一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法和系统技术方案

本发明专利技术属于电力通信技术领域，公开了一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法和系统，包括以下步骤：S1、节点模块上电并加入网络中；同时开始监听其它节点发送的报文，计算邻居节点的RSSI值；S2、节点模块根据RTC时钟定期开启拓扑识别流程，向智能电表发送电压数据采集命令并接收电表返回电压数据，然后发送一跳本地广播，以供其它节点接收处理；S3、节点模块结合邻居节点的RSSI值以及电压数据，确定本次识别的父节点；S4、节点模块将识别得到父节点上传给路由模块；S5、路由模块根据各个节点模块上传的父节点信息，绘制出完整的网络拓扑图。本发明专利技术无需加装设备，并且通过分布式识别提高了识别效率，降低了系统运算量。降低了系统运算量。降低了系统运算量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法和系统


[0001]本专利技术涉及电力通信
，具体涉及一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法和系统。

技术介绍

[0002]配电网的拓扑结构，就是将电网通过断路器等开关设备将集中器、采集器、智能电表等元件相联系，抽象成与其样式无关的一个个节点，而把连接这些节点的电力线路抽象成线，进而以拓扑图的形式来表示这些节点之间的关系。
[0003]低压配电网拓扑识别，就是为了区分出台区内的供电线路中的各节点的上下级关系和分支，将低压台区可视化，提高现场故障排查的效率，解决长期困扰电力公司的运维痛点。目前拓扑识别主要有两种技术路线：一种是通过电力线载波通信或者向电路中注入特殊信号，同时在低压供电网络拓扑分支节点安装感知设备，进而识别网络拓扑；另一种是基于数据驱动的拓扑识别和还原方法，通过对智能电表的量测数据进行分析，挖掘电气量数据与拓扑间的内在联系，实现网络拓扑识别。其中，第一种方式需要在电网中加装收发设备，改变了现网环境，成本较高。第二种方式，目前主要依靠路由模块实现的集中式识别，存在算法复杂、运算量大、占用资源过多的弊端。

技术实现思路

[0004]为适应电力通信
的实际需求，本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法和系统，以避免了集中式识别运算量大、占用过多资源的弊端。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法，所述配电网包括配电变压器、集中器、安装在集中器上的路由模块、智能电表、安装在智能电表上的节点模块；所述节点模块和路由模块通过HPLC通信实现数据收发，所述拓扑识别方法包括以下步骤：
[0006]S1、节点模块上电并加入到路由模块的网络中，同时，节点模块开始监听其它节点发送的报文，计算邻居节点的RSSI值；
[0007]S2、节点模块根据RTC时钟定期向智能电表发送电压数据采集命令，电表收到命令后向节点模块返回电压数据；节点模块收到后将该电压数据向电力线发送一跳本地广播，以供邻居节点接收处理；
[0008]S3、节点模块结合邻居节点的RSSI值以及电压数据，确定本次识别的父节点；
[0009]S4、多次识别后，节点模块将统计识别次数最多的父节点作为本节点模块的父节点并上传给路由模块；
[0010]S5、路由模块根据各个节点模块上传的父节点信息，绘制出完整的网络拓扑图。
[0011]所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0012]S301、根据RSSI值对邻居节点进行排序，取最大的前N个节点作为待选父节点；
[0013]S302、去掉待选父节点中不符合条件的节点；
[0014]S303、在剩余的待选父节点中取RSSI值最大的节点作为本次识别的父节点。
[0015]所述步骤S302中，不符合条件的节点包括节点电压低于本节点电压的节点，RSSI值大于第一阈值的节点，以及没有入网或RSSI值为零的节点。
[0016]所述第一阈值为实际测试得到的同表箱内节点间的RSSI值。
[0017]所述步骤S301中，当台区内节点数少于N时，取所有的节点作为待选父节点。
[0018]所述步骤S303中，若有多个节点RSSI值最大且相同，则取其中电压最大的为本次识别的父节点。
[0019]所述步骤S303中，若无符合条件的父节点，则判断节点模块接收到路由模块的RSSI是否大于第二阈值，若是，则将路由模块作为本次识别的父节点。
[0020]所述第二阈值为实际测试得到的离路由模块最近的节点与路由模块间的RSSI值。
[0021]所述步骤S2中，节点模块通过状态机的方式实现上述步骤S1～S3，所述状态机共有4 种状态：TOPO_IDLE、TOPO_START、TOPO_PRE、TOPO_ING，其中：
[0022]TOPO_IDLE状态：处于等待状态，当进入NTB定时中断比较中断处理函数时，通过串口向智能电表发送电压数据采集命令，并发送出去，同时使程序流程进入TOPO_START状态；
[0023]TOPO_START状态：对邻居节点的RSSI进行排序，排序完成后进入TOPO_PRE状态；
[0024]TOPO_PRE状态：收集邻居节点广播的电压数据，等待收集完成后进入TOPO_ING状态；
[0025]TOPO_ING状态：进行父节点识别，识别完成后返回，处于等待状态。
[0026]此外，本专利技术还提供一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别系统，用于所述一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法。
[0027]本专利技术的工作原理描述如下：
[0028]本专利技术主要通过节点模块的父节点识别算法实现配电网的拓扑识别，其中，路由模块主要统计各个节点模块的识别结果，并进行展示。本专利技术的父节点识别算法基于智能电表测量的低压配电网的线路上交流220V电压有效值和周围邻居节点的接收信号强度实现。首先台区内所有节点采集同一时刻的电表电压测量值。受线路上的负载电流影响，距离变压器越远的节点，由于线路压降增加，测量到的交流220V电压有效值逐渐降低，据此可以判断各节点距离变压器的远近。各节点将采集到的电表电压数据通过本地一跳广播通信发送出去，之后周围一定距离范围内的其它节点可以接收到该通信报文。这样每一节点都可以获取周围所有邻居节点的电压数据，并判断出其它节点与本节点相比，距离变压器的远近。由于本专利技术采用的是电表测量的配电线路上的电压数据，不需要额外增加信号收发装置，实现更加方便。但是不同分支上其它节点的电压值也可能与本分支上的父节点的电压值相同，因此只通过电表电压数据无法准确判断父节点。本专利技术利用节点模块计算其它邻居节点的RSSI值 (Received Signal Strength Indicator，接收信号强度)，距离本节点模块越远，RSSI值越弱，据此可判断其它节点距离本节点模块的远近。由于不同分支上的节点与同分支上相邻节点之间的距离较远，接收信号强度也较弱，据此区分不同分支。因此，通过接收信号强度区分不同分支，同时通过电表电压判断节点间前后关系，即可准确判断父节点。路由模块统计各节点的父节点信息，若某节点不是任何一个节点的父节点，则该节点为末端叶子节点。拓扑学习从末端叶子节点开始，通过各节点的上下级关系可依次遍历每
条线路分支。如果两条分支最终汇集到同一节点或路由模块，则自动形成两条支路。据此可绘制出完整的网络拓扑图。
[0029]综上所述，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0030]1、本专利技术提出的分布式拓扑识别方法，利用各节点采集电表的量测数据和节点间的接收信号强度，自动计算出本节点的父节点，并将识别结果上报路由模块进行统计，避免了集中式识别运算量大、占用过多资源的弊端，通过分布式识别提高了识别效率，降低了系统的运算量。
[0031]2.本专利技术不需要预先分清各节点所处的拓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述配电网包括配电变压器、集中器、安装在集中器上的路由模块、智能电表、安装在智能电表上的节点模块；所述节点模块和路由模块通过HPLC通信实现数据收发，所述拓扑识别方法包括以下步骤：S1、节点模块上电并加入到路由模块的网络中，同时，节点模块开始监听其它节点发送的报文，计算邻居节点的RSSI值；S2、节点模块根据RTC时钟定期向智能电表发送电压数据采集命令，电表收到命令后向节点模块返回电压数据；节点模块收到后将该电压数据向电力线发送一跳本地广播，以供邻居节点接收处理；S3、节点模块结合邻居节点的RSSI值以及电压数据，确定本次识别的父节点；S4、多次识别后，节点模块将统计识别次数最多的父节点作为本节点模块的父节点并上传给路由模块；S5、路由模块根据各个节点模块上传的父节点信息，绘制出完整的网络拓扑图。2.根据权利要求1所述的一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：S301、根据RSSI值对邻居节点进行排序，取最大的前N个节点作为待选父节点；S302、去掉待选父节点中不符合条件的节点；S303、在剩余的待选父节点中取RSSI值最大的节点作为本次识别的父节点。3.根据权利要求2所述的一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述步骤S302中，不符合条件的节点包括节点电压低于本节点电压的节点，RSSI值大于第一阈值的节点，以及没有入网或RSSI值为零的节点。4.根据权利要求3所述的一种基于量测数据的分布式配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述第一阈值为实际测试得到的同表箱内节点间的RSSI值。5.根据权利要求2所述的一种基于量测数据的分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔健，胡小晔，陈朝朝，崔晓红，孟祥泉，
申请(专利权)人：青岛东软载波科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：