【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于配电网拓扑识别，涉及一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统及方法，尤其是一种低压台区电力用户拓扑连接关系与线路距离联合辨识系统及方法。
技术介绍
1、近年来，国家积极推进新型电力系统网络建设，尤其是对低压台区的建设是提升供电品质，服务海量电力用户的重要环节。低压台区位于电网供电体系中的末端，其智能化和信息化建设对实现电网高价值业务具有重要意义。然而由于用户增减、线路改造等因素，低压台区的拓扑结构变化频繁，造成“台变-分支箱-表箱-电表”拓扑连接关系与实际不符。这些错误的拓扑连接关系会给海量电力用户在线量测数据采集、低压台区负荷预测、电能质量分析和窃电检测等高级应用开展带来很大限制，进而影响到电网的可靠性、经济性与安全性。因此实现低压台区拓扑连接关系的准确识别和更新，将为电力配电网的智能化和信息化建设提供重要支持。
2、目前，低压台区拓扑识别的主要方法分为信号注入法和数据驱动法两类。信号注入法的基本原理是通过在变压器、分支箱、表箱和用户电表等台区网络节点处安装智能终端通信设备，借助各种通信方式，实现各节点之间的有效通信从而辨识出台区拓扑，但由于其安装特殊信号收发设备的成本昂贵、且复杂工况造成较难实际应用。而数据驱动法则是以大数据基础，并结合潮流分析推导出节点导纳矩阵或潮流流向从而完成台区拓扑识别，在台区侧由于难以部署大量监测装置，因此大数据获取困难。
3、因此，如何克服信号注入法在全网络节点处安装智能终端通信设备的高成本问题是本领域普通技术人员亟待解决的技术难题。
4、经检索未发现
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统及方法，能够解决信号注入法在全网络节点处安装智能终端通信设备的高成本问题。
2、本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统，包括：hplc宽带扫频发射装置、信号采集模块、线路距离计算模块和拓扑连接关系生成模块；
4、所述hplc宽带扫频发射装置，包括：
5、第一hplc通信模块用于在电力线上接收来自集中器的指令和发送扫频；
6、第一控制单元用于控制扫频操作和参数设置；
7、扫频发射器用于产生扫频信号；
8、功率放大器用于确保信号具有足够的功率进行传输；
9、所述信号采集模块，包括：
10、第二hplc通信模块负责在电力线上发送和接收数据；
11、第二控制单元用于管理和控制第二hplc通信模块以及其他模块的操作；
12、扫频接收器用于接收载波扫频信号，并将其转换为电信号；
13、模数转换器将扫频接收器输出的电信号转换为数字信号；
14、数字信号处理单元对采集到的载波扫频信号进行处理和分析，生成二维hplc信道幅频响应；
15、存储单元用于存储采集到的数据和生成的幅频响应；
16、所述线路距离计算模块，包括：
17、信号分解模块用于将信道幅频特性分解为平均衰减成分和选择性衰减成分；
18、线路距离计算模块根据平均衰减成分和选择性衰减成分计算主线路距离与分支距离；
19、数据存储模块用于存储距离信息集合；
20、所述拓扑连接关系生成模块，包括：
21、星型分支等效模块用于等效星型分支为t型分支；
22、局部拓扑结构识别模块用于局部可识别部分拓扑的识别；
23、局部拓扑结构合并模块用于局部拓扑信息合并；
24、分支定位模块用于定位第一分支在主线路上的位置；
25、图像处理单元用于生成低压台区拓扑图；
26、通信接口模块用于与上层系统或管理系统进行通信，发送台区拓扑图像。
27、一种基于hplc宽带扫频技术的低压台区电力用户拓扑连接关系与线路距离联合辨识方法，包括以下步骤：
28、步骤1、获取集中器与智能电表hplc信道幅频响应{hi(f)}；
29、步骤2、信号处理模块中信号分解模块采用基于包络熵的粒子群优化算法对hi(f)进行vmd分解，得到平均信道衰减成分d(f)和选择性衰减成分an(f)；
30、步骤3、信号处理系统中线路距离计算模块对d(f)和an(f)进行特征分析，求得15mhz与25mhz频段d(f)信道衰减幅度差值δh以及an(f)的特征频率ωn，并根据δh计算主线路距离，根据ωn计算分支距离；
31、步骤4、判断信道频率响应序列{hi(f)}是否均计算完成，是，则执行步骤5，反之则返回步骤2；
32、步骤5、信号处理系统中数据存储模块整合所有线路距离信息为节点电气距离信息集合ω；
33、步骤6、拓扑识别模块根据节点电气距离信息集合ω进行拓扑重构；
34、步骤7、图像处理单元输出台区拓扑，并上传至主站。
35、本专利技术的优点和有益效果：
36、1、本专利技术提出一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统及方法，首先，考虑hplc在低压台区的实际建设情况，分支箱、表箱等网络节点由于缺失通信装置成为不可观测的隐节点，本专利技术仅在智能电表端安装hplc宽带扫频发射装置。其次，集中器端接收扫频信号得到信道幅频响应，并基于信号分解技术，借助信道频率选择性衰减特性和平均信道衰减特性同线路距离之间的关系，计算hplc传输路径上的主线路距离与分支距离。最后，考虑低压台区中存在的各种拓扑结构，提出了一种根据距离信息关联性的低压台区局部至整体的拓扑识别方法，可以实现隐节点存在时的各种类型分支的拓扑连接关系的识别。
37、2、本专利技术的arm+dsp硬件可实现信道幅频特性分解、线路电气距离计算以及拓扑连接关系自动生成的功能，可以在隐节点存在时自动识别拓扑连接关系与线路距离参数，且具有较高的识别准确度。
38、3、本专利技术的一种基于hplc宽带扫频技术的低压台区电力用户拓扑连接关系与线路距离联合辨识方法及硬件实现，能够广泛应用于低压台区拓扑识别中，与传统的信号注入法相比，本专利技术仅在智能电表端安装hplc宽带扫频发射装置，克服了在全网络节点处安装智能终端通信设备的高成本问题；信号处理过程均在集中器侧进行，无需在智能电表侧进行信号分析工作；本专利技术的arm+dsp硬件可实现信道幅频特性分解、线路电气距离计算以及拓扑连接关系自动生成的功能，可以在隐节点存在时自动识别拓扑结构与线路距离参数，且具有较高的识别准确度；本专利技术的拓扑连接关系重构方法是一种普适性方法，可以适用于任意复杂分支的连接关系识别，相比传统基于hplc的拓扑识别方法无法适应复杂分支的缺点有更可靠的实用性。
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1.一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统，其特征在于：包括：HPLC宽带扫频发射装置、信号采集模块、线路距离计算模块和拓扑连接关系生成模块；
2.一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：
4.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤包括：
5.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：
6.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤5的具体步骤包括：
7.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤6的具体步骤包括：
【技术特征摘要】
1.一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识系统，其特征在于：包括：hplc宽带扫频发射装置、信号采集模块、线路距离计算模块和拓扑连接关系生成模块；
2.一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线路距离辨识方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：
4.根据权利要求2所述的一种低压台区拓扑连接与线...
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