CN111864771A - 一种低压台区拓扑自动辨识方法 - Google Patents

一种低压台区拓扑自动辨识方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压台区拓扑自动辨识方法，属于电力***中配电自动化领域，包括户变关系识别、拓扑分支识别以及拓扑层级关系计算三个步骤。本发明的有益效果是：1、基于三相换相原理实现低压配电网台区拓扑识别，准确度高；2、不影响用户用电，对台区三相不平衡现象有一定抑制作用。三相不平衡时，相序的变换会将重载相和非重载相互换，从而能够减小三相之间不平衡度，多级配电箱的相序变换能够更好的减小台区各级配电箱的三相不平衡度，有很好的实用价值。

Description

一种低压台区拓扑自动辨识方法
技术领域
本发明属于电力***中配电自动化领域，应用在配电台区监测，特别涉及一种基于三相换相事件的低压台区拓扑自动辨识方法。
背景技术
随着我国现代化进程的迅速发展，电力用户数量大量增加，配电***也愈加完善。为了提高供电的可靠性，实现配电网用电智能化管理具有重要意义。配电网中，实现台区分布智能化监控的前提是已知台区拓扑结构，但在日常的配电运维管理工作中，往往存在户变连接关系不清晰的问题，尤其是新建台区，部分拓扑根本无法直接获取，需要采取人工摸查，工作量巨大，造成了人力物力的浪费。当实际拓扑发生变更时，利用人工记录这些变更并更新拓扑数据，或者专门组织人力进行实地巡测来修正这些错误。人工普查，由于低压配电网线路分布复杂，电缆沟或架空线路并行敷设，巡检不但效率低、成本高，而且无法准确地获取低压台区拓扑信息。
现有技术中，拓扑识别分类有基于工频电流畸变原理完成拓扑识别。需要在电网中注入瞬时脉冲电流。在重载式畸变信号不易检测。还有基于大数据分析相似度的拓扑识别方法，对于轻载情况也存在不易识别现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低压台区拓扑自动辨识方法，基于三相换相原理，利用换相事件只在本支路下级设备能识别原理构建台区拓扑，换相事件特征明显，检测准确度高，从而来构建配电箱之间上下层级关系，完成低压配电网台区拓扑识别。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低压台区拓扑自动辨识方法，基于电表箱、分支箱以及出线端上安装有配变终端的变压器，在变压器出线端和分支箱内的进线端均设有用于改变三相相序的相序切换装置，在分支箱和电表箱内均设有用于检测三相相序的分支监测单元，包括以下步骤：包括以下步骤：步骤A、户变关系识别：配变终端控制配套的相序切换装置进行换相并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到换相事件的设备标记为本台区设备；步骤B、拓扑分支识别：配变终端按照一定顺序分别控制每个分支箱内的分支监测单元通过配套的相序切换装置调整输出相序并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到本次换相事件的设备标记为执行本次换相事件的分支箱的下级；步骤C、拓扑层级关系计算：配变终端收集完所有设备信息后，通过计算得到拓扑层级关系。
本发明的有益效果是：1、基于三相换相原理实现低压配电网台区拓扑识别，准确度高；2、不影响用户用电，对台区三相不平衡现象有一定抑制作用，三相不平衡时，相序的变换会将重载相和非重载相互换，从而能够减小三相之间不平衡度，多级配电箱的相序变换能够更好的减小台区各级配电箱的三相不平衡度，有很好的实用价值。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的识别模型图。
具体实施方式
参见附图1，本发明提供了一种低压台区拓扑自动辨识方法，基于电表箱、分支箱以及出线端上安装有配变终端的变压器，在变压器出线端和分支箱内的进线端均设有用于改变三相相序的相序切换装置，在分支箱和电表箱内均设有用于检测三相相序的分支监测单元。其中，分支箱可以设计有多级。
本发明的方法包括以下步骤：
步骤A、户变关系识别：配变终端控制配套的相序切换装置进行换相并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到换相事件的设备标记为本台区设备。具体地，配变终端通过无线微功率方式查询分支监测单元换相事件识别结果。
参见附图2，配变终端侧的相序切换装置进行换相动作时（如控制输出ABC相序调整为BCA），分支箱ID1和ID2以及配电箱ID3-ID6内的分支监测单元都能检测到换相事件。配变终端将ID1-ID6标记为本台区的设备。
分支监测单元检测换相事件包括以下步骤：
步骤1：对三相电压信号进行低通滤波，滤波公式为y(n)=∑h(m)x(n-m)，截止频率100Hz；
步骤2：提取正向过零时刻，判断相邻过零时刻是否发生突变，|(t2-t1) - (t3-t2)|>tset,tset为设定定值（8ms），如果三相电压都同时在一定窗口期内都检测到过零时刻异常突变则判断三相发生换相事件。其中，t1、t2和t3分别是三相电压的过零时刻。
步骤B、拓扑分支识别：配变终端按照一定顺序分别控制每个分支箱内的分支监测单元通过配套的相序切换装置调整输出相序并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到本次换相事件的设备标记为执行本次换相事件的分支箱的下级。
参见附图2，分支箱ID1内的相序切换装置进行换相，配电箱ID3和ID4内的分支监测单元能检测到换相事件，由此配变终端得知配电箱ID3和ID4与分支箱ID1接线。分支箱ID2内的相序切换装置进行换相，配电箱ID5和ID6内的分支监测单元能检测到换相事件，由此配变终端得知配电箱ID5和ID6与分支箱ID2接线。
步骤C、拓扑层级关系计算：配变终端收集完所有设备信息后，通过计算得到拓扑层级关系。
拓扑层级关系计算包括以下步骤：
步骤C-1、根据户变关系结果，统计出台区下分支箱的数量n；
步骤C-2、建立n×n二维邻接矩阵M，矩阵的行、列元素变量全置为0；
步骤C-3、遍历收到的拓扑分支识别结果，如果IDi换相结果最大包含于与IDj换相的结果则IDi是IDj的下级节点，将矩阵中的元素M（i，j）置1；
步骤C-4、完成全部识别结果在邻接矩阵中的映射以及整体邻接矩阵计算，输出邻接矩阵关系。
下面结合具体实施例来详细阐述本发明的方案。
步骤A：户变关系识别
配变终端控制ID0配电箱内相序切换装置产生换相事件后，查询收集所有分支监测单元识别结果如下表所示：
Figure 110501DEST_PATH_IMAGE001
根据上述搜集到的换相事件识别结果，计算得出ID0、ID1、ID2、ID3、ID4、ID5、ID6属于本台区。ID7、ID8、ID9、ID10不属于本台区。
步骤B：分支关系识别
根据台区关系识别结果，配电终端依次命令相应分支箱内的分支监测单元通过相序切换装置完成换相动作，并通过微功率无线收集每次动作后各个分支监测单元识别的换相事件结果如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
ID5换相结果和ID6换相结果集合包最小含于ID2换相结果，所以ID5和ID6的上级是ID2,转换到邻接矩阵(ID2, ID5)以及(ID2, ID6)置1。同理所以ID3和ID4的上级是ID1，(ID1, ID3)以及(ID1, ID4)置1。ID1和ID2的上级是ID0, (ID0, ID1)以及(ID0, ID2) 置1。
转换成邻接矩阵如下表所示：
Figure 965324DEST_PATH_IMAGE003
从邻接矩阵中很清楚的知道ID1和ID2连接在ID0下，ID3和ID4连接在ID1下，ID5和ID6连接在ID2下。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (3)

1.一种低压台区拓扑自动辨识方法，基于电表箱、分支箱以及出线端上安装有配变终端的变压器，在变压器出线端和分支箱内的进线端均设有用于改变三相相序的相序切换装置，在分支箱和电表箱内均设有用于检测三相相序的分支监测单元，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、户变关系识别：配变终端控制配套的相序切换装置进行换相并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到换相事件的设备标记为本台区设备；
步骤B、拓扑分支识别：配变终端按照一定顺序分别控制每个分支箱内的分支监测单元通过配套的相序切换装置调整输出相序并查询所有分支监测单元换相事件识别结果，然后将所有识别到本次换相事件的设备标记为执行本次换相事件的分支箱的下级；
步骤C、拓扑层级关系计算：配变终端收集完所有设备信息后，通过计算得到拓扑层级关系。
2.根据权利要求1所述的低压台区拓扑自动辨识方法，其特征在于，步骤C中拓扑层级关系计算包括以下步骤：
步骤C-1、根据户变关系结果，统计出台区下分支箱的数量n；
步骤C-2、建立n×n二维邻接矩阵M，矩阵的行、列元素变量全置为0；
步骤C-3、遍历收到的拓扑分支识别结果，如果IDi换相结果最大包含于与IDj换相的结果则IDi是IDj的下级节点，将矩阵中的元素M（i，j）置1；
步骤C-4、完成全部识别结果在邻接矩阵中的映射以及整体邻接矩阵计算，输出邻接矩阵关系。
3.根据权利要求1或2所述的低压台区拓扑自动辨识方法，其特征在于，分支监测单元检测换相事件包括以下步骤：
步骤1：对三相电压信号进行低通滤波，滤波公式为y(n)=∑h(m)x(n-m)，截止频率100Hz；
步骤2：提取正向过零时刻，判断相邻过零时刻是否发生突变，|(t2-t1) - (t3-t2)|>tset, tset为设定定值，如果三相电压都同时在一定窗口期内都检测到过零时刻异常突变则判断三相发生换相事件。
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