级，对应的开关设备类型为隔离开关；
S1、S2和S3为设置的比例系数且S1、S2和S3均大于0，R为电阻数值，U为电压数值，I为电流数值，N为开关设备分级系数，将开关设备分类数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S4：对开关设备进行定位具体如下：
步骤S41：将电表空气开关作为开关位置拓扑图的根节点，将与根节点相连的开关设备设置为第2层节点；将与第二层节点相连的开关设备设置为第3层节点；将与第3层节点相连的开关设备设置为第4层节点，重复以上连接过程，将与第n层节点相连的开关设备设置为第n+1层节点，在每一层节点中，从左到右，依次为第1个节点、第2个节点，由此依次到第j个节点；
步骤S42：根据开关位置拓扑图，对开关设备进行定位，具体的：
开关设备的位置通过所处开关位置拓扑图的层次数和在所在层的节点数表示，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1个节点，则开关设备的位置为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2个节点，则开关设备的位置为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j个节点，则开关设备的位置为i-j，将开关设备在开关位置拓扑图中所处的位置设置为开关设备位置数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S5：对开关设备统一编码和编码加密具体如下：
步骤S51：将开关设备统一编码分为四段，分别为第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段，第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段分别使用连字符相连；
步骤S511：第一编码字段表示开关设备所处电路的电路等级，具体的：
根据电路分级数据，当开关设备处于第一电路等级时，设置第一编码字段为DL1；当开关设备处于第二电路等级时，设置第一编码字段为DL2；当开关设备处于第三电路等级时，设置第一编码字段为DL3；当开关设备处于第四电路等级时，设置第一编码字段为DL4；
步骤S512：第二编码字段表示开关设备的开关类型，具体的开关设备类型包括断路器、接触器和隔离开关，具体的：
根据开关设备分类数据，当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为断路器，设置第二编码字段为DLQ；当开关设备为第二开关设备等级，对应的开关设备为接触器，设置第二编码字段为JCQ；当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为隔离开关，设置第二编码字段为GLKG；
步骤S513：第三编码字段表示开关设备的位置，具体的：根据开关设备位置数据，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1节点，则设置第三编码字段为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2节点，则设置第三编码字段为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j节点，设置第三编码字段为i-j；
步骤S514：第四编码字段表示开关设备的过载清楚，具体的：根据过载判断数据，当开关设备为过载开关设备时，设置第四编码字段为GZ；当开关设备为正常开关设备时，设置第四编码字段为ZC；
步骤S52：统一编码单元将第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段组合得到开关设备统一编码；
步骤S53：利用随机数生成器生成一个长度为128位的字节序列作为生成密钥，使用AES算法和生成密钥对开关设备统一编码进行加密和解密。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过获取多种数据进行分段编码的方式进一步提高了电力系统用户侧开关类设备编码的精准性和编码内容的多样性；
2、本发明通过将开关设备额定功率和实际功率进行对比的方式判断开关设备是否过载，并通过预警灯发出过载警告，提高了用户侧开关电路的安全性；
3、本发明通过AES加密算法对开关类设备统一编码进行加密，保护了开关类设备统一编码的安全性和完整性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法的实施步骤图；
图2为本发明电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法的系统框架图；
图3为本发明电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法的开关位置拓扑图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1和图2，电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，所述编码方法涉及数据获取模块、电路分级模块、开关分类模块、开关定位模块和统一编码模块，且数据获取模块、电路分级模块、开关分类模块、开关定位模块和统一编码模块分别与服务器相连。
数据获取模块获取开关电路数据并输送至服务器；
数据获取模块包括电流表和电压表，电流表用于获取开关电路中经过开关设备的电流数值，电压表用于获取开关电路中经过开关设备的电压数值；具体获取过程如下：
将电流表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电流表显示的电流数值，记为I1、I2、I3……In；
将电压表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电压表显示的电压数值，记为U1、U2、U3……Un；
利用欧姆定律公式R=，将U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别作为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值代入欧姆定律公式/> ，计算得到开关电路中n个开关设备的电阻数值分别为R1、R2、R3……Rn；
可理解的是，R为电阻数值，U为电压数值，I为电流数值，n表示开关设备的数目；
将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In，电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn设置为开关电路数据输送至服务器。
电路分级模块通过服务器接收开关电路数据，对开关设备进行过载判断和电路分级，获取过载判断数据和电路分级数据：
电路分级模块包括过载判断单元和电路分级单元，过载判断单元包括摄像头和预警灯，且与服务器相连；
（1）过载判断单元获取开关电路中n个开关设备的额定功率，具体的：
摄像头获取n个开关设备外部图像并将其输送至服务器，服务器利用光学字符识别技术提取n个开关设备外部图像中标注的额定功率，额定功率识别过程具体如下：
服务器通过图像分割对开关设备的外部图像进行检测，从开关设备外部图像中分割出包含额定功率的字符区域，对包含额定功率的字符区域进行光学字符识别，将字符区域内的图像文字转换为文本数据，对文本数据进行解析，利用正则表达式提取开关设备的额定功率；
设置为开关设备额定功率Pe1、Pe2、Pe3……Pen，其中，Pe为开关设备额定功率，Pe1、Pe2、Pe3……Pen为n个开关设备对应的开关设备额定功率；
（2）过载判断单元获取开关电路中开关设备的实际功率，对实际功率进行获取具体如下：
根据开关电路数据获取n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In和电压数值U1、U2、U3……Un，利用焦耳公式P=UI，获取n个开关设备的功率数值并将其设置为开关设备实际功率Ps1、Ps2、Ps2……Psn；
其中，Ps为开关设备实际功率，Ps1、Ps2、Ps2……Psn为n个开关设备对应的开关设备实际功率；
（3）过载判断单元将开关设备额定功率Pe与开关设备实际功率Ps进行数值对比，当Ps>Pe，过载判断单元判断开关设备过载，将开关设备设置为过载开关设备，预警灯开始闪烁；当Ps≦Pe，过载判断单元判断开关设备工作正常，将开关设备设置为正常开关设备，预警灯不闪烁；
（4）过载判断单元获取过载判断数据输送至服务器；
需要补充说明的是：
外部图像为开关设备的表面图像；
图像分割是将一幅图像分成不同的区域或对象的过程；
光学字符识别是一种通过计算机对图像中的文字进行自动识别的技术；
正则表达式是一种用于匹配、查找和操作文本的强大工具，它是由一系列字符和特殊符号组成的模式，用于描述和匹配字符串的规则并从字符串中提取关键信息。
电路分级单元获取电路分级数据，具体过程如下：
根据公式Up=(U1+U2+U3+……+Un)和Ip=/>(I1+I2+I3+……+In)分别获取开关电路中n个开关设备的平均电压和平均电流，具体的：
Up和Ip分别为开关电路中的n个开关设备的平均电压和平均电流，U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值；
将Up和Ip设置为开关电路电压数值和电流数值；
利用公式P=UpIp，获取开关电路功率P，可理解的是：Up为开关电路电压数值，Ip为开关电路电流数值，P为开关电路功率数值；
针对开关电路功率数值P设定第一、第二、第三和第四电路等级，并设置对应阈值判断开关电路功率P所对应的电路等级；
当P3<P，设置为第一电路等级；
当P2<P<P3，设置为第二电路等级；
当P1<P<P2，设置为第三电路等级；
当0<P<P1，设置为第四电路等级；
需要说明的是：P1、P2和P3为设定的阈值，且0<P1<P2<P3，第一电路等级对应的电路功率值大于第二电路等级对应的电路功率值，第二电路等级对应的电路功率值大于第三电路等级对应的电路功率值；第三电路等级对应的电路功率值大于第四电路等级对应的电路功率值。
将开关电路功率P对应的电路等值设置为电路分级数据输送至服务器。
开关分类模块通过服务器接收开关电路数据并对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据；
根据开关电路数据分别获取开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In，电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn；
将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In、电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn分别代入公式获取对应开关设备分级系数N；
针对开关设备分级系数N设定第一、第二和第三开关设备等级，分别对应的开关设备类型为断路器、接触器和隔离开关，设置不同的阈值判断开关设备等级及对应的开关设备并将其作为开关设备分类数据；
当N>N2，判断为第一开关设备等级，对应的开关设备类型为断路器；
当N2>N>N1，判断为第二开关设备等级，对应的开关设备类型为接触器；
当N1>N>0，判断为第三开关设备等级，对应的开关设备类型为隔离开关；
需要说明的是：S1、S2和S3为设置的比例系数且S1、S2和S3均大于0，R为电阻数值，U为电压数值，I为电流数值，N为开关设备分级系数，0<N1<N2，第一开关设备等级对应的开关设备分级系数大于第二开关设备等级对应的开关设备分级系数，第二开关设备等级对应的开关设备分级系数大于第三开关设备等级对应的开关设备分级系数，将开关设备分类数据输送至服务器。
开关定位模块绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位；
请参阅图3，绘制开关位置拓扑图，使开关电路中的开关设备与开关位置拓扑图中的节点一一对应，具体的：
将电表空气开关作为开关位置拓扑图的根节点，将与根节点相连的开关设备设置为第2层节点；将与第二层节点相连的开关设备设置为第3层节点；将与第3层节点相连的开关设备设置为第4层节点，重复以上连接过程，将与第n层节点相连的开关设备设置为第n+1层节点，在每一层节点中，从左到右，依次为第1个节点、第2个节点，由此依次到第j个节点；
根据开关位置拓扑图，对开关设备进行定位，具体的：
开关设备的位置通过所处开关位置拓扑图的层次数和在所在层的节点数表示，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1节点，则开关设备的位置为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2节点，则开关设备的位置为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j节点，则开关设备的位置为i-j，将开关设备在开关位置拓扑图中所处的位置设置为开关设备位置数据输送至服务器。
需要说明的是：
电表空气开关是一种用于电力系统中的保护设备，用于保护电表和电路免受过电流、短路和过载等异常情况的损害，它通常安装在电表和电路之间，作为电路的主要开关和保护装置，一般可以看做电力系统用户侧配电开关类设备的接入起点；
开关位置拓扑图的拓扑结构为树状拓扑结构，根节点是树状拓扑结构的顶部节点，也是唯一没有父亲节点的节点，根节点是整个树的节点，其他所有节点都是树节点分支出来的。
统一编码模块通过服务器接收电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据，并对开关设备统一编码和编码加密；
统一编码模块包括统一编码单元和编码加密单元，统一编码单元对开关设备进行统一编码；编码加密单元对开关设备统一编码进行加密；
统一编码单元通过编码获取开关设备统一编码；
开关设备统一编码包括四段，分别为第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段，第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段分别使用连字符相连；
（1）第一编码字段表示开关设备所处电路的电路等级，具体的：
根据电路分级数据，当开关设备处于第一电路等级时，设置第一编码字段为DL1；当开关设备处于第二电路等级时，设置第一编码字段为DL2；当开关设备处于第三电路等级时，设置第一编码字段为DL3；当开关设备处于第四电路等级时，设置第一编码字段为DL4；
（2）第二编码字段表示开关设备的开关类型，具体的：
开关设备类型包括断路器、接触器和隔离开关，具体的，根据开关设备分类数据，当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为断路器，设置第二编码字段为DLQ；当开关设备为第二开关设备等级，对应的开关设备为接触器，设置第二编码字段为JCQ；当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为隔离开关，设置第二编码字段为GLKG；
（3）第三编码字段表示开关设备的位置，具体的：
根据开关设备位置数据，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1个节点，则设置第三编码字段为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2个节点，则设置第三编码字段为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j个节点，设置第三编码字段为i-j；
（4）第四编码字段表示开关设备的过载清楚，具体的：
根据过载判断数据，当开关设备为过载开关设备时，设置第四编码字段为GZ；当开关设备为正常开关设备时，设置第四编码字段为ZC；
统一编码单元将第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段组合得到开关设备统一编码；
编码加密单元对开关设备统一编码进行加密；
编码加密单元对开关设备统一编码进行加密处理，此处选择的加密算法为AES对称加密算法，数据加密单元包括随机数生成器、Unicode编码器和Unicode解码器，具体加密过程如下：
利用随机数生成器生成一个长度为128位的字节序列作为生成密钥，生成密钥用于对开关设备统一编码进行加密和解密操作。
通过Unicode解码器将开关设备统一编码转化为开关设备统一编码Unicode编码，再将开关设备统一编码Unicode编码转化为开关设备统一编码二进制编码，将开关设备统一编码二进制编码分成长度相等的数据分组，每个数据分组长度为128位，对应128位的字节序列密钥；若开关设备统一编码二进制编码长度不是数据分组长度的整数倍，则对开关设备统一编码二进制编码高位用0进行填充，直至开关设备统一编码二进制编码为数据分组长度的整数倍。
使用AES算法和生成密钥对每个数据分组进行加密，具体地，将当前数据分组的前一个数据分组作为初始向量，当前数据分组与初始向量进行异或运算，再使用生成密钥对异或运算的结果进行加密，将加密后的数据作为下一数据分组的初始向量，重复以上过程，将最后一个加密后的数据作为第一个数据分组的初始向量，完成对所有数据分组的加密，数据分组加密后的数据是密文。
开关设备统一编码通过密文的方式进行存储和传输来完成对开关设备统一编码的隐私管理，当需要使用开关设备统一编码时，对每个密文分组使用生成密钥进行解密，并于初始向量进行异或运算，解密后的数据是下一个密文分组的初始向量，将第一个解密后的数据为最后一个数据分组的初始向量，将解密后二进制编码通过Unicode编码器获取开关设备统一编码，完成对开关设备统一编码的还原。
需要说明的是：
AES算法是一种对称加密算法，其使用相同的密钥对数据进行加密和解密，AES对称加密算法是一种安全性高、效率高、灵活性强的加密算法，被广泛应用于数据加密和保护领域；
异或操作是一种逻辑运算，用于比较两个二进制位的值，参与运算的两个二进制位不相同，异或操作的结果为1，参与运算的两个二进制位相同，异或操作的结果为0。
所述电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法还包括以下步骤：
步骤S1：获取开关电路中n个开关设备的电流数值、电压数值和电阻数值作为开关电路数据；
步骤S2：接收开关电路数据，对开关设备进行过载判断和电路分级，获取过载判断数据和电路分级数据；
步骤S3：接收开关电路数据并对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据；
步骤S4：绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位；
步骤S5：接收电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据，并对开关设备统一编码和编码加密。
进一步地，所述步骤S1：获取开关电路中n个开关设备的电流数值、电压数值和电阻数值作为开关电路数据，具体如下：
步骤S11：将电流表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电流表显示的电流数值，记为I1、I2、I3……In；
步骤S12：将电压表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电压表显示的电压数值，记为U1、U2、U3……Un；
步骤S13：利用欧姆定律公式R=，将U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别作为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值代入欧姆定律公式/> ，计算得到开关电路中n个开关设备的电阻数值分别为R1、R2、R3……Rn；
步骤S14：将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In、电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn设置为开关电路数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S2：获取过载判断数据和电路分级数据，具体如下：
步骤S21：摄像头获取n个开关设备外部图像，利用光学字符识别技术提取n个开关设备外部图像中标注的额定功率并设置为开关设备额定功率Pe1、Pe2、Pe3……Pen，其中，Pe为开关设备额定功率，Pe1、Pe2、Pe3……Pen为n个开关设备对应的开关设备额定功率；
步骤S22：根据开关电路数据获取n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In和电压数值U1、U2、U3……Un，利用焦耳公式P=UI，获取n个开关设备的功率数值并将其设置为开关设备实际功率Ps1、Ps2、Ps2……Psn，其中，Ps为开关设备实际功率，Ps1、Ps2、Ps2……Psn为n个开关设备对应的开关设备实际功率；
步骤S23：将开关设备额定功率Pe与开关设备实际功率Ps进行数值对比，当Ps>Pe，过载判断单元判断开关设备过载，将开关设备设置为过载开关设备，预警灯开始闪烁；当Ps≦Pe，过载判断单元判断开关设备工作正常，将开关设备设置为正常开关设备，预警灯不闪烁，获取过载判断数据；
步骤S24：根据公式Up=(U1+U2+U3+……+Un)和Ip=/>(I1+I2+I3+……+In)分别获取开关电路中n个开关设备的平均电压和平均电流，其中，Up和Ip分别为开关电路中的n个开关设备的平均电压和平均电流，U1、U2、U3……Un和I1、I2、I3……In分别为开关电路中n个开关设备的电压数值和电流数值；
步骤S25：将Up和Ip设置为开关电路电压数值和电流数值，利用公式P=UpIp，获取开关电路功率P，其中，Up为开关电路电压数值，Ip为开关电路电流数值，P为开关电路功率数值；
步骤S26：针对开关电路功率数值P设定第一、第二、第三和第四电路等级，并设置对应阈值判断开关电路功率P所对应的电路等级；
当P3<P，设置为第一电路等级；
当P2<P<P3，设置为第二电路等级；
当P1<P<P2，设置为第三电路等级；
当0<P<P1，设置为第四电路等级；
P1、P2和P3为设定的阈值，且0<P1<P2<P3，将开关电路功率P对应的电路等值设置为电路分级数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S3：对开关设备进行分类，获取开关设备分类数据具体如下：
步骤S31：将开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In、电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn分别代入公式获取对应开关设备分级系数N；
步骤S32：针对开关设备分级系数N设定第一、第二和第三开关设备等级，分别对应的开关设备类型为断路器、接触器和隔离开关，设置不同的阈值判断开关设备等级及对应的开关设备并将其作为开关设备分类数据；
当N>N2，判断为第一开关设备等级，对应的开关设备类型为断路器；
当N2>N>N1，判断为第二开关设备等级，对应的开关设备类型为接触器；
当N1>N>0，判断为第三开关设备等级，对应的开关设备类型为隔离开关；
S1、S2和S3为设置的比例系数且S1、S2和S3均大于0，R为电阻数值，U为电压数值，I为电流数值，N为开关设备分级系数，将开关设备分类数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S4：对开关设备进行定位具体如下：
步骤S41：将电表空气开关作为开关位置拓扑图的根节点，将与根节点相连的开关设备设置为第2层节点；将与第二层节点相连的开关设备设置为第3层节点；将与第3层节点相连的开关设备设置为第4层节点，重复以上连接过程，将与第n层节点相连的开关设备设置为第n+1层节点，在每一层节点中，从左到右，依次为第1个节点、第2个节点，由此依次到第j个节点；
步骤S42：根据开关位置拓扑图，对开关设备进行定位，具体的：
开关设备的位置通过所处开关位置拓扑图的层次数和在所在层的节点数表示，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1节点，则开关设备的位置为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2节点，则开关设备的位置为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j节点，则开关设备的位置为i-j，将开关设备在开关位置拓扑图中所处的位置设置为开关设备位置数据输送至服务器。
进一步地，所述步骤S5：对开关设备统一编码和编码加密具体如下：
步骤S51：将开关设备统一编码分为四段，分别为第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段，第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段分别使用连字符相连；
步骤S511：第一编码字段表示开关设备所处电路的电路等级，具体的：
根据电路分级数据，当开关设备处于第一电路等级时，设置第一编码字段为DL1；当开关设备处于第二电路等级时，设置第一编码字段为DL2；当开关设备处于第三电路等级时，设置第一编码字段为DL3；当开关设备处于第四电路等级时，设置第一编码字段为DL4；
步骤S512：第二编码字段表示开关设备的开关类型，具体的开关设备类型包括断路器、接触器和隔离开关，具体的：
根据开关设备分类数据，当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为断路器，设置第二编码字段为DLQ；当开关设备为第二开关设备等级，对应的开关设备为接触器，设置第二编码字段为JCQ；当开关设备为第一开关设备等级，对应的开关设备为隔离开关，设置第二编码字段为GLKG；
步骤S513：第三编码字段表示开关设备的位置，具体的：根据开关设备位置数据，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1个节点，则设置第三编码字段为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2个节点，则设置第三编码字段为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j个节点，设置第三编码字段为i-j；
步骤S514：第四编码字段表示开关设备的过载清楚，具体的：根据过载判断数据，当开关设备为过载开关设备时，设置第四编码字段为GZ；当开关设备为正常开关设备时，设置第四编码字段为ZC；
步骤S52：统一编码单元将第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段组合得到开关设备统一编码；
步骤S53：利用随机数生成器生成一个长度为128位的字节序列作为生成密钥，使用AES算法和生成密钥对开关设备统一编码进行加密和解密。
上述计算公式均是去量纲取其数值计算，公式中存在的权重系数、比例系数等系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个结果值，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与结果值的比例关系即可。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述编码方法包括以下步骤：
步骤S1：获取开关电路中n个开关设备的电流数值、电压数值和电阻数值作为开关电路数据；其中，n表示开关设备的数目；
步骤S2：接收开关电路数据，分别通过图像识别和计算获取开关设备额定功率和实际功率，将额定功率和实际功率进行对比进行过载判断，计算电路功率对电路分级，分别获取过载判断数据和电路分级数据；
步骤S3：接收开关电路数据并对开关设备进行分类，计算开关设备分级系数，根据开关设备分级系数设定阈值获取开关设备分类数据；
步骤S4：绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位；
步骤S5：接收电路分级数据、开关设备分类数据、开关设备位置数据和过载判断数据，并对开关设备统一编码。
2.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S1：获取开关电路数据，具体如下：
步骤S11：将电流表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电流表显示的电流数值，记为I1、I2、I3……In；
步骤S12：将电压表依次接入开关电路中n个开关设备，获取电压表显示的电压数值，记为U1、U2、U3……Un；
步骤S13：通过开关电路中n个开关设备电压数值U1、U2、U3……Un和电流数值I1、I2、I3……In计算得到开关电路中n个开关设备的电阻数值分别为R1、R2、R3……Rn；
步骤S14：获取的开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In，电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn为开关电路数据。
3.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S2：获取过载判断数据，具体如下：
步骤S21：通过摄像头获取n个开关设备外部图像，利用光学字符识别技术提取n个开关设备外部图像中标注的额定功率并设置为开关设备额定功率Pe1、Pe2、Pe3……Pen，其中，Pe为开关设备额定功率，Pe1、Pe2、Pe3……Pen为n个开关设备对应的开关设备额定功率；
步骤S22：通过开关电路中n个开关设备电压数值I1、I2、I3……In和电压数值U1、U2、U3……Un，计算得到n个开关设备的功率数值并将其设置为开关设备实际功率Ps1、Ps2、Ps2……Psn，其中，Ps为开关设备实际功率，Ps1、Ps2、Ps2……Psn为n个开关设备对应的开关设备实际功率；
步骤S23：将开关设备额定功率Pe与开关设备实际功率Ps进行数值对比，当Ps>Pe，判断开关设备过载，将开关设备设置为过载开关设备，预警灯开始闪烁；当Ps≦Pe，判断开关设备工作正常，将开关设备设置为正常开关设备，预警灯不闪烁，获取过载判断数据。
4.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S2：获取电路分级数据，具体如下：
步骤S24：通过开关电路中n个开关设备电流数值I1、I2、I3……In和电压数值U1、U2、U3……Un，计算得到n个开关设备的平均电压Up和平均电流Ip；
步骤S25：将Up和Ip设置为开关电路电压数值和电流数值，通过开关电路电压数值Up和电流数值Ip获取开关电路功率P；
步骤S26：针对开关电路功率数值P设定第一、第二、第三和第四电路等级，并设置对应阈值判断开关电路功率P所对应的电路等级；
当P3<P，设置为第一电路等级；
当P2<P<P3，设置为第二电路等级；
当P1<P<P2，设置为第三电路等级；
当0<P<P1，设置为第四电路等级；
P1、P2和P3为设定的阈值，且0<P1<P2<P3。
5.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S3中，获取开关设备分类数据，具体如下：
步骤S31：通过开关电路中的n个开关设备的电流数值I1、I2、I3……In，电压数值U1、U2、U3……Un和电阻数值R1、R2、R3……Rn对开关设备分级系数N进行获取；
步骤S32：针对开关设备分级系数N设定第一、第二和第三开关设备等级，分别对应的开关设备类型为断路器、接触器和隔离开关，设置不同的阈值判断开关设备等级及对应的开关设备并将其作为开关设备分类数据；
当N>N2，判断为第一开关设备等级，对应的开关设备类型为断路器；
当N2>N>N1，判断为第二开关设备等级，对应的开关设备类型为接触器；
当N1>N>0，判断为第三开关设备等级，对应的开关设备类型为隔离开关。
6.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S4：绘制开关位置拓扑图并对开关设备进行定位，具体如下：
步骤S41：将电表空气开关作为开关位置拓扑图的根节点，将与根节点相连的开关设备设置为第2层节点；将与第二层节点相连的开关设备设置为第3层节点；将与第3层节点相连的开关设备设置为第4层节点，重复以上连接过程，将与第n层节点相连的开关设备设置为第n+1层节点，在每一层节点中，从左到右，依次为第1个节点、第2个节点，由此依次到第j个节点；
步骤S42：根据开关位置拓扑图，对开关设备进行定位；
开关设备的位置通过所处开关位置拓扑图的层次数和在所在层的节点数表示，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1个节点，则开关设备的位置为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2个节点，则开关设备的位置为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j节点，则开关设备的位置为i-j，将开关设备在开关位置拓扑图中所处的位置设置为开关设备位置数据。
7.根据权利要求1所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S5，对开关设备统一编码具体如下：
步骤S51：将开关设备统一编码分为四段，分别为第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段，第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段分别使用连字符相连；
步骤S52：统一编码单元将第一编码字段、第二编码字段、第三编码字段和第四编码字段组合得到开关设备统一编码。
8.根据权利要求7所述的电力系统用户侧配电开关类设备统一编码方法，其特征在于，所述步骤S51中：
步骤S511：第一编码字段表示开关设备所属电路的电路等级：
根据电路分级数据，当开关设备处于第一电路等级时，设置第一编码字段为DL1；当开关设备处于第二电路等级时，设置第一编码字段为DL2；当开关设备处于第三电路等级时，设置第一编码字段为DL3；当开关设备处于第四电路等级时，设置第一编码字段为DL4；
步骤S512：第二编码字段表示开关设备的开关类型，具体的开关设备类型包括断路器、接触器和隔离开关：
根据开关设备分类数据，当开关设备处于第一开关设备等级，对应的开关设备为断路器，设置第二编码字段为DLQ；当开关设备处于第二开关设备等级，对应的开关设备为接触器，设置第二编码字段为JCQ；当开关设备处于第一开关设备等级，对应的开关设备为隔离开关，设置第二编码字段为GLKG；
步骤S513：第三编码字段表示开关设备的位置：
根据开关设备位置数据，当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第1节点，则设置第三编码字段为1-1；当开关设备所处开关位置拓扑图的第1层的第2节点，则设置第三编码字段为1-2；重复以上过程，当开关设备所处开关位置拓扑图的第i层的第j个节点，设置第三编码字段为i-j；
步骤S514：第四编码字段表示开关设备的过载情况：
根据过载判断数据，当开关设备为过载开关设备时，设置第四编码字段为GZ；当开关设备为正常开关设备时，设置第四编码字段为ZC。
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