一种低压电网台区拓扑识别系统及识别方法技术方案

一种低压电网台区拓扑识别系统及识别方法，系统包括设置于抄表端的集中器及设置于用户端的电表，电表内设置有载波通信模块，集中器和电表通过电力线连接；设置于电表内的拓扑发送模块，拓扑发送模块用于将携带有拓扑特征信号的电流注入到电力线中，拓扑特征信号为占空比不等于50％的矩形波信号，拓扑特征信号中包含有表地址；设置于抄表端每一相电力线上的拓扑接收模块，拓扑接收模块用于采集由携带拓扑特征信号的电流产生的磁场信息，并将采集到的磁场信息转换及输出；设置于抄表端的拓扑数据处理模块，每三相电力线对应设置一个拓扑数据处理模块，拓扑数据处理模块用于接收来自拓扑接收模块的信息并解析计算，得到拓扑结果及台区户变关系。台区户变关系。台区户变关系。

【技术实现步骤摘要】
一种低压电网台区拓扑识别系统及识别方法


[0001]本专利技术属于配电自动化
，尤指涉及一种低压电网台区拓扑识别系统及识别方法。

技术介绍

[0002]随着智慧电力和智能电网技术的兴起，电网系统管理逐渐走向智能化、远程化。台区是指一个变压器的供电线路覆盖区域。以低压三相电网为例，变压器三相电的每一相均有几十到几百的电表，整个台区电表分布复杂，要想实现电网的精细化管理，必须要正确获得每个智能电表的台区隶属关系。通过拓扑技术手段配电方可以知道每户电表位于台变下哪一相线以及电表网络前后位置，当电网系统出现故障时，配电方可以及时确定故障点，配合通信技术实现定点断电，定点维修，不仅降低了日常维护成本，减少事故危害，更缩短了维修时间。
[0003]为了便于台区拓扑识别，现有技术有通过向供电支路注入特征电流的方式进行拓扑识别，如公开号为CN111030303A的中国专利技术专利申请，通过向线路中注入频率为100kHz矩形波信号实现功能拓扑。但电网环境中用户使用的开关电源开关频率躲在50kHz～150kHz内，使用100kHz矩形波信号进行拓扑识别，容易存在噪声干扰的问题。使用频率低于1kHz的信号进行拓扑识别，从图1可以看出，频率低于1kHz的信号也会存在被电网工频谐波干扰的问题。如果使用超低频率信号进行拓扑识别，为了减小谐波噪声干扰，就要增加信号电流值来与噪声抗衡，在增加信号电流量的同时会引入安全风险，减少模块的使用寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种抗干扰能力强、可以有效实现台区识别的低压电网台区拓扑识别系统及识别方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：
[0006]一种低压电网台区拓扑识别系统，包括设置于抄表端的集中器以及设置于用户端的电表，所述电表内设置有载波通信模块，所述集中器和所述电表通过电力线连接；还包括：设置于所述电表内的拓扑发送模块，所述拓扑发送模块用于将携带有拓扑特征信号的电流注入到电力线中，所述拓扑特征信号为占空比不等于50％的矩形波信号，所述拓扑特征信号中包含有表地址信息；设置于抄表端每一相电力线上的拓扑接收模块，所述拓扑接收模块用于采集由携带有拓扑特征信号的电流产生的磁场信息，并将采集到的磁场信息进行转换并输出；设置于抄表端的拓扑数据处理模块，每三相电力线对应设置一个拓扑数据处理模块，所述拓扑数据处理模块用于接收来自所述拓扑接收模块的信息并解析及计算，得到拓扑结果以及台区户变关系。
[0007]进一步的，所述拓扑发送模块包括信息接收与处理控制模块、数模转换模块、强弱电耦合级联模块以及为以上模块供电的第一供电模块；所述信息接收与处理控制模块与所述载波通信模块连接，用于侦听所述载波通信模块与所述电表的交互信息并提取出表地址
信息，然后将表地址信息转换为所述拓扑特征信号发送给所述数模转换模块；所述数模转换模块用于将所述拓扑特征信号转换为模拟信号并发送给所述强弱电耦合级联模块；所述强弱电耦合级联模块用于将所述数模转换模块输出的模拟信号耦合注入至电力线中。
[0008]进一步的，所述信息接收与处理控制模块采用PWM编码的方式产生所述拓扑特征信号：所述信息接收与处理控制模块将表地址按字节拆分，字节中每位数据基于物理层逻辑处理，每固定时间长度的PWM波表示数据1，每固定时间长度无PWM波表示数据0，或者用两种不同频PWM波分别表征数据1和0。
[0009]进一步的，所述拓扑接收模块包括信号采集模块、信号处理模块以及为前述模块供电的第二供电模块，所述信号采集模块包括用于采集所述电力线上电流信号的TMR芯片。
[0010]进一步的，所述信号采集模块还包括与所述TMR芯片相连的差分信号处理电路以及与所述差分信号处理电路相连的滤波电路；所述TMR芯片将感应到的磁场以差分电压的形式输出至所述差分处理电路；所述差分处理电路将所述TMR芯片输出的差分电压放大后转换为对地电压，输出至所述滤波电路；所述滤波电路将对差分处理电路输出的电压信号进行滤波。
[0011]进一步的，所述信号处理模块包括依次连接的高通滤波电路、带通滤波电路及加法电路。
[0012]本专利技术还提供了一种低压电网台区拓扑识别方法，电网的抄表端设置有集中器，用户端设置有电表，在电表端设置拓扑发送模块，在抄表端每一相电力线上设置拓扑接收模块，在抄表端设置拓扑数据处理模块，每三相电力线对应设置一个拓扑数据处理模块，所述电表内设置有载波通信模块，所述集中器和所述电表通过电力线连接；
[0013]台区识别方法的步骤如下：
[0014]所述集中器发出拓扑命令，启动电表拓扑，拓扑命令经电力线传播至所述电表；
[0015]所述载波通信模块接收到来自所述集中器的拓扑命令后，向所述拓扑发送模块发送指令，所述拓扑发送模块编制拓扑特征信号，所述拓扑特征信号为占空比不等于50％的矩形波信号，所述拓扑特征信号中包含有表地址信息，所述拓扑发送模块将携带有所述拓扑特征信号的电流注入到电力线中；
[0016]所述拓扑接收模块从电力线采集由携带有拓扑特征信号的电流产生的磁场信号，并将采集到的磁场信息转换输出至所述拓扑信号处理模块；
[0017]所述拓扑信号处理模块对接收来自所述拓扑接收模块的信息进行反编译，解析表地址并计算拓扑结果，确定台区户变关系。
[0018]进一步的，所述拓扑特征信号采用频率为46875Hz、正占空比等于75％的矩形波信号。
[0019]由以上技术方案可知，本专利技术采用占空比不等于50％的矩形波信号作为拓扑特征信号，采用特殊的拓扑特征信号，将该拓扑特征信号注入电力线中，该拓扑特征信号携带有偶次谐波分量，相当于采用双频通信的手段，将矩形波基频和二次倍频频率作为通信频率使用，通过同一矩形波产生的双频具有固定的相位差，双频相位差固定有利于接收端处理信号，通过确定相差可将大量同频域干扰杂波滤除，提高信号的抗干扰能力，而且采用特定占空比的矩形波信号，可以降低用电负载，选频范围既可以避开超低频段工频谐波，又可以避开开关电源对信号的干扰，并区别于其它形式的信号，有效地实现台区拓扑识别。在优选
的技术方案中，采用频率为46875Hz、正占空比等于75％的矩形波信号作为拓扑特征信号，该信号的基频46.875kHz在工频940次谐波左右，倍频93.750kHz在工频1875次谐波左右，受谐波干扰较小(图1所示列表中最高规定25次谐波频率为1.25kHz)。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为国标规定的电网中谐波电流允许值列表；
[0022]图2为本专利技术实施例台区拓扑识别系统的框图；
[0023]图3为本专利技术实施例拓扑发送模块的框图；
[0024]图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压电网台区拓扑识别系统，包括设置于抄表端的集中器以及设置于用户端的电表，所述电表内设置有载波通信模块，所述集中器和所述电表通过电力线连接；其特征在于，还包括：设置于所述电表内的拓扑发送模块，所述拓扑发送模块用于将携带有拓扑特征信号的电流注入到电力线中，所述拓扑特征信号为占空比不等于50％的矩形波信号，所述拓扑特征信号中包含有表地址信息；设置于抄表端每一相电力线上的拓扑接收模块，所述拓扑接收模块用于采集由携带有拓扑特征信号的电流产生的磁场信息，并将采集到的磁场信息进行转换并输出；设置于抄表端的拓扑数据处理模块，每三相电力线对应设置一个拓扑数据处理模块，所述拓扑数据处理模块用于接收来自所述拓扑接收模块的信息并解析及计算，得到拓扑结果以及台区户变关系。2.如权利要求1所述的低压电网台区拓扑识别系统，其特征在于：所述拓扑发送模块包括信息接收与处理控制模块、数模转换模块、强弱电耦合级联模块以及为以上模块供电的第一供电模块；所述信息接收与处理控制模块与所述载波通信模块连接，用于侦听所述载波通信模块与所述电表的交互信息并提取出表地址信息，然后将表地址信息转换为所述拓扑特征信号发送给所述数模转换模块；所述数模转换模块用于将所述拓扑特征信号转换为模拟信号并发送给所述强弱电耦合级联模块；所述强弱电耦合级联模块用于将所述数模转换模块输出的模拟信号耦合注入至电力线中。3.如权利要求2所述的低压电网台区拓扑识别系统，其特征在于：所述信息接收与处理控制模块采用PWM编码的方式产生所述拓扑特征信号：所述信息接收与处理控制模块将表地址按字节拆分，字节中每位数据基于物理层逻辑处理，每固定时间长度的PWM波表示数据1，每固定时间长度无PWM波表示数据0，或者用两种不同频PWM波分别表征数据1和0。4.如权利要求1所述的低压电网台区拓扑识别系统，其特征在于：所述拓扑接收模块包括信号采集模块、信号处理模块以及为前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家训，
申请(专利权)人：珠海多创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：