CN110943450B - 一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,所述***包括智能配变终端和低压分支检测单元,智能配变终端布置在配电室内变压器低压出线侧,低压分支监测单元安装在台区内低压出线柜、分支箱、户表箱的各个分支处;智能配变终端包括脉冲信号收发单元、电气信息采集单元和边缘计算单元,低压分支检测单元包括脉冲信号收发单元和电气信息采集单元。所述方法根据无功脉冲电流信号接收记录确定台区拓扑结构,生成拓扑结构模型,再根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值。本发明能够实现台区内部拓扑自动识别,线损实时计算。

Description

一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,属于配电领域,用于配电台区线损分析。
背景技术
配电网直接与用户连接,拓扑呈现树状,具有结构复杂、负荷随机变化大的特点。线损是电网的一项重要经济指标,配电网的线损计算,受配网拓扑结构复杂和负荷动态变大影响,仍存在以下问题:
1、低压配电台区的内的设备类型多,数量大导致线损分析工作效率低:供电部门往往需要针对台区内设备进行逐一测算,虽然此举在一定程度上能够提高分析的精度,但是,这种重复的机械性冗余工作不够简便,降低了企业的工作效率。
2、现有线损分析方法多采用各种简化、近似的理论,例如负荷统计学的聚类方法和回归方法等,仍存在精度低,不准确的情况。
3、现有方法进行典型台区的筛选分析过程缺乏***性的标准,偏主观性、繁琐、低效,易造成错漏,难以对某一区域内的低压配网台区线损的整体情况进行综合分析和评价。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明提供一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,能够实现台区内部拓扑自动识别,线损实时计算。
为了解决所述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析***,包括智能配变终端和低压分支检测单元,智能配变终端布置在配电室内变压器低压出线侧,低压分支监测单元安装在台区内低压出线柜、分支箱、户表箱的各个分支处;智能配变终端包括脉冲信号收发单元、电气信息采集单元和边缘计算单元,低压分支检测单元包括脉冲信号收发单元和电气信息采集单元,智能配变终端与低压分支检测单元通过电力线宽带载波建立通信,低压分支监测单元实时采集低压出线柜、分支箱、户表箱内的各个分支处的电流、电压,智能配电终端的电气信息采集单元用于采集变压器低压侧的电流、电压,并且接收各低压分支检测单元采集的低压出线柜、分支箱、户表箱内的电流、电压,边缘计算单元根据低压分支监测单元的脉冲信号收发记录实现拓扑识别,然后基于生成的拓扑结构,并根据采集到的各低压分支监测单元的发送过来的电压、电流,实现分支线损分析。
进一步的,边缘计算单元根据低压分支监测单元的脉冲信号收发记录实现拓扑识别的过程为:当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,如果有低压分支检测单元接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲信号的低压分支监测单元在接收到无功脉冲信号低压分支监测单元的下级拓扑层级,若低压分支监测单元未接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上;然后根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
进一步的,边缘计算单元实现分支线损分析的过程为:边缘计算单元根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值,计算公式为:
Figure 149121DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流;t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
本发明还公开了一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,本方法基于上述***,包括以下步骤:
S01)、智能配变终端利用宽带载波技术,通过CoAP协议,发送低压分支监测单元监测信号,低压分支监测单元接收到该信号后,与智能配变终端建立通信,进行设备注册;
S02)、智能配变终端统计注册的低压分支监测单元的数量,共M个,并进行分别标记;
S03)、从1号至M号低压分支监测单元分别依次发送无功脉冲电流信号,其他低压分支监测单元根据是否接受到无功脉冲电流信号进行记录;
S04)、智能配变终端根据无功脉冲电流信号接收记录确定台区拓扑结构,生成拓扑结构模型;
S05)、智能配变终端根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值。
进一步的,智能配变终端根据无功脉冲电流信号接收记录生成拓扑结构模型的过程为:当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,若有低压分支监测单元接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的下级拓扑层级;若该低压分支监测单元未接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上;根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
进一步的,利用积分法计算线损值的公式为:
Figure 245384DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流;t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
本发明的有益效果:本发明能够实现配电台区自动识别,并进行分支线路线损自动计算,减少线损测定过程中的冗余工作,提升工作效率。通过积分方法实现线损计算,结果准确,高效。
附图说明
图1为台区自动拓扑线损分析***的***架构图;
图2为台区线损分析流程图;
图3为台区拓扑无功脉冲电流信号流向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例公开一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析***,如图1所示,包括智能配变终端和低压分支监测单元。智能配变终端布置在配电室内变压器低压出线侧,低压分支监测单元安装在台区内低压出线柜、分支箱、户表箱的各个分支处,其中低压出线柜属于一级拓扑,分支箱属于二级拓扑,户表箱属于三级拓扑。
所述智能配变终端(TUU)包括脉冲信号收发单元、电气信息采集单元和边缘计算单元,脉冲信号收发单元能够发送和接收脉冲信号,电气信息采集单元采集变压器低压侧电流电压值,并且接收低压分支监测单元采集的低压出线柜、分支箱、户表箱内的电压电流信息,边缘计算单元自动进行拓扑识别,实时运行线损分析方法,计算线损值。
低压分支检测单元包括脉冲信号收发单元和电气信息采集单元,并且具有载波通信功能。电气信息采集单元单元实时采集低压出线柜、分支箱、户表箱内的各个分支处的电流、电压和功率信息,脉冲信号收发单元用于接收和发送无功脉冲信号。
本实施例中,边缘计算单元根据低压分支监测单元的脉冲信号收发记录实现拓扑识别,然后基于生成的拓扑结构,并根据采集到的各低压分支监测单元的发送过来的电压、电流,实现分支线损分析。
其中进行拓扑识别的具体过程为:智能配变终端根据每个低压分支监测单元设备地址不同,轮询查询低压分支监测单元地址;智能配变终端收到低压分支监测单元上报的地址之后,发送拓扑识别命令,依次让台区内所有低压分支监测单元产生无功脉冲信号并发送给其他的低压分支监测单元。各低压分支监测单元和智能配变终端根据是否检测到无功脉冲信号建立台区拓扑模型。模型建立方法可按照以下两个步骤执行:
A、当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,若有低压分支监测单元接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该接收到无功脉冲信号的低压分支监测单元的下级拓扑层级;若该低压分支监测单元未接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上。
B、根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
本实施例中,边缘计算单元实现分支线损分析的过程为:边缘计算单元根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值,计算公式为:
Figure 333425DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流; t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
实施例2
本实施例公开一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,本方法基于实施例所述***,如图2所示,包括以下步骤:
S01)、TTU利用宽带载波技术,通过CoAP协议,发送低压分支监测单元监测信号。低压分支监测单元接收到该信号后,与TTU成功建立通信,进行设备注册;
S02)、TTU统计注册的低压分支监测单元的数量,共M个,并进行分别标记;
S03)、从1号至M号低压分支监测单元分别依次发送无功脉冲电流信号。其他低压分支监测单元根据是否接受到无功脉冲电流信号进行记录;
S04)、智能配变终端根据无功脉冲电流信号接收记录确定台区拓扑结构,生成拓扑结构模型;
S05)、智能配变终端根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值,计算公式为:
Figure 866038DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流;t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
模型建立方法可按照以下两个步骤执行:
a)当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,若有低压分支监测单元接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该接收到无功脉冲信号的低压分支监测单元的下级拓扑层级;若该低压分支监测单元未接收到该无功脉冲信号,则发送无功脉冲电流信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上。
b)根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
如图3所示,拓扑结构建立具体可分为以下几种情况:
情况1:当户表箱1对应的低压分支监测单元发出无功脉冲电流信号时,变压器低压侧对应TTU、低压出线柜2对应的低压分支监测单元、分支箱2对应的低压分值监测单元都能够接受到该无功脉冲电流信号。说明户表箱1属于该变压器台区,同时在低压出线柜2-分支箱2这个分支线路。户表箱2、分支箱1、低压出线柜1对应的低压分支监测单元由于不在该无功脉冲电流信号的通道上,因此未接收到该无功脉冲电流信号。说明户表箱2、分支箱1、低压出线柜1,要么不在低压出线柜2-分支箱2该分支上,要么与户表箱1是同一个拓扑等级。
情况2:当户表箱2对应的低压分支监测单元发送无功脉冲电流信号时,变压器低压侧对应TTU、低压出线柜2对应的低压分支监测单元、分支箱2对应的低压分值监测单元都能够接受到该无功脉冲电流信号。说明户表箱2属于该变压器台区,同时在低压出线柜2-分支箱2这个分支线路上。户表箱1、分支箱1、低压出线柜1对应的低压分支监测单元由于不在该无功脉冲电流信号的通道上,因此未接收到该无功脉冲电流信号。说明户表箱1、分支箱1、低压出线柜1,要么不在低压出线柜2-分支箱2该分支上,要么与户表箱2是同一个拓扑等级。结合情况1,进行分析可得知,户表箱1与户表箱2通在一个拓扑等级。都属于低压出线柜2-分支箱2该分支线路;低压出线柜1和分支箱1属于其他分支线路。
情况3:当分支箱2对应的低压分支监测单元发出无功脉冲电流信号时,变压器低压侧对应TTU、低压侧出线柜2对应的低压分支监测单元接收到该无功脉冲电流信号。说明分支箱2分属变压器低压侧-低压出线柜2该分支线路。结合情况1和情况2,可得出,分支箱2在户表箱1与户表箱2上一级拓扑等级。
同理,在分支箱1、低压出线柜2、低压出线柜1对应的无功脉冲电流信号时,根据无功脉冲电流信号监测情况,可具体得出该变压器台区具体拓扑结构图。
本发明能够实现配电台区自动识别,并进行分支线路线损自动计算,减少线损测定过程中的冗余工作,提升工作效率。通过积分方法实现线损计算,结果准确,高效。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例,本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换,属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析***,其特征在于:包括智能配变终端和低压分支检测单元,智能配变终端布置在配电室内变压器低压出线侧,低压分支监测单元安装在台区内低压出线柜、分支箱、户表箱的各个分支处;智能配变终端包括脉冲信号收发单元、电气信息采集单元和边缘计算单元,低压分支检测单元包括脉冲信号收发单元和电气信息采集单元,智能配变终端与低压分支检测单元通过电力线宽带载波建立通信,低压分支监测单元实时采集低压出线柜、分支箱、户表箱内的各个分支处的电流、电压,智能配电终端的电气信息采集单元用于采集变压器低压侧的电流、电压,并且接收各低压分支检测单元采集的低压出线柜、分支箱、户表箱内的电流、电压,边缘计算单元根据低压分支监测单元的脉冲信号收发记录实现拓扑识别,然后基于生成的拓扑结构,并根据采集到的各低压分支监测单元的发送过来的电压、电流,实现分支线损分析;
边缘计算单元根据低压分支监测单元的脉冲信号收发记录实现拓扑识别的过程为:当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,如果有低压分支检测单元接收到该无功电流脉冲信号,则发送无功电流脉冲信号的低压分支监测单元在接收到无功电流脉冲信号低压分支监测单元的下级拓扑层级,若低压分支监测单元未接收到该无功电流脉冲信号,则发送无功电流脉冲信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上;然后根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的台区自动拓扑线损分析***,其特征在于:边缘计算单元实现分支线损分析的过程为:边缘计算单元根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值,计算公式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流;t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
3.一种基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,其特征在于:本方法基于权利要求1所述***,包括以下步骤:
S01)、智能配变终端利用宽带载波技术,通过CoAP协议,发送低压分支监测单元监测信号,低压分支监测单元接收到该信号后,与智能配变终端建立通信,进行设备注册;
S02)、智能配变终端统计注册的低压分支监测单元的数量,共M个,并进行分别标记;
S03)、从1号至M号低压分支监测单元分别依次发送无功电流脉冲信号,其他低压分支监测单元根据是否接受到无功电流脉冲信号进行记录;
S04)、智能配变终端根据无功电流脉冲信号接收记录确定台区拓扑结构,生成拓扑结构模型;
S05)、智能配变终端根据拓扑结构模型,梳理分支线路,采集分支线路上的电压和电流信息,利用积分法计算线损值。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,其特征在于:智能配变终端根据无功电流脉冲信号接收记录生成拓扑结构模型的过程为:当某个具体的低压分支监测单元发送无功电流脉冲时,若有低压分支监测单元接收到该无功电流脉冲信号,则发送无功电流脉冲信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的下级拓扑层级;若该低压分支监测单元未接收到该无功电流脉冲信号,则发送无功电流脉冲信号的低压分支监测单元在该低压分支监测单元的上级拓扑或旁路拓扑结构上;根据已经确定好各分支单元的层级关系,确定台区拓扑结构。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的台区自动拓扑线损分析方法,其特征在于:利用积分法计算线损值的公式为:
Figure 774116DEST_PATH_IMAGE001
,其中,U1、U2表示线路分支头端电压和尾端电压;I分支表示分支电流;t1、t2表示线损统计期间的起始时间和终止时间。
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