一种低压网电路拓扑结构检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电力配电领域，尤其涉及一种低压网电路拓扑结构检测方法及系统。

背景技术

现有低压网中电路的拓扑结构不清晰，很多较早搭建的低压电路中变-线-箱-户之间的关系不明确，影响日常维护和故障排查的效率，并且，低压配电网直接服务终端用电客户，若想将低压配电网也纳入电力调度系统中，就更加需要获取低压配电网中的电路拓扑结构；而现有低压配电网中变-线-箱-户之间的关系排查基本依赖纯人工进行，耗时耗资耗力，且所得到的电路拓扑结构的准确性也依赖于人工操作时的精细程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种低压网电路拓扑结构检测方法及系统，实现低压网电路拓扑图的自动生成。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种低压网电路拓扑结构检测方法，包括步骤：

S1、数据采集端集合中与第一节点对应的第一数据采集端发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

S2、若与第二节点对应的第二数据采集端接收到所述畸变电流信号，则将接收信息上报至所述集中处理器；

S3、所述集中处理器标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端；

S4、重复执行所述S1至所述S3，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S1，得到标记结果；

S5、所述集中处理器根据所述标记结果生成电路拓扑图。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种低压网电路拓扑结构检测系统，包括数据采集端集合及集中处理器，所述数据采集端集合中每一数据采集端都包括第一存储器、第一处理器及存储在所述第一存储器上并可在所述第一处理器上运行的第一计算机程序，所述集中处理器包括第二存储器、第二处理器及存储在所述第二存储器上并可在所述第二处理器上运行的第二计算机程序，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S1、发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

S2、若接收到所述畸变电流信号，则将接收信息上报至所述集中处理器；

所述第二处理器执行所述第二计算机程序时实现S3及S5：

S3、标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端；

S4、重复执行所述S1至所述S3，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S1，得到标记结果；

S5、根据所述标记结果生成电路拓扑图。

本发明的有益效果在于：在需要确认在拓扑结构中的位置的节点上设置数据采集端，数据采集端能够发送畸变电流，根据故障电流上行的原理，该畸变电流能够被位于发送畸变电流的节点的上级节点所检测到，即能够获取到该节点与其余所有节点之间的上下级关系，当所有需确认的节点上对应的数据采集端都发送完成畸变电流之后，即能够得到每一节点与其余节点之间的上下级关系，最终能够得到所有节点之间的上下级关系，得到电路拓扑图，实现低压网中的拓扑结构自动检测。

附图说明

图1为本发明实施例的一种低压网电路拓扑结构检测方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种低压网电路拓扑结构检测系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的一种电路拓扑图示意图；

标号说明：

1、数据采集端；11、第一处理器；12、第一存储器；2、集中处理器；21、第二处理器；22、第二存储器；3、一种低压网电路拓扑结构检测系统。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1及图3，一种低压网电路拓扑结构检测方法，包括步骤：

S1、数据采集端集合中与第一节点对应的第一数据采集端发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

S2、若与第二节点对应的第二数据采集端接收到所述畸变电流信号，则将接收信息上报至所述集中处理器；

S3、所述集中处理器标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端；

S4、重复执行所述S1至所述S3，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S1，得到标记结果；

S5、所述集中处理器根据所述标记结果生成电路拓扑图。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在需要确认在拓扑结构中的位置的节点上设置数据采集端，数据采集端能够发送畸变电流，根据故障电流上行的原理，该畸变电流能够被位于发送畸变电流的节点的上级节点所检测到，即能够获取到该节点与其余所有节点之间的上下级关系，当所有需确认的节点上对应的数据采集端都发送完成畸变电流之后，即能够得到每一节点与其余节点之间的上下级关系，最终能够得到所有节点之间的上下级关系，得到电路拓扑图，实现低压网中的拓扑结构自动检测。

进一步地，所述S1之前还包括：

所述数据采集端集合接收所述集中处理器发送的广播信号，所述广播信号包括所述数据采集端集合中每一数据采集端的上报时序；

每一所述数据采集端保存自身对应的上报时序；

所述S1具体为：

数据采集端集合中与第一节点对应的第一数据采集端判断是否到达自身所保存的上报时序，若是，则发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器。

由上述描述可知，集中处理器下发广播信号到数据采集端，数据采集端根据其中自身所对应的上报时序进行畸变电流的发送，避免了电路中同时存在两股畸变电流导致无法确定节点及与其对应的上级节点的情况。

进一步地，所述S1还包括：

所述第一数据采集端采集其所对应的第一节点的电压量，并将所述电压量上报至所述集中处理器；

所述S5具体为：

所述集中处理器根据所述标记结果及所述电压量分别生成A、B及C三相各自对应的初始电路拓扑图；

合成所述初始电路拓扑图得到所述电路拓扑图。

由上述描述可知，根据电压量确定节点具体在A、B或C三相中的哪一项，能够得到每一相分别对应的电路拓扑图，方便后期根据拓扑图进行三相是否平衡等判断。

进一步地，每一数据采集端还包括唯一标识；

所述S3具体为：

所述集中处理器标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端，并存储所述上级数据采集端的第二唯一标识与所述第一数据采集端的第一唯一标识的对应关系；

若不存在所述第二数据采集端，则所述集中处理器标记所述第一数据采集端的所述上级数据采集端的数量为0；

所述S5具体为：

S51、所述集中处理器获取所述标记结果，所述标记结果包括每一待定位数据采集端的上级数据采集端数量及每一上级数据采集端的第三唯一标识；

S52、所述集中处理器根据所述上级数据采集端数量确定对应的一所述待定位数据采集端的层级，所述上级数据采集端数量越大，所述层级越低；

S53、所述集中处理器根据所述第三唯一标识确定对应的一所述待定位数据采集端与相邻层级的待定位数据采集端的对应关系；

S54、所述集中处理器循环执行所述S52及所述S53，直至每一所述待定位数据采集端都获取到所述层级及所述对应关系；

S55、所述集中处理器根据所述层级及所述对应关系生成树状的电路拓扑图。

由上述描述可知，获取数据采集端所对应的上级数据采集端的数量及上级数据采集端的唯一标识，其所对应的上级数据采集端的数量越大，则说明该数据采集端越靠近树状图的末端，确定出数据采集端所处层级之后，根据其对应的上级数据采集端的唯一标识，即可获取到该数据采集端所在的分支上的数据采集端，进而获取到数据采集端所对应的节点在分支中的位置，实现电路拓扑图的自动生成。

进一步地，所述畸变电流的频率为100赫兹。

由上述描述可知，使用100赫兹的电流作为畸变电流，在电路正常运行的允许范围之内，且能够与电路中可能产生的其他畸变电流区分开，最大程度避免测量错误。

请参照图2，一种低压网电路拓扑结构检测系统，包括数据采集端集合及集中处理器，所述数据采集端集合中每一数据采集端都包括第一存储器、第一处理器及存储在所述第一存储器上并可在所述第一处理器上运行的第一计算机程序，所述集中处理器包括第二存储器、第二处理器及存储在所述第二存储器上并可在所述第二处理器上运行的第二计算机程序，所述第一处理器执行所述第一计算机程序时实现以下步骤：

S1、发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

S2、若接收到所述畸变电流信号，则将接收信息上报至所述集中处理器；

所述第二处理器执行所述第二计算机程序时实现S3及S5：

S3、标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端；

S4、重复执行所述S1至所述S3，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S1，得到标记结果；

S5、根据所述标记结果生成电路拓扑图。

本发明的有益效果在于：在需要确认在拓扑结构中的位置的节点上设置数据采集端，数据采集端能够发送畸变电流，根据故障电流上行的原理，该畸变电流能够被位于发送畸变电流的节点的上级节点所检测到，即能够获取到该节点与其余所有节点之间的上下级关系，当所有需确认的节点上对应的数据采集端都发送完成畸变电流之后，即能够得到每一节点与其余节点之间的上下级关系，最终能够得到所有节点之间的上下级关系，得到电路拓扑图，实现低压网中的拓扑结构自动检测。

进一步地，所述S1之前还包括：

所述第一处理器执行所述第一计算机程序时接收所述集中处理器发送的广播信号，所述广播信号包括所述数据采集端集合中每一数据采集端的上报时序；

所述第一处理器执行所述第一计算机程序时保存自身对应的上报时序；

所述S1具体为：

所述第一处理器执行所述第一计算机程序时判断是否到达自身所保存的上报时序，若是，则发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器。

由上述描述可知，集中处理器下发广播信号到数据采集端，数据采集端根据其中自身所对应的上报时序进行畸变电流的发送，避免了电路中同时存在两股畸变电流导致无法确定节点及与其对应的上级节点的情况。

进一步地，所述S1还包括：

所述第一处理器执行所述第一计算机程序时采集其所对应的第一节点的电压量，并将所述电压量上报至所述集中处理器；

所述S5具体为：

所述第二处理器执行所述第二计算机程序时根据所述标记结果及所述电压量分别生成A、B及C三相各自对应的初始电路拓扑图；

合成所述初始电路拓扑图得到所述电路拓扑图。

由上述描述可知，根据电压量确定节点具体在A、B或C三相中的哪一项，能够得到每一相分别对应的电路拓扑图，方便后期根据拓扑图进行三相是否平衡等判断。

进一步地，每一数据采集端还包括唯一标识；

所述S3具体为：

标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端，并存储所述上级数据采集端的第二唯一标识与所述第一数据采集端的第一唯一标识的对应关系；

若不存在所述第二数据采集端，则标记所述第一数据采集端的所述上级数据采集端的数量为0；

所述S5具体为：

S51、获取所述标记结果，所述标记结果包括每一待定位数据采集端的上级数据采集端数量及每一上级数据采集端的第三唯一标识；

S52、根据所述上级数据采集端数量确定对应的一所述待定位数据采集端的层级，所述上级数据采集端数量越大，所述层级越低；

S53、根据所述第三唯一标识确定对应的一所述待定位数据采集端与相邻层级的待定位数据采集端的对应关系；

S54、循环执行所述S52及所述S53，直至每一所述待定位数据采集端都获取到所述层级及所述对应关系；

S55、根据所述层级及所述对应关系生成树状的电路拓扑图。

由上述描述可知，获取数据采集端所对应的上级数据采集端的数量及上级数据采集端的唯一标识，其所对应的上级数据采集端的数量越大，则说明该数据采集端越靠近树状图的末端，确定出数据采集端所处层级之后，根据其对应的上级数据采集端的唯一标识，即可获取到该数据采集端所在的分支上的数据采集端，进而获取到数据采集端所对应的节点在分支中的位置，实现电路拓扑图的自动生成。

进一步地，所述畸变电流的频率为100赫兹。

由上述描述可知，使用100赫兹的电流作为畸变电流，在电路正常运行的允许范围之内，且能够与电路中可能产生的其他畸变电流区分开，最大程度避免测量错误。

请参照图1，本发明的实施例一为：

一种低压网电路拓扑结构检测方法，包括步骤：

S1、所述数据采集端集合接收所述集中处理器发送的广播信号，所述广播信号包括所述数据采集端集合中每一数据采集端的上报时序；

每一所述数据采集端保存自身对应的上报时序；

S2、数据采集端集合中与第一节点对应的第一数据采集端发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器，具体为：

数据采集端集合中与第一节点对应的第一数据采集端判断是否到达自身所保存的上报时序，若是，则发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

在一种可选的实施方式中，畸变电流的频率为100赫兹；

S3、若与第二节点对应的第二数据采集端接收到所述畸变电流信号，则将接收信息上报至所述集中处理器；

S4、所述集中处理器标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端；

S5、重复执行所述S1至所述S3，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S1，得到标记结果；

S6、所述集中处理器根据所述标记结果生成电路拓扑图；

在一种可选的实施方式中，数据采集端包括节点数据采集端及用户数据采集端，用户数据采集端位于用户侧的电表箱中，可采集用户侧电压量，根据用户侧电压量区分用户位于A、B及C三相中的哪一相线路中；

在一种可选的实施方式中，数据采集端集合与集中处理器之间通过自组网进行数据交互，并通过自组网实现时钟同步，如通过LPWAN进行自组网；

在一种可选的实施方式中，节点数据采集端使用穿心式电流互感器进行数据采样。

本发明的实施例二为：

一种低压网电路拓扑结构检测方法，其与实施例一的不同之处在于：

S2还包括：

所述第一数据采集端采集其所对应的第一节点的电压量，并将所述电压量上报至所述集中处理器；

S6具体为：

所述集中处理器根据所述标记结果及所述电压量分别生成A、B及C三相各自对应的初始电路拓扑图；

合成所述初始电路拓扑图得到所述电路拓扑图。

本发明的实施例三为：

一种低压网电路拓扑结构检测方法，其与实施例一或实施例二的不同之处在于：

每一数据采集端还包括唯一标识；

S4具体为：

所述集中处理器标记所述第二数据采集端为所述第一数据采集端的上级数据采集端，并存储所述上级数据采集端的第二唯一标识与所述第一数据采集端的第一唯一标识的对应关系；

若不存在所述第二数据采集端，则所述集中处理器标记所述第一数据采集端的所述上级数据采集端的数量为0；

S6具体为：

S61、所述集中处理器获取所述标记结果，所述标记结果包括每一待定位数据采集端的上级数据采集端数量及每一上级数据采集端的第三唯一标识；

S62、所述集中处理器根据所述上级数据采集端数量确定对应的一所述待定位数据采集端的层级，所述上级数据采集端数量越大，所述层级越低；

S63、所述集中处理器根据所述第三唯一标识及所述层级确定所述待定位数据采集端所对应的分支；

S64、所述集中处理器循环执行所述S52及所述S53，直至每一所述待定位数据采集端都获取到所述分支；

S65、所述集中处理器根据所述分支生成树状的电路拓扑图，所述电路拓扑图中节点位置上为该位置待定位数据采集端所对应的节点；

在一种可选的实施方式中，节点包括变电站、配电箱及用户端。

请参照图3，本发明的实施例四为：

将上述的一种低压网电路拓扑结构检测方法应用于实际场景中：

请参照图3，将节点1处的数据采集端记为数据采集端1，其余节点以此类推；

S1、所述数据采集端集合(数据采集端1-数据采集端6)接收所述集中处理器发送的广播信号，所述广播信号包括所述数据采集端集合中每一数据采集端的上报时序；

每一所述数据采集端保存自身对应的上报时序：数据采集端6:1，数据采集端3:2，数据采集端4:3，数据采集端5:4，数据采集端2:5，数据采集端1:6；

S2、与节点6对应的数据采集端6判断是否到达自身所保存的上报时序，若是，则发送畸变电流信号，并将发送完成信息上报至集中处理器；

S3、与节点4、节点2及节点1分别对应的数据采集端4、数据采集端2及数据采集端1接收到所述畸变电流信号，将接收信息上报至所述集中处理器；

S4、集中处理器标记数据采集端4、数据采集端2及数据采集端1为数据采集端6的上级数据采集端，并记录数据采集端4的上级数据采集端数量3；

S5、重复执行S2-S4，直至所述数据采集端集合中每一数据采集端都执行过一次所述S2，得到标记结果：数据采集端6的上级数据采集端数量为3，分别为数据采集端4、数据采集端2及数据采集端1；数据采集端3的上级数据采集端数量为2，分别为数据采集端2及数据采集端1；数据采集端4的上级数据采集端数量为2，分别为数据采集端2及数据采集端1，数据采集端5的上级数据采集端数量为1，为数据采集端1；数据采集端2的上级数据采集端数量为1，为数据采集端1，数据采集端1的上级数据采集端数量为0；

S6、根据标记结果生成电路拓扑图：

S61、根据数据采集端所对应的上级数据采集端数量确定其对应的层级：第一层：数据采集端1，第二层：数据采集端2及数据采集端5，第三层：数据采集端3及数据采集端4，第四层：数据采集端6；

S62、根据数据采集端所对应的上级数据采集端及层级确定其对应的分支，如数据采集端2，位于第二层，其上级数据采集端为数据采集端1，则数据采集端2所对应的分支为数据采集端1→数据采集端2；又如数据采集端6，位于第四层，其上级数据采集端为数据采集端4、数据采集端2及数据采集端1，二数据采集端4位于第三层、数据采集端2位于第二层、数据采集端1位于第一层，则数据采集端6对应的分支为：数据采集端1→数据采集端2→数据采集端4→数据采集端6；

S63、循环执行所述S61及所述S62，直至每一数据采集端都获取到所述分支；

S64、根据分支生成树状的电路拓扑图。

请参照图2，本发明的实施例五为：

一种低压网电路拓扑结构检测系统3，包括数据采集端集合及集中处理器2，所述数据采集端集合中每一数据采集端1都包括第一存储器12、第一处理器11及存储在所述第一存储器12上并可在所述第一处理器11上运行的第一计算机程序，所述集中处理器2包括第二存储器22、第二处理器21及存储在所述第二存储器22上并可在所述第二处理器21上运行的第二计算机程序，所述第一处理器11执行所述第一计算机程序时实现实施例一至实施例四中数据采集端执行的相应步骤，所述第二处理器21执行所述第二计算机程序时实现实施例一至实施例四中集中处理器执行的相应步骤；

在一种可选的实施方式中，集中处理器包括收集上报数据的网关及处理上报数据的智能终端。

综上所述，本发明提供了一种低压网电路拓扑结构检测方法及系统，在每个需确认拓扑位置的节点上设置数据采集端，数据采集端根据接收到的集中处理器广播的时序分别发送畸变电流至电路中，并向集中处理器上报发送完成信息，若此时有节点上的数据采集端接收到畸变电流信息，则上报接收信息，因畸变电流在电路中上行，接收到畸变电流的节点即为发送畸变电流的节点的上级节点；集中处理器标记该对应关系，当每个待确认节点上的数据采集端都发送过畸变电流之后，即能够得到该区域节点之间的上下级关系，生成对应的电路拓扑图；并且，在用户侧电表箱内也设置数据采集端，能够根据电压量确认终端用户具体位于三相中的哪一相线路中，使得最终所形成的拓扑图更加精确，方便后续进行三相中电路数据的分别统计，只需在节点上设置数据采集装置，通过集中处理器就能实现电路拓扑图的自动生成，节约了人力成本且准确性高。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。