一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端的制作方法

本发明涉及配电自动化系统领域，特别涉及到一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端。

技术背景

台区的拓扑关系主要是指用电台区当中的户变关系识别，即台区当中每个用电的用户与变压器的对应关系。户变关系对于电力故障排查、线损分析、变压器容量规划、电能质量优化等方面具有重要的意义。现有的户变识别方法主要依靠人工巡线排查，但是如果台区老旧，接线杂乱无章，或者是线路深埋地下，无法进行巡线排查时，就需要进行停电区分。人工巡查会造成大量的人力消耗，而且数据可靠性也无法得到保障，而依靠停电方式进行户变关系识别会影响用户正常用电需求。

我国的电力市场十分巨大，不同的台区之间差异十分巨大。随着物联网技术的蓬勃发展，在低压台区当中，有越来越多的采集终端接入云端的主站，主站的运行负荷也日益增加，而且通过主站对台区进行管理的方式，经常会有事件处理不及时的现象存在，无法实时对台区的紧急事件进行分析与管理。

在台区的运营过程中，营销和配网的业务都需要台区的电力数据，传统的采集终端只能接入其中一个主站，导致营销与配网之间存在信息壁垒，无法进行有效的信息共享，增加采集终端会大大增加台区管理的成本与维护工作量，性价比较低。

因此需要一种能够有效梳理台区拓扑关系、具有强大边缘代理能力、实现营销与运检信息共享的智能化终端。

技术实现要素：

为本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的问题，提供一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端，其具有基于特征电流电流特征信号的拓扑识别功能、强大的边缘计算能力和两个独立的远程通信信道，本发明的技术方案如下：

一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端，包括主控模块、交流采样模块、拓扑识别模块、信号采集模块、蓝牙模块、时钟模块、rs-232模块、rs-485模块、遥信模块、以太网模块、升级维护模块、本地通信模块、远程通信模块等功能模块，其中：

所述主控模块、交流采样模块、拓扑识别模块、信号采集模块、蓝牙模块、时钟模块、rs-232模块、rs-485模块、遥信模块、以太网模块、升级维护模块集成于设备内部；

所述远程通信模块、本地通信模块以可插拔的独立模块的形式与主板进行连接。

可选地，所述台区智能融合终端的各模块相辅相成，共同完成设备的边缘代理功能，其中：

所述主控模块用于实现台区智能融合终端的主要计算功能，协调其他各模块的功能，使用国产工业级处理器，主频不低于1ghz，运存不低于2g，采用4gb的emmc做存储，并且可以通过安装应用的方式对主控模块功能进行扩展；

所述信号采集模块用于给交流采样模块提供可靠的电力信息原始数据；

所述交流采样模块用于对信号采集模块传递的电力信息进行采样与分析并保存到本地，并为拓扑识别模块提供所需的数据；

所述拓扑识别模块用于识别交流采样模块提供的采样数据中的特征电流信号，并在本地形成带时标的记录，与信号采集模块、交流采样模块、主控模块、远程通信模块、本地通信模块共同实现台区智能融合终端的拓扑识别功能；

所述蓝牙用于实现对台区智能融合终端进行调试与信息查询；

所述升级维护模块用于实现对台区智能融合终端的系统升级或故障维护；

所述以太网模块用于实现台区智能融合终端与外外部以太网设备的通信；

所述时钟模块用于为台区智能融合终端提供可靠的实时时钟信息；

所述遥信模块用于实现台区智能融合终端对外部环境开关量的实时监测；

所述rs-485模块用于实现台区智能融合终端与外部rs-485设备的通信；

所述rs-232设备用于实现台区智能融合终端与外部rs-232设备的通信；

所述远程通信模块用于实现台区智能融合终端与云端主站的无线连接，具有两个独立的通信信道，可以同时登录两个不同的主站；

所述本地通信模块用于实现台区智能融合终端与下挂的电力设备之间的载波通信。

可选地，所述台区智能融合终端支持电网友好型的用电台区拓扑识别功能，拓扑过程无需断电，整个拓扑识别流程分为指令下发、数据采样、信号识别、拓扑梳理、结果上传五个步骤，其中：

所述指令下发步骤，是指主站给台区智能融合终端下发拓扑指令与台区档案，台区智能融合终端根据档案给带特征电流信号发送功能的拓扑分支设备(如带特征电流信号发送功能的智能电表或智能断路器等)发送带时间信息的拓扑指令的过程；

所述数据采样步骤，是指台区智能融合终端下发拓扑指令后，交流采样模块对信号采集模块采集的电力线数据进行采样，并将采样数据发送给拓扑识别模块的过程；

所述信号识别步骤，是指台区智能融合终端的拓扑识别模块在对交流采样模块采样的数据进行特征信号分析，按照划分的时间对识别到的特征信号相位与时间进行记录并通过交流采样模块发送给主控模块的过程；

所述拓扑梳理过程，是指主控模块内部的拓扑识别app对下发的拓扑指令与交流采样模块上报的记录进行分析，从而梳理出清晰的台区拓扑的过程；

所述结果上传步骤，是指台区智能融合终端在本地生成拓扑结果之后，通过远程通信模块以无线通信的形式将结果上报给主站，完成信息同步同步的过程。

本发明的积极进步意义在于：本发明具有基于特征电流电流信号的拓扑识别功能，能够在不影响台区用户正常用电的情况下梳理出用电台区的完整户变识别关系，拓扑准确率高，为解决台区户变关系混乱、线损治理定位困难的问题提供了帮助，减少了人力投入。本发明内部集成多个功能模块，主控模块可通过安装不同应用的方式扩展台区智能融合终端的功能，处理器具有强大的边缘计算能力，能够协助主站对台区数据进行处理与分析，减轻主站运营压力。本发明能够同时登录营销与配网两个主站，实现营配信息共享，满足营配融合业务发展需求，推动了台区的智能化建设。

附图说明

图1为本发明的一较佳实施例的架构示意图。

图2为本发明拓扑识别功能的架构示意图。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

下面通过一较佳实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本发明公开了一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端，包括主控模块、交流采样模块、拓扑识别模块、信号采集模块、蓝牙模块、时钟模块、rs-232模块、rs-485模块、遥信模块、以太网模块、升级维护模块、本地通信模块、远程通信模块等功能模块，其中：

主控模块、交流采样模块、拓扑识别模块、信号采集模块、蓝牙模块、时钟模块、rs-232模块、rs-485模块、遥信模块、以太网模块、升级维护模块集成于设备内部；

远程通信模块、本地通信模块以可插拔的独立模块的形式与主板进行连接。

台区智能融合终端的各模块相辅相成，共同完成设备的边缘代理功能，其中：

主控模块用于实现台区智能融合终端的主要计算功能，具有多路通信端口，分别与交流采样模块、蓝牙模块、时钟模块、rs-232模块、rs-485模块、遥信模块、以太网模块、升级维护模块、远程通信模块、本地通信模块等功能模块进行通信，协调各模块的功能，使用国产工业级处理器，主频不低于1ghz，运存不低于2g，采用4gb的emmc做存储，采用嵌入式系统设计，支持通过安装拓扑识别app等应用的方式扩展设备功能；

信号采集模块用于与外部电力线进行连接或耦合，对电力线上的信息进行采集，通过变压器连接至交流采样模块，为设备提供可靠的电力信息原始数据；

交流采样模块用于对信号采集模块的采集的电力信息进行直流采样，在本地完成电力信息的计量与分析，通过一路spi与一路串口完成与拓扑识别模块的数据交互，为拓扑识别模块提供必要的原始数据，交流采样模块采样与计算分析的数据以及从拓扑识别模块返回的数据可以长时间保存在本地，当主控模块进行数据召测时，可将所有数据通过另一路spi上报给主控模块；

拓扑识别模块用于识别交流采样模块提供的采样数据中的特征电流信号，并在本地形成带时标的记录，与信号采集模块、交流采样模块、主控模块、远程通信模块、本地通信模块共同实现台区智能融合终端的拓扑识别功能；

蓝牙模块用于实现对设备的蓝牙调试，通过一路串口与主控模块进行数据的交互，可对台区智能融合终端进行调试设置与信息查询；

升级维护模块用于实现对台区智能融合终端的系统升级与故障维护，通过一路串口与主控模块通信，在设备外部留有rj45接口，可以外接串口线，支持115200波特率；

以太网模块用于实现台区智能融合终端与外部以太网设备之间的通信，通过一路rgmii与主控模块通信，在设备外部留有两路rj45接口，可同时与两路独立的以太网进行通信，支持1000mbps通信速率；

时钟模块用于为台区智能融合终端提供可靠的实时时钟信息，主控模块可通过iic对时钟模块进行时钟读取与校时操作，有设备供电与电池两种供电方式，两种供电方式可无缝切换，在设备断电时时钟模块可保证十年工作寿命；

遥信模块用于实现台区智能融合终端对于外部状态量的采集，如开关状态、告警情况、阀门位置等信息，遥信模块连接至交流采样模块，通过对其电平进行采样来判断其状态信息，当状态量发生变化时能够实时上报，实现对关键状态量的监控；

rs-485模块用于实现台区智能融合终端与外部rs-485设备的通信，通过一路串口与主控模块通信，可将外部rs-485信号与主控模块串口信号进行电平转换，支持115200波特率；

rs-232模块用于实现台区智能融合终端与外部rs-232设备的通信，通过一路串口与主控模块通信，可将外部rs-232信号与主控模块串口信号进行电平转换，支持115200波特率；

本地通信模块用于实现主控模块与电力线上挂载的电力设备之间的通信，通过一路串口与主控模块进行通信，通过hplc与其他电力设备进行通信；

远程通信模块用于实现主控模块与云端主站之间的无线通信，通过一路usb与主控模块进行通信，与主站之间采用4g/5g进行通信，包括两路独立的远程通信信道，支持同时登录两个不同的主站，实现对不同主站的信息共享。

如图2所示，台区智能融合终端支持电网友好型的用电台区拓扑识别功能，拓扑过程无需断电，整个拓扑识别流程分为指令下发、数据采样、信号识别、拓扑梳理、结果上传五个步骤，其中：

指令下发步骤，是指主站给台区智能融合终端下发拓扑指令与台区档案，台区智能融合终端的远程通信模块通过4g/5g接收到指令后将指令传输到主控模块，主控模块根据档案信息规划拓扑时间，对每块电能表发送特征电流信号的时间进行划分并在本地进行记录，本地通信模块通过hplc将规划好时间的指令下发给带有特征电流信号发送功能的智能电表；

数据采样步骤，是指台区智能融合终端下发拓扑指令后，台区中的智能电表通过hplc接收到指令并在规定的时间域发送特征电流信号，信号采集模块通过互感器采集电力线上的电流信息并将信号注入交流采样模块，交流采样模块对注入的电流信号进行采样，采样信号通过一路spi发送给拓扑识别模块；

信号识别步骤，是指拓扑识别模块，通过对电流的采样信号进行算法分析，判断是否检测到特征电流信号，如果检测到特征电流信号，则将时间、相位等信息记录下来，在本地形成一条记录，并将记录通过一路串口发送给交流采样模块，交流采样模块接收到后将记录保存在本地；

拓扑梳理步骤，是指交流采样模块通过spi将拓扑分析的记录发送给主控模块后，主控模块通过拓扑识别app对下发的拓扑指令与交流采样模块上报的记录进行分析，通过对比时间标的方式将档案中的每一块表与识别到的相位对应起来，梳理出完整的拓扑结果，并将结果保存至本地；

结果上传步骤，是指台区智能融合终端在本地生成拓扑结果之后，通过远程通信模块一无线通信的形式将结果上报给主站，完成信息的同步。

综上所述，本发明的一种带拓扑识别功能的台区智能融合终端，具有基于特征电流信号的拓扑识别功能，能够实现对用电台区的户变关系识别，协助对台区户变关系混乱，线损治理困难等问题的解决；本发明具有多个功能模块，各个模块之间相互配合实现对用电台区的边缘代理服务，使得台区可以在本地就完成数据的采集、分析、告警等功能，还可通过安装应用扩展本发明的功能，能够减轻主站的运营压力，为台区提供更及时的服务；本发明具有两路独立的无线通信信道，支持登录两个不同的主站，实现营销与配网的台区信息共享，满足营配融合的业务需求，推动了智能化台区的建设。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。