一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法技术

本申请公开了一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，应用于基于载波通信技术的低压电力线用电信息采集系统，该系统包括集中器、电表、采集器以及在物理线路开关处安装的开关监控装置，开关监控装置具备载波通信功能及电物理量的采集功能，集中器、电表、采集器以及开关监控装置初始化，建立电力线通信网络，所有设备在通信网络中成功组网，由集中器中的载波主模块CCO，通过比对载波节点的三相过零时间点进行相位识别和台区识别，获取整个台区的设备所属的相位信息以及台区归属信息，集中器根据台区拓扑识别指令，通过载波主模块CCO启动物理拓扑识别。本申请可准确获取低压电力线的物理线路关系，为基于该物理线路关系的应用提供依据。

An Electrical Topology Recognition Method Based on Clustering Recursive Algorithms

【技术实现步骤摘要】
一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法
本专利技术涉及载波通信
，尤其涉及一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法。
技术介绍
目前基于载波通信技术或加装外置台区识别仪，可实现台区归属关系以及电表的相位自动识别，但该台区归属关系识别仅限于判别电表是否归属于本台区，无法判定该台区内电表的物理关系拓扑，如哪些电表在同一个表箱，哪些电表在同一条分支线路，哪些电表在同一个分支开关下等。目前物理拓扑识别方法，主要是在各分支开关处新增设备，将载波通信技术的逻辑拓扑关系近似为台区的物理拓扑关系，但该方法在电表模块不以开关处设备作为中继的应用场景可能存在误判，因逻辑拓扑与实际的物理拓扑不一致导致物理拓扑识别错误。同时现有的载波通信技术，完成该台区电表的相位识别及归属关系识别的前提基础下进行的物理拓扑识别，其中，相位识别为必须条件，台区归属关系识别为非必须条件，若支持台区归属关系识别，则更有利于提高物理拓扑识别准确率。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。根据本专利技术的一个方面，一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，该方法应用于基于载波通信技术的低压电力线用电信息采集系统，该系统包括具备载波通信功能的集中器、电表、采集器以及在物理线路开关处安装的开关监控装置，所述开关监控装置具备载波通信功能及电物理量的采集功能，所述集中器、电表、采集器以及开关监控装置初始化，建立电力线通信网络；所有设备在所述通信网络中成功组网，由所述集中器中的载波主模块CCO，通过比对载波节点所属相位的过零时刻进行相位识别和台区识别，获取整个台区的设备所属的相位信息以及台区归属信息；所述集中器根据台区拓扑识别指令，通过所述载波主模块CCO启动物理拓扑识别。在一些实施方式中：所述载波主模块CCO发起物理拓扑识别的方法包括基于载波通信的SNR及噪声预估技术的物理线路识别或基于电物理量的物理线路识别。在一些实施方式中：基于载波通信的SNR及噪声预估技术的物理线路识别的由所述集中器指定其中任一块电表发起识别，为了避免信道冲突，在所述通信网络内所有节点依次进行识别，所述节点包括若干电表中的载波节点和开关监控装置的载波节点，包括以下步骤：T1.所述集中器中的载波主模块CCO根据相关原则进行选取若干电表中的载波节点依次进行若干所述电表分簇识别；T2.判断是否所有电表完成分簇识别，若否则返回T1，若是则所述载波主模块CCO获取初步的分簇识别结果以及该簇归属的开关监控装置的归属关系，根据开关监控装置的逻辑层级关系，从末端开始进行所述开关监控装置的识别，识别物理拓扑中的末端的开关监控装置与前端开关监控装置的分簇关系；T3.直至本次通信网络中所有设备完成分簇识别，所述集中器获取本次整个通信网络中所有设备的分簇信息，得出本次的物理拓扑结构；T4.是否设备归属全部判断完成，若否则重复步骤T1至T3,若是则得到最终识别的物理拓扑结构。在一些实施方式中：在步骤T1中，若干所述电表分簇识别包括以下步骤：S1.选取任一块所述电表在自己的识别时隙中，往电力线中发送电表特定信号；S2.若其他的电表及所述开关监控装置的载波节点无法监听到所述电表特定信号，则表明其不在该电表的信号范围内，返回步骤S1；若监听到所述电表特定信号，则记录所述电表特定信号的每个子载波的SNR值以及平均SNR值；S3.所述载波主模块COO获取载波通信网络内所有的电表及开关监控装置在所述电表分簇流程中记录的电表信息及SNR值；S4.所述载波主模块CCO根据获取查询到的电表信息及SNR值，根据设定判断原则来判断该电表是否有明确的归簇信息，若是则将电表之间SNR特性高相似性的分为相同的簇，电表与开关监控装置的SNR特性高相似性划分为该簇所属的分支开关关系，若否就将其他的电表或开关监控装置则不归入该簇或所属分支开关关系，但记录本次相似性特征；S5.判断本次指定的若干电表是否全部完成本次分簇识别，若否则返回步骤S1，若是，则所述载波主模块CCO再次选择电表中的载波节点进行分簇识别。在一些实施方式中：在步骤T2中，所述开关监控装置的识别步骤包括：R1.选取任一块所述开关监控装置在自己的识别时隙中，往电力线中发送开关特定信号；R2.若其他的开关监控装置及所述电表无法监听到所述开关特定信号，则表明其不在该开关监控装置的信号范围内，返回步骤R1；若监听到所述开关特定信号，则记录所述开关特定信号的每个子载波的SNR值以及平均SNR值；R3.所述载波主模块COO获取载波通信网络内所有的电表及开关监控装置在所述开关监控装置分簇流程中记录的开关监控装置信息及SNR值；R4.所述载波主模块CCO根据获取查询到的开关监控装置信息及SNR值，根据设定判断原则来判断该开关监控装置是否有明确的归簇信息，若是则将开关监控装置之间SNR特性高相似性的分为相同的簇，该簇中开关监控装置与上级开关监控装置的SNR特性高相似性划分该簇所属的上级分支开关关系，若否就将开关监控装置则不归入该簇或所属分支开关关系，但记录本次相似性特征；R5.判断本次指定的若干开关监控装置是否全部完成本次分簇识别，若否则返回步骤R1，若是，则所述载波主模块CCO再次选择开关监控装置中的载波节点进行分簇识别，判断是否所有开关监控装置完成分簇识别，若否则转向步骤R1，若是则进行下一步骤。在一些实施方式中：在步骤T1中，所述相关原则为逻辑拓扑相似性原则或节点序号原则。在一些实施方式中：在步骤S4中，所述设定的判断原则为根据电表之间的SNR特性以及电表与开关监控装置SNR特性归类划分为高相似性、低相似性、中等相似性三个区间。在一些实施方式中：在步骤S4中，对于电表多次识别与其他设备相似性均无法达到高相似性的区间，则在中等相似性的区间内选择相似性最高的电表或开关监控装置，将其归至该电表的簇或该开关监控装置归属关系；若电表与其他相似性均为低相似性区间，则置为单独为一簇或该电表的前置开关处未安装开关监控装置。在一些实施方式中：基于电物理量的物理线路识别方法是基于电物理量变化进行识别，包括以下步骤：Q1.在利用载波通信网络进行组网时，载波主模块CCO全网络同步的网络时钟；Q2.在相同的时间点，载波网络中所有设备同步采集相同电物理量并进行存储；Q3.判断是否需要继续采集，是则返回步骤Q2，否则获取CCO获取全网络中所有设备的电物理量信息；Q4.所述载波主模块CCO将获取电表与所述开关监控装置的电物理量的特征进行分析，选取其中一个电表，将其电物理量并与开关监控装置的电物理量进行比较，通过计算两者之间的特征差异并与阈值比较，确定开关监控装置与其中电表的相似性，建立开关监控装置与电表的相似性，将高相似性的电表归至开关监控装置下，形成相同的簇，对于相似性中等不易区分的，记录相关信息，不归至任意簇中；Q5.判断所述载波主模块CCO是否完成所有电表的分簇识别，若否，则重复步骤Q4；Q6.所述载波主模块CCO将未归簇的电表，将其电物理量的特征与各开关监控装置的电物理量特征进行比较，并归至相似度较高簇中；Q7.启动电物理量的开关监控装置分簇识别，所述载波主模块CCO根据网络层级，进行电物理量的开关监控装置分簇识别；Q8.判断是否通信网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，该方法应用于基于载波通信技术的低压电力线用电信息采集系统，该系统包括具备载波通信功能的集中器、电表、采集器以及在物理线路开关处安装的开关监控装置，所述开关监控装置具备载波通信功能及电物理量的采集功能，其特征在于：所述集中器、电表、采集器以及开关监控装置初始化，建立电力线通信网络；所有设备在所述通信网络中成功组网，由所述集中器中的载波主模块CCO，通过比对载波节点所属相位的过零时刻进行相位识别和台区识别，获取整个台区的设备所属的相位信息以及台区归属信息；所述集中器根据台区拓扑识别指令，通过所述载波主模块CCO启动物理拓扑识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，该方法应用于基于载波通信技术的低压电力线用电信息采集系统，该系统包括具备载波通信功能的集中器、电表、采集器以及在物理线路开关处安装的开关监控装置，所述开关监控装置具备载波通信功能及电物理量的采集功能，其特征在于：所述集中器、电表、采集器以及开关监控装置初始化，建立电力线通信网络；所有设备在所述通信网络中成功组网，由所述集中器中的载波主模块CCO，通过比对载波节点所属相位的过零时刻进行相位识别和台区识别，获取整个台区的设备所属的相位信息以及台区归属信息；所述集中器根据台区拓扑识别指令，通过所述载波主模块CCO启动物理拓扑识别。2.根据权利要求1所述的一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，其特征在于：所述载波主模块CCO发起物理拓扑识别的方法包括基于载波通信的SNR及噪声预估技术的物理线路识别或基于电物理量的物理线路识别。3.根据权利要求2所述的一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，其特征在于：基于载波通信的SNR及噪声预估技术的物理线路识别的由所述集中器指定其中任一块电表发起识别，为了避免信道冲突，在所述通信网络内所有节点依次进行识别，所述节点包括若干电表中的载波节点和开关监控装置的载波节点，包括以下步骤：T1.所述集中器中的载波主模块CCO根据相关原则进行选取若干电表中的载波节点依次进行若干所述电表分簇识别；T2.判断是否所有电表完成分簇识别，若否则返回T1，若是则所述载波主模块CCO获取初步的分簇识别结果以及该簇归属的开关监控装置的归属关系，根据开关监控装置的逻辑层级关系，从末端开始进行所述开关监控装置的识别，识别物理拓扑中的末端的开关监控装置与前端开关监控装置的分簇关系；T3.直至本次通信网络中所有设备完成分簇识别，所述集中器获取本次整个通信网络中所有设备的分簇信息，得出本次的物理拓扑结构；T4.是否设备归属全部判断完成，若否则重复步骤T1至T3,若是则得到最终识别的物理拓扑结构。4.根据权利要求3所述的一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，其特征在于：在步骤T1中，若干所述电表分簇识别包括以下步骤：S1.选取任一块所述电表在自己的识别时隙中，往电力线中发送电表特定信号；S2.若其他的电表及所述开关监控装置的载波节点无法监听到所述电表特定信号，则表明其不在该电表的信号范围内，返回步骤S1；若监听到所述电表特定信号，则记录所述电表特定信号的每个子载波的SNR值以及平均SNR值；S3.所述载波主模块COO获取载波通信网络内所有的电表及开关监控装置在所述电表分簇流程中记录的电表信息及SNR值；S4.所述载波主模块CCO根据获取查询到的电表信息及SNR值，根据设定判断原则来判断该电表是否有明确的归簇信息，若是则将电表之间SNR特性高相似性的分为相同的簇，电表与开关监控装置的SNR特性高相似性划分为该簇所属的分支开关关系，若否就将其他的电表或开关监控装置则不归入该簇或所属分支开关关系，但记录本次相似性特征；S5.判断本次指定的若干电表是否全部完成本次分簇识别，若否则返回步骤S1，若是，则所述载波主模块CCO再次选择电表中的载波节点进行分簇识别。5.根据权利要求2所述的一种基于分簇递归算法的电气拓扑识别方法，其特征在于：在步骤T2中，所述开关监控装置的识别步骤包括：R1.选取任一块所述开关监控装置在自己的识别时隙中，往电力线中发送开关特定信号；R2.若其他的开关监控装置及所述电表无法监听到所述开关特定信号，则表明其不在该开关监控装置的信号范围内，返回步骤R1；若监听到所述开关特定信号，则记录所述开关特定信号的每个子载波的SNR值以及平均SNR值；R3.所述载波主模块COO获取载波通信网络内所有的电表及开关监控装置在所述开关监控装置分簇流程中记录的开关监控装置信息及SNR值；R4.所述载波主模块CCO根据获取查询到的开关监控装置信息及SNR值，根据设定判断原则来判断该开关监控装置是否有明确的归簇信息，若是则将开关监控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥，史兵，那辰星，毛珊珊，洪海敏，陆欣，武占侠，刘飞飞，贾宝磊，王春，
申请(专利权)人：深圳市国电科技通信有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44