一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于无功负荷变化的台区拓扑识别装置及方法，通过监测系统和多个的监测装置协调工作实现台区拓扑结构自动识别。监测系统通过网络控制各个监测装置，通知各监测装置进行无功负荷变动序列信号输出或者进行电流电压采集识别。监测装置包括电压、电流采样单元、可控无功负荷投切单元、中央处理单元和通信单元。指定一个监测装置作为发送设备，启动无功负荷特性序列加载，收到指令后通过继电器控制触发电路驱动电容器的投切，实现无功负荷变动，利用等间隔的切换实现监测装置输出有规律的无功负荷信号序列；其他监测装置的电压、电流测量采集单元同步进行同样间隔的分时段采样，根据采样计算无功功率变动情况，判断此监测装置是否为指定发送装置的上级。通信单元将分析结果上传监测系统，监测系统中通过多次测量，逐级分析各分支的节点上下级关系，自动识别复杂的台区拓扑关系。自动识别复杂的台区拓扑关系。自动识别复杂的台区拓扑关系。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法


[0001]本专利技术涉及用电网拓扑识别系统及方法，涉及一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法。

技术介绍

[0002]低压台区电网分支接线复杂，存在跨台区接线、多分支接入等现象，只有正确识别台区拓扑结构，即分支和上下级关系，才能正确计算处理各分支上的线损，因此此问题成为电力工作者重点关注的问题。现有的很多方法仅能用于台区识别，也就是判定设备是否在同一台区内，但是无法进行台区内上下级关系的拓扑识别；而且还存在一定的不足：载波双向通信法容易受到传输噪声的干扰影响通信，高频载波信号产生耦合，对于相邻台区识别准确性不高；斩波法，会引起电网电压瞬时畸变；采用特征电流法，通过控制智能电表中载波模块发送非50Hz特征电流信号可以进行用户电表拓扑识别，但会带来非工频的谐波污染。因此需要一种对电网影响小，稳定、准确的台区拓扑识别装置及方法才能保证台区管理工作精细化、准确化。

技术实现思路

[0003]针对现有用于电网台区识别的方法存在的不足，本专利技术提出一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法。
[0004]本专利技术提供了一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，通过监测系统和多个监测装置协调工作实现台区拓扑结构自动识别。监测装置内部带有电压、电流测量采集单元、中央处理单元、可控无功负荷投切单元和通信单元；可控无功负荷投切单元包括继电器控制触发电路和电容器。多个监测装置分别安装在台区配电箱、分支或用户表箱等各分支不同位置，监测系统网络授时给多个监测装置，通知启动台区拓扑识别，各监测装置进入采集识别阶段。
[0005]具体地，监测系统控制指定的监测装置，启动无功负荷特性序列加载；监测装置收到指令后通过继电器控制触发电路驱动内置电容器的投切，实现无功负荷变动，利用等间隔的切换实现监测装置输出有规律的无功负荷信号序列变动；其他监测装置的电压、电流测量采集单元同步进行同样间隔的分时段采样，根据采样计算无功功率变动情况，判断被采样的监测装置是否为指定装置的上级。利用通信单元将分析结果上传监测系统，监测系统中通过多次测量，逐级分析各分支的节点上下级关系，自动识别复杂的台区拓扑关系。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案：监测系统选择一个监测装置指定为启动无功负荷特性序列加载的发送设备，其他监测装置可为监测无功负荷的监测设备。发送设备根据监测系统指令按照固定频率进行无功负荷反复投切；监测设备根据同样间隔的一组测量结果计算负荷无功功率变化量，根据无功功率的变动可判断监测设备是否为发送设备的上级。
[0007]无功功率变化量为内置电容器投切时无功负荷的变化量，内置电容器投切产生加
载无功负荷和不加载无功负荷。设置内置电容器的无功负荷为Q0，对同一个稳定负荷：（1）不加载无功负荷时:有功功率为P=U
·
I
·
cosΦ；无功功率为Q=U
·
I
·
sinΦ；（2）加载无功负荷时:有功功率为：P=U
·
I
·
cosφ，无功功率为Q=U
·
I
·
sinφ+Q0；若一组测量数据的状态点为M=（0,1,2,...，m）,则相邻两点之间无功变化量：（1）测量点m：有功功率为Pm=UIm
·
cosΦm；无功功率为Qm=UIm
·
sinΦm；（2）测量点m+1：有功功率为P
m+1
=U
·
I
m+1
·
cosΦ
m+1
；无功功率为Q
m+1
=U
·
I
m+1
·
sinΦ
m+1
；（3）测量点m与点m+1之间的无功功率直观变化量为：ΔQm=U
·
Im
·
sinΦm
‑
U
·
Im+1
·
sinΦm+1但此变化量中可能含有由于负荷变化引起的无功负荷变化，而非仅仅是无功电容投切带来的变化量，需要将负荷变化的因素折合计算，因此按照如下算法：ΔQ
m
= Q
m
‑
Q
m+1
·
Pm/P
m+1
= UI
m
·
sinΦ
m
‑
UI
m+1
·
sinΦ
m+1
·
P
m
/P
m+1；
启动测量后，发送设备启动无功负荷特性序列加载，按照固定间隔t
i
加载无功负荷t
i
秒，断开无功负荷t
i
秒（以T=2t
i 为一个测试周期），按照固定频率1/T进行无功负荷反复投切,测试N（1，2，3，...，n）个周期，总时长t
s
=2t
i
*N秒；监测设备根据同样固定间隔同步开始测量，每t
i
秒测量1次数据,得到测量数据为2N个的一组测量结果，计算每两个相邻点t
m
和t
m+1
点（共1，2,3，...，n个）之间负荷无功功率变化量ΔQm；若ΔQ
m
在接近Q0则记录此变化量为1，若ΔQ
m
在接近
‑
Q0则记录此变化量为
‑
1，否则为0。设定有效数据组判定阈值为δ（δ小于等于2N组），若测量值序列与设定序列值序列（1,
‑
1,1,
‑
1...，
‑
1）存在δ个变化量一致，则判断此数据组为真，此监测设备为发送设备的上级。
[0008]本专利技术与现有技术相比所达到的显著效果是：（1）监测系统通过网络与各监测设备通信，可实现授时，同步数据测量、读取，可进行拓扑识别，又可实现电压、电流、功率的在线监测；（2）监测装置自带可控无功负荷投切单元，按照固定间隔控制内置电容器反复投切，实现无功负荷规律性变化，产生的信号序列仅是无功功率变化，对电网质量无影响；（3）通过监测系统和多个监测装置协同工作，实现多点复杂拓扑识别；（4）可进行任意时段测量判别，实现拓扑变化自动识别，适应台区拓扑变化。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。
[0010]在附图中：图1是本专利技术监测装置系统结构示意图；图2是本专利技术台区拓扑识别监测装置安装示意图；
图3是本专利技术测量期间电容器投切加载无功负荷数据信号采样示意图；图4是本专利技术台区拓扑识别监测设备拓扑识别的测量方法流程框图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，其特征在于，监测系统和多个监测装置协调工作实现台区拓扑结构自动识别，多个监测装置可分别安装在台区内下属配电箱、分支或用户电表箱等不同位置，监测系统通过通信网络控制各个监测装置，下发指令控制各监测装置进行无功负荷变动序列信号输出或者进行电流电压采集识别；监测装置包括电压、电流测量采样单元、可控无功负荷投切单元、中央处理单元和通信单元；其中，可控无功负荷投切单元包括继电器控制触发电路、电容器。2.根据权利要求1所述的一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，其特征在于，监测系统控制指定的监测装置，作为发送设备，启动无功负荷序列加载，监测装置收到指令后通过继电器控制触发电路驱动电容器的投切，实现无功负荷变动，利用等间隔的切换实现监测装置输出有规律的无功负荷信号序列；其他监测装置接收到监测指令，启动电压、电流测量采集单元同步进行同样间隔的分时段采样，根据采样测量结果计算无功功率变动情况，判断此监测装置是否为指定发送装置的上级。3.根据权利要求1所述的一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，其特征在于，监测系统控制发送设备启动无功负荷加载后，监测设备同步进行同样间隔的分时段采样测量，实时监测和判断相邻的无功测量数据Q和有功测量数据P，进行无功负荷变动计算。4.根据权利要求2所述的一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，其特征在于，监测装置产生的无功功率变化量为投切内置电容器产生和不投切电容器时固定无功负荷的变化量。5.根据权利要求3所述的一种基于无功负荷变动的台区拓扑识别装置及方法，其特征在于，同一稳定负荷，设定内置电容器的无功负荷为Q0，，加载无功负荷相对不加载无功负荷无功功率为Q=U
·
I

【专利技术属性】
技术研发人员：王海滨，范艳红，高永峰，费丹雄，王佳东，倪芸，史盼盼，陈吉，高腾，蔡建峰，朱赟，苏慧琳，周佳敏，郑艳，夏学智，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：