基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法技术

本发明专利技术提供一种基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法，利用各节点负荷功率的时空特征，及其受电路原理约束的关联关系，无需向电网注入大功率或高频信号，也无需投入大量的人力物力，即可实现低压配网物理拓扑识别。

【技术实现步骤摘要】
基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法
本专利技术涉及低压配电网运行管理
，特别是涉及一种基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法。
技术介绍
目前，随着城镇建设的不断加速，低压配电网的规模日趋庞大，结构更加复杂，居民和工业的用电需求也呈现大幅度的增长，低压配电台区的线损和供能质量问题也逐渐暴露出来。在智能电网建设的大背景下，通过物联网在智能电网中的应用，利用其在信息的获取与处理能力促进信息间的互动与融合，进而提升供电可靠性和配网运行管理水平，已经成为智能电网建设的趋势。低压配电用电环节是智能电网极为重要的一个环节，也是目前管理比较薄弱的环节，具体表现在：1、因低压配电网络大多埋在管道中，现场进行户变关系核查困难；而传统的台区识别技术需要安排人员到现场进行数据采集，同样需要持续的投入人力到现场进行户变关系的采集；2、台区串户现象比较常见，传统靠人工方式进行数据质量提升投入大，但收效不理想。目前，电力营销部门大都采用人工现场逐户排查与用电信息采集系统相配合的方式来核查与纠正台区的户-变隶属关系。这种方法一是逐户排查的效率低，需要耗费大量的人力、物力，二是依赖于核查人员及手段，准确性难以保证。现有的低压拓扑识别技术，包括：1)断电鉴别法。通过依次切断配电组合开关，来监察停止供电的设备、线缆、区域和相关配置，进而确定线缆的连接关系，固定配送的信息。但该方案是以断电为前提手段的，所以供电可靠性会受损，也会给用户实际生活带来不便，有扰民之嫌。同时因为需要断电，也会给正在使用的电器设备或者产品造成损害，从而造成用户投诉率增加。按照流程规定，供电部门停电须下发相应的停电通知，且需消耗大量人力。另外停电也或许会造成难预测的或然性断电，所以必须制定科学的断电方案，准备意外预案。2)单相大功率负荷测变法。该方法需要采用单相大功率负荷设备，诸如电焊机、风机等。同时需要安装电流变化监测挂接设备和电流钳表。该方法首先要把大功率单相负荷设备接入线路末端，通过对该设备进行启动、暂停的操作，观察电流钳表所显示的电流的变化，从而确定线接关系。但此方法的缺点为单相大功率负荷设备的暂停、启动操作不能一次结束，需要至少反复操作两三次，由此产生的电流巨大落差变，可能使用户的电器设备损害，引发用电安全事故。3)电缆识别仪检测法。此方法通过检测特定的信号来确定线路线接关系。目前主要有两种实现方式，一种是将特殊信号加入到需要鉴别的低压线缆的一端线芯，将配套的信号接收仪安装在需要识别的目标线缆的另一端，检测其能否接收到特殊信号，从而实现识别；另外一种是基于电磁感应原理的，在需要识别的目标线缆外部安装信号发射器，因为电磁感应，电缆金属铠装层上则可感应出一个特殊信号，在目标线缆的另一端安装配套的信号接收仪，检测其能否接受到此特殊信号，则可实现识别，然而该方法中仪器设备价格过高，一次性投入非常大，不易规模化使用。目前低压配网运行管理中存在的问题：低压配网基础资料不全，造成资料和实际线路拓扑不匹配；用户私自搭接用电线路，尤其是在低压配网台区交界处，容易造成交叉现象，加重了低压配网线路混乱程度；台区切割或负荷异动等没有及时更新记录资料。现有的低压拓扑识别技术需要依靠复杂的大功率设备、昂贵的仪器以及大量的人力来完成，会对电网的正常运行产生一定的影响，并且经济成本较高。因此，需要提供一种基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于负荷时空特征的低压配网及物理拓扑识别方法，利用各节点负荷功率的时空特征，及其受电路原理约束的关联关系，无需向电网注入大功率或高频信号，也无需投入大量的人力物力，即可实现低压配网物理拓扑识别。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种基于负荷时空特征的低压配网物理拓扑识别方法，包括步骤：1)台区智能终端通过电力载波发出拓扑识别指令；2)同台区内各节点拓扑识别装置计算并记录电压过零点时间，并上传至对应的台区智能终端；3)台区智能终端记录并分析各节点的过零点时间阵列[t1，t2，t3…]，过零点时间相同的节点判定为同相节点，基于三相供电将各台区内各节点分为三组；4)台区智能终端向各组节点发送功率信息采集指令，各节点拓扑识别装置计算并上传功率数据信息至台区智能终端，功率数据信息包含有功和无功功率数值信息以及对应时间信息；5)台区智能终端根据负荷时空特征分别对各组节点进行物理连接关系判别；6)台区智能终端确定所有分组的物理拓扑，完成台区拓扑识别，生成低压台区拓扑描述文件并上传到配电主站系统；各台区节点处安装有台区智能终端，各台区节点、各级分支箱节点和/或用户表箱节点处分别安装有节点拓扑识别装置，台区智能终端和节点拓扑识别装置具有唯一的辨识码，并与各自安装处节点位置信息绑定。作为优选：所述步骤5)包括步骤：51)台区智能终端对各节点的有功功率和无功功率数据进行关联度计算，表示为(Ra，Rr)，R用来描述两个固定变量X、Y之间的联系的紧密程度，介于-1和1之间，通常表示为R，N是样本数，R绝对值越大，相关性越强，R计算公式如式(4)所示：当节点之间有功和无功关联度均大于各自的预设阈值，即可判定两节点之间直接物理相连；52)台区智能终端默认依次对若干个节点有功功率和无功功率进行线性叠加，并将叠加结果分别与剩余节点进行关联度分析，分析方法与步骤51)中关联度分析方法相同，当叠加结果与某个节点x的关联度(Ra，Rr)分别大于各自预设阈值，则可判定这些节点之间直接相连，并且功率由节点x流入该若干个节点，以此类推，遍历所有节点。作为优选：默认直接物理相连的两节点之间有功功率关联度大于0.9，无功功率大于0.95，并且两节点间，功率流向为从有功功率大的节点流向有功功率小的节点。作为优选：所述步骤3)包括：台区智能终端记录并分析各节点的过零点时间阵列[t1，t2，t3…]，若节点时间阵列之间时间偏差均在预设范围内，即可认为节点的过零点时间相同，则认为这些节点为同相节点，基于采用三相供电，将台区内节点分为三组。作为优选：步骤4)包括：台区智能终端向各组节点发送功率信息采集指令，各节点拓扑识别装置以一定频率计算并上传功率数据信息至台区智能终端，功率数据信息包含有功和无功功率数值信息以及对应时间信息，其中采集时间设置为一天。作为优选：所述步骤2)包括：台区智能终端通过电力载波发出识别指令，台区内各节点处拓扑装置开始计算并记录电压过零点时间，各节点拓扑识别装置记录多个周波过零点时间，并上传到台区智能终端。作为优选：同一台区内各装置通过电力载波线路进行组网，各台区之间通过但不局限于光纤/4G/等方式进行组网。作为优选：所述节点位置信息包括节点安装位置的经纬度信息、各台区、分支箱、用户信息。本专利技术采用的另一个技术方案是提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负荷时空特征的低压配网物理拓扑识别方法，其特征在于，包括步骤：/n1)台区智能终端通过电力载波发出拓扑识别指令；/n2)同台区内各节点拓扑识别装置计算并记录电压过零点时间，并上传至对应的台区智能终端；/n3)台区智能终端记录并分析各节点的过零点时间阵列[t1，t2，t3…]，过零点时间相同的节点判定为同相节点，基于三相供电将各台区内各节点分为三组；/n4)台区智能终端向各组节点发送功率信息采集指令，各节点拓扑识别装置计算并上传功率数据信息至台区智能终端，功率数据信息包含有功和无功功率数值信息以及对应时间信息；/n5)台区智能终端根据负荷时空特征分别对各组节点进行物理连接关系判别；/n6))台区智能终端确定所有分组的物理拓扑，完成台区拓扑识别，生成低压台区拓扑描述文件并上传到配电主站系统；/n各台区节点处安装有台区智能终端，各台区节点、各级分支箱节点和/或用户表箱节点处分别安装有节点拓扑识别装置，台区智能终端和节点拓扑识别装置具有唯一的辨识码，并与各自安装处节点位置信息绑定。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于负荷时空特征的低压配网物理拓扑识别方法，其特征在于，包括步骤：
1)台区智能终端通过电力载波发出拓扑识别指令；
2)同台区内各节点拓扑识别装置计算并记录电压过零点时间，并上传至对应的台区智能终端；
3)台区智能终端记录并分析各节点的过零点时间阵列[t1，t2，t3…]，过零点时间相同的节点判定为同相节点，基于三相供电将各台区内各节点分为三组；
4)台区智能终端向各组节点发送功率信息采集指令，各节点拓扑识别装置计算并上传功率数据信息至台区智能终端，功率数据信息包含有功和无功功率数值信息以及对应时间信息；
5)台区智能终端根据负荷时空特征分别对各组节点进行物理连接关系判别；
6))台区智能终端确定所有分组的物理拓扑，完成台区拓扑识别，生成低压台区拓扑描述文件并上传到配电主站系统；
各台区节点处安装有台区智能终端，各台区节点、各级分支箱节点和/或用户表箱节点处分别安装有节点拓扑识别装置，台区智能终端和节点拓扑识别装置具有唯一的辨识码，并与各自安装处节点位置信息绑定。


2.根据权利要求1所述的基于负荷时空特征的低压配网物理拓扑识别方法，其特征在于：
所述步骤5)包括步骤：
51)台区智能终端对各节点的有功功率和无功功率数据进行关联度计算，表示为(Ra，Rr)，R用来描述两个固定变量X、Y之间的联系的紧密程度，介于-1和1之间，通常表示为R，N是样本数，R绝对值越大，相关性越强，R计算公式如式(4)所示：



当节点之间有功和无功关联度均大于各自的预设阈值，即可判定两节点之间直接物理相连；
52)台区智能终端默认依次对若干个节点有功功率和无功功率进行线性叠加，并将叠加结果分别与剩余节点进行关联度分析，分析方法与步骤51)中关联度分析方法相同，当叠加结果与某个节点x的关联度(Ra，Rr)分别大于各自预设阈值，则可判定这些节点之间直接相连，并且功率由节点x流入该若干个节点，以此类推，遍历所有节点。


3.根据权利要求2所述的基于负荷时空特征的低压配网物理拓扑识别方法，其特征在于：
默认直接物理相连的两节点之间有功功率关联度大于0.9，无功功率大于0.95，并且两节点间，功率流向为从...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡泽祥，苏忠阳，黄勇，李立浧，赵立，肖庆华，
申请(专利权)人：广州穗华能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44