CN116930659A - 一种基于物联网的电力测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于物联网的电力测量装置及方法，通过设置用于建立电力测量网络的物联网通信模块、用于获取当前电力测量装置的位置信息的定位模块、用于测量电力参数的电力测量模块以及控制模块，所述物联网通信模块包括用于执行近距离无线组网的近距离无线通信子模块以及用于与中心服务器远程通信的蜂窝无线通信子模块，所述电力测量模块包括电压测量子模块以及电流测量子模块，所述控制模块与所述近距离无线通信子模块、所述蜂窝无线通信子模块、所述定位模块、所述电压测量子模块以及电流测量子模块连接，能够系统性地提供电力系统的电力测量数据以为高效的电力系统控制和维护提供数据基础。

Description

一种基于物联网的电力测量装置及方法
技术领域
本发明涉及电力测量技术领域，特别涉及一种基于物联网的电力测量装置及方法。
背景技术
电力系统的稳定性是在外部负荷变化或系统内部故障等突发情况下确保电力系统正常、安全运行的重要指标之一。电压失稳是电力系统运行中常见的故障之一，其表现为供电电压以及供电频率的波动，影响电力质量，并且进一步可能导致电力系统的设备损坏和停电等事故。在电力系统中，一般采用在高压侧的母线、变电站等位置以及低压电路的接口处安装电压互感器和电流互感器来对电压和电流进行测量采样，以对电力系统的电压稳定性进行分析，进而在检测到电力系统的电压失稳时，基于PID(Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分控制器)控制器的电压稳定控制技术调节发电机的励磁电压或者控制变压器的联络开关等，让电力系统的电压得以稳定。然而现有技术中的电力测量方案中，其测量得到的电力数据相对孤立和片面，基于任一个测量点的电力测量数据很难分析得到导致电力失稳的干扰来源及受其干扰所导致的电力失稳的严重程度，不利于后续的电力稳定措施的执行、电力故障的排查以及电力系统维护等工作的开展。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种基于物联网的电力测量装置及方法，能够系统性地提供电力系统的电力测量数据以为高效的电力系统控制和维护提供数据基础。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种基于物联网的电力测量装置，包括用于建立电力测量网络的物联网通信模块、用于获取当前电力测量装置的位置信息的定位模块、用于测量电力参数的电力测量模块以及控制模块，所述物联网通信模块包括用于执行近距离无线组网的近距离无线通信子模块以及用于与中心服务器远程通信的蜂窝无线通信子模块，所述电力测量模块包括电压测量子模块以及电流测量子模块，所述控制模块与所述近距离无线通信子模块、所述蜂窝无线通信子模块、所述定位模块、所述电压测量子模块以及电流测量子模块连接，所述控制模块被配置为：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
本发明的第二方面提出了一种基于物联网的电力测量方法，包括：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在实时检测当前测量节点的瞬态能量的步骤之前，还包括：
初始化电力测量装置；
基于电力测量装置之间的近距离无线通信连接构建电力测量网络，每一个所述电力测量装置作为所述电力测量网络中的一个测量节点；
每个电力测量装置在加入所述电力测量网络后，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点；
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，初始化电力测量装置的步骤具体包括：
获取电力测量装置的当前位置信息；
将所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息进行对比；
当所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息不一致时，将所述电力装置的配置文件中存储的位置信息更新为所述当前位置信息。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点的步骤具体包括：
基于当前电力测量装置所测量得到的电力参数构建电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
与所述电力测量网络中的相邻节点同步电力参数，所述相邻节点的电力参数包括所述相邻节点的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
匹配所述电力测量装置的电压变化曲线以及所述相邻节点的电压变化曲线，或者匹配所述电力测量装置的电流变化曲线以及所述相邻节点的电流变化曲线；
根据匹配结果判断所述电力测量装置与所述相邻节点是否为同一电网支路上的测量节点；
在所述电力测量装置与所述相邻节点为同一电网支路上的测量节点时，基于所述电力测量装置与所述相邻节点的电压幅值或者负载变化响应时间确定所述相邻节点为所述电力测量装置的上游测量节点还是下游测量节点。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤之后，还包括：
保持当前测量节点与所述电力测量网络中具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接；
断开当前测量节点与所述电力测量网络中不具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
同步当前测量节点的上游测量节点的电力参数；
根据所述上游测量节点的电力参数确定所述上游节点是否检测到暂态能量；
当所述上游节点未检测到暂态能量时，构建对应不同参数类型的一个或多个电力参数序列，所述电力参数序列用于保存暂态能量传播路径上的位于当前测量节点上游的测量节点的电力参数；
否则从所述上游节点获取所述电力参数序列；
将当前测量节点的电力参数添加到所述电力参数序列的末端；
获取所述电力参数序列的长度；
当所述电力参数序列的长度大于或等于预设的序列长度域值时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度m，所述参数窗口长度m小于所述序列长度阈值n；
在所述电力参数序列确定一个长度为所述参数窗口长度m的子序列，所述子序列是所述电力参数序列中以当前测量节点的电力参数为末端参数的连续序列；
计算所述子序列中的电力参数的平均值：
其中i为1到m之间的正整数，pi为所述子序列中的第i个电力参数；
根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数：
其中pm为所述子序列中的最后一个电力参数。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤之后，还包括：
获取预设的异常趋势系数阈值ε0；
如果当前测量节点的暂态能量趋势系数ε≥ε0时，确定当前测量节点的电力参数异常；
将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度l，所述参数窗口长度l小于所述序列长度阈值n；
获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj，其中j为1到l之间的正整数；
当对于每一个的j值均满足εj>0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路。
本发明提出了一种基于物联网的电力测量装置及方法，通过设置用于建立电力测量网络的物联网通信模块、用于获取当前电力测量装置的位置信息的定位模块、用于测量电力参数的电力测量模块以及控制模块，所述物联网通信模块包括用于执行近距离无线组网的近距离无线通信子模块以及用于与中心服务器远程通信的蜂窝无线通信子模块，所述电力测量模块包括电压测量子模块以及电流测量子模块，所述控制模块与所述近距离无线通信子模块、所述蜂窝无线通信子模块、所述定位模块、所述电压测量子模块以及电流测量子模块连接，能够系统性地提供电力系统的电力测量数据以为高效的电力系统控制和维护提供数据基础。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的一种基于物联网的电力测量装置的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种基于物联网的电力测量方法的流程图；
图3是本发明一个实施例提供的在电力参数序列确定一个长度为参数窗口长度的子序列的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种基于物联网的电力测量装置及方法。
如图1所示，本发明的第一方面提出了一种基于物联网的电力测量装置，包括用于建立电力测量网络的物联网通信模块、用于获取当前电力测量装置的位置信息的定位模块、用于测量电力参数的电力测量模块以及控制模块，所述物联网通信模块包括用于执行近距离无线组网的近距离无线通信子模块以及用于与中心服务器远程通信的蜂窝无线通信子模块，所述电力测量模块包括电压测量子模块以及电流测量子模块，所述控制模块与所述近距离无线通信子模块、所述蜂窝无线通信子模块、所述定位模块、所述电压测量子模块以及电流测量子模块连接。
示例性的，所述电压测量子模块和电流测量子模块可以是电压互感器和电流互感器，所述电力测量装置可以是包含电压互感器和电流互感器的智能电表。所述智能电表上还设有如GPS等定位模块，如蓝牙、Zigbee等近距离通信子模块以及如NBIot等蜂窝无线通信子模块。
如图2所示，所述控制模块被配置为：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
具体的，预先配置对应瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率的变化量阈值，例如配置瞬时功率的变化量阈值为10％，当相邻两个采样时刻的瞬时功率的差值超过原值的10％时，则确定当前测量节点检测到暂态能量。
在本发明的技术方案中，当一个测量节点处于两个或两上以上的电网支路的交汇处时，该测量节点同时是这些电网支路的最上游的测量节点，也是这些电网支路的上游电网支路的最下游的测量节点。当一个测量节点是一条电网支路上的最上游的测量节点是，其上游节点是其上游电网支路上的测量节点。一个测量节点可以有多个下游测量节点，但只能有一个上游测量节点。
所述暂态能量传播路径由每一个检测到暂态能量的测量节点所在的电网支路以及同样检测到暂态能量的测量节点所在的上游支路和/或下游支路共同组成。所述后续测量节点为所述暂态能量传播路径上位于当前测量节点下游的测量节点。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在实时检测当前测量节点的瞬态能量的步骤之前，所述控制模块被配置为：
初始化电力测量装置；
基于电力测量装置之间的近距离无线通信连接构建电力测量网络，每一个所述电力测量装置作为所述电力测量网络中的一个测量节点；
每个电力测量装置在加入所述电力测量网络后，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点；
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系。
具体的，所述电力测量装置在每次启动时执行一次初始化，即所述电力测量装置每一次在关闭状态切换为开启状态时，执行初始化的步骤。
所述电力测量装置包括近距离无线通信模块如Zigbee通信模块或者蓝牙通信模块等，所述电力测量装置通过所述近距离无线通信模块两两之间建立通信连接以实现近距离无线组网，从而构建所述电力测量网络。
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤具体包括：
当电力测量装置确定一个相邻节点为其同一电网支路上的上游测量节点或者下游测量节点时，获取该相邻节点的节点编号；
将该相邻节点的节点编号及其与当前节点的上下游关系关联保存在当前电力测量装置的存储空间中，所述相邻节点与当前节点的上下游关系关指的是所述相邻节点为当前电力测量装置在同一电网支路上的上游测量节点或者下游测量节点。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在初始化电力测量装置的步骤中，所述控制模块被配置为：
获取电力测量装置的当前位置信息；
将所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息进行对比；
当所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息不一致时，将所述电力装置的配置文件中存储的位置信息更新为所述当前位置信息。
在本发明一些实施方式的技术方案中，获取电力测量装置的当前位置信息的步骤可以为获取操作人员人工录入的位置信息，例如，操作人员在中心服务器中对所述电力测量装置进行配置时录入所述电力测量装置的位置信息，所述电力测量装置在初始化时从所述中心服务器获取所述位置信息以更新到本地配置文件中。在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述电力测量装置包括定位模块如GPS模块等，获取电力测量装置的当前位置信息的步骤具体为通过所述定位模块获取所述电力测量装置的定位信息。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点的步骤中，所述控制模块被配置为：
基于当前电力测量装置所测量得到的电力参数构建电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
与所述电力测量网络中的相邻节点同步电力参数，所述相邻节点的电力参数包括所述相邻节点的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
匹配所述电力测量装置的电压变化曲线以及所述相邻节点的电压变化曲线，或者匹配所述电力测量装置的电流变化曲线以及所述相邻节点的电流变化曲线；
根据匹配结果判断所述电力测量装置与所述相邻节点是否为同一电网支路上的测量节点；
在所述电力测量装置与所述相邻节点为同一电网支路上的测量节点时，基于所述电力测量装置与所述相邻节点的电压幅值或者负载变化响应时间确定所述相邻节点为所述电力测量装置的上游测量节点还是下游测量节点。
具体的，电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线能够反映其所在的电网支路上由于负载变化所引起的电压降或者电流变化，由于负载变化引起的同一条电网支路上的不同电力测量装置所测量得到的电压降或者电流变化趋势是一致的。
由于线路阻抗会使电压在传输过程中有一定损耗，因此上游测量节点测量到的电压幅值通常会高于下游测量节点所测量到的电压幅值，因此通过电压幅值的变化可以识别出同一电网支路上的测量节点的上下游关系。另外，当电网支路的负载发生变化时，其上游测量节点可以更快地检测到电力参数的变化，而下游测量节点的响应则会会有一定延迟，通过比较同一电网支路上两个测量节点检测到的电力参数变化时刻可以识别出同一电网支路上的测量节点的上下游关系。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤之后，所述控制模块被配置为：
保持当前测量节点与所述电力测量网络中具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接；
断开当前测量节点与所述电力测量网络中不具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数的步骤中，所述控制模块被配置为：
同步当前测量节点的上游测量节点的电力参数；
根据所述上游测量节点的电力参数确定所述上游节点是否检测到暂态能量；
当所述上游节点未检测到暂态能量时，构建对应不同参数类型的一个或多个电力参数序列，所述电力参数序列用于保存暂态能量传播路径上的位于当前测量节点上游的测量节点的电力参数；
否则从所述上游节点获取所述电力参数序列；
将当前测量节点的电力参数添加到所述电力参数序列的末端；
获取所述电力参数序列的长度；
当所述电力参数序列的长度大于或等于预设的序列长度域值时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。
具体的，所述当前测量节点仅从距离最近的上游测量节点以及下游测量节点同步电力参数数据。在上述实施方式的技术方案中，每一个电力参数序列对应一种电力参数类型，例如所述电力参数序列可以为瞬时功率序列、瞬时电压序列、瞬时功率因数序列以及瞬时无功功率序列中的一个或多个。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤中，所述控制模块被配置为：
获取预设的参数窗口长度m，所述参数窗口长度m小于所述序列长度阈值n；
在所述电力参数序列确定一个长度为所述参数窗口长度m的子序列，所述子序列是所述电力参数序列中以当前测量节点的电力参数为末端参数的连续序列；
计算所述子序列中的电力参数的平均值：
其中i为1到m之间的正整数，pi为所述子序列中的第i个电力参数；
根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数：
其中pm为所述子序列中的最后一个电力参数。
在本发明的一些实施方式中，设所述序列长度域值为n，当所述电力参数序列的长度等于预设的序列长度域值n时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。如图3所示，所述电力参数序列的长度为n，所述子序列的长度为所述参数窗口长度m，且m<n，由于当前测量节点的电力参数位于所述电力参数序列的末端，因此所述子序列为从所述电力参数序列从右到左截取的长度为m的序列。在上述实施方式的技术方案中，所述子序列中的最后一个电力参数pm同时也是当前测量节点的电力参数。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤之后，所述控制模块被配置为：
获取预设的异常趋势系数阈值ε0；
如果当前测量节点的暂态能量趋势系数ε≥ε0时，确定当前测量节点的电力参数异常；
将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量装置中，在根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路的步骤中，所述控制模块被配置为：
获取预设的参数窗口长度l，所述参数窗口长度l小于所述序列长度阈值n；
获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj，其中j为1到l之间的正整数；
当对于每一个的j值均满足εj>0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路。
在上述实施方式的技术方案中，在获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj的步骤之后，还包括：
当对于每一个的j值均满足εj<0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量耗散支路。
如图2所示，本发明的第二方面提出了一种基于物联网的电力测量方法，包括：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
具体的，预先配置对应瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率的变化量阈值，例如配置瞬时功率的变化量阈值为10％，当相邻两个采样时刻的瞬时功率的差值超过原值的10％时，则确定当前测量节点检测到暂态能量。
在本发明的技术方案中，当一个测量节点处于两个或两上以上的电网支路的交汇处时，该测量节点同时是这些电网支路的最上游的测量节点，也是这些电网支路的上游电网支路的最下游的测量节点。当一个测量节点是一条电网支路上的最上游的测量节点是，其上游节点是其上游电网支路上的测量节点。一个测量节点可以有多个下游测量节点，但只能有一个上游测量节点。
所述暂态能量传播路径由每一个检测到暂态能量的测量节点所在的电网支路以及同样检测到暂态能量的测量节点所在的上游支路和/或下游支路共同组成。所述后续测量节点为所述暂态能量传播路径上位于当前测量节点下游的测量节点。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在实时检测当前测量节点的瞬态能量的步骤之前，还包括：
初始化电力测量装置；
基于电力测量装置之间的近距离无线通信连接构建电力测量网络，每一个所述电力测量装置作为所述电力测量网络中的一个测量节点；
每个电力测量装置在加入所述电力测量网络后，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点；
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系。
具体的，所述电力测量装置在每次启动时执行一次初始化，即所述电力测量装置每一次在关闭状态切换为开启状态时，执行初始化的步骤。
所述电力测量装置包括近距离无线通信模块如Zigbee通信模块或者蓝牙通信模块等，所述电力测量装置通过所述近距离无线通信模块两两之间建立通信连接以实现近距离无线组网，从而构建所述电力测量网络。
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤具体包括：
当电力测量装置确定一个相邻节点为其同一电网支路上的上游测量节点或者下游测量节点时，获取该相邻节点的节点编号；
将该相邻节点的节点编号及其与当前节点的上下游关系关联保存在当前电力测量装置的存储空间中，所述相邻节点与当前节点的上下游关系关指的是所述相邻节点为当前电力测量装置在同一电网支路上的上游测量节点或者下游测量节点。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，初始化电力测量装置的步骤具体包括：
获取电力测量装置的当前位置信息；
将所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息进行对比；
当所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息不一致时，将所述电力装置的配置文件中存储的位置信息更新为所述当前位置信息。
在本发明一些实施方式的技术方案中，获取电力测量装置的当前位置信息的步骤可以为获取操作人员人工录入的位置信息，例如，操作人员在中心服务器中对所述电力测量装置进行配置时录入所述电力测量装置的位置信息，所述电力测量装置在初始化时从所述中心服务器获取所述位置信息以更新到本地配置文件中。在本发明另一些实施方式的技术方案中，所述电力测量装置包括定位模块如GPS模块等，获取电力测量装置的当前位置信息的步骤具体为通过所述定位模块获取所述电力测量装置的定位信息。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点的步骤具体包括：
基于当前电力测量装置所测量得到的电力参数构建电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
与所述电力测量网络中的相邻节点同步电力参数，所述相邻节点的电力参数包括所述相邻节点的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
匹配所述电力测量装置的电压变化曲线以及所述相邻节点的电压变化曲线，或者匹配所述电力测量装置的电流变化曲线以及所述相邻节点的电流变化曲线；
根据匹配结果判断所述电力测量装置与所述相邻节点是否为同一电网支路上的测量节点；
在所述电力测量装置与所述相邻节点为同一电网支路上的测量节点时，基于所述电力测量装置与所述相邻节点的电压幅值或者负载变化响应时间确定所述相邻节点为所述电力测量装置的上游测量节点还是下游测量节点。
具体的，电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线能够反映其所在的电网支路上由于负载变化所引起的电压降或者电流变化，由于负载变化引起的同一条电网支路上的不同电力测量装置所测量得到的电压降或者电流变化趋势是一致的。
由于线路阻抗会使电压在传输过程中有一定损耗，因此上游测量节点测量到的电压幅值通常会高于下游测量节点所测量到的电压幅值，因此通过电压幅值的变化可以识别出同一电网支路上的测量节点的上下游关系。另外，当电网支路的负载发生变化时，其上游测量节点可以更快地检测到电力参数的变化，而下游测量节点的响应则会会有一定延迟，通过比较同一电网支路上两个测量节点检测到的电力参数变化时刻可以识别出同一电网支路上的测量节点的上下游关系。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤之后，还包括：
保持当前测量节点与所述电力测量网络中具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接；
断开当前测量节点与所述电力测量网络中不具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
同步当前测量节点的上游测量节点的电力参数；
根据所述上游测量节点的电力参数确定所述上游节点是否检测到暂态能量；
当所述上游节点未检测到暂态能量时，构建对应不同参数类型的一个或多个电力参数序列，所述电力参数序列用于保存暂态能量传播路径上的位于当前测量节点上游的测量节点的电力参数；
否则从所述上游节点获取所述电力参数序列；
将当前测量节点的电力参数添加到所述电力参数序列的末端；
获取所述电力参数序列的长度；
当所述电力参数序列的长度大于或等于预设的序列长度域值时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。
具体的，所述当前测量节点仅从距离最近的上游测量节点以及下游测量节点同步电力参数数据。在上述实施方式的技术方案中，每一个电力参数序列对应一种电力参数类型，例如所述电力参数序列可以为瞬时功率序列、瞬时电压序列、瞬时功率因数序列以及瞬时无功功率序列中的一个或多个。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度m，所述参数窗口长度m小于所述序列长度阈值n；
在所述电力参数序列确定一个长度为所述参数窗口长度m的子序列，所述子序列是所述电力参数序列中以当前测量节点的电力参数为末端参数的连续序列；
计算所述子序列中的电力参数的平均值：
其中i为1到m之间的正整数，pi为所述子序列中的第i个电力参数；
根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数：
其中pm为所述子序列中的最后一个电力参数。
在本发明的一些实施方式中，设所述序列长度域值为n，当所述电力参数序列的长度等于预设的序列长度域值n时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。如图3所示，所述电力参数序列的长度为n，所述子序列的长度为所述参数窗口长度m，且m<n，由于当前测量节点的电力参数位于所述电力参数序列的末端，因此所述子序列为从所述电力参数序列从右到左截取的长度为m的序列。在上述实施方式的技术方案中，所述子序列中的最后一个电力参数pm同时也是当前测量节点的电力参数。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，在根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤之后，还包括：
获取预设的异常趋势系数阈值ε0；
如果当前测量节点的暂态能量趋势系数ε≥ε0时，确定当前测量节点的电力参数异常；
将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
进一步的，在上述的基于物联网的电力测量方法中，根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度l，所述参数窗口长度l小于所述序列长度阈值n；
获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj，其中j为1到l之间的正整数；
当对于每一个的j值均满足εj>0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路。
在上述实施方式的技术方案中，在获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj的步骤之后，还包括：
当对于每一个的j值均满足εj<0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量耗散支路。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。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利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于物联网的电力测量装置，其特征在于，包括用于建立电力测量网络的物联网通信模块、用于获取当前电力测量装置的位置信息的定位模块、用于测量电力参数的电力测量模块以及控制模块，所述物联网通信模块包括用于执行近距离无线组网的近距离无线通信子模块以及用于与中心服务器远程通信的蜂窝无线通信子模块，所述电力测量模块包括电压测量子模块以及电流测量子模块，所述控制模块与所述近距离无线通信子模块、所述蜂窝无线通信子模块、所述定位模块、所述电压测量子模块以及电流测量子模块连接，所述控制模块被配置为：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
2.一种基于物联网的电力测量方法，其特征在于，包括：
获取当前测量节点的瞬时电力参数，所述瞬时电力参数包括瞬时功率、瞬时电压、瞬时功率因数以及瞬时无功功率中的一个或多个；
判断当前测量节点是否存在一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值的电力参数；
当所述瞬时电力参数中的一个或多个的瞬时变化量大于预设的变化量阈值时，确定当前测量节点检测到暂态能量；
计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数；
根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路；
如果当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路时，将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，在实时检测当前测量节点的瞬态能量的步骤之前，还包括：
初始化电力测量装置；
基于电力测量装置之间的近距离无线通信连接构建电力测量网络，每一个所述电力测量装置作为所述电力测量网络中的一个测量节点；
每个电力测量装置在加入所述电力测量网络后，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点；
在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，初始化电力测量装置的步骤具体包括：
获取电力测量装置的当前位置信息；
将所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息进行对比；
当所述当前位置信息与所述电力装置的配置文件中存储的位置信息不一致时，将所述电力装置的配置文件中存储的位置信息更新为所述当前位置信息。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，识别位于同一电网支路的上游测量节点或下游测量节点的步骤具体包括：
基于当前电力测量装置所测量得到的电力参数构建电力测量装置的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
与所述电力测量网络中的相邻节点同步电力参数，所述相邻节点的电力参数包括所述相邻节点的电压变化曲线和/或电流变化曲线；
匹配所述电力测量装置的电压变化曲线以及所述相邻节点的电压变化曲线，或者匹配所述电力测量装置的电流变化曲线以及所述相邻节点的电流变化曲线；
根据匹配结果判断所述电力测量装置与所述相邻节点是否为同一电网支路上的测量节点；
在所述电力测量装置与所述相邻节点为同一电网支路上的测量节点时，基于所述电力测量装置与所述相邻节点的电压幅值或者负载变化响应时间确定所述相邻节点为所述电力测量装置的上游测量节点还是下游测量节点。
6.根据权利要求3所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，在每个电力测量装置中保存与相邻测量节点的上下游关系的步骤之后，还包括：
保持当前测量节点与所述电力测量网络中具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接；
断开当前测量节点与所述电力测量网络中不具有上下游关系的相邻测量节点的近距离无线通信连接。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，计算当前测量节点所在的电网支路的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
同步当前测量节点的上游测量节点的电力参数；
根据所述上游测量节点的电力参数确定所述上游节点是否检测到暂态能量；
当所述上游节点未检测到暂态能量时，构建对应不同参数类型的一个或多个电力参数序列，所述电力参数序列用于保存暂态能量传播路径上的位于当前测量节点上游的测量节点的电力参数；
否则从所述上游节点获取所述电力参数序列；
将当前测量节点的电力参数添加到所述电力参数序列的末端；
获取所述电力参数序列的长度；
当所述电力参数序列的长度大于或等于预设的序列长度域值时，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，根据所述电力参数序列计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度m，所述参数窗口长度m小于所述序列长度阈值n；
在所述电力参数序列确定一个长度为所述参数窗口长度m的子序列，所述子序列是所述电力参数序列中以当前测量节点的电力参数为末端参数的连续序列；
计算所述子序列中的电力参数的平均值：
其中i为1到m之间的正整数，pi为所述子序列中的第i个电力参数；
根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数：
其中pm为所述子序列中的最后一个电力参数。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，在根据所述子序列的电力参数的平均值计算当前测量节点的暂态能量趋势系数的步骤之后，还包括：
获取预设的异常趋势系数阈值ε0；
如果当前测量节点的暂态能量趋势系数ε≥ε0时，确定当前测量节点的电力参数异常；
将当前测量节点所在的电网支路的电力参数上报中心服务器。
10.根据权利要求8所述的基于物联网的电力测量方法，其特征在于，根据所述暂态能量趋势系数确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路或者能量耗散支路的步骤具体包括：
获取预设的参数窗口长度l，所述参数窗口长度l小于所述序列长度阈值n；
获取当前测量节点所在的暂态能量传播路径上的上游l个测量节点的暂态能量趋势系数εj，其中j为1到l之间的正整数；
当对于每一个的j值均满足εj>0时，则确定当前测量节点所在的电网支路为能量增强支路。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732083A (zh) * 2015-03-23 2015-06-24 东北电力大学 基于支路势能的负荷暂态能量函数构建与评价方法
CN105656028A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 国网河北省电力公司电力科学研究院 一种基于gis的电网稳定裕度的可视化显示方法
CN105842581A (zh) * 2016-03-23 2016-08-10 国网山东省电力公司章丘市供电公司 一种配电网故障预警方法以及系统
CN107204662A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 清华大学 面向配电系统的故障检测方法及装置
CN110571926A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 南京达蓝自动化科技有限公司 一种基于物联网技术的智能配电网及其数据模型构建方法
CN112713594A (zh) * 2021-01-23 2021-04-27 杨银平 一种微电网仿真控制系统
CN112910699A (zh) * 2021-01-28 2021-06-04 山东山大世纪科技有限公司 电力物联网的智能故障检测方法及装置
CN114460411A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 国网黑龙江省电力有限公司检修公司 输电网的故障定位方法、装置及系统、处理器、电子设备
CN116257973A (zh) * 2022-11-30 2023-06-13 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司 基于粒子群算法的低压电网线路阻抗、损耗计算方法及系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104732083A (zh) * 2015-03-23 2015-06-24 东北电力大学 基于支路势能的负荷暂态能量函数构建与评价方法
CN105656028A (zh) * 2016-01-20 2016-06-08 国网河北省电力公司电力科学研究院 一种基于gis的电网稳定裕度的可视化显示方法
CN105842581A (zh) * 2016-03-23 2016-08-10 国网山东省电力公司章丘市供电公司 一种配电网故障预警方法以及系统
CN107204662A (zh) * 2017-05-12 2017-09-26 清华大学 面向配电系统的故障检测方法及装置
CN110571926A (zh) * 2019-08-26 2019-12-13 南京达蓝自动化科技有限公司 一种基于物联网技术的智能配电网及其数据模型构建方法
CN114460411A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 国网黑龙江省电力有限公司检修公司 输电网的故障定位方法、装置及系统、处理器、电子设备
CN112713594A (zh) * 2021-01-23 2021-04-27 杨银平 一种微电网仿真控制系统
CN112910699A (zh) * 2021-01-28 2021-06-04 山东山大世纪科技有限公司 电力物联网的智能故障检测方法及装置
CN116257973A (zh) * 2022-11-30 2023-06-13 国网江苏省电力有限公司连云港供电分公司 基于粒子群算法的低压电网线路阻抗、损耗计算方法及系统

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