基于电力线宽带载波(HPLC)实现的台区拓扑识别系统及方法技术方案

基于电力线宽带载波(HPLC)实现的台区拓扑识别系统及方法，涉及一种配变台区电网拓扑的识别技术，特别是一种使用电力宽带载波（HPLC）作为通信手段的配电网拓扑结构自动识别系统的方法，用于台区拓扑结构的自动识别。系统由信号发送装置和信号接收终端组成，信号发送装置内置电力线宽带载波（HPLC）通信模块，安装在变压器根部；信号接收终端内置陷波器，阻断50Hz信号，通过特定频率信号，具有全网唯一的ID码，安装在分支箱和电表箱的进线或出线端。信号发送装置首先获得所有信号接收终端的ID码，发送信号，控制信号接收终端的状态，检测电流走向，根据电流走向，自动识别各分支箱和电表箱的父节点，从而得到整个台区的拓扑图。本发明专利技术在实施过程中，无需对终端设备进行参数配置，使用HPLC作为通信手段，不用额外布线，充分利用HPLC的通信优势，快速、准确地实现识别过程。

Topology Recognition System and Method Based on Power Line Broadband Carrier (HPLC)

The system and method of station topology identification based on power line broadband carrier (HPLC) involves a technology of network topology identification for distribution transformer stations, especially a method of automatic identification system of distribution network topology using power line broadband carrier (HPLC) as communication means, which is used for automatic identification of station topology. The system consists of a signal transmitting device and a signal receiving terminal. The signal transmitting device has built-in power line broadband carrier (HPLC) communication module, which is installed at the root of the transformer. The signal receiving terminal has built-in notch filter to block 50Hz signal. Through specific frequency signals, it has the unique ID code of the whole network, which is installed at the input or output terminals of branch boxes and meter boxes. The signal transmitting device first obtains ID codes of all receiving terminals, sends signals, controls the status of receiving terminals, detects the current direction, and automatically identifies the parent nodes of branch boxes and meter boxes according to the current direction, thus obtaining the topological map of the whole station area. In the process of implementation, the invention does not need to configure the parameters of the terminal equipment, uses the HPLC as a means of communication, does not need additional wiring, makes full use of the communication advantages of the HPLC, and realizes the identification process quickly and accurately.

【技术实现步骤摘要】
基于电力线宽带载波(HPLC)实现的台区拓扑识别系统及方法
本专利技术涉及一种配变台区电网拓扑的识别技术，特别是一种使用电力宽带载波（HPLC）作为通信手段的配电网拓扑结构自动识别系统的方法。
技术介绍
配电网络拓扑关系是实现配电自动化的基础。在智能变电站的新建、改扩建及运维检修过程中，配电网络中配电设备的变动会导致台区配电网络拓扑关系的改变。为了提高供电质量，有必要实时掌握整个台区网络系统“变压器—分支箱—电表箱”的网络拓扑关系。目前配变台区电网络拓扑关系，主要依赖台区建设时留下来的拓扑资料，这种方式，初始安装时需要人工录入档案，工作量巨大，后期如果出现设备更换或线路变化也需要人工录入更新。实际使用时也经常会出现录入错误或者更新档案不及时，导致现场实际配电网拓扑和主站显示的不一致。无源光纤以太网（EPON）在电网中的应用给台区拓扑的自动识别提供了很多可能的技术方案，但目前的供电网络中，配套光纤通信网络的非常少。随着电力线宽带载波（HPLC）的应用，利用电力线传输数据的带宽及可靠性大大提高，在此基础上可以扩展多种应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种配变台区拓扑的识别系统及方法，无需人工过多干预可以实时自动更新配变台区电网拓扑。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于HPLC实现的台区拓扑识别系统，系统包括信号发送装置和信号接收终端，信号发送装置安装在变压器根部，信号接收终端安装在本台区的分支箱和电表箱的进线端或出线端；信号发送装置包括CPU及配套电路、通信模块、信号发生器、信号发生器选择开关，通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，CPU控制信号发生器选择开关将信号发生器连通至三相供电线路的A、B或C相上，CPU控制信号发生器的工作状态，信号发生器工作时提供频率为WHz的正弦波电压信号，W的取值范围0-1，正弦波电压的取值范围为±2V-±15V；信号接收终端包括CPU及配套电路、通信模块、陷波器、电流互感器和状态转换开关，通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，陷波器连接到三相供电线路的A、B或C相上，电流互感器作用于陷波器连接的供电线路上，电流互感器连接CPU，组成电流采集通道；陷波器在供电线路上的接入点较电流互感器的作用位置，远离变压器；陷波器阻断50Hz信号，通过频率为WHz；状态转换开关受控于CPU，状态转换开关两个位置分别为：连接陷波器和N线、空位；当状态转换开关连接陷波器和N线时，信号接收终端为接收状态；当放置在空位时，信号接收终端为空闲状态；信号接收终端配置有唯一的ID码，且ID码关联安装位置的分支箱或电表箱的标识码。进一步地：信号发送装置集成在智能配变终端（TTU），信号接收终端集成在分支箱终端和/或配变末端终端，各终端本身的标识码就可以当做信号接收终端的ID码。陷波器阻断50Hz信号，只通过信号发生器发送的WHz电压信号，因此，信号接收终端处于接收状态时，不会造成线路的短路。为方便起见，我们将变压器端称为上，台区配电网的末端称为下，两个信号接收终端的相对位置为上下或平行。如果一个信号接收终端处于接收状态，供电线路A、B或C经陷波器连接N线，与信号发生器形成回路。当连接在一条供电线路（A、B或C相）上的信号发送装置中信号发生器处于工作状态，信号接收终端处于接收状态时，信号发生器产生的电流信号，大部分会经过供电线路，到达处于接收状态的终端设备的陷波器，经过上述回路。当信号发送装置工作，且有信号接收终端处于接收状态，形成回路时，经过该回路的电流变化明显，变化幅度大于负载电流变化幅度。基于上述系统，本专利技术提出了一种台区拓扑识别方法。信号发送装置的CPU控制信号发生器选择开关，依次打到A、B或C相位置上，同时，信号发送装置发送命令，将本台区所有信号接收终端的线路选择开关打到相同的相线上，在每个开关位置，台区拓扑识别方法包括以下步骤：步骤1：信号发送装置向本台区所有信号接收终端发送广播命令，要求上报ID码，形成信号接收终端设备清单；步骤2：信号发送装置发送广播命令，将本台区所有信号接收终端设置为空闲状态；步骤3：信号发送装置的CPU控制信号发生器开始工作；步骤4：对终端设备清单中的所有信号接收终端，逐一进行以下操作：步骤4.1：根据其ID，信号发送装置向信号接收终端发送指令，将其设置为接收状态；步骤4.2：电流互感器检测出电流变化的所有信号接收终端，上报信息给信号发送装置进行存储；将处于接收状态的信号接收终端设置为空闲状态；步骤4.3：所有信号接收终端完成步骤4.2后，信号发送装置关闭信号发生器；步骤5：信号发送装置根据步骤4得出的数据，对终端设备清单中的所有信号接收终端，逐一进行以下判断，正在判断的信号终端称为判断终端：步骤5.1：找出判断终端在接收状态时，检测到电流发生变化的其它信号接收终端，如果找不到，与判断终端关联的分支箱或电表箱的父节点是变压器，针对判断终端的判断结束；如果找到，将找到的所有信号接收终端生成表单U，执行步骤5.2；步骤5.2：如果在表单U中，只有一个信号接收终端，则该信号接收终端关联的分支箱或电表箱，是判断终端关联的分支箱或电表箱的父节点，针对判断终端的判断结束；如果多于一个，执行步骤5.3；步骤5.3：在表单U中任选一个信号接收终端，找出该信号接收终端在接收状态时，检测到电流发生变化的其它信号接收终端，将找到的所有信号接收终端生成表单V，从表单U中去除表单V中的信号接收终端，生成新的表单U，转到步骤5.2；步骤6：完成终端设备清单中所有信号接收终端的判断后，将判断结果生成台区拓扑。有益效果：本专利技术在实施过程中，无需对终端设备做进一步现场配置，也无需在控制中心输入参数，可以自动识别整个台区的拓扑结构，使用HPLC作为通信手段，不用额外布线，充分利用HPLC的通信优势，快速、准确地实现识别过程，为台区故障定位、配电网络优化等提供技术支撑，便于电力企业开展智能运维业务，提高供电质量。附图说明图1是陷波器的原理图，图2是信号发送装置的组成及连接示意图，图3是信号接收终端的组成及连接示意图，图4是信号接收终端的另一个实施例，图5是电流走向示意图，图6是识别过程的流程图，图7是一个台区的拓扑示意图。其中，1为状态转换开关，2为电流互感器，3为陷波器在供电线路上的接入点，4为线路选择开关，5为信号发生器选择开关，6为相位选择开关。图7只给出了信号发送装置和信号接收终端的安装位置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术提出了由信号发送装置和信号接收终端组成的台区拓扑识别系统，信号发送装置安装在变压器根部，信号接收终端与本台区的分支箱和电表箱配套，安装在其进线或出线端，由于进线端线路简单，建议安装在进线端。参看图2，信号发送装置包括CPU及配套电路、通信模块、信号发生器、信号发生器选择开关5，通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，CPU控制信号发生器选择开关5将信号发生器连通至三相供电线路的A、B或C相上，CPU控制信号发生器的工作状态，信号发生器工作时提供频率为WHz的正弦波或方波电压信号，W的取值范围0-1，本实施例中，W=0.1，电压值为±2V-±15V，本实施例中，电压值为±5V。信号发生器发送的信号与信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电力线宽带载波(HPLC)实现的台区拓扑识别系统，其特征在于，系统包括信号发送装置和信号接收终端，信号发送装置安装在变压器根部，信号接收终端安装在本台区的分支箱和电表箱的进线端或出线端；信号发送装置包括CPU及配套电路、通信模块、信号发生器、信号发生器选择开关（5），通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，CPU控制信号发生器选择开关（5）将信号发生器连通至三相供电线路的A、B或C相上，CPU控制信号发生器的工作状态，信号发生器工作时提供频率为WHz的正弦波电压信号，W的取值范围0‑1，正弦波电压的取值范围为±2V‑±15V；信号接收终端包括CPU及配套电路、通信模块、陷波器、电流互感器和状态转换开关（1），通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，陷波器连接到三相供电线路的A、B或C相上，电流互感器作用于陷波器连接的供电线路上，电流互感器连接CPU，组成电流采集通道；陷波器在供电线路上的接入点（3）较电流互感器的作用位置，远离变压器；陷波器阻断50Hz信号，通过频率为WHz；状态转换开关（1）受控于CPU，状态转换开关（1）两个位置分别为：连接陷波器和N线、空位；当状态转换开关（1）连接陷波器和N线时，信号接收终端为接收状态；当放置在空位时，信号接收终端为空闲状态；信号接收终端配置有唯一的ID码，且ID码关联安装位置的分支箱或电表箱的标识码。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电力线宽带载波(HPLC)实现的台区拓扑识别系统，其特征在于，系统包括信号发送装置和信号接收终端，信号发送装置安装在变压器根部，信号接收终端安装在本台区的分支箱和电表箱的进线端或出线端；信号发送装置包括CPU及配套电路、通信模块、信号发生器、信号发生器选择开关（5），通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，CPU控制信号发生器选择开关（5）将信号发生器连通至三相供电线路的A、B或C相上，CPU控制信号发生器的工作状态，信号发生器工作时提供频率为WHz的正弦波电压信号，W的取值范围0-1，正弦波电压的取值范围为±2V-±15V；信号接收终端包括CPU及配套电路、通信模块、陷波器、电流互感器和状态转换开关（1），通信模块为电力线宽带载波（HPLC）通信模块，陷波器连接到三相供电线路的A、B或C相上，电流互感器作用于陷波器连接的供电线路上，电流互感器连接CPU，组成电流采集通道；陷波器在供电线路上的接入点（3）较电流互感器的作用位置，远离变压器；陷波器阻断50Hz信号，通过频率为WHz；状态转换开关（1）受控于CPU，状态转换开关（1）两个位置分别为：连接陷波器和N线、空位；当状态转换开关（1）连接陷波器和N线时，信号接收终端为接收状态；当放置在空位时，信号接收终端为空闲状态；信号接收终端配置有唯一的ID码，且ID码关联安装位置的分支箱或电表箱的标识码。2.根据权利要求1所述的台区拓扑识别系统，其特征在于：信号接收终端还包括连接CPU的线路选择开关（4），在A、B、C三相上，分别放置电流互感器和连接线，在各相供电线路上，连接线的接入位置较电流互感器的作用位置，远离变压器；电流互感器的输出及连接线连至线路选择开关（4），线路选择开关（4）的另一端连接CPU和陷波器，CPU控制线路选择开关（4）的动作。3.根据权利要求1或2所述的台区拓扑识别系统，其特征在于：信号接收终端中，在电流互感器和CPU之间，设置陷波器。4.根据权利要求1或2所述的台区拓扑识别系统，其特征在于：在信号发送装置中，在比信号发生器更接近变压器的位置设置信号削弱电路，信号削弱电路由连接CPU的相位选择开关（6）和陷波器组成，陷波器的一端连接电路相位选择开关（6），陷波器的另一端通过电阻（R）连接到N线；相位选择开关（6）的另一端分别连接A、B、C相线，相位选择开关（6）有四个位置，分别为空、陷波器连接A相线、陷波器连接B相线、陷波器连接C相线；当信号发生器工作时，相位选择开关（6）与信号发生器选择开关（5）同步，当信号发生器停止工作时，相位选择开关（6）放在空位。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春海，李建凯，陈贺，刘立锋，王诚，高军利，孔江涛，沈占辉，常生强，芦斌，何世鹏，刘晓龙，崔振伟，郝立佳，李永津，支智勇，刘朋飞，刘海涛，李峥，安志国，吴纳磊，王志辉，王强，高胜国，翟志国，张奎仲，张向平，张权，王欣，胡金路，
申请(专利权)人：石家庄科林电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13