一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法及系统，属于低压台区拓扑识别技术领域。

背景技术

中国专利(授权公告号CN110783932B)提出一种用于交流容性负载投切的混合断路器拓扑系统，系统包括三相交流馈线、混合断路器拓扑结构及协调控制器，协调控制器连接三相交流馈线，采集并分析处理三相交流馈线的电压幅值和相位信号，三相交流馈线连接混合断路器拓扑结构，通过三相交流馈线电压支撑混合断路器拓扑结构的运行；协调控制器与混合断路器拓扑结构双向连接，协调控制器利用采集的三相交流馈线电压幅值和相位信号驱动混合断路器拓扑结构进行开断闭合选相动作，并接收混合断路器拓扑结构反馈的开断闭合信号。本发明通过协调控制器协调控制混合断路器之间的开断闭合配合动作，从而可以降低断路器触头烧蚀程度，延长断路器应用于交流容性负载投切时的使用寿命及可靠性。

但上述方案主要阐述了一种基于断路器的硬件系统，并没有阐述如何基于断路器进行拓扑识别，导致基于断路器的低压台区拓扑识别方法，无法实现，进而无法满足电网公司以及用户对低压台区拓扑识别的要求，不利于推广使用。因此，亟需一种成本低、识别准确率高、电网友好的低压台区拓扑识别方案。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法及系统，设置集特征信号收发于一体的断路器，既可以进行特征信号发送也可以进行特征信号识别，台区无需安装其他发送或识别设备，降低设备成本；同时采用电容投切的信号发送方式，产生电流小，对电网友好；断路器可安装在表箱、分支箱等不同层级线路，可准确有效实现多级拓扑识别，有较好的应用推广价值；特别适用于低压台区拓扑识别，能够有效满足电网公司以及用户对低压台区拓扑识别的要求，便于推广使用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法，

包括以下步骤：

步骤1：集中器通过应用层广播对本台区断路器进行校时；校时完成后，所有断路器与集中器的时间误差应不大于20S。

步骤2：集中器给本台区断路器设置特征信号码元并下发立即发送指令；

步骤3：所述断路器集收发一体，接收到特征信号码元后，通过电容投切方式产生特征信号并进行发送；

步骤4；相邻断路器和集中器进行信号识别，并存储识别记录；

步骤5：集中器读取本台区断路器识别记录，并结合自身识别记录梳理出识别设备拓扑结构；

步骤6：断路器通过搜表机制获取电表归属，从而得到台区完整拓扑结构图。

本发明经过不断探索以及试验，设置集特征信号收发于一体的断路器，既可以进行特征信号发送也可以进行特征信号识别，台区无需安装其他发送或识别设备，降低设备成本。

本发明采用电容投切的信号发送方式，产生电流小，对电网友好；断路器可安装在表箱、分支箱等不同层级线路，可准确有效实现多级拓扑识别，有较好的应用推广价值。

本发明方案详尽，方法实用、合理，特别适用于低压台区拓扑识别，能够有效满足电网公司以及用户对低压台区拓扑识别的要求，便于推广使用；并且应用成本低，识别准确率高，对电网友好。

作为优选技术措施：

所述步骤2，断路器通过电容投切方式产生特征信号，投切开关频率为F，每个投切周期中开关通FM微秒，断FM微秒，占空比为1/2；

为了准确提取特征信号能量，对特征信号进行编码，以FM毫秒为一个码位，开关周期性通断FM毫秒表示码位1，开关持续性断开FM毫秒表示码位0。

作为优选技术措施：

所述F为625Hz，FM为800微秒；

特征信号的码元固定为[1 1 1 1 0 0 0 0]，码元前4位设置为1主要考虑信号提取的准确性，码元后4位设置为0主要考虑减少发送设备发热量。

作为优选技术措施：

所述步骤2，集中器按照档案顺序给本台区所有断路器下发立即发送指令，相邻断路器立即发送指令的下发时间间隔为TH；断路器收到立即发送指令后，立刻发送码元固定的特征信号。

优选的，所述TH为50S。

作为优选技术措施：

所述步骤4，所述集中器和断路器首先以FF的采样频率采集电流信号数据，然后根据滑动傅里叶变换提取两频点处电流信号，将识别出的信号码元与发送特征信号码元进行匹配，若一致则存储信号强度、识别时间、归属识别设备等识别记录。

优选的，所述两频点为f

作为优选技术措施：

相应频点处电流信号强度利用滑动傅里叶变换进行计算，其公式如下：

其中，a

为了充分利用电流信号包含的信息，保证信号提取效果，取f

作为优选技术措施：

取两频点处信号强度均值

其中，N为一个完整码元周期内(6.4秒)电流信号采样点数，c

作为优选技术措施：

所述步骤5，集中器读取所有断路器识别记录和自身识别记录后，先根据信号强度去除明显小于正常信号的噪声信号和分流信号，再根据发送时间和识别时间的对应关系梳理出断路器之间的识别和被识别关系表，然后根据关系表梳理出识别设备的拓扑结构。

作为优选技术措施：

所述噪声信号和分流信号的识别：

若某识别记录中信号强度小于4倍的背景噪声，则认为该信号为噪声信号，否则为正常信号；若多条识别记录的识别时间相同，则只有其中信号强度最大的信号为正常信号，其余信号为分流信号。

作为优选技术措施：

一种基于智能断路器的低压台区拓扑识别系统，

应用上述的一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法，其具体包括至少一个集中器、若干断路器。

所述集中器，用于给断路器设置特征信号码元并下发立即发送指令，并能够进行信号识别，其设有信号识别模块；

所述断路器,用于进行特征信号发送和特征信号识别，其设有信号发送模块、信号接收模块、电容投切模块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明经过不断探索以及试验，设置集特征信号收发于一体的断路器，既可以进行特征信号发送也可以进行特征信号识别，台区无需安装其他发送或识别设备，降低设备成本。

本发明采用电容投切的信号发送方式，产生电流小，对电网友好；断路器可安装在表箱、分支箱等不同层级线路，可准确有效实现多级拓扑识别，有较好的应用推广价值。

本发明方案详尽，方法实用、合理，特别适用于低压台区拓扑识别，能够有效满足电网公司以及用户对低压台区拓扑识别的要求，便于推广使用；并且应用成本低，识别准确率高，对电网友好。

附图说明

图1是本发明的低压台区拓扑识别方案的流程图。

图2是本发明低压台区拓扑识别方案的台区拓扑示意图。

附图标记说明：

S0为集中器，S1,S2,…,S15为不同层级断路器,M1,M2,…,M16为电表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-2所示，一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法，

包括以下步骤：

步骤1：集中器通过应用层广播对本台区断路器进行校时；

步骤2：集中器给本台区断路器设置特征信号码元并下发立即发送指令；

步骤3：所述断路器集收发一体，接收到特征信号码元后，通过电容投切方式产生特征信号并进行发送；

步骤4；相邻断路器和集中器进行信号识别，并存储识别记录；

步骤5：集中器读取本台区断路器识别记录，并结合自身识别记录梳理出识别设备拓扑结构；

步骤6：断路器通过搜表机制获取电表归属，从而得到台区完整拓扑结构图。

本发明经过不断探索以及试验，设置集特征信号收发于一体的断路器，既可以进行特征信号发送也可以进行特征信号识别，台区无需安装其他发送或识别设备，降低设备成本。

本发明采用电容投切的信号发送方式，产生电流小，对电网友好；断路器可安装在表箱、分支箱等不同层级线路，可准确有效实现多级拓扑识别，有较好的应用推广价值。

本发明方案详尽，方法实用、合理，特别适用于低压台区拓扑识别，能够有效满足电网公司以及用户对低压台区拓扑识别的要求，便于推广使用；并且应用成本低，识别准确率高，对电网友好。

本发明生成特征信号的一种实施例：

所述步骤2，断路器通过电容投切方式产生特征信号，投切开关频率为F，每个投切周期中开关通FM微秒，断FM微秒，占空比为1/2；

为了准确提取特征信号能量，对特征信号进行编码，以FM毫秒为一个码位，开关周期性通断FM毫秒表示码位1，开关持续性断开FM毫秒表示码位0。

本发明频点提取实施例：

所述步骤4，所述集中器和断路器首先以FF的采样频率采集电流信号数据，然后根据滑动傅里叶变换提取两频点处电流信号，将识别出的信号码元与发送特征信号码元进行匹配，若一致则存储信号强度、识别时间、归属识别设备等识别记录。

优选的，所述两频点为f

本发明频点处电流信号强度计算实施例：

相应频点处电流信号强度利用滑动傅里叶变换进行计算，其公式如下：

其中，a

为了充分利用电流信号包含的信息，保证信号提取效果，取f

取两频点处信号强度均值

其中，N为一个完整码元周期内(6.4秒)电流信号采样点数，c

本发明识别系统的一种具体实施例：

一种基于智能断路器的低压台区拓扑识别系统，

应用上述的一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法，其具体包括至少一个集中器、若干断路器。

所述集中器，用于给断路器设置特征信号码元并下发立即发送指令，并能够进行信号识别，其设有信号识别模块；

所述断路器,用于进行特征信号发送和特征信号识别，其设有信号发送模块、信号接收模块、电容投切模块。

本发明的一种最佳实施例：

如图1所示，一种基于断路器的低压台区拓扑识别方法，包括以下步骤：

步骤1：集中器对本台区断路器进行校时，通过应用层广播校时完成，校时完成后，所有断路器与集中器的时间误差应不大于20S。

步骤2：集中器给本台区所有断路器设置特征信号码元并下发立即发送指令；其中，断路器通过电容投切方式产生特征信号，投切开关频率为625Hz，每个投切周期中开关通800微秒断800微秒，占空比为1/2；为了准确提取特征信号能量，对特征信号进行编码，以500个投切周期(800毫秒)为一个码位，开关周期性通断800毫秒表示码位1，开关持续性断开800毫秒表示码位0，特征信号码元固定为[1 1 1 1 0 0 0 0]；集中器按照档案顺序给本台区所有断路器下发立即发送指令，相邻断路器立即发送指令的下发时间间隔为50S，确保特征信号发送后识别设备有足够的识别时间；断路器收到立即发送指令后，立刻发送码元固定的特征信号。

步骤3：断路器和集中器进行特征信号识别，并存储识别记录；断路器集收发一体，不仅可以发送特征信号，还可以进行信号识别，集中器本体也具有信号识别功能，集中器本体识别主要用于确定出线断路器；二者首先以5KHz的采用频率采集电流信号数据，然后根据滑动傅里叶变换提取575Hz和675Hz频点处电流信号，将识别出的信号码元与发送特征信号码元进行匹配，若一致则存储信号强度、识别时间、归属识别设备等识别记录。

步骤4：集中器读取本台区所有断路器识别记录和自身识别记录后，先根据信号强度去除明显小于正常信号的噪声信号和分流信号，再根据发送时间和识别时间的对应关系梳理出断路器之间的识别和被识别关系表；根据关系表，若某断路器只能被集中器(0级识别设备)识别到，则该断路器为出线断路器(1级识别设备)，若某断路器只能被0级和1级识别设备识别到，则该断路器为2级识别设备，归属在相应1级识别设备下，以此类推，即可梳理出所有识别设备的拓扑结构。

步骤5：表箱断路器通过RS485自动搜表获取电表归属，结合已经梳理出的所有识别设备拓扑结构，从而得到类似图2所示的完整台区拓扑结构图。

综上所述，本发明的智能断路器集特征信号收发于一体，既可以进行特征信号发送也可以进行特征信号识别，台区无需安装其他发送或识别设备，降低设备成本；采用电容投切的信号发送方式，产生特征电流小，对电网友好；断路器可安装在表箱、分支箱等不同层级线路，可准确有效实现多级拓扑识别，有较好的应用推广价值。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。