CN111880121A - 一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***及拓扑识别方法 - Google Patents
一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***及拓扑识别方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于电力***自动化领域，涉及配电自动化技术领域，尤其是一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***及拓扑识别方法，包括三相电源，所述三相电源的主路内安装有配电变压器，该配电变压器的低压端和低压出线柜的母线连接，所述低压出线柜下设三级分别为分支箱，光力柜和电表箱，其特征在于：在所述低压出线柜，分支箱，光力柜和电表箱内分别安装多个采集终端，所述采集终端可实时采集相应待测装置的电气数据和电流扰动曲线，每个采集终端的信号输出端均与一处理终端相连接，所述处理终端内置拓扑识别软件，可根据采集终端输出的信息确定各级之间的供电隶属关系和进出线连接关系。
Description
技术领域
本发明属于电力***自动化领域，涉及配电自动化技术领域，尤其是一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***及拓扑识别方法。
背景技术
配电网低压台区拓扑是指从配电变压器的低压侧出线开始直到各个用户接入点之间的连接关系，一般最多分为四级：低压出线柜(JP柜)-分支箱-光力柜-表箱。配电变压器(简称配变)的出线端与JP柜的进线端连接，JP柜的出线端与分支箱的进线端连接，分支箱的出线端与光柜/力柜的进线端连接，光柜/力柜的出线端与电表箱的进线端连接。
由于城市建设不断发展，居民用电日益增长，受制于供电能力或者因为便捷等原因，经常需要打破原来的连接关系，如将原来由“A”JP柜供电的分支箱切换到“B”JP柜，经过长时间的积累，供电隶属关系逐渐模糊。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种可确定同一供电路径下，JP柜、分支箱、光力柜、电表箱隶属关系，以及相邻层级进出线连接关系的基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***及拓扑识别方法。
本发明采取的技术方案是：
一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***，包括三相电源，所述三相电源的主路内安装有配电变压器，该配电变压器的低压端和低压出线柜的母线连接，所述低压出线柜下设三级分别为分支箱，光力柜和电表箱，其特征在于：在所述低压出线柜，分支箱，光力柜和电表箱内分别安装多个采集终端，所述采集终端可实时采集相应待测装置的电气数据和电流扰动曲线，每个采集终端的信号输出端均与一处理终端相连接，所述处理终端内置拓扑识别软件，可根据采集终端输出的信息确定各级之间的供电隶属关系和金属线连接关系。
进一步的，所述处理终端采用计算机。
基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，包括如下步骤：
步骤1：在低压出线柜、分支箱、光力柜、表箱内安装的测量终端实时监测当地线路线路额的电气数据，主要包括A、B、C三相的电流量、以及采集的电流扰动曲线；
步骤2：电流扰动曲线指测量终端实时采集电流曲线，采集频率为128点/周波，在内存中保留最近1分钟数据；
步骤3：这些测量终端与计算机通信，将检测数据上传；
步骤4：检测数据汇集至计算机内置的拓扑识别软件；
步骤5：计算机对测量终端的时钟进行同步，并根据需要可以实时采集所有终端的实时数据；
步骤6：计算机可以给特定的测量终端发送取得相应时间电流扰动曲线的命令，测量终端根据命令发送相应时刻的曲线给计算机；
步骤7：计算机内置的拓扑软件根据采集的电气数据进行计算。
进一步的，所述步骤7中，拓扑软件的计算方法包括如下步骤：
步骤7.1确定低压出线柜、分支箱、光力柜、电表箱之间的供电隶属关系；
步骤7.2确定低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系；
步骤7.3确定分支箱出线与光力柜的进出线连接关系；
步骤7.4确定光力柜出线与电表箱的进出线连接关系。
进一步的，所述步骤7.1中，对于低压出线柜、分支箱、光力柜、电表箱之间的供电隶属关系包括如下步骤：
步骤7.1.1计算机定时给某未确定拓扑电表箱终端发送取电流扰动曲线命令，获得电流扰动曲线；
步骤7.1.2判断电表箱各线路是否案发生扰动，发生扰动定义为在一个周波20毫秒时间有效值是前一个周波毫秒有效值5倍以上；
步骤7.1.3如果有扰动，记录下有扰动的电表箱线路的扰动曲线y，以及发生扰动前10秒的时刻T；
步骤7.1.4计算机向光力柜、分支箱、低压出线柜发送招收T时刻扰动曲线命令，获得这些曲线；
步骤7.1.5计算这些曲线x与曲线y的欧几里得距离，计算算法为
d(x,y)可以表示曲线x曲线与y曲线的相似度，数值越小，相似度越大；
步骤7.1.6取得光力柜所有出线扰动曲线与y的欧几里得距离，并选取最小的一个数据作为这个光力柜与电表箱的欧几里得距离；
步骤7.1.7取得所有光力柜与电表箱的欧几里得距离，可以得到有最小欧几里得距离dmin光力柜,若dmin小于阈值下限,则认为该光力柜与电表箱由同一个低压出线柜供电；
步骤7.1.8同理可以获得与该与电表箱由同一个低压出线柜供电对应的分支箱与低压出线柜本身；
步骤7.1.9如没有完成供电隶属关系确定，则重新从步骤7.1.1开始。
进一步的，所述步骤7.2中，包括如下步骤：
7.2.1计算机给低压出线柜终端及分支箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.2.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.2.3获得低压出线柜出线电流值IJ，以及分支箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.2.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的分支箱线路是分支箱的进线，而且与IJ对应的低压出线柜出线连接，其他分支箱线路是分支箱的出线，从而完成了低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系确定；
7.2.5间隔1小时后，回到步骤7.2.1重新确定拓扑。
进一步的，所述步骤7.3中，包括如下步骤：
7.3.1计算机给分支箱及光力柜终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.3.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.3.3获得分支箱出线电流值IJ，以及光力柜各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.3.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的光力柜线路是光力柜的进线，而且与IJ对应的分支箱出线连接，其他光力柜线路是光力柜的出线，从而完成了分支箱出线与光力柜的进出线连接关系确定；
7.3.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
进一步的，所述步骤7.3中，包括如下步骤：
7.4.1计算机给光力柜及电表箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.4.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.4.3获得光力柜出线电流值IJ，以电表箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.4.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的电表箱线路是电表箱的进线，而且与IJ对应的光力柜出线连接，其他电表箱线路是电表箱的出线，从而完成了光力柜出线与电表箱的进出线连接关系确定；
7.4.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
本发明的优点和积极效果是：
本发明中，在每级架构中均安装用于实时采集电气数据的采集终端，并将这些采集终端的信号输出端汇集至计算机中，后根据计算机内置的软件，依据相应步骤和计算方法进行识别和处理，进而将同一个供电路径下的JP柜、分支箱、光力柜、电表箱的隶属关系进行确认，使其可以确定每一个电表箱的上级光力柜，每个光力柜的上级分支箱，每个分支箱的上级JP柜，并且确定从JP柜到表箱的进线出线连接关系。能够有效解决经过长时间的积累，低压台区供电隶属关系逐渐模糊的问题，显著提升低压配电网运行维护精益化水平。
附图说明
图1为本发明的模块示意图；
图2为本发明中对于同一个供电路径下的JP柜、分支箱、光力柜、电表箱进行识别的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***，包括三相电源，所述三相电源的主路内安装有配电变压器，该配电变压器的低压端和低压出线柜的母线连接，所述低压出线柜下设三级分别为分支箱，光力柜和电表箱，本发明的创新在于，在所述低压出线柜，分支箱，光力柜和电表箱内分别安装多个采集终端，所述采集终端可实时采集相应待测装置的电气数据和电流扰动曲线，每个采集终端的信号输出端均与一处理终端相连接，所述处理终端内置拓扑识别软件，可根据采集终端输出的信息确定各级之间的供电隶属关系和金属线连接关系。
本实施例中，所述处理终端采用计算机。
基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，包括如下步骤：
步骤1：在低压出线柜、分支箱、光力柜、表箱内安装的测量终端实时监测当地线路线路额的电气数据，主要包括A、B、C三相的电流量、以及采集的电流扰动曲线；
步骤2：电流扰动曲线指测量终端实时采集电流曲线，采集频率为128点/周波，在内存中保留最近1分钟数据；
步骤3：这些测量终端与计算机通信，将检测数据上传；
步骤4：检测数据汇集至计算机内置的拓扑识别软件；
步骤5：计算机对测量终端的时钟进行同步，并根据需要可以实时采集所有终端的实时数据；
步骤6：计算机可以给特定的测量终端发送取得相应时间电流扰动曲线的命令，测量终端根据命令发送相应时刻的曲线给计算机；
步骤7：计算机内置的拓扑软件根据采集的电气数据进行计算。
步骤7.1确定低压出线柜、分支箱、光力柜、电表箱之间的供电隶属关系；
步骤7.1.1计算机定时给某未确定拓扑电表箱终端发送取电流扰动曲线命令，获得电流扰动曲线；
步骤7.1.2判断电表箱各线路是否案发生扰动，发生扰动定义为在一个周波20毫秒时间有效值(128个点的平方和开根号)是前一个周波毫秒有效值5倍以上；
步骤7.1.3如果有扰动，记录下有扰动的电表箱线路的扰动曲线y，以及发生扰动前10秒的时刻T；
步骤7.1.4计算机向光力柜、分支箱、低压出线柜发送招收T时刻扰动曲线命令，获得这些曲线；
步骤7.1.5计算这些曲线x与曲线y的欧几里得距离，计算算法为
d(x,y)可以表示曲线x曲线与y曲线的相似度，数值越小，相似度越大；
步骤7.1.6取得光力柜所有出线扰动曲线与y的欧几里得距离，并选取最小的一个数据作为这个光力柜与电表箱的欧几里得距离；
步骤7.1.7取得所有光力柜与电表箱的欧几里得距离，可以得到有最小欧几里得距离dmin光力柜,若dmin小于阈值下限(如0.002),则认为该光力柜与电表箱由同一个低压出线柜供电；
步骤7.1.8同理可以获得与该与电表箱由同一个低压出线柜供电对应的分支箱与低压出线柜本身；
步骤7.1.9如没有完成供电隶属关系确定，则重新从步骤7.1.1开始。
步骤7.2确定低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系；
7.2.1计算机给低压出线柜终端及分支箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.2.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.2.3获得低压出线柜出线电流值IJ，以及分支箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.2.4如果IJ大于阈值上限(如300A)，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限(如0.5A)，则认为Ii对应的分支箱线路是分支箱的进线，而且与IJ对应的低压出线柜出线连接，其他分支箱线路是分支箱的出线，从而完成了低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系确定；
7.2.5间隔1小时后，回到步骤7.2.1重新确定拓扑。
步骤7.3确定分支箱出线与光力柜的进出线连接关系；
7.3.1计算机给分支箱及光力柜终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.3.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.3.3获得分支箱出线电流值IJ，以及光力柜各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.3.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的光力柜线路是光力柜的进线，而且与IJ对应的分支箱出线连接，其他光力柜线路是光力柜的出线，从而完成了分支箱出线与光力柜的进出线连接关系确定；
7.3.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
步骤7.4确定光力柜出线与电表箱的进出线连接关系；
7.4.1计算机给光力柜及电表箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.4.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.4.3获得光力柜出线电流值IJ，以电表箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.4.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的电表箱线路是电表箱的进线，而且与IJ对应的光力柜出线连接，其他电表箱线路是电表箱的出线，从而完成了光力柜出线与电表箱的进出线连接关系确定；
7.4.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
Claims (8)
1.一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***，包括三相电源，所述三相电源的主路内安装有配电变压器，该配电变压器的低压端和低压出线柜的母线连接，所述低压出线柜下设三级分别为分支箱，光力柜和电表箱，其特征在于：在所述低压出线柜，分支箱，光力柜和电表箱内分别安装多个采集终端，所述采集终端可实时采集相应待测装置的电气数据和电流扰动曲线，每个采集终端的信号输出端均与一处理终端相连接，所述处理终端内置拓扑识别软件，可根据采集终端输出的信息确定各级之间的供电隶属关系和进出线连接关系。
2.根据权利要求1所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***，其特征在于：所述处理终端采用计算机。
3.根据权利要求2所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：在低压出线柜、分支箱、光力柜、表箱内安装的测量终端实时监测当地线路线路额的电气数据，主要包括A、B、C三相的电流量、以及采集的电流扰动曲线；
步骤2：电流扰动曲线指测量终端实时采集电流曲线，采集频率为128点/周波，在内存中保留最近1分钟数据；
步骤3：这些测量终端与计算机通信，将检测数据上传；
步骤4：检测数据汇集至计算机内置的拓扑识别软件；
步骤5：计算机对测量终端的时钟进行同步，并根据需要可以实时采集所有终端的实时数据；
步骤6：计算机可以给特定的测量终端发送取得相应时间电流扰动曲线的命令，测量终端根据命令发送相应时刻的曲线给计算机；
步骤7：计算机内置的拓扑软件根据采集的电气数据进行计算。
4.根据权利要求3所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤7中，拓扑软件的计算方法包括如下步骤：
步骤7.1确定低压出线柜、分支箱、光力柜、电表箱之间的供电隶属关系；
步骤7.2确定低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系；
步骤7.3确定分支箱出线与光力柜的进出线连接关系；
步骤7.4确定光力柜出线与电表箱的进出线连接关系。
5.根据权利要求4所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤7.1中，对于低压出线柜、分支箱、光力柜、电表箱之间的供电隶属关系包括如下步骤：
步骤7.1.1计算机定时给某未确定拓扑电表箱终端发送取电流扰动曲线命令，获得电流扰动曲线；
步骤7.1.2判断电表箱各线路是否案发生扰动，发生扰动定义为在一个周波20毫秒时间有效值是前一个周波毫秒有效值5倍以上；
步骤7.1.3如果有扰动，记录下有扰动的电表箱线路的扰动曲线y，以及发生扰动前10秒的时刻T；
步骤7.1.4计算机向光力柜、分支箱、低压出线柜发送招收T时刻扰动曲线命令，获得这些曲线；
步骤7.1.5计算这些曲线x与曲线y的欧几里得距离，计算算法为
d(x,y)可以表示曲线x曲线与y曲线的相似度，数值越小，相似度越大；
步骤7.1.6取得光力柜所有出线扰动曲线与y的欧几里得距离，并选取最小的一个数据作为这个光力柜与电表箱的欧几里得距离；
步骤7.1.7取得所有光力柜与电表箱的欧几里得距离，可以得到有最小欧几里得距离dmin光力柜,若dmin小于阈值下限,则认为该光力柜与电表箱由同一个低压出线柜供电；
步骤7.1.8同理可以获得与该与电表箱由同一个低压出线柜供电对应的分支箱与低压出线柜本身；
步骤7.1.9如没有完成供电隶属关系确定，则重新从步骤7.1.1开始。
6.根据权利要求4所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤7.2中，包括如下步骤：
7.2.1计算机给低压出线柜终端及分支箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.2.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.2.3获得低压出线柜出线电流值IJ，以及分支箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.2.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的分支箱线路是分支箱的进线，而且与IJ对应的低压出线柜出线连接，其他分支箱线路是分支箱的出线，从而完成了低压出线柜出线与分支箱的进出线连接关系确定；
7.2.5间隔1小时后，回到步骤7.2.1重新确定拓扑。
7.根据权利要求6所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤7.3中，包括如下步骤：
7.3.1计算机给分支箱及光力柜终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.3.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.3.3获得分支箱出线电流值IJ，以及光力柜各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.3.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的光力柜线路是光力柜的进线，而且与IJ对应的分支箱出线连接，其他光力柜线路是光力柜的出线，从而完成了分支箱出线与光力柜的进出线连接关系确定；
7.3.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
8.根据权利要求6所述的一种基于运行扰动数据分析的低压台区拓扑***的拓扑识别方法，其特征在于：所述步骤7.3中，包括如下步骤：
7.4.1计算机给光力柜及电表箱终端发送冻结特定时刻电流值命令；
7.4.2读取这些终端特定时刻的实时电流值；
7.4.3获得光力柜出线电流值IJ，以电表箱各条线路的电流值Ii(I1,I2,I3,…)；
7.4.4如果IJ大于阈值上限，且IJ与Ii相等，即|IJ-Ii|小于阈值下限，则认为Ii对应的电表箱线路是电表箱的进线，而且与IJ对应的光力柜出线连接，其他电表箱线路是电表箱的出线，从而完成了光力柜出线与电表箱的进出线连接关系确定；
7.4.5间隔1小时后，回到步骤7.3.1重新确定拓扑。
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