CN110646690B - 基于特征电流信号的户变关系识别方法及*** - Google Patents
基于特征电流信号的户变关系识别方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于特征电流信号的户变关系识别方法及***。本发明的户变关系识别方法，其包括：步骤一，主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；步骤二，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；步骤三，带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；步骤四，带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位；步骤五，主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。本发明无需断电，且通过控制发送特征电流信号的强度，可以很好地克服“共零”、耦合和串台区问题带来的影响，能够实现户变关系的准确识别。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化***领域，特别是一种基于特征电流信号的户变关系识别方法及***。
背景技术
户变关系是台区内各个用电客户与台区供电变压器的供电归属关系。户变关系的准确性在电力营销业务运行中十分重要，它是台区配电服务的基础，是配电方案规划和台区线损计算的依据，同时也是台区用电质量优化的参考。然而，由于目前用户信息变化、表计故障更换、台区升级改造等原因，户变关系经常发生变化，造成“户对线不对变”等问题。同时又由于缺乏有效的台区关系现场一致性校核手段，使得由营销***“自上而下”所建立的户变关系数据准确性不足。户变关系不明确，不仅会造成台区及分相线损分析数据误差大，业扩新增负荷安排不合理，影响负载均衡等问题，还会降低远程费控和远程充值的成功率。这极大地影响了电力基础业务的开展实施，也进一步制约了深化应用业务的开展。
针对上述问题，电力公司一般采用停电识别的方法进行户变关系核对，且识别效果良好。但是这种方法需要耗费人力物力巨大，同时也对居民的正常生活带来了影响。近年来，由于载波技术的迅猛发展和营配一体化的深化建设，涌现出了许多户变识别的新方法，其不同于传统的停电识别方法，具有很好的用户友好性。然而在这些方法中，由于低压电力线载波、微功率无线等通信方式存在“共零”和耦合情况，具有跨台区通信和抄读的能力，使得识别成功率不高，这给户变关系的梳理工作带来了极大挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于特征电流信号的户变关系识别方法及***，其基于电阻投切原理，通过特征码位信号的发送和接收核对以及时间标的对应关系实现户变关系的准确识别。
为实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：基于电阻投切的户变关系识别方法，其包括：
步骤一，主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；
步骤二，智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；
步骤三，带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；
步骤四，带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到，则根据目标特征码位电流的均值对被识别表的所在相位进行判别，并将相位识别结果、识别时间保存在终端本地；若在设定的时间内未检测到，则不保存信息；
步骤五，主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。
本发明的主站负责户变识别命令的下发和户变关系的判定；智能电表负责特征电流信号的产生、发送与本地存储；带交采的终端负责电流信号的检测、目标特征码位的识别、相别的判断和信息本地存储。
进一步地，所述的主站与智能电表之间的通信不依赖于通讯方式，可以通过电力线载波、RS485、4G或微功率无线，只要能将命令发送给电表即可。
进一步地，步骤二中，所述特征码位的电流信号是以电阻投切的方式产生，将开关和固定阻值的电阻串联接入电表零火线之间，通过控制开关的通断规律在电网中生成特征码位的电流信号。
进一步地，步骤二中，所述电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
进一步地，220V电源接入到220V整流电路中的220V电源火线和220V电源零线，通过VIN管脚输出电信号到MOS切换电路的VIN管脚，电表的16V电源通过16V直流输入电路的双排母线3、4管脚接入，输出16V电源为MOS切换电路的+16V管脚供电，电表MCU芯片输出的PWM信号通过MOS切换电路的PWM_CTRL_A管脚接入MOS切换电路。
进一步地，所述的MOS切换电路中，PWM_CTRL_A管脚与第一电阻R901的一端连接，第一电阻R901的另一端与光耦O901的输入端连接，光耦O901的输出端分两路，一路经过第二电阻R903与第一三极管VT901的基极连接，另一路直接与第二三极管VT909的基极连接；
第一三极管VT901为NPN型，第二三极管VT909为PNP型，第一三极管VT901的集电极与+16V管脚连接，第一三极管VT901的发射极与第二三极管VT909的发射极连接，第二三极管VT909的集电极接地；
第一二极管VD903与第三电阻R904串联后与第四电阻R906并联；第四电阻R906的一端与位于第一三极管VT901发射极与第二三极管VT909发射极之间的电路连接，另一端与第五电阻R908串联，第五电阻R908的另一端接地；
稳压二极管VD906和MOS管分别与第五电阻R908并联，MOS管与串联第六电阻R905和第一电容C902，第七电阻R907与第六电阻R905并联。
进一步地，步骤四中，终端检测到目标特征码位后，根据三相电流大小确定被识别表所属相位，并将识别到的时间、相位识别结果存储在终端本地；若没有检测到目标码位，则不存储任何信息。
进一步地，步骤五中，主站召测电表存储的投切结束时间、终端的目标特征码位识别时间和相位识别结果，通过时间标对比确定户变关系；对于串台区的电能表，只要主站能召测到终端信息，一次识别即可确定电表真实归属台区。
本发明采取的另一种技术方案如下：基于特征电流信号的户变关系识别***，其包括：
户变关系识别命令下发单元：主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；
电流信号产生单元：智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；
目标特征码位检测单元：带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；
检测判断单元：带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到，则根据目标特征码位电流的均值对被识别表的所在相位进行判别，并将相位识别结果、识别时间保存在终端本地；若在设定的时间内未检测到，则不保存信息；
户变关系确定单元：主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。
进一步地，所述的电流信号产生单元中，电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
本发明基于电阻投切原理，通过特征码位信号的发送和接收核对以及时间标的对应关系来进行户变关系的识别。本发明操作容易，无需断电，且通过控制发送特征电流信号的强度，可以很好地克服“共零”、耦合和串台区问题带来的影响，能够实现户变关系的准确识别。本发明的户变关系识别方法实现简单，可以在不影响电网电能质量和用户用电的前提下，通过对电网现有主站、集中器、配变终端和智能电表等设备的技术升级进行***构造，避免外加设备，最大限度的降低识别成本。
附图说明
图1为本发明基于特征电流信号的户变关系识别方法的原理框图；
图2为本发明基于特征电流信号的户变关系识别方法的流程图；
图3为本发明驱动板输入整流电路图；
图4为本发明驱动板16V直流输入电路图；
图5为本发明MOS切换驱动电路图；
图中，PGND表示接地；AC220V_L表示220V电源火线；AC220V_N表示220V电源零线；XS902表示双排母线，其中1、2接地，3、4与电表16V电源相连；VP901表示TVS管；VD906表示稳压二极管；RV901表示压敏电阻；L902表示电感；C945表示电解电容；C902和C922表示电容；O901表示光耦；VT901、VT909表示三极管；VT902表示MOS管；其余R开头器件表示电阻，VD开头器件表示二极管；PWM_CTRL_A表示PWM信号输入管脚。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下内容仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
参照图1和图2，本发明基于电阻投切的户变关系识别方法，包括以下步骤：
步骤一，主站根据表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令，不依赖于通信方式，可通过电力线载波、4G、微功率无线、RS485等方式，均不影响户变关系识别效果，只需保证电能表能收到主站的命令，进行电阻投切即可。
步骤二，智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，电阻投切装置安装在电表的零火线接口中间，通过220V整流电路、16V直流输入电路、以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中，具体电路如图3～图5所示，PWMA是脉冲信号，高电平时，光耦O901导通，三极管基级高电平，三极管导通，MOS管栅极高电平，MOS管导通，整个电路形成通路，产生回路电流；低电平时，MOS管关闭，无回路电流为0。MOS管的导通和关闭跟随PWM波的高低电平交替切换。特征电流信号发送完毕后，将结束时间存储在电表本地。
所述电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
220V电源接入到220V整流电路中的220V电源火线和220V电源零线，通过VIN管脚输出电信号到MOS切换电路的VIN管脚，电表的16V电源通过16V直流输入电路的双排母线3、4管脚接入，输出16V电源为MOS切换电路的+16V管脚供电，电表MCU芯片输出的PWM信号通过MOS切换电路的PWM_CTRL_A管脚接入MOS切换电路。
所述的MOS切换电路中，PWM_CTRL_A管脚与第一电阻R901的一端连接，第一电阻R901的另一端与光耦O901的输入端连接，光耦O901的输出端分两路，一路经过第二电阻R903与第一三极管VT901的基极连接，另一路直接与第二三极管VT909的基极连接；
第一三极管VT901为NPN型，第二三极管VT909为PNP型，第一三极管VT901的集电极与+16V管脚连接，第一三极管VT901的发射极与第二三极管VT909的发射极连接，第二三极管VT909的集电极接地；
第一二极管VD903与第三电阻R904串联后与第四电阻R906并联；第四电阻R906的一端与位于第一三极管VT901发射极与第二三极管VT909发射极之间的电路连接，另一端与第五电阻R908串联，第五电阻R908的另一端接地；
稳压二极管VD906和MOS管分别与第五电阻R908并联，MOS管与串联第六电阻R905和第一电容C902，第七电阻R907与第六电阻R905并联。
步骤三，在主站下发户变识别指令后，带交采的终端设备随即通过交采芯片对变压器二次侧三相电流进行实时检测。
步骤四，带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到特征码，则计算此时三相特征码位电流的均值并保存，均值最大那一相即为被识别电表所在相，结束检测，并将识别结果、识别时间存储在本地，若在设定的时间内未检测到，则不存储信息。
只有主站有档案的终端设备上报的信息才会被主站收到，只要被识别电表在主站监控的台区范围内，一次识别中，不论表的档案对错，均可上报正确归属台区和相位。
步骤五，主站召测电表记录的投切结束时间、终端的检测到目标码位时间和相位识别结果，通过时间标对比确定户变关系。理论上每一次成功识别，都会对应一个电表投切结束时间标、一个终端识别时间标、电能表识别所在相位、终端地址和表地址，一次识别中，投切时间标对应于哪个终端识别时间标，则该电表就位于哪个终端对应变压器下，通过将检测到的结果与原档案对比，即可确认该电表档案是否填错。对于多表识别时，主站控制对所有表进行识别，在识别结束后，若相邻两次投切时间标内没有终端识别时间标，则认为该表不在主站档案中的终端范围内。对于单表识别时，可设定时间阈值来界定，如在主站下发识别命令后，若主站没有召测到终端存储的识别时间标，则认为该表不在主站档案中的终端范围内。
实施例2
本实施例提供一种基于特征电流信号的户变关系识别***，其包括：
户变关系识别命令下发单元：主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；
电流信号产生单元：智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；
目标特征码位检测单元：带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；
检测判断单元：带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到，则根据目标特征码位电流的均值对被识别表的所在相位进行判别，并将相位识别结果、识别时间保存在终端本地；若在设定的时间内未检测到，则不保存信息；
户变关系确定单元：主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。
所述的户变关系识别命令下发单元中，所述的主站与智能电表之间的通信不依赖于通讯方式，只要能将命令发送给电表即可。
所述的电流信号产生单元中，特征码位的电流信号是以电阻投切的方式产生，将开关和固定阻值的电阻串联接入电表零火线之间，通过控制开关的通断规律在电网中生成特征码位的电流信号。
所述的电流信号产生单元中，电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
220V电源接入到220V整流电路中的220V电源火线和220V电源零线，通过VIN管脚输出电信号到MOS切换电路的VIN管脚，电表的16V电源通过16V直流输入电路的双排母线3、4管脚接入，输出16V电源为MOS切换电路的+16V管脚供电，电表MCU芯片输出的PWM信号通过MOS切换电路的PWM_CTRL_A管脚接入MOS切换电路。
所述的MOS切换电路中，PWM_CTRL_A管脚与第一电阻R901的一端连接，第一电阻R901的另一端与光耦O901的输入端连接，光耦O901的输出端分两路，一路经过第二电阻R903与第一三极管VT901的基极连接，另一路直接与第二三极管VT909的基极连接；
第一三极管VT901为NPN型，第二三极管VT909为PNP型，第一三极管VT901的集电极与+16V管脚连接，第一三极管VT901的发射极与第二三极管VT909的发射极连接，第二三极管VT909的集电极接地。
第一二极管VD903与第三电阻R904串联后与第四电阻R906并联；第四电阻R906的一端与位于第一三极管VT901发射极与第二三极管VT909发射极之间的电路连接，另一端与第五电阻R908串联，第五电阻R908的另一端接地。
稳压二极管VD906和MOS管分别与第五电阻R908并联，MOS管与串联第六电阻R905和第一电容C902，第七电阻R907与第六电阻R905并联。
所述的检测判断单元中，终端检测到目标特征码位后，根据三相电流大小确定被识别表所属相位，并将识别到的时间、相位识别结果存储在终端本地；若没有检测到目标码位，则不存储任何信息。
所述的户变关系确定单元中，主站召测电表存储的投切结束时间、终端的目标特征码位识别时间和相位识别结果，通过时间标对比确定户变关系；对于串台区的电能表，只要主站能召测到终端信息，一次识别即可确定电表真实归属台区。
综上所述，本发明基于特征电流信号的户变关系识别方法及***，实现简单，可以通过对电网现有主站、集中器、配变终端和智能电表等设备的技术升级改造实现，然后利用电阻投切特征码位信号的发送、接收核对以及时间标的对应关系来进行户变关系的识别和相别的判断。本发明操作容易，成本低，无需断电，能够对跨台区电表很好地识别，能够实现户变关系的准确识别和相别判断。
Claims (10)
1.基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于，包括：
步骤一，主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；
步骤二，智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；
步骤三，带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；
步骤四，带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到，则根据目标特征码位电流的均值对被识别表的所在相位进行判别，并将相位识别结果、识别时间保存在终端本地；若在设定的时间内未检测到，则不保存信息；
步骤五，主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。
2.根据权利要求1所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：步骤一中，所述的主站与智能电表之间的通信可采用多种通讯方式，只要能将命令发送给电表即可。
3.根据权利要求1所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：步骤二中，所述特征码位的电流信号是以电阻投切的方式产生，将开关和固定阻值的电阻串联接入电表零火线之间，通过控制开关的通断规律在电网中生成特征码位的电流信号。
4.根据权利要求1所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：步骤二中，所述电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
5.根据权利要求4所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：220V电源接入到220V整流电路中的220V电源火线和220V电源零线，通过VIN管脚输出电信号到MOS切换电路的VIN管脚，电表的16V电源通过16V直流输入电路的双排母线3、4管脚接入，输出16V电源为MOS切换电路的+16V管脚供电，电表MCU芯片输出的PWM信号通过MOS切换电路的PWM_CTRL_A管脚接入MOS切换电路。
6.根据权利要求5所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：所述的MOS切换电路中，PWM_CTRL_A管脚与第一电阻R901的一端连接，第一电阻R901的另一端与光耦O901的输入端连接，光耦O901的输出端分两路，一路经过第二电阻R903与第一三极管VT901的基极连接，另一路直接与第二三极管VT909的基极连接；
第一三极管VT901为NPN型，第二三极管VT909为PNP型，第一三极管VT901的集电极与+16V管脚连接，第一三极管VT901的发射极与第二三极管VT909的发射极连接，第二三极管VT909的集电极接地；
第一二极管VD903与第三电阻R904串联后与第四电阻R906并联；第四电阻R906的一端与位于第一三极管VT901发射极与第二三极管VT909发射极之间的电路连接，另一端与第五电阻R908串联，第五电阻R908的另一端接地；
稳压二极管VD906与第五电阻R908并联，稳压二极管VD906的正极接地，稳压二极管VD906的负极接MOS管的栅极，第六电阻R905和第一电容C902串联后的支路并联在MOS管的漏极与源极之间，第七电阻R907与第六电阻R905并联。
7.根据权利要求1所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：步骤四中，终端检测到目标特征码位后，根据三相电流大小确定被识别表所属相位，并将识别到的时间、相位识别结果存储在终端本地；若没有检测到目标码位，则不存储任何信息。
8.根据权利要求1所述的基于特征电流信号的户变关系识别方法，其特征在于：步骤五中，主站召测电表存储的投切结束时间、终端的目标特征码位识别时间和相位识别结果，通过时间标对比确定户变关系；对于串台区的电能表，只要主站能召测到终端信息，一次识别即可确定电表真实归属台区。
9.基于特征电流信号的户变关系识别***，其特征在于，包括：
户变关系识别命令下发单元：主站根据电表地址向带有特征电流信号发送功能的智能电表下发户变关系识别命令；
电流信号产生单元：智能电表接收到户变关系识别命令后，利用电阻投切装置在电网中产生特征码位的电流信号，并本地记录投切结束时间；
目标特征码位检测单元：带交采的终端设备在收到户变关系识别命令后开始对电力线上的目标特征码位进行检测；
检测判断单元：带交采的终端判断是否成功检测到目标特征码位，若在设定时间内检测到，则根据目标特征码位电流的均值对被识别表的所在相位进行判别，并将相位识别结果、识别时间保存在终端本地；若在设定的时间内未检测到，则不保存信息；
户变关系确定单元：主站召测电表投切时间和终端识别时间、识别相位，根据时间标对比确定户变关系。
10.根据权利要求9所述的基于特征电流信号的户变关系识别***，其特征在于，所述的电流信号产生单元中，电阻投切装置由220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路组成，通过220V整流电路、16V直流输入电路以及MOS切换电路实现投切信号的控制，保证特征码位电流信号注入电网中。
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