CN112883998B - 一种电力台区户变关系识别方法 - Google Patents

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Abstract

一种电力台区户变关系识别方法，步骤如下：CCO模块分别制定台区识别计划并下发给STA模块；各STA模块接收台区识别计划，并在指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到对应的过零数据数列；CCO模块在自身台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到自身的过零数据数列并下发给各STA模块；各STA模块接收到CCO模块下发的过零数据数列后，分别将接收到的所有CCO模块的过零数据数列和自身的过零数据数列进行处理，判断自身属于哪个台区。STA利用多个台区CCO的过零数据，与自身的过零数据进行特征比较，选取相似度最高的CCO所在电力台区作为自身所属台区，从而提高识别准确性。

Description

一种电力台区户变关系识别方法
技术领域
本发明属于配电自动化技术领域，尤指涉及一种基于宽带电力线载波通信网络的电力台区户变关系识别方法。
背景技术
电力台区户变关系是全覆盖台区用电信息采集、台区线损管理、负荷割接后的用电信息采集等业务的基础。因存在相邻台区共零线引入的载波信号串扰等原因，导致共零线相邻台区可能存在载波节点串台区组网的情况，而且在后期的维修、维护过程中也可能存在档案关系混淆，因此需要对台区户变关系进行识别，以有效进行电力管理。过去电力管理部门通过在用电高峰时段临时进行负荷割接时，手动更新分支线路电表档案的方式对电力台区户变关系进行识别，但这种方式费时费力。后来人们提出了各种户变关系识别方法来解决或优化人工识别存在的以上问题。
在低压配电台区，大功率用电设备的起停、脉冲工作特性用电设备的运转等会导致台区电压波形轻微畸变，从而进一步导致工频过零时间有轻微抖动。不同台区的实时负载不同，导致的工频过零时间抖动也会不同，很多台区识别机制基于此特性来进行台区户变关系的识别。如申请号为2019108491894的中国发明专利申请提出了一种基于用电工频周期数据的台区识别方法，通过对只能电表和集中器对应相的过零点数据的原始数值进行相似度的缝隙来实现台区识别，但该方法主要是用本台区的STA(站点)和CCO(中央协调器)的过零数据来***区判断，由于各台区在不同时段的特征值不一定相同，容易产生误判，同时该方法是各STA采集过零数据后都上报给CCO，由CCO进行识别处理，这种集中式识别方法需要上传大量的过零数据，节点通信数据量大，会导致较大网络通信负荷。
申请号为201310008004X的中国发明专利申请公开了一种基于电力线特点的台区识别技术，根据低压电力线上的交流市电存在相位偏移，将不同电力台区发送命令的过零时刻和与自身相连的交流市电过零时刻的偏移量相比，依此判断所属电力台区。但在实际应用中，需要***区识别的台区一般为相邻的电力台区，各台区变压器从同一高压母线取电。实测结果表明，变压器低压侧的过零偏差均值与高压侧的过零偏差均值相同，过零偏差均值随时间缓慢波动。而各台区低压侧的过零偏差实时值围绕均值抖动，抖动程度因台区的负荷不同而不同。该方法对过零数据的偏差进行时间累加，可以等效为过零数据偏差长时间平均值乘以累加时间，由于相邻各台区往往取电于相同高压母线，很有可能各台区的过零偏差均值相同，而导致台区识别不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于宽带电力线载波通信网络的电力台区户变关系识别方法，可以更准确地进行台区户变关系的识别。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种电力台区户变关系识别方法，包括以下步骤：
S1、各台区的CCO模块分别制定台区识别计划，并下发给各STA模块；
S2、台区内的各STA模块接收各CCO模块下发的台区识别计划，并根据台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到对应的过零数据数列；
S3、CCO模块根据自身的台区识别计划，在台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到自身的过零数据数列，并将得到的过零数据数列下发给各STA模块；
S4、各STA模块接收到CCO模块下发的过零数据数列后，分别将接收到的所有CCO模块的过零数据数列和自身的过零数据数列进行处理，判断自身属于哪个台区，具体步骤如下：
如果某个STA模块只能收到一个CCO模块下发的台区识别计划，则认为该STA模块属于该CCO模块所在台区，将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询；
如果某个STA模块接收到多个CCO模块的台区识别计划，STA模块分别计算各台区识别计划中同一时间段内自身的过零数据方差和各CCO模块的过零数据方差，并计算两方差之间的欧氏距离，作为台区识别的特征数据，具体步骤如下：
S4-1、STA模块基于其对应于第n个CCO模块下发的台区识别计划的过零数据数列，计算与该台区识别计划对应的过零数据的方差，将该方差作为自身的特征值序列，并计算接收到的所有CCO模块的过零数据的方差，得到各CCO模块的特征值序列；
S4-2、各STA模块分别计算自身特征值序列与接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值：
对于某个STA模块，其特征值序列和第n个CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值
Figure BDA0002894671190000031
n＝1,2,…,N，式中的VAR_ZcDate_STAl n表示该STA模块对应于第n个CCO模块的台区识别计划的特征值序列中的第l个元素，VAR_ZcDate_CCOl n表示第n个CCO模块的特征值序列中的第l个元素，N为CCO模块的数量；
S4-3、各STA模块找出自身的特征值序列与所接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离平均值的最小值，将与该最小值对应的CCO模块的所在台区判决为自身所属的电力台区，并将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询。
更具体的，所述台区识别计划的内容包括本CCO当前的网络基准时、过零数据采集开始时刻以及过零数据采集数量。
更具体的，步骤S2中，STA模块除了响应自身所在的宽带载波网络的CCO模块的台区识别计划外，也响应其所能接收到的所有其他台区的CCO模块下发的台区识别计划。
更具体的，步骤S2中，STA模块采集工频过零数据的过程如下：
对于某个STA模块，其接收到第n个CCO模块下发的台区识别计划后，根据该CCO模块的台区识别计划，将自身的NTB同步到该CCO模块的NTB，并在指定的过零数据采集开始时刻采集指定数量的工频过零数据，得到对应的过零数据数列。
由以上技术方案可知，本发明方法在对过零数据特征进行提取时，是提取过零偏移量的方差，然后计算STA自身和不同各CCO的过零偏差数据方差的欧式距离的平均值，以此作为判断依据，利用多个台区CCO的过零数据，与STA自身的过零数据进行特征比较，选取相似度最高的CCO所在电力台区作为自身所属台区，将过零偏差数据的方差作为台区识别特征，方差可以反应数据序列偏移其平均值的“抖动”剧烈程度，可以更适合于实际应用情况，有利于提高识别准确性，以及具备更高的识别成功率。而且本发明方法采用分布式识别机制，台区识别时的数据分析判决过程由各STA模块执行，STA模块只存储或上报台区判决结果，从而有效减少了所需传输过零数据数量，不会带来很大的通信负荷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
下面结合图1对本发明方法进行详细说明。在进行台区识别之前，相邻台区的CCO模块关闭白名单功能，STA模块自由选择CCO模块入网，完成宽带载波通信组网，N个CCO模块分别组成N个宽带载波网络。如图1所示，本发明方法包括以下步骤：
S1、组网完成后，各台区的CCO模块分别制定各自的台区识别计划，并将各自的台区识别计划广播下发给各STA模块。台区识别计划的内容至少包括本CCO模块当前的网络基准时(以下简称NTB)、过零数据采集开始时刻、过零数据采集数量，以及其它相关信息，如上升/下降沿类型。各COO模块可自行决定或者由上层协议决定何时下发台区识别计划以及设定台区识别计划内容中的参数，各CCO模块的台区识别计划可以同时下发，也可以先后下发，一般错开时间下发台区识别计划。各CCO模块的台区识别计划中的过零数据采集数量可设定为相同，过零数据采集开始时刻可以相互错开。
S2、台区内的各STA模块接收各CCO模块下发的台区识别计划，并根据CCO模块下发的台区识别计划，在指定时间内采集电网的工频过零数据。STA模块除了响应自身所在的宽带载波网络的CCO模块下发的台区识别计划外，也响应其所能接收到的所有其他台区(宽带载波网络)的CCO模块下发的台区识别计划。经过一段时间的台区识别过程后，STA模块会收到多个CCO模块的台区识别计划，或者同一个CCO模块的多次台区识别计划。STA模块采集工频过零数据的过程如下：
对于某个STA模块来说，其接收到第n个CCO模块下发的台区识别计划后，根据该CCO模块的台区识别计划，将自身的NTB同步到该CCO模块的NTB，并在台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集指定数量的工频过零数据，得到对应的过零数据数列ZcDate_STAl n，
Figure BDA0002894671190000051
Figure BDA0002894671190000052
其中，上标n用于表示这是该STA对应于第n个CCO模块的台区识别计划的过零数据数列，l表示该CCO模块的第l轮数据采集，即l为数据采集的轮次，Kn表示本CCO模块(第n个CCO模块)指定的本轮过零数据采集数量。本发明的过零数据是指STA模块/CCO模块所采集到的电网的工频过零周期与标准工频过零周期(20ms)之差。数据采集时STA模块会同步到各个CCO模块的NTB时钟，以便与各CCO模块同步采集过零数据，STA模块执行台区识别计划时，是哪个CCO模块的计划时间到了就执行哪个CCO的台区识别计划并进行数据采集，多个CCO模块的台区识别计划时间重叠也不会影响数据采集，因为采集的数据都是过零时间，将所采集的数据按各CCO的台区识别计划的时间段要求进行拷贝即可。
S3、CCO模块也根据自身的台区识别计划，在台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集电网的工频过零数据，并基于自身采集到的工频过零数据得到对应的过零数据数列，然后下发给各STA模块。第n个CCO模块的过零数据数列为
Figure BDA0002894671190000061
Figure BDA0002894671190000062
步骤S2和步骤S3的执行无先后顺序的要求，而是根据台区识别计划指定的时间进行数据采集。
S4、各STA模块接收到CCO模块下发的过零数据数列后，分别将接收到的所有CCO模块的过零数据数列和自身的过零数据数列进行处理，判断自身属于哪个台区，具体步骤如下：
如果某个STA模块只能收到一个CCO模块下发的台区识别计划，则认为该STA模块属于该CCO模块所在台区，将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询；当STA能收到多个CCO的台区识别计划时，说明该STA存在串扰信号，可能串台区，需要***区识别，若STA仅能收到一个CCO的台区识别计划，说明该STA不存在台区串扰信号，不会发生串台区情况，该STA属于其所能收到台区识别计划的CCO的电力台区。
如果某个STA模块可以接收到多个CCO模块的台区识别计划，则其不仅能接收到自身所在宽带载波网络CCO模块的过零数据，还可以接收到周边台区CCO模块的过零数据，STA模块分别计算各台区识别计划中同一时间段内自身的过零数据方差和各CCO模块的过零数据方差，并计算两方差之间的欧氏距离，作为台区识别的特征数据，具体步骤如下：
S4-1、某个STA模块对应于第n个CCO模块下发的台区识别计划的过零数据数列为ZcDate_STAl n，该STA模块根据该过零数据数列计算台区识别计划某一时间段内自身的过零数据的方差，将该方差作为自身的特征值序列VAR_ZcDate_STAl n，第n个CCO模块采集到的过零数据数列为ZcDate_CCOl n，基于ZcDate_CCOl n，STA模块计算该CCO模块在相同时间段内的过零数据的方差，将该方差作为第n个CCO模块的特征值序列VAR_ZcDate_CCOl n，时间段可根据需求和实际情况选取；各STA经过计算后，除了自身对应于N个CCO模块的台区识别计划的特征值序列外，还会得到N个CCO模块的特征值序列：
Figure BDA0002894671190000071
Figure BDA0002894671190000072
…… …… ……
Figure BDA0002894671190000073
Figure BDA0002894671190000074
S4-2、各STA模块分别计算自身的特征值序列与所接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值；
对于某个STA模块，其对应于第n个CCO模块的台区识别计划的特征值序列和第n个CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值
Figure BDA0002894671190000075
式中的VAR_ZcDate_STAl n表示该STA模块对应于第n个CCO模块的台区识别计划的特征值序列中的第l个元素，VAR_ZcDate_CCOl n表示第n个CCO模块的特征值序列中的第l个元素，N为CCO模块的数量。
S4-3、STA模块找出自身的特征值序列与所接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离平均值的最小值，将与该最小值对应的CCO模块的所在台区判决为自身所属的电力台区，并将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (4)

1.一种电力台区户变关系识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、各台区的CCO模块分别制定台区识别计划，并下发给各STA模块；
S2、台区内的各STA模块接收各CCO模块下发的台区识别计划，并根据台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到对应的过零数据数列；
S3、CCO模块根据自身的台区识别计划，在台区识别计划指定的过零数据采集开始时刻采集工频过零数据，得到CCO模块的过零数据数列，并将得到的CCO模块的过零数据数列下发给各STA模块；
S4、各STA模块接收到CCO模块下发的CCO模块的过零数据数列后，分别将接收到的所有的CCO模块的过零数据数列和自身的过零数据数列进行处理，判断自身属于哪个台区，具体步骤如下：
如果某个STA模块只能收到一个CCO模块下发的台区识别计划，则认为该STA模块属于该CCO模块所在台区，将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询；
如果某个STA模块接收到多个CCO模块的台区识别计划，STA模块分别计算各台区识别计划中同一时间段内自身的过零数据方差和各CCO模块的过零数据方差，并计算两方差之间的欧氏距离，作为台区识别的特征数据，具体步骤如下：
S4-1、STA模块基于其对应于第n个CCO模块下发的台区识别计划的过零数据数列，计算与该台区识别计划对应的过零数据的方差，将该方差作为自身的特征值序列，并计算接收到的所有CCO模块的过零数据的方差，得到各CCO模块的特征值序列；
S4-2、各STA模块分别计算自身的特征值序列与接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值：
对于某个STA模块，其自身的特征值序列和第n个CCO模块的特征值序列的欧氏距离的平均值
Figure FDA0003459855470000021
式中的VAR_ZcDate_STAl n表示该STA模块对应于第n个CCO模块的台区识别计划的特征值序列中的第l个元素，VAR_ZcDate_CCOl n表示第n个CCO模块的特征值序列中的第l个元素，N为CCO模块的数量；
S4-3、各STA模块找出自身的特征值序列与所接收到的各CCO模块的特征值序列的欧氏距离平均值的最小值，将与该最小值对应的CCO模块的所在台区判决为自身所属的电力台区，并将台区识别结果上报给CCO模块，或存储该台区识别结果等待CCO模块查询。
2.如权利要求1所述的电力台区户变关系识别方法，其特征在于：所述台区识别计划的内容包括本CCO当前的网络基准时、过零数据采集开始时刻以及过零数据采集数量。
3.如权利要求1所述的电力台区户变关系识别方法，其特征在于：步骤S2中，STA模块除了响应自身所在的宽带载波网络的CCO模块的台区识别计划外，也响应其所能接收到的所有其他台区的CCO模块下发的台区识别计划。
4.如权利要求1所述的电力台区户变关系识别方法，其特征在于：步骤S2中，STA模块采集工频过零数据的过程如下：
对于某个STA模块，其接收到第n个CCO模块下发的台区识别计划后，根据该CCO模块的台区识别计划，将自身的NTB同步到该CCO模块的NTB，并在指定的过零数据采集开始时刻采集指定数量的工频过零数据，得到对应的过零数据数列。
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