一种具备拓扑识别功能的智能量测开关及拓扑识别方法技术

本发明专利技术公开了一种具备拓扑识别功能的智能量测开关及拓扑识别方法，此开关包括主控模块、电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块；电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块均与主控模块相连；通信模块用于与上行设备之间的远程通讯；时钟模块用于实现准确的时钟数据；拓扑识别电流发生模块用于产生拓扑识别电流信号；计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置；主控模块用于向拓扑识别电流发生模块下发电流发送指令，以及接收计量模块的输出信号，并通过通讯模块将输出信号发送至终端。本发明专利技术具有操作简便、提高供电可靠性与电网运维管理水平、拓扑识别准确度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具备拓扑识别功能的智能量测开关及拓扑识别方法
本专利技术主要涉及智能电网
，具体涉及一种具备拓扑识别功能的智能量测开关及拓扑识别方法。
技术介绍
随着国家电网公司在智能电网建设方面的投入不断加大，智能电网建设的成效显著，智能电网的故障抢修、线损管理、反窃电等功能应用广泛。但是由于现在系统的拓扑与实际拓扑不一致，导致最终结果数据的准确性大大降低。在低压配电网中，网络拓扑信息的缺失或不准确是一个值得关注的问题。准确的用户侧相位和拓扑连接关系对配电网的运维管理具有重要意义。通常，电力公司在企业地理信息系统中记录和管理各种配电设备和资产的网络连接信息。但是，相当多的企业GIS仅覆盖中压配电网，而有关低压配电网的信息较少。由于配电网络的广泛覆盖，电源的快速变化以及缺乏在配电变压器下游建立低压网络拓扑的工作资源和有效的技术手段，加上频繁的线路升级和新客户的增加，目前，国内大多数电力公司的GIS中都没有低压配电网的拓扑记录。人工进行在线排查费时费力，而且不能具备拓扑变化后的系统自动变更。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种操作简便、提高供电可靠性与电网运维管理水平的具备拓扑识别功能的智能量测开关及拓扑识别方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种具备拓扑识别功能的智能量测开关，包括主控模块、电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块；所述电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块均与所述主控模块相连；所述通信模块用于与上行设备之间的远程通讯；所述时钟模块用于实现准确的时钟数据；所述拓扑识别电流发生模块用于产生拓扑识别电流信号；所述计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置；所述主控模块用于向所述拓扑识别电流发生模块下发电流发送指令，以及接收计量模块的输出信号，并通过通讯模块将输出信号发送至终端。作为上述技术方案的进一步改进：所述计量模块包括电流采样电路和CT取电电路，其中电流采样电路用于对拓扑识别电流信号进行采样；其中电流采样电路包括三路子电路，各所述子电路均包括依次连接的电流互感器、整流桥、RC滤波电路和放大电路；所述CT取电电路用于在电压取电异常时，结合电源模块为其它模块提供直流电源。所述电源模块包括整流电路和稳压电路，整流电路和稳压电路串联；整流电路用于将电网输入的交流电能转换为直流电能，稳压电路用于将直流电能转换为稳定的直流电能并供电；稳压电路包括5V电源电路和3.3V电源电路，5V电源电路用于将直流电能转换为稳定的5V电源电压并供电，3.3V电源电路用于将5V电源转换为3.3V电源并供电；其中整流电路整流后的整流电源VCC通过电容C2和C3接地滤波后，输入到芯片VR1的输入端，芯片VR1的输出端直接输入+5V电源信号，并通过电容C4和C5接地滤波后，再通过二极管D1保护，然后输入到电源芯片VR2的输入端；电源芯片VR2的输出端直接输出+3.3V电源信号，并通过电容C6和C7接地并滤波。本专利技术还公开了一种基于如上所述的具备拓扑识别功能的智能量测开关的拓扑识别方法，包括步骤：1)将各智能量测开关安装在需要进行拓扑识别的用电终端，并进行组网；2)对所有智能量测开关发送“清除拓扑数据”指令，拓扑数据清理完毕后，对第i台智能量测开关发送“发送拓扑识别电流信号”指令；对应所述拓扑识别电流发生模块产生拓扑识别电流信号；3)对所有智能量测开关发送“查询拓扑数据”指令，计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置；4)接着对第i+1台智能量测开关发送“发送拓扑信号”指令，直到所属的所有开关轮询完成，分析查询到的拓扑数据，形成拓扑关系图。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤2)中，对应所述拓扑识别电流发生模块产生拓扑识别电流信号的具体过程为：进行电压过零点检测，检测到电压过零后，打开主控模块对应的IO口，进行拓扑识别电流信号的注入，过零后自动关闭主控模块对应的IO口，完成拓扑识别电流信号的注入。在步骤3)中，计量模块接收到主控模块的拓扑识别命令，进入信号监测状态，实时接收并解析来自其他智能量测开关的拓扑识别电流发生模块的拓扑识别电流信号，判断其所处台区，将低压台区从变压器到分支箱、分支箱到表箱、表箱到户表的网络拓扑结构进行自动绘制，并且将数据传输给主控模块。在步骤4)之后，还包括步骤5)：对拓扑关系图的准确度进行判断。步骤5)的具体过程为：5.1)将低压台区的网络拓扑关系依次按变压器-分支箱-表箱-户表的层次进行划分；5.2)通过各智能量测开关的计量模块获取变压器、分支箱、表箱、户表处的电压、电流数据；5.3)分别计算变压器至分支箱、分支箱至表箱、表箱至户表的线路损耗，最终得到其对应的线路损耗率；5.4)判断对应的线路损耗率是否在预设范围内，如果在预设范围内，则判断对应的网络拓扑关系正确，否则为网终拓扑异常。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过拓扑识别电流发生模块产生拓扑识别电流信号，计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置，最终获得低压配电网拓扑结构，并能够实时在线监测配电网拓扑结构的变化，实现对低压网拓扑结构的实时监测与上报，有利于提高供电可靠性与电网运维管理水平。另外，本专利技术的具备拓扑识别功能的智能量测开关结构简单。本专利技术的基于智能量测开关的拓扑识别方案，对主控模块、电源模块、拓扑电流识别模块等分别进行了设计，明确了拓扑识别电流特征及关键参数，提出了完善的拓扑识别流程，给出了信息编码方式及数据帧格式，设计了通信网络协议栈结构及报文封装格式；经实验验证与分析表明，本专利技术的拓扑识别时间短、功耗低、识别准确率达100％，能有效解决现有技术存在的缺陷，可在低压配电网中进行大规模推广应用，前景十分广阔。本专利技术在进行拓扑识别电流信号的识别过程中，也可以将拓扑识别电流过零时间点与配电网各相的过零点进行比较，如两者的过零时间点相同，则可判断对应的节点处于相应的相线上，进一步也可比较得到不同相线上的不同节点，实现后续拓扑结构的精准绘制。本专利技术通过各层次之间的线路损耗率计算并进行判断，从而来判断对应的网络拓扑是否正确，保障最终的网络拓扑关系准确无误。附图说明图1为本专利技术的智能量测开关在实施例的方框结构图。图2为本专利技术的主控模块在实施例的电路原理图。图3为本专利技术的时钟模块在实施例的电路原理图。图4为本专利技术的特征电流在实施例的发送流程图。图5为本专利技术的拓扑识别电流特征示意图。图6为本专利技术的电源模块在实施例的电路原理图。图7为本专利技术的电压采样模块在实施例的电路原理图。图8为本专利技术的CT取电模块在实施例的电路原理图。图9为本专利技术的拓扑识别方法在实施例的流程图。图10为本专利技术的通信网络协议栈定义图。图11为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备拓扑识别功能的智能量测开关，其特征在于，包括主控模块、电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块；所述电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块均与所述主控模块相连；所述通信模块用于与上行设备之间的远程通讯；所述时钟模块用于实现准确的时钟数据；所述拓扑识别电流发生模块用于产生拓扑识别电流信号；所述计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置；所述主控模块用于向所述拓扑识别电流发生模块下发电流发送指令，以及接收计量模块的输出信号，并通过通讯模块将输出信号发送至终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种具备拓扑识别功能的智能量测开关，其特征在于，包括主控模块、电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块；所述电源模块、计量模块、通信模块、时钟模块和拓扑识别电流发生模块均与所述主控模块相连；所述通信模块用于与上行设备之间的远程通讯；所述时钟模块用于实现准确的时钟数据；所述拓扑识别电流发生模块用于产生拓扑识别电流信号；所述计量模块用于采集拓扑识别电流信号并进行分析以得其对应所处拓扑位置；所述主控模块用于向所述拓扑识别电流发生模块下发电流发送指令，以及接收计量模块的输出信号，并通过通讯模块将输出信号发送至终端。


2.根据权利要求1所述的具备拓扑识别功能的智能量测开关，其特征在于，所述计量模块包括电流采样电路和CT取电电路，其中电流采样电路用于对拓扑识别电流信号进行采样；其中电流采样电路包括多路子电路，各所述子电路均包括依次连接的电流互感器、整流桥、RC滤波电路和放大电路；所述CT取电电路用于在电压取电异常时，结合电源模块为其它模块提供直流电源。


3.根据权利要求2所述的具备拓扑识别功能的智能量测开关，其特征在于，所述电源模块包括整流电路和稳压电路，整流电路和稳压电路串联；整流电路用于将电网输入的交流电能转换为直流电能，稳压电路用于将直流电能转换为稳定的直流电能并供电；稳压电路包括5V电源电路和3.3V电源电路，5V电源电路用于将直流电能转换为稳定的5V电源电压并供电，3.3V电源电路用于将5V电源转换为3.3V电源并供电；其中整流电路整流后的整流电源VCC通过电容C2和C3接地滤波后，输入到芯片VR1的输入端，芯片VR1的输出端直接输入+5V电源信号，并通过电容C4和C5接地滤波后，再通过二极管D1保护，然后输入到电源芯片VR2的输入端；电源芯片VR2的输出端直接输出+3.3V电源信号，并通过电容C6和C7接地并滤波。


4.一种基于权利要求1～3中任意一项所述的具备拓扑识别功能的智能量测开关的拓扑识别方法，其特征在于，包括步骤：
1)将各智能量测开...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊德智，肖宇，卿曦，刘小平，柳青，陈浩，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司供电服务中心计量中心，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43