CN109066990A - 基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，涉及电力***信息处理与自动识别的技术，属于发电、变电或配电的技术领域。该方法通过构建低压配电网智能感知***的网络路由拓扑关系，辨识所构建网络路由拓扑关系中采集设备的类型，通过遍历查询的方式自下而上地构建表箱监测单元的物理拓扑结构及分支箱监测单元的物理拓扑结构，剔除无父节点的分支箱监测单元和电表箱监测单元，根据父节点—子节点之间的关系映射整合表箱监测单元的物理拓扑结构及分支箱监测单元的物理拓扑结构得到台区电网末端扰动拓扑结构，有利于管理的精细化和项目的切实应用，可为分段线损和台区线损分析提供准确的台区变—线—户关系基础档案。

Description

基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法

技术领域

本发明公开了基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，涉及电力***信息处理与自动识别技术，属于发电、变电或配电的技术领域。

背景技术

随着国家电网公司用电信息采集***建设进入深化应用阶段，同业对标考核要求日益提高，因管理原因或台区切割等原因引起的台区户变关系不准确而导致台区线损异常的现象较为普遍，难于满足精益化管理需求。

针对低压配电网台区户变关系基础档案不准确的问题，目前的处理方案有以下三种：（1）通过整个台区停电的方式来判断用户属所台区，该方案易导致供电可靠性下降，且工作量大，不易于实施；（2）通过手持设备逐个识别台区户变关系，工作量大，现场运行环境更改（如：台区切割）后需要重新进行户变关系标定，重复测试导致工作量进一步增大；（3）利用低压电力线载波方案实现户变关系识别，根据低压电力线载波过零情况或者信号品质识别户变关系，因低压电力线载波串扰严重，该方案识别准确率不高。

综上，针对低压配电网台区户变关系基础档案不准确的现有解决方案难于支撑国家电网公司台区线损计算需求。本发明旨在对利用低压电力线载波方案实现户变关系识别的方案进行改进，借助本地通信通道的自组网构建网络路由拓扑，并对所构建网络路由拓扑的进行集中式调度以实现低压配电网台区物理拓扑的在线自动识别。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供了基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，借助本地通信信道的自组网构建网络路由拓扑关系，实现了低压配电网台区物理拓扑的在线自动识别，解决了现有户变关系识别方案识别不准确的技术问题，能够满足台区线损计算需求。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，

构建低压配电网智能感知***：在低压电缆分支箱所属区域布局与台区智能感知终端通信的分支箱监测单元，在电表箱所属区域布局与台区智能感知终端、分支箱监测单元通信的表箱监测单元；

构建低压配电网智能感知***的网络路由拓扑关系；台区智能感知终端向分支箱监测单元及表箱监测单元发送自维护指令，接收分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点信息并存储低压配电网智能感知***的网络路由拓扑关系表；

辨识所构建网络路由拓扑关系中采集设备的类型：台区智能感知终端向分支箱监测单元及表箱监测单元发送辨识台区各监测点采集设备类型的指令，将分支箱监测单元及表箱监测单元返回的设备类型信息写入网络路由拓扑关系表；

识别台区电网末端扰动物理拓扑：台区智能感知终端向表箱监测单元发送辨识表箱监测单元物理拓扑的指令并遍历查询各分支箱监测单元对表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果，存储各分支箱监测单元及台区智能感知终端对表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果以确定表箱监测单元的物理拓扑关系，向分支箱监测单元发送辨识分支箱监测单元物理拓扑的指令并遍历查询上游分支箱监测单元的识别结果，存储上游分支箱监测单元及台区智能感知终端对分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果以确定分支箱监测单元的物理拓扑关系，整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构。

进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中，台区智能感知终端包括：

通信模块，传输指令至分支箱监测单元或表箱监测单元，接收分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点息，接收分支箱监测单元的物理拓扑特征信号及表箱监测单元的物理拓扑特征信号，接收分支箱监测单元对其下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果及对所有表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果。

进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中，分支箱监测单元包括：

拓扑关系识别特征信号发送模块，在收到辨识分支箱监测单元物理拓扑的指令后，发送分支箱监测单元物理拓扑特征信号至台区智能感知终端，

拓扑关系识别模块，对下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号及所有表箱监测单元的物理拓扑特征信号进行识别，及，

通信模块，接收台区智能感知终端发出的指令，发送自身路由节点信息至台区智能感知终端，发送自身物理拓扑特征信号，上传对下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果及对所有表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果至台区智能感知终端。

进一步的的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中表箱监测单元包括：

拓扑关系识别特征信号发送模块，在收到辨识表箱监测单元物理拓扑的指令后，发送表箱监测单元物理拓扑特征信号至台区智能感知终端，及，

通信模块，接收台区智能感知终端发出的指令，发送自身路由节点信息至台区智能感知终端，发送自身物理拓扑特征信号。

进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中，分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点信息包含分支箱监测单元的本地分路计量信息和表箱监测单元的本地电能表信息。

进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中，台区智能感知终端定时识别台区电网末端扰动物理拓扑或在外部输入识别指令时识别台区电网末端扰动物理拓扑或在采集设备类型变化时自动识别台区电网末端扰动物理拓扑。

进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中，整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构的方法为：剔除表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系中无父节点的分支箱监测单元和电表箱监测单元，根据父节点—子节点之间的关系映射整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构。

再进一步的，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法中通信模块包含低压电力宽带载波模块和微功率无线模块。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

1.建立台区智能感知终端-分支箱监测单元-表箱监测单元-电能表多级设备的物理拓扑关系表，有利于管理的精细化和项目的切实应用，并且可以为分段线损和台区线损分析提供准确的台区“变—线—户”关系基础档案，为深化业务扩展应用提供技术保障与支撑。

2.台区智能感知终端中包含本地通信模块（低压宽带载波和微功率无线的双模通信模块）以及拓扑关系识别模块，分支箱监测单元中包含本地通信模块（低压宽带载波和微功率无线的双模通信模块）、拓扑关系识别模块以及拓扑关系识别特征信号发送模块，表箱监测单元中包括本地通信模块（低压宽带载波和微功率无线的双模通信模块）、拓扑关系识别特征信号发送模块，台区智能感知终端通过集中式调度的方式发起自组网、设备类型辨识、台区电网末端扰动物理拓扑识别，首先通过定时或触发的方式构建感知***的网络路由拓扑关系，接着通过低压电力宽带载波通或微功率无线通信的方式确定各监测点采集终端的设备类型，然后自下而上地先发起表箱监测单元物理拓扑的识别再发起分支箱监测单元物理拓扑的识别，分析整合上级采集设备对下级采集设备物理拓扑特征信号的识别结果形成多层次的台区电网末端扰动物理拓扑，台区智能感知终端定时触发或外部触发或自动触发台区电网末端扰动物理拓扑识别，实现了在线物理拓扑关系自动识别，电力公司电能表计轮换、台区切割等业务需求引起的物理拓扑关系变化能够及时准确地识别，节省了大量的人力与财力，比其它识别方法具有明显的优势。

附图说明

图1为本发明的低压配电网感知***图

图2为本发明的台区电网末端扰动拓扑结构识别示意图

图3为本发明的集中调度的台区电网末端扰动物理拓扑识别流程图。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。

本发明涉及基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，在由台区智能感知终端、分支箱监测单元、表箱监测单元和电能表构建的低压配电网智能感知***中，如图1所示，台区智能感知终端通过本地通信模块（如低压电力线宽带载波或微功率无线等）分别与分支箱监测单元、表箱监测单元通信连接，台区智能感知终端作为台区电网末端扰动拓扑结构识别方法的集中调度中枢，运行以下步骤：网络路由拓扑关系构建步骤、台区各监测点的采集设备类型辨识步骤、台区物理拓扑关系构建步骤。当网络路由拓扑关系表建立后，台区智能感知终端对其所辖的采集设备（分支箱监测单元、表箱监测单元）逐一进行采集设备类型查询，获取采集设备类型，为台区智能感知终端集中调度的台区电网末端扰动物理拓扑识别提供基础档案。台区智能感知终端根据台区所辖设备类型，首先通知某一表箱监测单元单独发送识别特征信号，台区智能感知终端逐一查询各分支箱监测单元和台区智能感知终端识别模块的识别结果并保存识别结果，然后依次对其它表箱监测单元依次做上述操作，直至所有表箱监测单元识别完毕；其次，台区智能感知终端通知某一分支箱监测单元单独发送识别特征信号，台区智能感知终端逐一查询各分支箱监测单元和台区智能感知终端识别模块的识别结果并保存识别结果，然后依次对其它分支箱监测单元依次做上述操作，直至所有分支箱监测单元识别完毕；最后，台区智能感知终端根据表箱监测单元识别结果和分支箱监测单元识别结果综合分析得到配变-分支箱-表箱的物理拓扑关系。本发明实现了基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，采用自下而上、末端发起扰动的物理拓扑结构在线识别技术，如图2所示，分层次构建了“父节点-子节点”主从关系的台区物理拓扑，综合分析“父节点-子节点”主从关系之间的首尾连接关系，最终构建了完整的台区变-线（分支箱）-户（表箱）的物理拓扑关系，为分段线损分析、台区线损分析提供基础档案，为电力***精益化管理提供技术支撑。

本实施例的基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，流程图如图3所示，在由台区智能感知终端、分支箱监测单元、表箱监测单元和电能表构建的低压配电网智能感知***中，台区智能感知终端通过低压电力线宽带载波模块或微功率无线模块分别与分支箱监测单元、表箱监测单元通信，基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别时，台区智能感知终端运行以下四个步骤。

网络路由拓扑关系构建步骤——建立一个台区智能感知终端下辖N个分支箱监测单元且每个分支箱监测单元具备3路计量单元以及M个表箱监测单元且每个表箱监测单元下辖J个电能表的三层设备网络路由拓扑关系表，台区智能感知终端中包含本地通信模块以及拓扑关系识别模块，分支箱监测单元中包含本地通信模块（低压电力宽带载波模块和微功率无线模块的两个独立的双模通信模块）、拓扑关系识别模块以及拓扑关系识别特征信号发送模块，表箱监测单元中包括本地通信模块（低压电力宽带载波模块和微功率无线模块的两个独立的双模通信模块）、拓扑关系识别特征信号发送模块；（备注：网络路由拓扑关系构建是物理拓扑关系识别的基础，由低压宽带载波组网构建的网络路由拓扑关系因台区串扰严重而无法真实反馈台区的物理拓扑关系）。

自维护启动与否的判断步骤——台区智能感知终端可通过定时或触发两种方式启动自维护功能，自维护命令下发后，分支箱监测单元通过Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议中已规定的功能项将自带分路计量的信息上报到台区智能感知终端，表箱监测单元通过Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议中已规定的功能项将本地自维护得到的电能表信息上报到台区智能感知终端，此时，台区智能感知终端尚无法知晓采集设备的类型（分支箱监测单元或表箱监测单元），但台区智能感知终端将自动获取各个采集设备的信息并予以保存，待自维护结束后，就已构建了台区智能感知终端—采集设备（分支箱监测单元或表箱监测单元）—电能表的网络路由拓扑关系。若物理拓扑关系构建步骤中的网络路由拓扑关系表未建立，则台区智能感知终端自动启动自维护功能建立网络路由拓扑关系表；拓扑关系构建步骤的网络拓扑关系表建立后进行台区各监测点的采集设备类型辨识步骤。

台区各监测点的采集设备类型辨识步骤——台区智能感知终端依据建立的网络路由拓扑关系表并通过命令方式依次查询采集设备的设备类型（是分支箱监测单元还是表箱监测单元），并对采集设备返回的设备类型进行标注，从而明确网络路由拓扑关系中各采集设备的类型，为后续自下而上地识别台区电网末端扰动物理拓扑奠定基础。

集中调度的台区电网末端扰动物理拓扑识别步骤：若已预先设定定时辨识物理拓扑，则台区智能感知终端通过定时触发的方式启动物理拓扑辨识，台区智能感知终端在采集的路由节点信息发生变化时通过自动触发的方式启动物理拓扑辨识，台区智能感知终端在人为输入启动指令时通过外部触发的方式启动物理拓扑辨识；启动物理拓扑识别后，台区智能感知终端根据采集设备类型分步骤分别对表箱监测单元和分支箱监测单元进行物理拓扑识别，首先逐一对表箱监测单元属所线路进行识别，然后对分支箱监测所属台变或主从关系进行识别，得到各个采集设备的“父节点—子节点”的主从关系，利用识别结果的主从关系构建台变—分支箱—表箱的物理拓扑关系。

表箱监测单元所属线路识别步骤：台区智能感知终端通过命令方式通知某一表箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号，表箱监测单元收到命令后产生一个特征畸变信号，在表箱监测单元上游的分支箱监测单元或台区智能感知终端自动识别该信号并保存识别结果，台区智能感知终端通过命令方式遍历每台分支箱监测单元识别结果以及台区智能感知终端自身识别模块的识别结果，并将有效识别结果保存下来；按照上述过程，台区智能感知终端通过遍历模式通知每台表箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号（注：每次只允许通知一台表箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号），台区智能感知终端获取每台表箱监测单元所属线路关系，以“父节点-子节点”结果保存，直至所有表箱监测单元所属线路识别完成。

分支箱监测单元所属台变或主从关系识别步骤：台区智能感知终端通过命令方式通知某一分支箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号，分支箱监测单元收到命令后产生一个特征畸变信号，在分支箱监测单元上游的分支箱监测单元或台区智能感知终端自动识别该信号并保存识别结果，台区智能感知终端通过命令方式遍历每台分支箱监测单元识别结果以及台区智能感知终端自身识别模块的识别结果，并将有效识别结果保存下来；按照上述过程，台区智能感知终端通过遍历模式通知每台分支箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号（注：每次只允许通知一台分支箱监测单元发送物理拓扑识别特征信号），台区智能感知终端获取每台分支箱监测单元所属线路关系，以“父节点-子节点”结果保存，直至所有分支箱监测单元所属线路识别完成。

台区智能感知终端根据表箱监测单元以及分支箱监测单元的识别结果，自动剔除识别结果中无“父节点”的表箱监测单元或分支箱监测单元，然后根据“父节点—子节点”之间的关系映射，构建“变—线—户”多级物理拓扑关系。

本发明的优选方案是：自下而上在线识别模式是台区智能感知终端优先对表箱箱监测单元逐个单一（类似于点名方式）自动识别，然后对分支箱监测单元单个逐一自动识别，台区智能感知终端再根据所有识别结果的“父节点—子节点”的主从关系构建“变—线—户”多级物理拓扑关系。此外，台区智能感知终端支持定时或触发式启动物理拓扑关系自动识别，当低压电力线宽带载波组网后网络拓扑关系发生变化时自动触发台区物理拓扑关系自动识别。

该方法建立台区智能感知终端-分支箱监测单元-表箱监测单元-电能表多级设备的物理拓扑关系表，有利于管理的精细化和项目的切实应用，并且可以为分段线损和台区线损分析提供准确的台区“变—线—户”关系基础档案，为深化业务扩展应用提供技术保障与支撑。该方法属于在线物理拓扑关系自动识别，电力公司电能表计轮换、台区切割等业务需求引起的物理拓扑关系变化能够及时准确地识别，节省了大量的人力与财力，相比于其它识别方法具有明显的优势。

Claims (8)

1.基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，

构建低压配电网智能感知***：在低压电缆分支箱所属区域布局与台区智能感知终端通信的分支箱监测单元，在电表箱所属区域布局与台区智能感知终端、分支箱监测单元通信的表箱监测单元；

构建低压配电网智能感知***的网络路由拓扑关系；台区智能感知终端向分支箱监测单元及表箱监测单元发送自维护指令，接收分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点信息并存储低压配电网智能感知***的网络路由拓扑关系表；

辨识所构建网络路由拓扑关系中采集设备的类型：台区智能感知终端向分支箱监测单元及表箱监测单元发送辨识台区各监测点采集设备类型的指令，将分支箱监测单元及表箱监测单元返回的设备类型信息写入网络路由拓扑关系表；

识别台区电网末端扰动物理拓扑：台区智能感知终端向表箱监测单元发送辨识表箱监测单元物理拓扑的指令并遍历查询各分支箱监测单元对表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果，存储各分支箱监测单元及台区智能感知终端对表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果以确定表箱监测单元的物理拓扑关系，向分支箱监测单元发送辨识分支箱监测单元物理拓扑的指令并遍历查询上游分支箱监测单元的识别结果，存储上游分支箱监测单元及台区智能感知终端对分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果以确定分支箱监测单元的物理拓扑关系，整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构。

2.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，所述台区智能感知终端包括：

通信模块，传输指令至分支箱监测单元或表箱监测单元，接收分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点息，接收分支箱监测单元的物理拓扑特征信号及表箱监测单元的物理拓扑特征信号，接收分支箱监测单元对其下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果及对所有表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果。

3.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，所述分支箱监测单元包括：

拓扑关系识别特征信号发送模块，在收到辨识分支箱监测单元物理拓扑的指令后，发送分支箱监测单元物理拓扑特征信号至台区智能感知终端，

拓扑关系识别模块，对下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号及所有表箱监测单元的物理拓扑特征信号进行识别，及，

通信模块，接收台区智能感知终端发出的指令，发送自身路由节点信息至台区智能感知终端，发送自身物理拓扑特征信号，上传对下游分支箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果及对所有表箱监测单元物理拓扑特征信号的识别结果至台区智能感知终端。

4.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，所述表箱监测单元包括：

拓扑关系识别特征信号发送模块，在收到辨识表箱监测单元物理拓扑的指令后，发送表箱监测单元物理拓扑特征信号至台区智能感知终端，及，

通信模块，接收台区智能感知终端发出的指令，发送自身路由节点信息至台区智能感知终端，发送自身物理拓扑特征信号。

5.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，分支箱监测单元及表箱监测单元反馈的路由节点信息包含分支箱监测单元的本地分路计量信息和表箱监测单元的本地电能表信息。

6.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，所述台区智能感知终端定时识别台区电网末端扰动物理拓扑或在外部输入识别指令时识别台区电网末端扰动物理拓扑或在采集设备类型变化时自动识别台区电网末端扰动物理拓扑。

7.根据权利要求1所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构的方法为：剔除表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系中无父节点的分支箱监测单元和电表箱监测单元，根据父节点—子节点之间的关系映射整合表箱监测单元的物理拓扑关系及分支箱监测单元的物理拓扑关系得到变—线—户多级物理拓扑关系的台区电网末端扰动拓扑结构。

8.根据权利要求2或3或4所述基于集中调度的台区电网末端扰动拓扑结构识别方法，其特征在于，所述通信模块包含低压电力宽带载波模块和微功率无线模块。