CN111245095A - 一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，主站与集中器采用无线通讯或有线网络通讯，实施简单方便，集中器与节点信息采集器采用电力载波通讯，保证能够相互通讯的集中器与节点信息采集器是属于同一台区的，如此，便于在步骤二中在同一台区中进行电压过零点时间的比较，而不会出现混淆不同台区之间数据的问题发生。另外，本案拓扑识别方法在同一台区中先将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较而识别出同相线节点组，其识别方法简单容易，并且有利于明确在步骤三中进行相关性比较时的节点是连接在同一相线上的节点，有利于提高步骤三中相关性比较的效率。

Description

一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法

技术领域

本发明涉及一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法。

背景技术

低压配电网络作为配电系统的重要组成部分，直接与大量的居民，企业和商业客户连接。随着电动汽车、充电设备和并网分布式发电的普及，这些给低压配电网的电能质量、供电可靠性和经济运行带来了新的挑战。在低压配电网中，网络拓扑信息的缺失或不准确是一个值得关注的问题。准确的用户侧相位和拓扑连接关系对配电网的运维管理具有重要意义。通常，电力公司在企业地理信息系统中记录和管理各种配电设备和资产的网络连接信息。但是，相当多的企业GIS仅覆盖中压配电网，而有关低压配电网的信息较少。由于配电网络的广泛覆盖，电源的快速变化以及缺乏在配电变压器下游建立低压网络拓扑的工作资源和有效的技术手段，加上频繁的线路升级和新客户的增加，目前，国内大多数电力公司的GIS中都没有低压配电网的拓扑记录。

低压配电网络的拓扑结构可在其众多资产(例如馈线，配电变压器，分线器和用户)之间实现拓扑连接。如果可以得到准确详细的台区网络拓扑，则可以更加高效地对台区进行管理和对故障的排除和维护。而现在主要存在以下两方面的问题，一是台区之间的串音干扰；二是跨相抄读。这些都使得原有台区的拓扑信息的可信度较低。在配电网台区的拓扑结构中，线路长度和拓扑分支起到很大的作用。在台区发生故障后检修的过程中，如果能够得到配电网准确详细的拓扑图，就能迅速地排查故障并进行切除修复，那么会大大地提高故障恢复的效率和减少维护人员的工作量。

因此，如何克服上述存在的缺陷，已成为本领域技术人员亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明克服了上述技术的不足，提供了一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法。

为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，该拓扑识别系统包括有主站、用于设置在各台区三相电压供电始端的集中器、以及用于设置在台区中各节点处的节点信息采集器，所述主站与所述集中器通过无线通讯或有线网络通讯，所述集中器与所述节点信息采集器通过电力载波通讯，所述主站、集中器、节点信息采集器分别具有身份识别信息，所述拓扑识别方法包括如下步骤：

步骤一、所述主站通过对应集中器识别对应台区的拓扑，所述集中器采集对应台区三相电压供电始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息，从而得出台区三相电压供电始端的A相线、B相线、C相线的电压过零点时间，各节点信息采集器采集台区中各节点的电压-时间信息，从而得出各节点的电压过零点时间；

步骤二、在同一台区中，将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较，根据同一相线上节点之间的电压过零点时间相同、非同一相线上节点之间的电压过零点时间不相同的原理，从而识别出各节点所在的相线，得出同一台区中A相线节点组、B相线节点组、C相线节点组；

步骤三、在同一台区中，对同相线节点组中各节点之间的电压-时间信息进行相关性比较，根据相邻节点之间的电压-时间信息相关性较高、不相邻节点之间的电压-时间信息相关性较低的原理，从而比较出一组组相邻节点，然后汇总出同相线节点组中所有节点的物理拓扑和台区的物理拓扑。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，在步骤一中，所述集中器与节点信息采集器时钟同步。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，在步骤一中还包括有，所述集中器通过电力载波通讯向台区中A相出线、B相出线、C相出线上的节点信息采集器发出采集电压-时间信息的有关指令，以便于台区中节点信息采集器采集电压-时间信息。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，在步骤一中，采集台区中各节点的电压-时间信息和采集台区始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息时，采集多个周期的电压-时间信息，以便于得出每个采集点的多个电压过零点时间。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的识别控制方法，在步骤二中，同一相线上节点之间的电压过零点时间相同，允许误差范围为0±180μs。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的识别控制方法，在步骤三中，采用Pearson相关系数比较两两节点之间的电压-时间信息相关性、判断其是否相邻，设定一个正的比较阈值，当两两节点之间的电压-时间信息相关性系数的绝对值大于该比较阈值时，则判断两节点相邻，否则判断两节点不相邻。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，在步骤一和步骤二中，电压过零点时间都只采用电压上升沿过零点时间或都只采用电压下降沿过零点时间。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，所述节点信息采集器集成在分支箱上或用户侧表箱，所述节点信息采集器绑定有所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息。

如上所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息包括有安装位置信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本案拓扑识别系统对电网影响小，无需依赖大量劳动力、改变电网的运行状态、向电网注入大功率电流信号或者高频谐波信号等技术方案来实现物理拓扑识别，成本较低。所述主站与集中器采用无线通讯或有线网络通讯，实施简单方便，所述集中器与节点信息采集器采用电力载波通讯，保证能够相互通讯的集中器与节点信息采集器是属于同一台区的，如此，便于在步骤二中在同一台区中进行电压过零点时间的比较，而不会出现混淆不同台区之间数据的问题发生。另外，本案拓扑识别方法在同一台区中先将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较而识别出同相线节点组，其识别方法简单容易，并且有利于明确在步骤三中进行相关性比较时的节点是连接在同一相线上的节点，有利于提高步骤三中相关性比较的效率。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，该拓扑识别系统包括有主站、用于设置在各台区三相电压供电始端的集中器、以及用于设置在台区中各节点处的节点信息采集器，所述主站与所述集中器通过无线通讯或有线网络通讯，所述集中器与所述节点信息采集器通过电力载波通讯，所述主站、集中器、节点信息采集器分别具有身份识别信息，所述拓扑识别方法包括如下步骤：

步骤一、所述主站通过对应集中器识别对应台区的拓扑，所述集中器采集对应台区三相电压供电始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息，从而得出台区三相电压供电始端的A相线、B相线、C相线的电压过零点时间，各节点信息采集器采集台区中各节点的电压-时间信息，从而得出各节点的电压过零点时间；

步骤二、在同一台区中，将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较，根据同一相线上节点之间的电压过零点时间相同、非同一相线上节点之间的电压过零点时间不相同的原理，从而识别出各节点所在的相线，得出同一台区中A相线节点组、B相线节点组、C相线节点组；

步骤三、在同一台区中，对同相线节点组中各节点之间的电压-时间信息进行相关性比较，根据相邻节点之间的电压-时间信息相关性较高、不相邻节点之间的电压-时间信息相关性较低的原理，从而比较出一组组相邻节点，然后汇总出同相线节点组中所有节点的物理拓扑和台区的物理拓扑。

如上所述，根据三相电路过零点时间的差异，以A相为基准，则其余两相分别相差6.7ms、13.3ms，如此，在步骤二中，过零点时间相同的节点设为同一组，可以将台区内节点分为三组。

如上所述，低压配电网中各节点电压具有较强的时空特性，在时间断面，由于用户用电习惯差异和负荷的不确定性，各节点电压表现出随时间的波动特征。在空间断面，由于物理电路特性，一方面，不同空间位置节点电压也呈现出一定特征；另一方面，通过电力线路直接相连的节点具有较强的关联，视为相邻节点。基于同相线节点组中各节点的实际拓扑连接关系，相邻节点之间的电压相关性较强，跨节点之间的电压相关性较弱，如此，在步骤三中，通过相关性比较识别出每个节点的相邻节点即可汇总出同相线节点组中所有节点的物理拓扑。

如上所述，本案拓扑识别系统对电网影响小，无需依赖大量劳动力、改变电网的运行状态、向电网注入大功率电流信号或者高频谐波信号等技术方案来实现物理拓扑识别，成本较低。所述主站与集中器采用无线通讯或有线网络通讯，实施简单方便，所述集中器与节点信息采集器采用电力载波通讯，保证能够相互通讯的集中器与节点信息采集器是属于同一台区的，如此，便于在步骤二中在同一台区中进行电压过零点时间的比较，而不会出现混淆不同台区之间数据的问题发生。另外，本案拓扑识别方法在同一台区中先将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较而识别出同相线节点组，其识别方法简单容易，并且有利于明确在步骤三中进行相关性比较时的节点是连接在同一相线上的节点，有利于提高步骤三中相关性比较的效率。

如上所述，具体实施时，在步骤中，所述集中器与节点信息采集器时钟同步，如采用GPS校时。

如上所述，具体实施时，在步骤一中还包括有，所述集中器通过电力载波通讯向台区中A相出线、B相出线、C相出线上的节点信息采集器发出采集电压-时间信息的有关指令，以便于台区中节点信息采集器采集电压-时间信息。

如上所述，具体实施时，在步骤一中，采集台区中各节点的电压-时间信息和采集台区始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息时，采集多个周期的电压-时间信息，以便于得出每个采集点的多个电压过零点时间，以便于更容易的比较出同相节点。

如上所述，具体实施时，在步骤二中，同一相线上节点之间的电压过零点时间相同，允许误差范围为0±180μs。

如上所述，具体实施时，在步骤三中，采用Pearson相关系数比较两两节点之间的电压-时间信息相关性、判断其是否相邻，设定一个正的比较阈值，当两两节点之间的电压-时间信息相关性系数的绝对值大于该比较阈值时，则判断两节点相邻，否则判断两节点不相邻。

如上所述，Pearson相关系数用于描述两组变量X、Y之间的联系紧密程度，介于-1和1之间，通常表示为R_xy。N是样本数，R绝对值越大，相关性越强，计算公式为

当关联度值大于某一阈值k时，则可认为节点之间存在物理连接关系，进而确定各节点之间的连接关系。需要注意的是，跨节点相连的节点之间的关联度越弱。在判定时只需确定出两两直接相连的接点即可。

如上所述，在本案中，变量X、Y为两节点的电压-时间信息向量，当比较出节点④⑤相邻、⑧⑩相邻、

相邻，以及①④相邻、⑤⑧相邻、⑩

相邻时，则可以得出节点①-④-⑤-⑧-⑩-

-

的物理拓扑。

如上所述，具体实施时，在步骤一和步骤二中，电压过零点时间都只采用电压上升沿过零点时间或都只采用电压下降沿过零点时间。

如上所述，具体实施时，所述节点信息采集器集成在分支箱上或用户侧表箱，所述节点信息采集器绑定有所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息，便于更好的应用。

如上所述，具体实施时，所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息包括有安装位置信息，便于更好的应用。

如上所述，本案保护的是一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，一切与本案相同或相近似的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于该拓扑识别系统包括有主站、用于设置在各台区三相电压供电始端的集中器、以及用于设置在台区中各节点处的节点信息采集器，所述主站与所述集中器通过无线通讯或有线网络通讯，所述集中器与所述节点信息采集器通过电力载波通讯，所述主站、集中器、节点信息采集器分别具有身份识别信息，所述拓扑识别方法包括如下步骤：

步骤一、所述主站通过对应集中器识别对应台区的拓扑，所述集中器采集对应台区三相电压供电始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息，从而得出台区三相电压供电始端的A相线、B相线、C相线的电压过零点时间，各节点信息采集器采集台区中各节点的电压-时间信息，从而得出各节点的电压过零点时间；

步骤二、在同一台区中，将各节点的电压过零点时间与A相线、B相线、C相线的电压过零点时间进行比较，根据同一相线上节点之间的电压过零点时间相同、非同一相线上节点之间的电压过零点时间不相同的原理，从而识别出各节点所在的相线，得出同一台区中A相线节点组、B相线节点组、C相线节点组；

步骤三、在同一台区中，对同相线节点组中各节点之间的电压-时间信息进行相关性比较，根据相邻节点之间的电压-时间信息相关性较高、不相邻节点之间的电压-时间信息相关性较低的原理，从而比较出一组组相邻节点，然后汇总出同相线节点组中所有节点的物理拓扑和台区的物理拓扑。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于在步骤一中，所述集中器与节点信息采集器时钟同步。

3.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于在步骤一中还包括有，所述集中器通过电力载波通讯向台区中A相出线、B相出线、C相出线上的节点信息采集器发出采集电压-时间信息的有关指令，以便于台区中节点信息采集器采集电压-时间信息。

4.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于在步骤一中，采集台区中各节点的电压-时间信息和采集台区始端的A相出线、B相出线、C相出线的电压-时间信息时，采集多个周期的电压-时间信息，以便于得出每个采集点的多个电压过零点时间。

5.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的识别控制方法，其特征在于在步骤二中，同一相线上节点之间的电压过零点时间相同，允许误差范围为0±180μs。

6.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的识别控制方法，其特征在于在步骤三中，采用Pearson相关系数比较两两节点之间的电压-时间信息相关性、判断其是否相邻，设定一个正的比较阈值，当两两节点之间的电压-时间信息相关性系数的绝对值大于该比较阈值时，则判断两节点相邻，否则判断两节点不相邻。

7.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于在步骤一和步骤二中，电压过零点时间都只采用电压上升沿过零点时间或都只采用电压下降沿过零点时间。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于所述节点信息采集器集成在分支箱上或用户侧表箱，所述节点信息采集器绑定有所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息。

9.根据权利要求8所述的一种低压配电网拓扑识别系统的拓扑识别方法，其特征在于所属分支箱的信息或所属用户侧表箱的信息包括有安装位置信息。