一种低压台区电能表定位方法及相关装置与流程

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种低压台区电能表定位方法及相关装置。


背景技术：

2.长期以来，配电房及低压台区存在户变连接关系不清晰的问题，尤其是城乡郊区地带，存在负荷割接、电表迁建以及电表未入网等现象，导致部分拓扑结构模糊，“户-变”关系的缺失无法对台区总线损提供精确数据源，同时变户关系的不准确将影响配变检修的停电计划以及欠费用户的催缴工作，严重影响了供电企业的客户满意度。
3.针对低压台区用户电能表难以定位的现象，现有的变户关系校验方法主要有注入信号校验、现场停复电校验和载波通信校验等方法，这几种方法都存在一些局限性，不宜作为常规校验方式。注入信号校验需要在网架中加装信号设备或者在载波模块中加装特征支路，通过信号的注入和读取来判断拓扑关系，其中信号包括电流信号、功率信号、无功补偿特征信号等，但是注入信号校验需要更换电表载波模块或者加装大量设备，成本较高且施工量较大。现场停复电校验需要人工“拉闸验电”，利用同一台区下用户终端停电时间的一致性进行户变关系归属校验，但是“拉闸验电”往往造成短时间大面积停电，极大影响了用户的日常生活，容易引起客户投诉；载波通信校验使用位于变压器的载波通信终端和用户电表侧的手持接收端进行载波通信，分析通信报文特性判断用户的变户归属信息。但该方法仅限于用户电表支持载波通信协议的台区，不适于安装机械电表和普通电表的老旧小区，此外，单一的载波通信校验受噪声影响较大，相邻台区的载波信号容易发生串扰。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种低压台区电能表定位方法及相关装置，用于解决现有技术成本高效率低、影响用户正常用电的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种低压台区电能表定位方法，所述方法包括：
6.s1、cco通过宽带载波发出广播，使得电能表的sta回复入网请求，得到能够入网的电能表并更新台区电能表的白名单；
7.s2、cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，得到cco实际周期序列和sta实际周期序列；
8.s3、计算所述cco实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第一差值序列，以及计算所述sta实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第二差值序列；
9.s4、根据所述第一差值序列和所述第二差值序列计算cco与sta之间的相关系数，基于所述相关系数将sta分为本台区、非本台区以及未知台区，从而更新台区电能表的白名单。
10.可选地，还包括：步骤s4，之后还包括：
11.若干个已入网sta接收待入网sta发送的广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置。
12.可选地，所述若干个已入网sta接收待入网sta发送的广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置，具体包括：
13.待入网sta通过无线射频通信技术发出广播信号，使得附近若干个已入网sta以及cco接收广播信号；
14.主站汇集所述广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置，从而更新台区电能表的白名单。
15.可选地，所述根据所述第一差值序列和所述第二差值序列计算cco与sta之间的相关系数，具体包括：
16.将所述第一差值序列和所述第二差值序列代入到相关系数计算公式中，得到cco与sta之间的相关系数；
17.其中，相关系数计算公式具体为：
[0018][0019]
式中，ρ为相关系数，pc为第一差值序列，ps为第二差值序列。
[0020]
本技术第二方面提供一种低压台区电能表定位系统，所述系统包括：
[0021]
第一定位模块，用于cco通过宽带载波发出广播，使得电能表的sta回复入网请求，得到能够入网的电能表并更新台区电能表的白名单；
[0022]
测量模块，用于cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，得到cco实际周期序列和sta实际周期序列；
[0023]
计算模块，用于计算所述cco实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第一差值序列，以及计算所述sta实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第二差值序列；
[0024]
第二定位模块，用于根据所述第一差值序列和所述第二差值序列计算cco与sta之间的相关系数，基于所述相关系数将sta分为本台区、非本台区以及未知台区，从而更新台区电能表的白名单。
[0025]
可选地，还包括：第三定位模块，用于：
[0026]
若干个已入网sta接收待入网sta发送的广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置。
[0027]
可选地，所述第三定位模块。具体用于：
[0028]
待入网sta通过无线射频通信技术发出广播信号，使得附近若干个已入网sta以及cco接收广播信号；
[0029]
主站汇集所述广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置，从而更新台区电能表的白名单。
[0030]
可选地，所述第二定位模块，具体用于：
[0031]
将所述第一差值序列和所述第二差值序列代入到相关系数计算公式中，得到cco与sta之间的相关系数；
[0032]
基于所述相关系数将sta分为本台区、非本台区以及未知台区，从而更新台区电能表的白名单；
[0033]
其中，相关系数计算公式具体为：
[0034][0035]
式中，ρ为相关系数，pc为第一差值序列，ps为第二差值序列。
[0036]
本技术第三方面提供一种低压台区电能表定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：
[0037]
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0038]
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的低压台区电能表定位方法的步骤。
[0039]
本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的低压台区电能表定位方法。
[0040]
从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
[0041]
本技术针对现有台区存在的负荷割接、电表迁建以及电表未入网等现象，第一阶段利用宽带载波的搜表功能，发现能够入网的电能表列表，并及时更新台区白名单，同时可以在搜表结果中查询该电表是否在主站下发档案内；第二阶段同一区域的多台台区终端同时启动台区识别流程，每个cco定时发送台区特征信息，电表端sta通过比较cco特征信息与自身特征信息的工频周期相关性，选取相关性最高的cco作为其归属cco，cco根据台区识别结果将电能表区分为本台区、非本台区以及未知台区三个部分；第三阶段对于无法用宽带载波搜索的未入网的电能表，利用无线射频通信技术(rf)发出广播信号，附近的sta与cco监听广播信号汇集到终端并上送主站，主站通过采集到的rssi对未入网的电能表进行位置估计。主站根据连续多天的台区识别结果，并结合cco与sta的相关性，判断电表的台区归属关系，对于非本台区的电表，可以正确定位其所属台区。
[0042]
与现有技术相比，本技术的低压台区电能表定位方法以宽带载波为基础进行搜表，结合基于工频周期的台区识别以及无线射频通信对电能表实现定位，偏向于维护现有的本地通信网，成本较低；而且对于未入网的电能表也能进行准确的定位；从而解决现有技术成本高效率低、影响用户正常用电的技术问题。
附图说明
[0043]
图1为本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位方法的流程示意图；
[0044]
图2为本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位系统的结构示意图；
[0045]
图3为本技术实施例中提供的基于宽带载波和无线通信的低压台区电能表定位方法的原理图；
[0046]
图4为本技术实施例中提供的基于宽带载波的搜表过程示意图；
[0047]
图5为本技术实施例中提供的基于无线通信的电能表定位原理示意图；
[0048]
图6为本技术实施例中提供的低压台区电能表定位系统示意图。
具体实施方式
[0049]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0050]
术语解释：
[0051]
宽带载波通信：利用低压电力配电线(380/220v用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
[0052]
电能表：对用户电能计量的设备，可采集各种电能量数据。
[0053]
终端：用于采集电能表计量数据的设备。
[0054]
cco：具备宽带载波和无线通信功能并存在于终端中的中央协调器。
[0055]
sta：代表每一个电能表的通信站点。
[0056]
无线射频(rf)：经过调制拥有一定发射频率的无线电波。
[0057]
rssi：无线通信中反映信号接收强度的指示。
[0058]
如图3所示，图3为本发明所述的基于宽带载波和无线通信的低压台区电能表定位方法的原理图。从左往右依次表示经过宽带载波搜表、台区识别以及无线通信后台区内电能表白名单情况。其中sn为搜表前第n个台区的白名单；s0为无法通过宽带载波入网的电能表集合；sn为经过宽带载波搜表后第n个台区更新的白名单，其中s
n1
为经过台区识别后第n个台区白名单中本台区的电能表；s
n2
为经过台区识别后第n个台区白名单中非本台区的电能表；s
n3
为经过台区识别第n个台区白名单中未知台区的电能表。
[0059]
请参阅图1，本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位方法实施例，包括：
[0060]
步骤101、cco通过宽带载波发出广播，使得电能表的sta回复入网请求，得到能够入网的电能表并更新台区电能表的白名单；
[0061]
需要说明的是，如图4所示，通常宽带载波通信拓扑被描述成树状结构，每个入网的sta应该只与一个cco建立双向链路，当某只电能表经过负荷割接或者电表迁建而发生台区变化时，sta的位置也相应发生改变，原有的链路可能会中断。图4中sn为n号台区初始白名单，其中包括sta1、sta2、sta3、sta4，与主站下发档案保持一致；sn为宽带载波的搜表结束后更新的白名单，在白名单中增加了sta5和sta6。cco通过宽带载波发出广播，任何一个能监听到广播的sta回复关联请求入网，即n号台区的白名单从sn扩大到sn。
[0062]
步骤102、cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，得到cco实际周期序列和sta实际周期序列；
[0063]
需要说明的是，由于真实的通信环境非常复杂，宽带载波在相邻台区之间可能会发生串扰，导致第一阶段(步骤101)搜表的结果可能会存在同一只电表进入多个台区的白名单中，因此在第二阶段提出一种基于工频周期相关性的台区识别方法实现电能表的具体归属，具体识别原理如下：
[0064]
在电路原理中，连续电压正弦波二次侧周期会根据变压器的负载波动而变化，虽然相邻台区变压器的一次侧并联，但二次侧电压通常是保持异步的，除了空载变压器外，相邻变压器的负载很难完全相同，因此利用cco和sta电压工频周期下的相关性来实现台区归属识别。
[0065]
首先，cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，得到cco实际周期序列和sta实际周期序列。
[0066]
步骤103、计算cco实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第一差值序列，以及计算sta实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第二差值序列；
[0067]
接着，记录实际周期序列与工频周期序列的差值，以增强电压周期的波动差异。具体公式如下：
[0068]
p
sn
＝p
sn-20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0069]
ps＝{p
s1
,p
s2
,
…
,p
sn
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0070]
p
cn
＝p
cn-20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0071]
pc＝{p
c1
,p
c2
,
…
,p
cn
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0072]
其中p
sn
表示sta记录的第n个工频周期的时长，而p
sn
是p
sn
与50hz工频周期的差值，ps为p
sn
序列的集合，同理p
cn
表示cco记录的第n个工频周期的时长，而p
cn
是p
cn
与50hz工频周期的差值，pc为p
cn
序列的集合。
[0073]
步骤104、根据第一差值序列和第二差值序列计算cco与sta之间的相关系数，基于相关系数将sta分为本台区、非本台区以及未知台区，从而更新台区电能表的白名单；
[0074]
最后，在台区识别过程中，cco命令所有sta同时进行周期测量，并将集合pc广播给每个能听到的sta，进而计算pc和ps之间的相关系数ρ，具体计算公式如下：
[0075][0076]
相关系数ρ在0到1之间，越接近1说明相关性越强，越接近0说明相关性越弱，因此选择与指定sta相关性最强的cco作为台区识别结果，并根据识别结果将sta分为本台区、非本台区以及未知台区三个部分，终端整理汇总后上报主站。
[0077]
步骤105、若干个已入网sta接收待入网sta发送的广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置。
[0078]
进一步地，对于部分没有入网的电能表，无法通过宽带载波进行搜索，因此在第三阶段提出一种基于射频(rf)无线通信的电能表定位方法，具体定位原理如图所示：
[0079]
图6中sta1、sta2、sta3为入网的电能表，并可以通过上述前两个阶段实现具体定位，sta4为未入网电能表，无法通过宽带载波和台区识别进行定位。对于无法用宽带载波搜索的未入网电能表，利用无线射频通信技术(rf)发出广播信号。射频信号在空间传播时，距离越远衰减越大，接收到的信号强度越弱。sta4附近的sta与cco将监听到的广播信号强度(rssi)汇集到终端并上送主站，主站选取rssi值最大的三个已入网定位电能表，通过3个电能表的位置和rssi值估算出sta4的位置。
[0080]
基于上述原理，主站可以下发指令进行电能表定位流程，具体的系统图如图6所示。其中sta4由于负荷割接从1号台区迁移到2号台区，sta4本来存在于cco1的白名单中，主站下发搜表指令，基于宽带载波的搜表过程后，cco2的白名单中会增加sta4，但是cco1的档案在搜表前没有及时调整，因此sta4同时存在于cco1和cco2的白名单中；进而主站下发台区识别指令，通过识别结果判断sta4的台区归属；对于未入网的sta8，发出无线广播信号，主站通过终端收集sta4、sta5、sta6接收到的信号rssi值，估计出sta8的位置，从而实现对电能表sta8的定位。
[0081]
本领域的技术人员可以通过本技术的技术方案定期对电能表进行定位，及时更新白名单并上送主站，主站根据上送结果将终端档案外的电表调整到正确终端的档案内，实现电能表台区归属的精益化管理。
[0082]
本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位方法，具体可以描述为：
[0083]
(1)同一区域的所有cco向任何能听到它的sta进行广播，听到广播的sta向cco回复关联请求，cco收到请求并在其白名单中搜索sta是否存在，如果不存在，cco将添加该sta进入白名单。
[0084]
(2)cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，记录实际周期序列与工频周期序列的差值，以增强电压周期的波动差异，cco将自己所测得的序列广播给白名单内每个sta，并计算两个电压周期序列之间的相关系数，通过相关系数的大小选择与指定sta相关性最强的cco作为台区识别结果，将sta分为本台区，非本台区以及未知台区三个部分，由终端整理汇总后上报主站。
[0085]
(3)未入网的电能表通过射频无线信号发出广播，附近的sta与cco将监听到的广播信号强度汇集到终端并上送主站，主站通过采集到的rssi实现电能表的位置估计。
[0086]
(4)主站根据(1)、(2)、(3)步骤下发相应的指令，通过宽带载波搜表、台区识别以及无线通信rssi评估，可以快速准确的实现电能表的定位。
[0087]
以上为本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位方法实施例，以下为本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位系统实施例。
[0088]
请参阅图2，本技术实施例中提供的一种低压台区电能表定位系统实施例，包括：
[0089]
第一定位模块201，用于cco通过宽带载波发出广播，使得电能表的sta回复入网请求，得到能够入网的电能表并更新台区电能表的白名单；
[0090]
测量模块202，用于cco和sta同时分别测量电压正弦波的周期，得到cco实际周期序列和sta实际周期序列；
[0091]
计算模块203，用于计算cco实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第一差值序列，以及计算sta实际周期序列与工频周期序列的差值，得到第二差值序列；
[0092]
第二定位模块204，用于根据第一差值序列和第二差值序列计算cco与sta之间的相关系数，基于相关系数将sta分为本台区、非本台区以及未知台区，从而更新台区电能表的白名单；
[0093]
第三定位模块205，用于若干个已入网sta接收待入网sta发送的广播信号并计算各已入网sta的rssi值，根据rssi值估计得到待入网sta的位置。
[0094]
进一步地，本技术实施例中还提供了一种低压台区电能表定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：
[0095]
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
[0096]
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方法实施例所述的低压台区电能表定位方法。
[0097]
进一步地，本技术实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的低压台区电能表定位方法。
[0098]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0099]
本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当
情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0100]
应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0101]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0102]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0103]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0104]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0105]
以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。