一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法

技术领域

本发明涉及供配电设备监测领域，尤其涉及一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法。

背景技术

TTU（distributionTransformersupervisoryTerminalUnit）配电变压器监测终端，LTU（LineTerminationUnit）低压分路监测终端，是供配电线路中常用的监测终端，一般情况下，一台变压器下会设有一个TTU，一个TTU下面会挂设多个LTU，而且随着电网的升级改造，挂设的LTU拓扑关系可能会发生改变，常规的LTU拓扑关系是在设计阶段人工配置，后续升级改造时再进行更新，这种方式效率较低，且容易出错。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法，实现自动识别LTU的拓扑关系，无需依赖人工更新。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种通过TTU获取LTU拓扑关系的方法，包括以下步骤：

S1、TTU向下游电网发出校时指令，下游电网中的LTU收到校时指令后，根据指令信息调整自身时钟；

S2、TTU向下游电网发出“清除拓扑信息”的指令，下游电网中的LTU收到“清除拓扑信息”的指令后，清除存储的拓扑信息；

S4、TTU根据记载的下挂的LTU通讯地址，逐个发送“触发拓扑”指令，收到“触发拓扑”指令的LTU根据“触发拓扑”指令内的触发时刻信息，在指定时刻生成特征信号，特征信号持续时长为t1，且特征信号仅从LTU端向TTU端传播，并会被处于生成特征信号的LTU与TTU之间的其他LTU识别到，TTU本身不具备发送和识别特征信号的能力，所有的LTU都具备发送和识别能力，但是只有处于TTU和发送LTU之间的LTU能识别；“触发拓扑”指令中的任意两个触发时刻间隔为t2，t2>t1；LTU内置的拓扑信号识别算法持续识别特征信号，并记录识别的结果；

S5、TTU依次对所有LTU发送“查询拓扑信息”指令，LTU收到“查询拓扑信息”指令后，向TTU反馈自身识别到特征信号的时刻；

S6、TTU根据收集到的所有LTU识别到的拓扑信息，基于每个LTU识别到特征信号的时刻，结合TTU发送的“触发拓扑”指令中的“触发时刻”进行分析，获得LTU的拓扑情况。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

本方案只需要根据LTU“识别到特征信号的时刻”，结合TTU发送的“触发拓扑”中的“触发时刻”，实现触发信号与LTU的关联，进而根据每个LTU能够识别到的其他LTU发出的特征信号，推理得到LTU的拓扑关系，不需要LTU记录的其他信息。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述步骤S1中TTU向下游电网发出校时指令，可采用广播的方式发送，也可以针对单个指定的LTU发送。广播的方式效率更高，适用于下挂LTU数量众多的情况，针对单个指定的LTU进行点对点的发送校时指令，成功率更高。

优选地，步骤S2之后，步骤S4之前还设有步骤S3、TTU向下游电网发出“启动拓扑信号识别”指令，收到“启动拓扑信号识别”指令的LTU启动内置的拓扑信号识别算法；拓扑信号识别算法用于识别线路中是否存在LTU发出的特征信号。因为LTU计算能力有限，增加此步骤，可以在平时关闭拓扑信号识别算法，节约日常算力。当然，如果LTU的算力足够强大，日常也可以保持拓扑信号识别算法常开。

优选地，步骤S4中，“触发拓扑”指令内的触发时刻信息包括立即触发，即不指定具体时间，LTU收到指令即刻响应，生成特征信号。

优选地，步骤S4中，特征信号是指特征电流信号。电流信号抗干扰能力强，不易被外界信号干扰，系统运行更稳定。

优选地，当编号为M的LTU识别到编号为N的LTU生成的特征信号，则意味着编号为M的LTU位于编号为N的LTU与TTU之间的线路上。

优选地，当编号为M的LTU未识别到任何特征信号，意味着编号为M的LTU位于拓扑网络的最末端。

优选地，推理过程如下：

SS1、设LTU识别到的特征信号的次数为i，查找所有LTU中识别到特征信号次数的最大值记为i

SS2、遍历所有LTU，查找i=0的LTU设备，并将其子设备设置为“无”；

SS3、设置i=i+1，在剩余LTU中查找所有识别到特征信号次数为i的LTU，设查找到的符合条件的LTU数量为k

SS4、设置k=1，k≤k

SS5、查询第k个LTU下挂的第i’个设备的父设备是否已知，若是则跳转到步骤SS7；若否，执行步骤SS6；

SS6、将第i’个下挂设备的父设备设置为编号为k的LTU；

SS7、判断i’是否等于i，若是，执行步骤SS8，否则设置i’=i’+1，跳转至步骤SS5；

SS8、判断k是否等于k

SS9、判断i是否等于i

SS10、将剩余父设备仍然未知的LTU的父设备设置为TTU；

SS11、结束。

经过上述步骤，可以实现自动完成对所有LTU的父设备和子设备的识别和标识，实现对LTU拓扑关系的识别。

附图说明

图1为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法的流程示意图；

图2为实施例中实际的拓扑关系图；

图3为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法中具体推理过程流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参照图1所示，其为本发明的通过TTU获取LTU拓扑关系的方法的流程示意图。所述通过TTU获取LTU拓扑关系的方法包括：

S1、TTU对所有LTU进行校时，可以采用广播校时或者对单个LTU校时。前者在LTU数量比较多的时候速度快，后者则可以保证校时的成功率。TTU和LTU之间通讯方式采用载波HPLC，通讯时会指定地址，当地址为999999999999时，是广播，所有LTU都能收到该消息，每个LTU都有一个唯一的通讯地址，根据地址可以确定是哪个LTU。拓扑识别之前，TTU是知晓下游挂载了哪些LTU，TTU内部会有一个白名单，白名单里的内容就是其下挂的LTU的地址，但是TTU不知道下挂的LTU之间的从属关系，拓扑识别的目的，也是为了得到他们的从属关系。

S2、TTU对所有LTU发送“清除拓扑信息”指令，LTU收到指令后，清除存储的拓扑记录。

S3、TTU依次对所有LTU发送“启动拓扑信号识别”指令，LTU收到指令后，启动拓扑信号识别算法。拓扑信号识别算法是用于识别线路中是否存在特征信号的。因为LTU的算力有限，所以尽量只在进行拓扑识别时，才启动拓扑信号识别算法，在平时不运行，以节约有限的算力。

S4、TTU依次对所有LTU发送“触发拓扑”指令，“触发拓扑”指令会附带一个时间戳，该时间戳指示LTU“触发拓扑信号”的时刻，若时间戳为“FFFFFFFFFFFF”时，就立即启动，如果时间为”220928141300”，就是2022年9月28日14时13分00秒启动，在本例中，采用的是收到命令立即启动的方法。LTU在指定的触发时刻触发生成特征电流信号，特征电流信号持续时长为9.6s，故“触发拓扑”指令中的任意两个触发时刻间隔必须大于9.6s，本例中相邻两次触发时间间隔30s。此处“30s”是发送指令间隔时间（因为本例中是采用立即触发模式，故发送指令的间隔也就是特征信号产生的时间间隔），该时间是可配置的，时间太长的话，下挂设备越多，一轮拓扑时间越长，总时长可以粗略计算为设备数N×30s，因此该时间不宜太长。

S5、TTU依次对所有LTU发送“查询拓扑信息”指令，将所有LTU的拓扑信息全部获取后，开始分析LTU的拓扑关系。

S6、（核心）TTU从LTU获取的拓扑信息格式如下

我们只需要利用“识别到信号的时间”去分析即可得出LTU的拓扑关系。

以图2为例，M1到M21是21台LTU。由于特征信号仅从LTU端向TTU端传播，并会被TTU及处于生成特征信号的LTU与TTU之间的其他LTU识别到，故当下级LTUM11触发特征信号时，只有其上级LTUM4和M1会识别到特征信号，记录上表的拓扑信息。

如2022年9月21日17时15分0秒，M11触发了特征信号，那么M1和M4识别到并记录下的时间为2022年9月21日17时15分10秒。本例中特征信号持续时长是9.6s，特征信号持续时长与具体发送的内容有关，可长可短，比如发送“0xAAE9”，转换为16位二进制数1010101011101001，一位数的发送时长为0.6s，所有数据发出的时间就是0.6×16=9.6s。其他LTU在识别的过程中，对于同一台LTU，其在发送信号的时候，识别算法也是启动的，因此也可以识别到信号，首先得把特征码发送完毕，才能识别到，所以识别到的时间会大于9.6s，记录时间10s是人为设置一个理论上比较可靠的、又合理的时间。

因为每两台LTU的触发时间间隔在30s，因此我们可以通过判断记录时间，去获取该次记录是哪台LTU触发特征信号引起的。

假设M1触发特征信号的时间为2022年9月21日17时20分0秒，每两台设备触发时间间隔30s，即M2触发特征信号的时间为2022年9月21日17时20分30秒，依次类推。

M1最终会识别到7条拓扑信号记录，分别由M4，M5，M6，M11，M12，M13，M14触发特征信号时引起。

M2最终会识别到4条拓扑识别记录，分别由M7，M8，M15，M16触发特征信号时引起。

在解析每一台LTU上报的拓扑记录时，通过分析触发拓扑信号时间和识别到拓扑信号的时间，可以得到设备间的上下级关系。

我们可以得到M1的下挂设备为M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14。

我们称M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14为M1的下挂设备，但只有直接相连的M4、M5、M6为M1的子设备。

得到上表格以后，程序进入递归处理环节；

首先，设LTU识别到的特征信号的次数为i，i既是LTU识别到的特征信号的次数，也是此LTU下挂的设备数量，查找所有LTU中识别到特征信号次数的最大值记为i

然后，遍历所有设备中下挂设备数量i=0的设备，下挂设备为0的LTU一定是拓扑关系中的末端设备，本例中，i=0的LTU包括：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21，这些设备没有子设备，相当于子设备已知。

至此，拓扑关系中：

已知父设备的设备：无

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21。

下一步，遍历下挂设备数量为i=1的设备M5、M6、M7、M8，这些设备只有唯一的子设备，由于识别到的特征信号包含时间信息，基于TTU发送信号与LTU的关联关系，可以确定此特征信号属于哪个LTU，因此可以确定下挂设备数量为i=1的LTU的子设备，同时这些子设备也确定了他们的父设备。

此时，拓扑关系中

已知父设备的设备：M13、M14、M15、M16；

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21；M5、M6、M7、M8；

继续遍历下挂设备数量为i=2的设备M4、M18，M4的下挂设备为M11和M12，M18的下挂设备为M20和M21，设备M4的下挂设备里，他们的父设备均未知，所以设置M4为M11和M12的父设备；设备M18的下挂设备里M20和M21的父设备均未知，所以设置M18是M20和M21的父设备。

此时拓扑关系中

已知父设备的设备：M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18。

下一步，没有下挂设备数量为3的设备，跳过。

下一步，遍历下挂设备数量为4的设备M2，M2的下挂设备M7、M8、M15、M16，M15和M16父设备已知，M7和M8的父设备均未知，确定M2是M7和M8的父设备。

此时拓扑关系中

已知父设备的设备：M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8。

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2。

下一步，遍历下挂设备数量为5的设备M10，M10的下挂设备为M17、M18、M19、M20、M21，M17、M18、M19的父设备均未知，确定M10是M17、M18和M19的父设备。

此时拓扑关系中

已知父设备的设备：M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8、M17、M18、M19

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2、M10。

下一步，没有下挂设备数量为6的设备，跳过。

下一步，遍历下挂设备数量为7的设备M1和M3。M1的下挂设备M4、M5、M6、M11、M12、M13、M14里，M4、M5、M6父设备未知，确定M1是M4、M5、M6的父设备；M3的下挂设备M9、M10、M17、M18、M19、M20、M21里，M9和M10父设备未知，确定M3是M9和M10的父设备。

此时拓扑关系中

已知父设备的设备：M13、M14、M15、M16、M11、M12、M20、M21、M7、M8、M17、M18、M19、M4、M5、M6、M9、M10。

已知子设备的设备：M9、M11、M12、M13、M14、M15、M16、M17、M19、M20、M21、M5、M6、M7、M8、M4、M18、M2、M10、M1、M3。

至此21个设备的子设备全部已知。递归结束。另一个结束递归的条件是遍历到最大的下挂设备数量，在上例中为7。

最后还有未知父设备的M1、M2、M3，他们的父节点为TTU。

当所有的LTU的子设备和父设备都确定了后，也就得到了完整的拓扑关系。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。