基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法及装置与流程

1.本发明涉及一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法及装置，属于配电低压台区技术领域。


背景技术：

2.在配电低压台区的营业管理中，用电管理部门经常需要核查用户档案，以确保档案准确，为营销管理提供正确无误的管理数据，这其中包括用户档案归属、网络拓扑关系、用户设备用电相位和工作相序等等。近年来由于电网建设和发展引起的频繁变动(如迁建、扩容、割接、布点)、用电户数增多和用户用电地址变更等原因，导致用户台区户变关系出现变更。而由于条件限制，如线路交叉，地埋线路等，用户表计与户变的隶属关系信息难以得到及时的更新，影响了电网基础数据的准确性。
3.申请号为201911124814.5的专利《一种基于信号注入方式的台区低压拓扑方法》提出通过变压器处智慧能源网关逐一向末端节点的低压检测单元发送拓扑识别命令，末端节点装置通过cpu控制信号发送装置，注入一种频率固定的电流型信号，通过离散点差值相减求导法可以对注入的波形进行提取分离检测得出各支路上的节点层级关系和总体拓扑结构。但是，利用电流脉冲信号确定台区拓扑关系图，需要通过特定的负载发送电流脉冲信号，除配用电系统之外还需要新增装置与设备，成本高，电流脉冲信号会产生线路干扰。
4.因此，需要一种有效提高配电台区户变关系识别方法，来提高检验效率和准确度。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法及装置，能够有效地提高户变关系检验效率和准确度。
6.本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
7.第一方面，本发明实施例提供的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法，包括以下步骤：
8.生成频率为80hz/秒、周波为5周/秒的检测信号；
9.对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理；
10.选定待查线路，在末端用户表箱上游向abc三相线任一一相注入所述检测信号；
11.在配电变压器低压母线侧，收取信号注入相的电流信号，并提取检测信号；
12.对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，如果提取出的检测信号为注入的检测信号，则进入下一步，否则该待查线路为异常用户；
13.通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户。
14.作为本实施例一种可能的实现方式，所述对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理，包括：
15.采用双t型带阻滤波器对注入信号进行滤波处理；
16.通过功率放大电路对注入信号进行放大处理。
17.作为本实施例一种可能的实现方式，所述双t型带阻滤波器包括并联连接的低通带阻滤波器和高通带阻滤波器，所述高通带阻滤波器为由两个电容和一个电阻构成的t形网络；所述低通带阻滤波器为由两个电阻和一个电容组构成的t型网络。
18.作为本实施例一种可能的实现方式，所述提取检测信号，包括：
19.采用数字滤波器滤除电流信号中检测信号以外的其他频率信号。
20.所述数字滤波器采用高阶窄带宽的fir带通滤波器，fir带通滤波器的参数设置为：中心频率为80hz，带宽为10hz，滤波器的阶数为200阶，窗函数为hamming窗。
21.作为本实施例一种可能的实现方式，所述数字滤波器的计算公式为：
[0022][0023]
其中x(n)为数字滤波器输入；y(n)为数字滤波器的输出；h(k)为数字滤波器的单位冲击响应，即fir滤波系数，k为滤波器的阶数。
[0024]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值并判断提取出的检测信号是否为注入的检测信号，包括：
[0025]
对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值；
[0026]
对提取出信号特征值通过动态阈值法来判断，确定取出的检测信号是否为注入的检测信号。
[0027]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，包括：
[0028]
使用小波变换提取检测信号的电压信号，得到低频和高频两个部分，然后对低频部分再进行分解，再得到低频和高频两部分，如此循环往复三次，得到检测信号为s＝d1+d2+d3+a3其中d1、d2、d3为小波变换第一、二、三层的高频信号分量，a3为小波变换的低频信号分量。
[0029]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取出信号特征值通过动态阈值法来判断，确定取出的检测信号是否为注入的检测信号，包括：取10个周期检测信号为一组，对d1的极大值取平均值然后乘以系数作为判断依据，如果存在有80hz/秒的检测信号则此属于本台区，并进行下一步骤；如果不存在，则判断为异常用户。
[0030]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户，包括：
[0031]
在配电变压器母线的各条低压馈线的首端，获取零序电流信号，比较各低压馈线的各相线零序电流信号，如果某相线零序电流信号与其他相线的相线极性相反，且有效值最大，则认为该低压馈线正常，否则认为该低压馈线的户变关系异常。
[0032]
作为本实施例一种可能的实现方式，在选定待查线路之前，所述方法还包括以下步骤：
[0033]
将存在户变关系异常的用户和台区进行统计，并检查用户地址是否规范，对缺失的地址通过地理信息平台确定电表位置，并进行补全；
[0034]
对于户变关系无法确定的用户或者表箱，进行户变关系检测。
[0035]
第二方面，本发明实施例提供的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的装
置，包括：
[0036]
检测信号生成模块，用于生成频率为80hz/秒、周波为5周/秒的检测信号；
[0037]
检测信号处理模块，用于对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理；
[0038]
检测信号注入模块，用于选定待查线路，在末端用户表箱上游向abc三相线任一一相注入所述检测信号；
[0039]
检测信号提取模块，用于在配电变压器低压母线侧，收取信号注入相的电流信号，并提取检测信号；
[0040]
线路异常判断模块，用于对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，如果提取出的检测信号为注入的检测信号，则进入下一步，否则该待查线路为异常用户；
[0041]
馈线异常判断模块，用于通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户。
[0042]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述检测信号处理模块包括：
[0043]
双t型带阻滤波器，用于对注入信号进行滤波处理；
[0044]
功率放大电路，用于对注入信号进行放大处理；
[0045]
所述双t型带阻滤波器包括并联连接的低通带阻滤波器和高通带阻滤波器，所述高通带阻滤波器为由两个电容和一个电阻构成的t形网络；所述低通带阻滤波器为由两个电阻和一个电容组构成的t型网络。
[0046]
本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：
[0047]
本发明实施例的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法，通过向配电台区用户侧注入特定频率的信号，并在配电台区低压母线侧对注入信号进行提取，对提取到的特征值通过阈值算法来判断出用户的归属，以此来完成基于注入信号的台区户变关系的识别过程。本发明产生的检测信号特征明显，判据简单，适应性更强，有效地提高了户变关系的检验效率和准确度。
附图说明
[0048]
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法流程图；
[0049]
图2是根据一示例性实施例示出的一种双t型带阻滤波器的电路图；
[0050]
图3是根据一示例性实施例示出的一种配电低压台区主接线示意图；
[0051]
图4是根据一示例性实施例示出的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的装置结构示意图。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
[0053]
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例
绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0054]
图1是根据一示例性实施例示出的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法流程图。如图1所示，本发明实施例提供的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的方法，包括以下步骤：
[0055]
生成频率为80hz/秒、周波为5周/秒的检测信号；
[0056]
对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理；
[0057]
选定待查线路，在末端用户表箱上游向abc三相线任一一相注入所述检测信号；
[0058]
在配电变压器低压母线侧，收取信号注入相的电流信号，并提取检测信号；
[0059]
对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，如果提取出的检测信号为注入的检测信号，则进入下一步，否则该待查线路为异常用户；
[0060]
通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户。
[0061]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理，包括：
[0062]
采用双t型带阻滤波器对注入信号进行滤波处理；
[0063]
通过功率放大电路对注入信号进行放大处理。
[0064]
作为本实施例一种可能的实现方式，如图2所示，所述双t型带阻滤波器包括并联连接的低通带阻滤波器和高通带阻滤波器组成，所述高通带阻滤波器为由两个电容(c)和一个电阻(r/2)构成的t形网络；所述低通带阻滤波器为由两个电阻(r)和一个电容(2c)组构成的t型网络。
[0065]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述提取检测信号，包括：
[0066]
采用数字滤波器滤除电流信号中检测信号以外的其他频率信号。
[0067]
所述数字滤波器采用高阶窄带宽的fir带通滤波器，fir带通滤波器的参数设置为：中心频率为80hz，带宽为10hz，滤波器的阶数为200阶，窗函数为hamming窗。
[0068]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述数字滤波器的计算公式为：
[0069][0070]
其中x(n)为数字滤波器输入；y(n)为数字滤波器的输出；h(k)为数字滤波器的单位冲击响应，即fir滤波系数，k为滤波器的阶数。
[0071]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值并判断提取出的检测信号是否为注入的检测信号，包括：
[0072]
对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值；
[0073]
对提取出信号特征值通过动态阈值法来判断，确定取出的检测信号是否为注入的检测信号。
[0074]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，包括：
[0075]
使用小波变换提取检测信号的电压信号，得到低频和高频两个部分，然后对低频部分再进行分解，再得到低频和高频两部分，如此循环往复三次，得到检测信号为s＝d1+d2+d3+a3其中d1、d2、d3为小波变换第一、二、三层的高频信号分量，a3为小波变换的低频信号
分量。
[0076]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述对提取出信号特征值通过动态阈值法来判断，确定取出的检测信号是否为注入的检测信号，包括：取10个周期检测信号为一组，对d1的极大值取平均值然后乘以系数作为判断依据，如果存在有80hz/秒的检测信号则此属于本台区，并进行下一步骤；如果不存在，则判断为异常用户。
[0077]
所述对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值并判断提取出的检测信号是否为注入的检测信号的具体过程为：
[0078]
任意信号x
(t)
用小波变换可以表示成公式(1)：
[0079][0080]
其中式中，ψ
j,k
为二进制离散小波；x为伸缩尺度，因此小波变换消除了傅里叶变换和短时傅里叶变换其窗口不能随频率变化，使其在时域和频域上都有局部特征，使其对突变暂态信号具有很强的识别能力。
[0081]
信号在第j分解尺度下的逼近系数c
j+1,k
和细节系数d
j+1,k
为:
[0082][0083][0084]
其中h(n)c
j,n+2k
为信号频率，g(n)c
j,n+2k
为信号辨识度，n为幅频信息值，信号在第j分解尺度下的逼近系数c
j+1
[k]和细节系数d
j+1
[k]的表达形式为公式(5)和公式(6)：
[0085][0086][0087]
其中使用小波变换提取注入信号的电压信号，得到低频和高频两个部分，然后对低频部分再进行分解，再得到低频和高频两部分，如此循环往复。因为小波变换选用层数为三，所以注入信号为s＝d1+d2+d3+a3其中d1、d2、d3为小波变换第一、二、三层的高频细节分量，a3为小波变换的低频细节分量，在注入信号稳定后，取10个周期为一组，取d1的极大值取平均值然后乘以特定系数作为判断依据，若存在有80hz的注入信号则此属于本台区，并进行下一步，若不存在，则判断为异常用户。
[0088]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户，包括：
[0089]
如图3所示，在配电变压器母线的各条低压馈线的首端，获取零序电流信号，比较各低压馈线的各相线零序电流信号，如果某相线零序电流信号与其他相线的相线极性相反，且有效值最大，则认为该低压馈线正常，否则认为该低压馈线的户变关系异常。
[0090]
作为本实施例一种可能的实现方式，在选定待查线路之前，所述方法还包括以下
步骤：
[0091]
将存在户变关系异常的用户和台区进行统计，并检查用户地址是否规范，对缺失的地址通过地理信息平台确定电表位置，并进行补全；
[0092]
对于户变关系无法确定的用户或者表箱，进行户变关系检测。
[0093]
图4是根据一示例性实施例示出的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的装置结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的一种基于注入信号的配电台区户变关系识别的装置，包括：
[0094]
检测信号生成模块，用于生成频率为80hz/秒、周波为5周/秒的检测信号；
[0095]
检测信号处理模块，用于对生成的检测信号进行滤波处理和功率放大处理；
[0096]
检测信号注入模块，用于选定待查线路，在末端用户表箱上游向abc三相线任一一相注入所述检测信号；
[0097]
检测信号提取模块，用于在配电变压器低压母线侧，收取信号注入相的电流信号，并提取检测信号；
[0098]
线路异常判断模块，用于对提取的检测信号进行小波变换提取出信号特征值，如果提取出的检测信号为注入的检测信号，则进入下一步，否则该待查线路为异常用户；
[0099]
馈线异常判断模块，用于通过零序电流信号极性比较，判断在配电变压器母线的各条低压馈线是否为异常用户。
[0100]
作为本实施例一种可能的实现方式，所述检测信号处理模块包括：
[0101]
双t型带阻滤波器，用于对注入信号进行滤波处理；
[0102]
功率放大电路，用于对注入信号进行放大处理。
[0103]
利用所述装置进行配电台区户变关系识别的过程如下。
[0104]
步骤一：将存在户变关系异常的用户和台区进行统计，并检查用户地址是否规范，对缺失的地址通过地理信息平台确定电表位置，并进行补全。对于户变关系无法确定的用户或者表箱，进行户变关系识别。
[0105]
步骤二：选定某条待查线路，在末端用户表箱上游，向abc三相任一一相，注入80hz频率的信号，5个周波/秒。该信号通过双t型带阻滤波器对工频信号进行滤波，然后通过功率放大电路对注入信号进行放大。
[0106]
步骤三：在配电变压器低压母线侧，收取选定的信号注入相的电流信号，通过数字滤波器滤除其他频率的信号，提取注入信号。
[0107]
其中数字滤波器使用高阶窄带宽的fir带通滤波器，参数设置其中心频率为80hz，带宽为10hz，滤波器的阶数为200阶，为采用窗函数为hamming窗。滤波器的计算公式为：
[0108][0109]
其中x(n)为数字滤波器输入；y(n)为数字滤波器的输出；h(k)为数字滤波器的单位冲击响应。
[0110]
步骤四：对提取出的信号进行小波变换，通过小波变换提取出信号特征值，并通过动态阈值法来判断提取出的信号是否为注入信号。
[0111]
任意信号x
(t)
用小波变换可以表示成公式(1)
[0112][0113]
其中式中，ψ
j,k
为二进制离散小波；x为伸缩尺度，因此小波变换消除了傅里叶变换和短时傅里叶变换其窗口不能随频率变化，使其在时域和频域上都有局部特征，使其对突变暂态信号具有很强的识别能力。
[0114]
信号在第j分解尺度下的细节系数d
j+1,k
和逼近系数c
j+1,k
为:
[0115][0116][0117]
其中h(n)c
j,n+2k
为信号频率，g(n)c
j,n+2k
为信号辨识度，n为幅频信息值，信号在第j分解尺度下的细节数d
j+1
[k]和逼近系数c
j+1
[k]的表达形式为公式5和公式6
[0118][0119][0120]
其中使用小波变换提取注入信号的电压信号，得到低频和高频两个部分，然后对低频部分再进行分解，再得到低频和高频两部分，如此循环往复。因为小波变换选用层数为三，所以注入信号为s＝d1+d2+d3+a3其中d1、d2、d3为小波变换第一、二、三层的高频细节分量，a3为小波变换的低频细节分量，在注入信号稳定后，取10个周期为一组，取d1的极大值取平均值然后乘以特定系数作为判断依据，若存在有80hz的注入信号则此属于本台区，并进行步骤五，若不存在，则判断为异常用户。
[0121]
步骤五，在配电变压器母线的各条低压馈线的首端，获取零序电流信号。比较各馈线的零序电流信号，若其中某条线路的信号与其他线路的信号极性相反，且有效值最大，则认为该用户属于这条线路，若没有符合条件的线路，则判断为异常用户。
[0122]
本发明通过向配电台区用户侧注入特定频率的信号，并在配电台区低压母线侧对注入信号进行提取，对提取到的特征值通过阈值算法来判断出用户的归属，以此来完成基于注入信号的台区户变关系的识别过程。本发明产生的检测信号特征明显，判据简单，适应性更强，有效地提高了户变关系的检验效率和准确度。
[0123]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。