CN102820707A - 配网拓扑自动识别*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了配网拓扑自动识别***，配网划分成不同的配电区域，自动识别***包括用于存储配电设备信息的电子标签、固定设置在每个配电区域内的配电终端以及用于与所有配电区域内的配电终端通讯连接的配电主站。本发明可以实现高效率、高质量、规范化配网电气主接线图动态绘制，及时、准确的反映配电网络拓扑变化。

Description

配网拓扑自动识别***
技术领域
本发明涉及配网拓扑绘制技术，具体为一种配网拓扑自动识别***。
背景技术
配电网络拓扑关系是实现配电自动化的基础，配电网络中配电设备的变动均会导致配电网络拓扑关系的改变，因此在配电自动化***中必须保证配电网络拓扑与实际的配电网络结构一致才能发挥出配电自动化***的作用。由于运行和设计等原因常常导致配电网络变动频繁，而配电网络中涉及的设备数量巨大，因此配电***主接线图的维护工作一直是一项费力、费时的工作。现阶段常采用以下三种方式的一种：
1、利用AutoCAD等通用的绘图工具进行绘制；
2、基于程序代码自行设计电力图元绘制配电网络拓扑；
3、用户自行维护各设备的位置和拓扑关系，然后利用一系列复杂的推理机制自动生成配电网络拓扑。
这些方式均需要人工参与输入、处理大量信息，不能及时反映现场设备电气接线的变化、工作效率低、周期长，常常跟不上现场实际的变化、准确率低。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种实现了自动及时准确跟踪配网主接线的变化、大幅提升工作效率的配网拓扑自动识别***，此***针对电力行业安全检测管理数量庞大、分布范围广、结构分类复杂、更新变化大的电力设备具有重大的应用价值。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：
配网拓扑自动识别***，配网划分成不同的配电区域，自动识别***包括：用于存储配电设备信息的电子标签，所述配电设备信息包括设备编号、设备类型、位置信息，电子标签安装在配网设备上，其中两端口电气元件的两端分别安装有电子标签，母线上分布有电子标签；固定设置在每个配电区域内的配电终端，配电终端内设置有无线通讯设备，配电终端通过无线通讯设备与对应配电区域内所包含的配电设备上的电子标签通讯连接，配电终端在线采集该配电区域内的配电设备信息并生成该区域配电网络拓扑信息；用于与所有配电区域内的配电终端通讯连接的配电主站，所述配电主站根据配电终端上传的局域配电网络拓扑信息生成全局配电网络拓扑。
本识别***中，配电终端生成区域配电网络拓扑信息时所采用的规则为：两个两端口电气元件上的电子标签的位置相距小于第一预定距离，且两端口电气元件的设备类型为可互相连接的类型时，则判断两端口电气元件通过相应电子标签所安装的一侧端口相连接；母线上两相邻电子标签所确定的直线与其他配电设备上电子标签的距离小于第二预定距离，且该配电设备的设备类型为可与母线连接的类型时，则判断该配电设备通过相应电子标签所安装的一侧与母线相连接。所述第一预定距离和第二预定距离为10cm。
配电设备信息预写入电子标签中，位置信息在预写入电子标签后实时更新修改。
配电主站内建立有设备信息数据库，设备信息数据库内存储有设备编号、设备类型的信息，配电主站将每个设备的设备编号和设备类型的信息导入到一手持机内，手持机将该信息以及位置信息现场预写入配电设备的电子标签中。
配电设备的无线通讯设备内设置有GPS定位装置，对电子标签的位置信息进行实时更新修改时先通过其所处配电区域内的GPS定位装置进行预定位，然后电子标签通过与至少三个配电区域上配电设备的GPS定位装置通讯进行精确定位。
所述无线通讯设备通过无线射频方式与电子标签通讯连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明的配电终端通过无线的方式与电子标签进行通讯连接，不需增加额外的物理连接，可工作于恶劣环境下，无需人工干预自动完成目标识别并获取配电设备信息，解决了以往繁琐的信息收集过程，最大程度地提升了工作效率；
2、配电终端根据电子标签所存储的配电设备信息可以自动生成该区域的配电网络拓扑信息，配电主站则进一步基于区域配电网络拓扑信息生成全局配电网络拓扑，这种生成方式可实现及时跟踪反馈现场设备电气连接变化，解决必需由专业人员手工绘制电气设备连接图设计任务繁杂的问题，现场电气设备变化主动上送设备信息和拓扑信息，使用和维护都极为便利；
3、设备自投入正常运行，设备识别与信息采集全程实现无人干预可自动完成，各种操作均无需要维护人员到设备现场操作执行，减少了工作量，同时为配网可靠运行提供可靠的信息支持；
4、配电主站***实现更高效的设备管理在线化，解决了传统电力资产管理效率低下的不足，降低了对数量庞大的电力设备管理的难度，减轻了管理人的负担。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：
图1为本发明一种实施例的自动识别原理图。
具体实施方式
本发明的配网拓扑自动识别***，其主要用于配网中的主接线图的维护工作。
本识别***将配网划分成不同的配电区域，配电区域的划分一般根据地理位置进行划分，整个配网中的配电设备划分后根据地理位置归于不同的配电区域中。***还配置一配电主站，此配电主站为整个***的管理和控制中心。
配电设备上安装有用于存储配电设备信息的电子标签。此配电设备信息包括设备编号、设备类型、位置信息等用于拓扑识别的关键信息，当然还可以包括用于辅助设备管理用的设备名称、规格型号、制造商、维护等信息，上述信息都可以上传到配电主站中进行其他高级应用，比如设备在线管理、电气设备防盗等。一般地，电子标签都具有全球唯一编码UID，在使用时此编码UID会与电子标签的设备编号绑定，使得设备编号也为全球唯一标识。
配电设备信息一般是通过设备预写入电子标签内。一般地，配电主站内建立有设备信息数据库，设备信息数据库内存储有设备编号、设备类型的信息，还可以存储有设备名称、规格型号、制造商、维护等信息。配电主站将上述信息导入到一手持机内，手持机将上述信息以及位置信息现场预写入配电设备的电子标签中。如前所述，设备编号为电子标签的全球唯一标识，在预写入后便固定不变，而设备类型、位置信息等为自动识别关键信息，可以授权修改，其中位置信息可以通过实时更新的形式进行修改。辅助设备管理信息可自定义为设备管理、巡检、维护抢修提供可靠的决策信息，有两种修改途径：一是配电主站远程控制更新更改，二是由维护人员通过手持机到设备现场进行更新修改。
配电网络中主要的配电设备主要包括配电变压器、母线、电缆、开关设备等，其中除了母线外的其他配电设备都为一进一出的两端口电气元件。针对上述特点，电子标签在设置时一般于两端口电气元件的两端分别安装有电子标签，母线上分布有电子标签，两端口电气元件两端电子标签的位置可以确定其位置，母线也可以通过其上面分布的电子标签来确定其地理位置上的走向。在确定了两端口电气元件和母线的位置后，便可以方便地判断它们的连接关系。
每个配电区域内固定设置有配电终端，此配电终端主要用于采集该配电区域内所包含的配电设备的配电设备信息，即与电子标签通讯连接。为了实现通讯连接，配电终端内设置有无线通讯设备，其优选通过无线射频方式与电子标签通讯连接，无线射频工作于免执照的ISM频段，无需申请***。此无线通讯设备安装于能使其信号覆盖面积尽可能大的位置，使得配电区域内所有配电设备的电子标签都置于天线覆盖的范围内。工作时，配电终端接收区域内所有电子标签的配电设备信息，经规则及有效性检查后自动生成该区域配电网络拓扑信息，然后将此区域配电网络拓扑信息送到配电主站内，配电主站基于所有区域的区域配电网络拓扑信息生成全局的配电网络拓扑。
为了得到每个电子标签准确的实时位置信息，配电设备的无线通讯设备内设置有GPS定位装置，对电子标签的位置信息进行实时更新修改时先通过其所处配电区域内的GPS定位装置进行预定位，定位到20M范围内，然后电子标签通过与至少三个配电区域上配电设备的GPS定位装置通讯进行精确定位，实现5cm精度的位置测量。
在检测到每个电子标签的实时位置信息后，配电终端便可以根据位置信息和设备类型以及一定的规则来自动绘制配电网络拓扑。下面以具体的实施例对绘制原理进行具体的描述。
配电终端生成区域配电网络拓扑信息时所采用的规则为：两个两端口电气元件上的电子标签的位置相距小于第一预定距离，且两端口电气元件的设备类型为可互相连接的类型时，则判断两端口电气元件通过相应电子标签所安装的一侧端口相连接；母线上两相邻电子标签所确定的直线与其他配电设备上电子标签的距离小于第二预定距离，且该配电设备的设备类型为可与母线连接的类型时，则判断该配电设备通过相应电子标签所安装的一侧与母线相连接。公知的是，配电设备之间的是否可以连接受设备类型所限制，比如开关设备只能连接电缆、母线，配电变压器连接电缆等等。考虑到10kV配电设备的外形均大于30cm，因此上述第一预定距离和第二预定距离只要设置为小于30cm的数值便可以满足判断使用。优选的是，第一预定距离和第二预定距离为10cm。
参照图1，该配电区域内所包括的配电设备包括由电子标签ID1-1和ID1-2确定的开关1，由电子标签ID2-1和ID2-2确定的开关2，由电子标签ID3-1和ID3-2确定的开关3，由电子标签ID8-1和ID8-2确定的一段母线，由电子标签ID5-1和ID5-2确定的电缆，由电子标签ID4-1确定的电缆进线端口，由电子标签ID6-2确定的电缆出线端口以及由电子标签ID7-1确定的变压器一侧端口，其他电子标签ID4-2、ID6-1、ID7-2则分布于其他配电区域内。根据上述电子标签的位置信息，可以方便地判断电子标签ID1-2与ID4-1基本重合，即开关1的一端与左侧的进线端口相连，而电子标签ID1-1与母线ID8-1至ID8-2段的直线距离小于预定距离，即开关1的另一端与该段母线连接。同理，其他配电设备的连接关系也可以方便地判断出来，基于上述连接关系便可以自动生成该区域的网络拓扑。
基于上述方法本发明可以实现高效率、高质量、规范化配网电气主接线图动态绘制，及时、准确的反映配电网络拓扑变化。配电主站还可以自动生成设备管理报表，安排工作人员定期、定点去巡检设备运行状况，配电主站***可实时追踪工作人员对设备巡检情况，避免出现设备漏检的情况，同时工作人员无需手工纸式记录维护信息，在手持机上更新设备维护信息操作便捷，方便管理，设备维护信息保持及时更新有效，解决了配网主站***及时跟踪设备的变化的要求，在设备发生运行异常时，根据设备信息为抢修决策提供可靠的信息支持。当设备的工作年限超出规定工作寿命前，配电主站***可提示及时更换该设备。当设备由于不正常原因无法识别，配电主站***可及时发现告警。

Claims (7)

1.配网拓扑自动识别***，其特征在于配网划分成不同的配电区域，自动识别***包括：
用于存储配电设备信息的电子标签，所述配电设备信息包括设备编号、设备类型、位置信息，电子标签安装在配网设备上，其中两端口电气元件的两端分别安装有电子标签，母线上分布有电子标签；
固定设置在每个配电区域内的配电终端，配电终端内设置有无线通讯设备，配电终端通过无线通讯设备与对应配电区域内所包含的配电设备上的电子标签通讯连接，配电终端在线采集该配电区域内的配电设备信息并生成该区域配电网络拓扑信息；
用于与所有配电区域内的配电终端通讯连接的配电主站，所述配电主站根据配电终端上传的局域配电网络拓扑信息生成全局配电网络拓扑。
2.根据权利要求1所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于配电终端生成区域配电网络拓扑信息时所采用的规则为：两个两端口电气元件上的电子标签的位置相距小于第一预定距离，且两端口电气元件的设备类型为可互相连接的类型时，则判断两端口电气元件通过相应电子标签所安装的一侧端口相连接；母线上两相邻电子标签所确定的直线与其他配电设备上电子标签的距离小于第二预定距离，且该配电设备的设备类型为可与母线连接的类型时，则判断该配电设备通过相应电子标签所安装的一侧与母线相连接。
3.根据权利要求2所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于所述第一预定距离和第二预定距离为10cm。
4.根据权利要求1所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于配电设备信息预写入电子标签中，位置信息在预写入电子标签后实时更新修改。
5.根据权利要求4所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于配电主站内建立有设备信息数据库，设备信息数据库内存储有设备编号、设备类型的信息，配电主站将每个设备的设备编号和设备类型的信息导入到一手持机内，手持机将该信息以及位置信息现场预写入配电设备的电子标签中。
6.根据权利要求4所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于配电设备的无线通讯设备内设置有GPS定位装置，对电子标签的位置信息进行实时更新修改时先通过其所处配电区域内的GPS定位装置进行预定位，然后电子标签通过与至少三个配电区域上配电设备的GPS定位装置通讯进行精确定位。
7.根据权利要求1所述的配网拓扑自动识别***，其特征在于所述无线通讯设备通过无线射频方式与电子标签通讯连接。
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