CN116345697A - 一种低压台区系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低压台区系统，其包括台区设备、开关设备和载波设备，载波设备之间依次连接形成环形，同类型的开关设备之间连接；台区设备用于输出采集指令；载波设备用于在作为第1个接收到采集指令的载波设备时输出电流脉冲信号和标识信号，并在接收到标识信号时输出提示信号；用于在作为第N个接收到采集指令的载波设备时，在接收到采集指令和标识信号同时输出电流脉冲信号和标识信号；开关设备用于在作为第1个接收到电流脉冲信号的开关设备时输出同步信号，当接收到提示信号时解调并发送开关信号，用于在作为第N个接收到电流脉冲信号的开关设备时，接收并转发同步信号，发送开关信号。本申请能够便于实现更加准确识别低压台区拓扑关系。

Description

一种低压台区系统

技术领域

本申请涉及电力系统配电自动化的技术领域，尤其是涉及一种低压台区系统。

背景技术

低压台区系统能够支撑台区分布智能化监控工作，故障自动上报，并且能够根据台区拓扑实现故障定位及故障分析，实现线损精细化分析，提高配电台区的电能质量、供电可靠性和自动化水平。

一般的，现在所采用的获取低压台区拓扑的方法为：通过给台区设备即变压器、开关设备和载波设备配置通讯模块，并识别台区设备、开关设备和载波设备上通讯模块之间的连接关系，以确定台区设备、开关设备和载波设备之间的拓扑关系。其中，载波设备即电表箱。具体的，台区设备通过电力线向开关设备和载波设备发送采集指令。载波设备在接收到采集指令后，在交流电的过零点附近产生电流脉冲信号，经过调制后的电流脉冲信号携带载波设备的设备信息，并通过电力线输出。开关设备在接收到采集指令和电流脉冲信号时，解调电流脉冲信号，以获得载波设备的设备信息。在此之后，开关设备将其设备信息和载波设备的设备信息一起打包到HRF的报文中，并发送给台区设备或者其他开关设备。最终，台区设备能够接收到所有载波设备的设备信息及开关设备的设备信息，进而实现对拓扑关系的识别。

针对上述中的相关技术，发明人认为在拓扑识别的过程中，由于载波设备、开关设备和台区设备之间的连接关系是未知的，所以每个开关设备连接的载波设备数量也是未知的。不仅如此，开关设备需要在接收并解调得到所有载波设备的设备信号再发出开关信号，这使得开关设备在接收到载波设备所发送的电流脉冲信号并解调时，难以在解调之前确定开关设备是否接收到了所有载波设备发送的电流脉冲信号，从而造成识别得到的拓扑关系不准确的问题。

发明内容

为了便于实现更加准确地识别低压台区拓扑关系，本申请提供了一种低压台区系统。

本申请提供的一种低压台区系统，采用如下的技术方案：

一种低压台区系统，包括台区设备、多个开关设备和多个载波设备，所述台区设备通过电力线连接多个开关设备，每个开关设备通过电力线连接多个载波设备，所述载波设备之间依次通信连接形成环形，并且相连的两个载波设备单向通信，同类型的开关设备之间通信连接；

所述台区设备用于输出采集指令；

所述载波设备用于在作为第1个接收到采集指令的载波设备时输出携带设备信息的电流脉冲信号和标识信号，并在接收到其他载波设备发送的标识信号时输出提示信号；用于在作为第N个接收到采集指令的载波设备时，在接收到采集指令和其他载波设备发送的标识信号时输出携带设备信息的电流脉冲信号和标识信号，N≠1；

所述开关设备用于在作为第1个接收到电流脉冲信号的开关设备时输出同步信号至所有同类型的开关设备，当接收到所述提示信号时，将提示信号同步至所有同类型的开关设备，解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备或其他开关设备，所述开关信号为携带载波设备的设备信息和该开关设备的设备信息的信号；用于在作为第M个接收到电流脉冲信号的开关设备时，接收并转发所述同步信号至与之连接的所有载波设备，在接收到所述提示信号时解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备或其他开关设备以发送开关信号至台区设备，M≠1。

通过采用上述技术方案，通过将所有载波设备之间通过无线连接起来，使得载波设备之间形成环状结构,并且，将载波设备设置成在接收到采集指令和其他载波设备发送的标识信号时，输出电流脉冲信号和标识信号，使得当所有载波设备均输出电流脉冲信号时，开关设备能够接收到提示信号，以开始对电流脉冲信号进行解调。此时，最终确定的低压台区的拓扑结构则更加精确。

可选的，所述载波设备被进一步配置为：

所述载波设备在接收到其他载波设备发送的标识信号时，判断是否已经发送过电流脉冲信号，若是，则输出标识信号。

通过采用上述技术方案，在开关设备接收到电流脉冲信号输出同步信号至其他开关设备的过程中，有可能出现个别载波设备也接收到了采集指令的情况，这些载波设备将电流脉冲信号上传至对应的开关设备中。当这些载波设备将电流脉冲信号上传后才接收到标识信号，此时通过判断自身是否发送过电流脉冲信号，并在确定发送过电流脉冲信号后输出标识信号能够使得出现上述情况时，依然能够准确分析得到低压台区的拓扑结构。

可选的，所述载波设备被进一步配置为：

在接收到采集指令后，且发送电流脉冲信号之前，发送申请；

若申请通过，则发送电流脉冲信号；

所述开关设备被进一步配置为：

若第一次接收到申请时，通过该申请；

若发送申请的载波设备已经同时接收到采集指令和识别信号，则通过该申请；

否则，则不通过申请。

通过采用上述技术方案，利用载波设备和开关设备之间的交互，能够有效避免在开关设备接收到电流脉冲信号输出同步信号至其他开关设备的过程中，出现个别载波设备也接收到了采集指令的情况。

可选的，所述开关设备被进一步配置为，所述开关设备是否第一次接收到申请的判断方法包括：

每一个开关设备在第一次接收到申请时，输出请求信号至其他开关设备；

获取各个开关设备反馈的应答信号；

根据接收到的所有应答信号判断接收到的申请是否是所有同类型的开关设备中第一次接收到的申请。

通过采用上述技术方案，能够在有开关设备第一次接收到申请时，确定该开关设备所接收到的申请是否是所有开关设备中第一次接收到的申请。

可选的，所述开关设备被进一步配置为：

若没有接收到申请，则应答信号呈现第一状态；

若接收到申请，则应答信号呈现第二状态。

通过采用上述技术方案，当所有应答信号都呈现第一状态时，则说明开关设备所接收到的申请为所有开关设备中第一次接收到的申请，反之，若有任意一个应答信号呈现第二状态，则说明开关设备所接收到的申请并非所有开关设备中第一次接收到的申请。

可选的，所述载波设备被进一步配置为：

在接收到所述标识信号时，判断是否发出过标识信号和电流脉冲信号，若是，则该载波设备为第1个接收到采集指令的载波设备，若否，则该载波设备不是第1个接收到采集指令的载波设备。

可选的，所述载波设备之间通过无线方式通信。

可选的，所述开关设备被进一步配置为：

在接收到所述提示信号后，不再接收通过电力线传输的任何载波信号。

通过采用上述技术方案，当开关设备接收到提示信号后，能够减少处理多余的载波信号所消耗的资源。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过将所有载波设备之间通过无线连接起来，使得载波设备之间形成环状结构，并且，将载波设备设置成在接收到采集指令和其他载波设备发送的标识信号时，输出电流脉冲信号和标识信号，使得当所有载波设备均输出电流脉冲信号时，开关设备能够接收到提示信号，以开始对电流脉冲信号进行解调。此时，最终确定的低压台区的拓扑结构则更加精确。

附图说明

图1是本申请实施例的低压台区系统的系统示意图。

附图标记说明：1、台区设备；2、开关设备；3、载波设备。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以了解的是，在配电网中，实现台区分布智能化监控工作、故障自动上报、故障定位、故障分析和线损精细化分析功能的前提是已知台区拓扑结构。但是，在日常的配电运维管理工作中，往往存在户连接关系不清晰的情况，尤其是对于新建台区而言。

本申请实施例公开一种低压台区系统，与相关技术相比，本申请提供的低压台区系统能够便于实现更加精准地识别低压台区的拓扑结构。

参照图1，在本申请中，低压台区系统能够便于实现识别一个台区的拓扑关系。低压台区系统包括台区设备1、多个开关设备2和多个载波设备3。其中，台区设备1通过电力线与多个开关设备2分别连接，每个开关设备2通过电力线与多个载波设备3分别连接。

其中，台区设备1用于输出采集指令。采集指令用于触发载波设备3将自身的设备信息上传。

载波设备3安装于每一户中，用于采集每一户的实时电量。并且载波设备3之间依次通信连接。例如，在一个具体的示例中，第一个载波设备3通信连接第二个载波设备3，第二个载波设备3通信连接第三个载波设备3，……，第m-1个载波设备3通信连接第m个载波设备3，第m个载波设备3通信连接第一个载波设备3，两个相连的载波设备3之间能够实现单向传输，以使得所有载波设备3之间组成类似于环状网的结构，进而便于掌握每个载波设备3发送电流脉冲信号的状态。具体来说，第一个载波设备3能够将信号发送给第二个载波设备3，而第二个载波设备3只能接收到信号，并能够将信号发送给第三个载波设备3。

需要注意的是，考虑到电力线传输的特点是，当某一节点输出信号时，与该节点连接的所有节点都将收到该信号，这会对所有在等待采集指令的载波设备3产生不必要的干扰。故，优选的，在本申请中，所有载波设备3之间通过无线方式进行通信连接。

可以了解的是，在实际使用的过程中，一个台区所连接的载波设备3通常设置于同一范围内，例如，在同一个小区内。此时，为了确保任意相连的两个载波设备3能够正常通信，可以在该范围内，根据范围大小确定无线中继器的位置和数量。

进一步的，每个载波设备3均用于在作为第1个接收到采集指令的载波设备3时输出携带设备信息的电流脉冲信号和标识信号，并在接收到其他载波设备3发送的标识信号时输出提示信号，用于在作为第N个接收到采集指令的载波设备3时，在接收到采集指令和其他载波设备3发送的标识信号的同时输出电流脉冲信号和标识信号。其中，N≠1。

值得说明的是，在台区设备1输出采集指令时，由于每个载波设备3与相对应的开关设备2连接的电力线长度和该开关设备2与相对应的台区设备1连接的电力线长度之和均不相同，故，不同的载波设备3接收到采集指令的时间也各不相同。因此，在多个载波设备3中总有一个载波设备3最先接收到采集指令，并输出携带设备信息的电流脉冲信号。具体的，当有载波设备3作为第1个接收到采集指令的载波设备3时，载波设备3能够在交流电的过零点附近产生大电流脉冲信号。由于在识别拓扑关系的过程中，台区设备1主要采集的是各个载波设备3和开关设备2的设备信息，所以每个载波设备3在不同的时间接收到采集指令也不会对拓扑关系的识别造成影响。

进一步的，作为第1个接收到采集指令的载波设备3，除了在接收到采集指令时能够输出电流脉冲信号，还能够输出标识信号。其中，标识信号可以是任意形式的信号。在本申请中，标识信号配合依次通信连接的载波设备3，能够便于掌握每个载波设备3的状态。具体的，作为第N个接收到采集指令的载波设备3，在同时接收到采集指令和其他载波设备3发送的标识信号时输出电流脉冲信号和标识信号。为了便于理解，此处，以实际实施过程为例进行详细说明。

当有载波设备3第1个接收到采集指令时，该载波设备3同时输出电流脉冲信号和标识信号。其中，电流脉冲信号通过电力线传输至与该载波设备3 连接的开关设备2，标识信号通过无线传输至与该载波设备3连接的下一个载波设备3。需要注意的是，由于每个载波设备3到台区设备1之间的电力线长度不一样，故有的载波设备3先接收到标识信号，后接收到采集指令，有的载波设备3先接收到采集指令，后接收到标识信号。只有当与第1个接收到采集指令的载波设备3通信连接的载波设备3同时接收到采集指令和标识信号，该载波设备3才能输出电流脉冲信号和标识信号。以此类推，使得所有的载波设备3可以按照依次连接的顺序，依次输出电流脉冲信号。直至最后一个载波设备3在同时接收到采集指令和标识信号时，输出电流脉冲信号和标识信号。其中，电流脉冲信号通过电力线发送至与该载波设备3连接的开关设备2，标识信号通过无线传输至第1个接收到采集指令的载波设备3。当第1个接收到采集指令的载波设备3接收到标识信号时，则说明所有的载波设备3都已经将电流脉冲信号传输至与各自连接的开关设备2中。此时，第1个接收到采集指令的载波设备3输出提示信号，以使所有开关设备2将解调得到的所有载波设备3的设备信息，以及各自的设备信息打包形成开关信号，并传输至台区设备1中。

值得说明的是，由于在这过程中载波设备3的数量是不确定的，故每个载波设备3都需要识别各自是否是第1个接收到采集指令的设备。为此，每个载波设备3在接收到其他载波设备3输出的标识信号时，都需要判断各自是否已经发出过标识信号和电流脉冲信号。当有载波设备3已经发出过标识信号和电流脉冲信号时，则说明该载波设备3为第1个接收到采集指令的载波设备3。反之，当载波设备3未发出过标识信号和电流脉冲信号时，则说明该载波设备3还未接收到采集指令，即该载波设备3不是第1个接收到采集指令的载波设备3。为了实现上述功能，所有载波设备3可以分别配置有PLC芯片、MCU芯片或微处理器芯片。

进一步的，开关设备2用于在作为第1个接收到电流脉冲信号的开关设备2时输出同步信号至所有同类型的开关设备2，当接收到提示信号时，将提示信号同步至所有同类型的开关设备2，解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备1或其他开关设备2。用于在作为第M个接收到电流脉冲信号的开关设备2时，接收并转发同步信号至所有载波设备3，在接收到提示信号时解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备1或者其他开关设备2。其中，M≠1，开关信号为携带载波设备3的设备信息和该开关设备2的设备信息的信号。

可以了解的是，在低压台区系统中，开关设备2分为多种类型，例如开关箱、分支箱等。具体来说，同一类型的开关设备2位于低压台区系统中的位置相同。在一个示例中，变压器分别连接多个开关箱，每个开关箱分别连接多个分支箱，每个分支箱分别连接多个电表箱。当然，也可能变压器直接连接一个分支箱，分支箱分别连接多个电表箱。为了确保在所有载波设备3都将电流脉冲信号传输至与其连接的开关设备2中时，同一类型开关设备2能够同步将各自解调得到的设备信号以及自身的设备信息打包形成开关信号，同一类型的开关设备2即与所有载波设备3直接连接的开关设备2之间也都通信连接。具体工作过程为，当某一个与载波设备3连接的开关设备2接收到提示信号时，该提示信号同步至所有同一类型的开关设备2中，使得该类型的开关设备2能够对接收到的所有电流脉冲信号进行解调。当然，在其他的实施例中，与载波设备3直接连接的开关设备2也可以在每接收到一个电流脉冲信号时对其进行解调。当每个开关设备2都完成解调工作后，即可将携带载波设备3的设备信息和各自的设备信息的开关信号上传。由于与载波设备3直接连接的开关设备2与台区设备1之间并不一定直接连接，故开关信号可能上传至台区设备1，也可能通过其他类型的开关设备2转发并上传至台区设备1。

同样的，由于在获取低压台区的拓扑结构时，不确定哪个载波设备3能够成为第1个接收到采集指令的载波设备3，故每个载波设备3内具有处理功能的芯片都配置了能够实现上述所有功能的程序，并且当有开关设备2接收到第1个电流脉冲信号时，所有载波设备3能够执行各自相对应的程序。为此，当有开关设备2接收到第1个电流脉冲信号时，该开关设备2输出同步信号至所有同一类型的开关设备2中，以使同一类型的开关设备2能够发送信号给所有载波设备3，以使得所有载波设备3开始执行各自的程序。

考虑到在实际获取低压台区的拓扑结构时，还有可能出现在某一个开关设备2接收到第1个电流脉冲信号前，有多个载波设备3都已经接收到采集指令的情况。为了避免上述情况影响上述功能的实现，本申请还提供了两种解决方案。

具体的，第一种方式为，所有载波设备3还配置有以下功能：当载波设备3在接收到其他载波设备3发送的标识信号时，判断各自是否已经发送过电流脉冲信号。当载波设备3已经发送过电流脉冲信号，则说明在开关设备2接收到第1个电流脉冲信号前，该载波设备3就已经发送了电流脉冲信号，此时，则直接输出标识信号。在该方式下，由于第1个接收到采集指令的载波设备3依旧能够接收到标识信号，并输出提示信号，以告知开关设备2所有载波设备3都已输出电流脉冲信号，所以尽管个别载波设备3输出电流脉冲信号的顺序混乱，但也不会对上述功能的实现产生影响。

第二种方式为所有载波设备3与所有开关设备2之间设置有交互过程。具体来说，在载波设备3接收到采集指令后，并且在发送电流脉冲信号之前，需要先发送申请至与其连接的开关设备2。当该申请通过后，则该载波设备3能够发送电流脉冲信号。反之，当申请不被通过时，则该载波设备3不能发送电流脉冲信号。相应的，在开关设备2中也配置有算法，具体来说，若有开关设备2第1次接收到申请时，则通过该申请。若发送申请的载波设备3已经同时接收到采集指令和识别信号时，则通过该申请。否则，不通过该申请。进一步的，由于每个开关设备2都连接了多个载波设备3，所以当有开关设备2第一次接收到申请时，该申请可能是所有开关设备2第一次接收到的申请，也有可能不是所有开关设备2第一次接收到的申请。为此，还需要判断每个开关设备2第一次接收到的申请是否为所有开关设备2第一次接收到的申请。具体的，每个开关设备2在第一次接收到申请时，输出请求信号至其他开关设备2，以获取各个开关设备2反馈的应答信号。当开关设备2接收到请求信号时，开关设备2根据当前接收到申请的情况反馈应答信号。在一个具体的示例中，若开关设备2在接收到请求信号时没有接收到任何申请，则输出的应答信号呈现第一状态，若开关设备2在接收到请求信号前接收到了申请，则输出的应答信号呈现第二状态。在本申请中，第一状态和第二状态仅用于区分应答信号的两种状态，在不同的实施例中，第一状态和第二状态可以采用不同的形式呈现。例如，第一状态可以为高电平信号，第二状态可以为低电平信号。当开关设备2获取到所有的应答信号后，根据所有应答信号判断接收到的申请是否是所有同类型的开关设备2中第一次接收到的申请。若所有应答信号都呈现第一状态时，则说明开关设备2所接收到的申请为所有开关设备2中第一次接收到的申请，反之，若有任意一个应答信号呈现第二状态，则说明开关设备2所接收到的申请并非所有开关设备2中第一次接收到的申请。

在本申请中，所有开关设备2也都配置有具有处理功能的芯片。

考虑到载波设备3、开关设备2和台区设备1之间是通过电力线传输载波信号的，这使得载波设备3、开关设备2和台区设备1会接收到多余的干扰信号。为此，开关设备2在接收到提示信号后，需要关闭其接收外部信号的功能，即不再接收通过电力线传输的任何载波信号。

本申请实施例一种低压台区系统的实施原理为：通过将所有载波设备3之间通过无线连接起来，使得载波设备3之间形成环状结构，并且，将载波设备3设置成在接收到采集指令和其他载波设备3发送的标识信号时，输出电流脉冲信号和标识信号，使得当所有载波设备3均输出电流脉冲信号时，开关设备2能够接收到提示信号，以开始对电流脉冲信号进行解调。此时，最终确定的低压台区的拓扑结构则更加精确。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (8)

1.一种低压台区系统，包括台区设备(1)、多个开关设备(2)和多个载波设备(3)，所述台区设备(1)通过电力线连接多个开关设备(2)，每个开关设备(2)通过电力线连接多个载波设备(3)，其特征在于，所述载波设备(3)之间依次通信连接形成环形，并且相连的两个载波设备(3)单向通信，同类型的开关设备(2)之间通信连接；

所述台区设备(1)用于输出采集指令；

所述载波设备(3)用于在作为第1个接收到采集指令的载波设备(3)时输出携带设备信息的电流脉冲信号和标识信号，并在接收到其他载波设备(3)发送的标识信号时输出提示信号；用于在作为第N个接收到采集指令的载波设备(3)时，在接收到采集指令和其他载波设备(3)发送的标识信号时输出携带设备信息的电流脉冲信号和标识信号，N≠1；

所述开关设备(2)用于在作为第1个接收到电流脉冲信号的开关设备(2)时输出同步信号至所有同类型的开关设备(2)，当接收到所述提示信号时，将提示信号同步至所有同类型的开关设备(2)，解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备(1)或其他开关设备(2)，所述开关信号为携带载波设备(3)的设备信息和该开关设备(2)的设备信息的信号；用于在作为第M个接收到电流脉冲信号的开关设备(2)时，接收并转发所述同步信号至与之连接的所有载波设备(3)，在接收到所述提示信号时解调所接收到的所有电流脉冲信号并发送开关信号至台区设备(1)或其他开关设备(2)以发送开关信号至台区设备(1)，M≠1。

2.根据权利要求1所述的低压台区系统，其特征在于：所述载波设备(3)被进一步配置为：

所述载波设备(3)在接收到其他载波设备(3)发送的标识信号时，判断是否已经发送过电流脉冲信号，若是，则输出标识信号。

3.根据权利要求1所述的低压台区系统，其特征在于：所述载波设备(3)被进一步配置为：

在接收到采集指令后，且发送电流脉冲信号之前，发送申请；

若申请通过，则发送电流脉冲信号；

所述开关设备(2)被进一步配置为：

若第一次接收到申请时，通过该申请；

若发送申请的载波设备(3)已经同时接收到采集指令和识别信号，则通过该申请；

否则，则不通过申请。

4.根据权利要求3所述的低压台区系统，其特征在于：所述开关设备(2)被进一步配置为，所述开关设备是否第一次接收到申请的判断方法包括：

每一个开关设备(2)在第一次接收到申请时，输出请求信号至其他开关设备(2)；

获取各个开关设备(2)反馈的应答信号；

根据接收到的所有应答信号判断接收到的申请是否是所有同类型的开关设备(2)中第一次接收到的申请。

5.根据权利要求4所述的低压台区系统，其特征在于：所述开关设备(2)被进一步配置为：

若没有接收到申请，则应答信号呈现第一状态；

若接收到申请，则应答信号呈现第二状态。

6.根据权利要求2或5所述的低压台区系统，其特征在于：所述载波设备(3)被进一步配置为：

在接收到所述标识信号时，判断是否发出过标识信号和电流脉冲信号，若是，则该载波设备(3)为第1个接收到采集指令的载波设备(3)，若否，则该载波设备(3)不是第1个接收到采集指令的载波设备(3)。

7.根据权利要求6所述的低压台区系统，其特征在于：所述载波设备(3)之间通过无线方式通信。

8.根据权利要求7所述的低压台区系统，其特征在于：所述开关设备(2)被进一步配置为：

在接收到所述提示信号后，不再接收通过电力线传输的任何载波信号。

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