一种低压台区智能监控系统的制作方法

1.本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种低压台区智能监控系统。


背景技术：

2.电力行业远方数据采集研究和应用，最初是应用在电力负荷控制系统上，随着技术的进一步发展，在原有负荷控制的基础上，又拓展了如负荷管理系统等更多的业务应用。配电台区作为供电营销和用电客户双方利益的交集点，早期主要是在负荷管理系统基础上扩充配变监测功能，但随着业务要求及技术的不断发展，配电台区的监控也由过去粗放式的管理向精细化的转变。
3.由于台区的线路交织复杂，用户电表呈不规则分布，若用户档案错误，会造成用电管理人员对用电的管理和计划无法得到准确、合理的实施。为确保电力用户用电信息采集系统的稳定性、可靠性，需要明确台区内各用电设备的台区归属以及拓扑结构，其中台区拓扑结构是进行台区线损分析、三相不平衡分析与治理、台区故障定位等的关键。台区归属的识别通过安装载波发生器等即可快速实现，而低压台区的拓扑结构复杂，分支线路众多，要实现台区拓扑结构的识别较为困难。尤其是台区所涉及的设备数量巨大，实时会存在大量的新旧表更替导致拓扑发生改变，因而需要实现台区拓扑智能化监控管理，以实时获取台区准确的拓扑结构。
4.针对于台区拓扑结构识别，现有技术中通常是采用注入特征电流的方式实现，如专利申请cn112968520a、cn111030303a等，该类方案即是通过在关键节点注入特定频率的特征电流并进行发送，然后对该特征电流进行分析识别以确定出台区的拓扑结构。但是特征电流的传输距离往往较短且易于对台区造成干扰，如为了避免对台区造成信号干扰，特征电流的频率往往会设置的较高，而频率过高会导致电流在传输过程中衰减速度快，导致在接收端就接收不到特征电流信号或者接收到的特征电流信号较弱，因而上述基于特征电流的台区拓扑识别方式实际仅适用于短距离范围内，而如果使用较低频率的特征电流，又会造成对台区的信号干扰。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、能够实现台区拓扑智能监控管理，且适用范围广、抗干扰性强的低压台区智能监控系统。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种低压台区智能监控系统，该系统包括台区拓扑监控识别子系统，所述台区拓扑监控识别子系统包括：
8.谐振电路，设置在台区各分支线路上的各智能微断设备中，以用于产生指定的谐振电流；
9.电流指纹信号产生模块，用于根据当前智能微断设备内所述谐振电路产生的谐振
电流、当前智能微断设备的地址编码，生成当前智能微断设备所对应的电流指纹信号并按照线路拓扑结构在各分支线路上进行传输；
10.台区拓扑识别模块，用于接收所述电流指纹信号进行解码，根据解码得到的地址编码得到台区物理拓扑结构。
11.进一步的，所述谐振电路为lc谐振电路。
12.进一步的，所述电流指纹信号产生模块包括：
13.地址编码单元，用于获取当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码进行编码，形成当前智能微断设备的地址编码；
14.指纹信号生成单元，用于将当前智能微断设备的地址编码加载在当前智能微断设备内所述谐振电路产生的谐振电流上，生成对应的所述电流指纹信号。
15.进一步的，所述地址编码单元中，将当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码按照层级进行顺序编码。
16.进一步的，所述台区拓扑识别模块包括：
17.解码单元，用于接收传输末端或指定位置处智能微断设备所生成的电流指纹信号并进行解码，得到所述地址编码；
18.拓扑获取单元，用于根据所述地址编码获取当前智能微断设备所在的拓扑位置。
19.进一步的，该系统还包括智能感知系统，所述智能感知系统包括：融合终端、智能台区总开关、反窃电监测终端、三相智能塑壳断路器、智能换相开关、智能断路器、智能物联网表以及环境感知传感器中任意一种或多种，所述融合终端用于感知台区关键节点的运行参数以及状态信息，所述环境感知传感器包括温湿度传感器、跌落保险状态传感器、烟雾传感器、水浸传感器以及变压器桩头温度传感器中任意一种或多种。
20.进一步的，所述智能感知系统与所述台区拓扑监控识别子系统中谐振电路连接，以控制所述谐振电路根据所述智能感知系统感知到的信息产生谐振电流。
21.一种低压台区智能监控方法，步骤包括：
22.步骤s1.控制在台区各分支线路上各智能微断设备内设置的谐振电路分别产生指定的谐振电流；
23.步骤s2.电流在台区内经各分支线路上的各智能微断设备传输时，根据当前智能微断设备内所述谐振电路产生的谐振电流以及当前智能微断设备的地址编码，生成当前智能微断设备所对应的电流指纹信号并按照线路拓扑结构在各分支线路上进行传输；
24.步骤s3.接收传输末端或指定位置处智能微断设备所生成的电流指纹信号进行解码，根据解码得到的地址编码得到台区物理拓扑结构。
25.进一步的，所述步骤s2包括：
26.步骤s201.获取当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码进行编码，形成当前智能微断设备的地址编码；
27.步骤s202.将当前智能微断设备的地址编码加载在当前智能微断设备内所述谐振电路产生的谐振电流上，生成对应的所述电流指纹信号。
28.进一步的，所述步骤s1还包括感知台区内各设备的运行参数以及状态信息，根据感知到的信息控制各所述谐振电路产生谐振电流。
29.与现有技术相比，本发明的优点在于：
30.1、本发明基于谐振电流的电流型拓扑识别方式，利用电流溯源的本质，通过在台区各分支线路上的各智能微断设备中设置谐振电路以产生谐振电流，结合谐振电流与设备唯一的地址编码形成电流指纹信号，由该电流指纹信号可以实时、精准的确定每一个节点在网络中的位置，实现台区拓扑结构的实时自动监控识别，且谐振电流的调制峰值电流可以到达数安培，因而传输距离远且抗干扰性能好，可适用于大范围的各类低压台区中。
31.2、本发明进一步采用lc无功谐振调制方式，不仅发热量低、体积小、成本低，且可靠性高，可以进一步提高台区拓扑结构智能监控的实现成本、使用灵活性以及可靠性。
32.3、本发明进一步不仅能够实时监控台区的拓扑结构，还可以实现台区的运行参数以及环境状态的实时智能监控，从而可高效的实现从而可高效的实现台区停电、用电智能诊断、线损分析以及电能监测等各类分析。
附图说明
33.图1是本实施例低压台区智能监控系统中台区拓扑监控识别子系统的结构原理示意图。
34.图2是本实施例采用的电流型拓扑识别的原理示意图。
35.图3是本发明在具体应用实施例中实现台区拓扑监控识别的原理示意图。
36.图4是本实施例中台区拓扑监控识别子系统的具体结构示意图。
37.图5是本发明在具体应用实施例中低压台区智能监控系统的结构示意图。
38.图6是本实施例中低压台区智能监控系统的台区拓扑监控方法的实现流程示意图。
39.图例说明：1、谐振电路；2、电流指纹信号产生模块；21、地址编码单元；22、指纹信号生成单元；3、台区拓扑识别模块；31、解码单元；32、拓扑获取单元。
具体实施方式
40.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
41.如图1所示，本实施例低压台区智能监控系统包括台区拓扑监控识别子系统，该台区拓扑监控识别子系统包括：
42.谐振电路1，设置在台区各分支线路上的各智能微断设备中，以用于产生指定的谐振电流；
43.电流指纹信号产生模块2，用于根据当前智能微断设备内谐振电路产生的谐振电流、当前智能微断设备的地址编码，生成当前智能微断设备所对应的电流指纹信号并按照台区线路的拓扑结构在各分支线路上进行传输，地址编码可以根据当前智能微断设备的地址码编码得到以形成唯一的特征码；
44.台区拓扑识别模块3，用于接收电流指纹信号进行解码，根据解码得到的地址编码得到台区物理拓扑结构。
45.电流指纹信号即为在节点的一端，主动/或者被动发出特定的电流波形，在另一端高速采集该波形，通过频谱分析、时标分析等手段处理、分析、定位该数据，在电流波形中携带有设备唯一的特征码，形成自己独特的指纹，通过识别该电流指纹信号解码出唯一的特
征码，即可快速确定出各设备在网络中的位置，从而确定出台区拓扑结构。电流型信号属串联关系，电流产生的关系只有源端与负荷端关系，如图2所示，谐振电流从台区总表向各分支(设备配电间、设备楼宇电间等)经智能微断设备(如智能断路器等)传输，利用该电流型信号可以获取清晰、准确的拓扑结构。
46.本实施例基于谐振电流的电流型拓扑识别方式，利用电流溯源的本质，通过在台区各分支线路上的各智能微断设备中设置谐振电路1以产生谐振电流，电流指纹信号产生模块2结合谐振电流与设备唯一的地址编码形成电流指纹信号，台区拓扑识别模块3对该电流指纹信号进行解码，由解码得到的地址编码可以实时、精准的确定每一个节点在网络中的位置，实现台区拓扑结构的实时自动监控识别，且谐振电流的调制峰值电流可以到达数安培，因而传输距离远且抗干扰性能好，可适用于大范围的各类低压台区中。
47.本实施例谐振电路1具体为lc谐振电路，lc谐振电路包括一个电感l以及一个电容c，具体在待安装节点处的火线和零线之间置入了一个lc谐振电路，通过主动控制谐振电路的通断，在电力线缆上产生特定的谐振电流波形，结合当前智能微断设备的地址编码形成电流指纹信号，使得在电流指纹信号中携带有设备的唯一特征码。采用lc无功谐振调制方式，不仅发热量低、体积小、成本低，且可靠性高，可以进一步提高台区拓扑结构智能监控的实现成本、使用灵活性以及可靠性。
48.本实施例智能微断设备可以是台区网络的分支线路中的智能断路器，也可以是智能继电器等智能开关器件，具体可根据实际需求确定。台区中会存在大量的智能微断设备，若对所有的智能微断设备均进行谐振电路1的安装会大大增加成本。本实施例具体仅取分支线路输入端位置处的智能微断设备进行谐振电路1的安装，即仅在分支线路输入端产生谐振电流以及电流指纹信号，由分支线路的输入端即可以确定分支结构，即可以确保台区拓扑智能监控的实现，又可以大大降低实现成本。
49.以如图3中的拓扑结构为例，该台区中从台区配电变压器后分为1、2、3共三条分支，各分支再进一步分别延伸出子分支(1-1、1-2、1-2-1、2-1、2-2、3-1、3-2)，在分支1、2、3的输入端口处的智能断路器内嵌入谐振电路1，以及各子分支的输入端口处的智能断路器内嵌入谐振电路1，分支1、2、3的谐振电路1分别产生谐振电流，并结合智能断路器的地址码生成初始电流指纹信号，各初始电流指纹信号沿着各自线路的脉络结构进行传输，如分支1的电流指纹信号沿着分支1分别传输至1-2、2-1，在分支1-2的谐振电路1上，结合产生的谐振电流以及当前智能断路器的地址码生成新的电流指纹信号，新的电流指纹信号继续传输下一级1-2-1，以此类推，直至传输至输电末端。
50.如图4所示，本实施例中电流指纹信号产生模块2包括：
51.地址编码单元21，用于获取当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码进行编码，形成当前智能微断设备的地址编码；
52.指纹信号生成单元22，用于将当前智能微断设备的地址编码加载在当前智能微断设备内谐振电路1产生的谐振电流上，生成对应的电流指纹信号。
53.上述智能微断设备的地址码为根据智能微断设备的位置预先配置的具有唯一对应关系的编码，即每个智能微断设备的具有唯一的地址码。
54.电流指纹信号会随着电流传输路径不断向下级传输，每次传输到电流指纹信号产生模块2所在的智能微断设备处时，由地址编码单元21每次根据当前智能微断设备的地址
码与接收到的上一级智能微断设备所得到的地址编码进行重新编码，以使得传输过程中不断加入下一级智能微断设备的地址码，不断生成新的电流指纹信号，电流指纹信号会随着电流传输路径不断携带途径的各智能微断设备的地址码，则后续通过解码出该地址编码即可快速的得到拓扑结构，在发生新旧设备更替时，在新旧设备完成更替后即可快速获取更新的拓扑结构。
55.本实施例地址编码单元21中，将当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码按照层级进行顺序编码，以使得地址编码按照层级顺序对途径的各智能微断设备的地址码进行顺序编码，则解码出该地址编码后，即可快速获取各智能微断设备的层级关系。以如图3所示的拓扑结构为例，分支1上按照智能断路器1的地址码(假设为1)产生电流指纹信号1，分支1的子分支信号2上智能断路器1的地址码假设为2，则该子分支信号2的电流指纹信号会按照1-2进行编码，后续层级的电流指纹信号会依次加上后续智能断路器的地址码，形成如1-2-x-x
……
的地址编码，则由电流指纹信号1加载的地址编码即可直接快速确定各设备的层级关系、当前设备所在的位置，即获取到拓扑结构。
56.本实施例上述电流指纹信号产生模块2可以与谐振电路1一并内嵌在智能微断设备内，也可以独立于智能微断设备设置，再与智能微断设备内的谐振电路1连接，具体可以根据实际需求配置。
57.如图4所示，本实施例中台区拓扑识别模块3具体包括：
58.解码单元31，用于接收传输末端或指定位置处智能微断设备所生成的电流指纹信号并进行解码，得到地址编码；
59.拓扑获取单元32，用于根据地址编码获取当前智能微断设备所在的拓扑位置。
60.本实施例台区拓扑识别模块3可以设置在各分支节点处、关键监测节点处，也可以设置在监控终端，通过解码单元31检测、分析电流指纹信号的电流指纹波形，解码出地址编码，拓扑获取单元32根据地址编码确定当前智能微断设备所在的拓扑位置、层级。
61.本实施例监控系统还包括智能感知系统，智能感知系统具体包括：融合终端、智能台区总开关、反窃电监测终端、三相智能塑壳断路器、智能换相开关、智能断路器、智能物联网表以及环境感知传感器等，融合终端用于感知台区关键节点(变压器、漏保、分支箱、表箱等)的运行参数以及状态信息，运行参数如电压、电流、漏电流、温度、拉合闸、遥信等参数，环境感知传感器包括温湿度传感器、跌落保险状态传感器、烟雾传感器、水浸传感器以及变压器桩头温度传感器等，可以实时监测台区内各个设备的运行参数以及各类环境状态，基于该运行参数以及各类环境状态，可以实现台区负载监测、用电安全隐患辨识、台区表箱停电分析、智能电能表失准分析、违窃用电智能诊断、台区电能质量监测以及分布式光伏监测等各类应用。
62.如图5所示，本实施例将低压台区智能监控系统按五个层次进行部署，包括主站层、配电层、分支层、表箱层、用户层，主站随抄感知器实时数据和参数，配电层设置电流互感器以及配变环境传感器，分支层中在各分支箱配置智能断路器、智能环境传感器，智能断路器输入端的智能断路器内还配置有谐振电路1以产生谐振电流以及电流指纹信号产生模块2以产生电流指纹信号，以实现拓扑监测，表箱层中各表箱的输入端设置有智能断路器、智能环境传感器，同样也设置有谐振电路1以产生谐振电流以及电流指纹信号产生模块2以产生电流指纹信号，输出端还设置有智能源电保护开关。按照上述层级部署，可以实现低压
台区的运行参数以及环境状态的实时智能监控，同时还能够实时监控台区的拓扑结构，从而可高效、精准的实现台区停电、用电智能诊断、线损分析以及电能监测等各类分析。
63.本实施例中智能感知系统与台区拓扑监控识别子系统中谐振电路1连接，以控制谐振电路1根据智能感知系统感知到的信息产生谐振电流。不同台区所处的环境状态可能是不同的，而环境温度会对谐振电路的相对频率产生影响，如谐振电路中电感l的损耗电阻会随温度变化而产生回路相对频率变化。本实施例谐振电路1是参考智能感知系统所感知得到的参数来产生谐振电流，以使得谐振电流的频率特性与台区环境状态相匹配，进一步提高谐振电流传输的距离，从而提高拓扑结构监控的效果。
64.本实施例基于电流指纹信号进一步还可以实现台区精益停电，如通过根据北斗位置信息以及通过电流指纹信号先确定各节点的户变关系以及位置，进而根据识别出的户变关系以及位置对目标用户进行停电管理。举例来说，当需要对某一用户进行停电作业时，发出指令让对应重合闸自动断开，当作业完成后，再发送指令恢复接通，可以实现台区用户停电的精准监控管理。
65.如图6所示，本实施例低压台区智能监控方法的步骤包括：
66.步骤s1.控制在台区各分支线路上各智能微断设备内设置的谐振电路1分别产生指定的谐振电流；
67.步骤s2.电流在台区内经各分支线路上的各智能微断设备传输时，根据当前智能微断设备内谐振电路1产生的谐振电流以及当前智能微断设备的地址编码，生成当前智能微断设备所对应的电流指纹信号并按照线路拓扑结构在各分支线路上进行传输；
68.步骤s3.接收传输末端或指定位置处智能微断设备所生成的电流指纹信号进行解码，根据解码得到的地址编码得到台区物理拓扑结构。
69.本实施例中，步骤s2包括：
70.步骤s201.获取当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码进行编码，形成当前智能微断设备的地址编码；
71.步骤s202.将当前智能微断设备的地址编码加载在当前智能微断设备内谐振电路1产生的谐振电流上，生成对应的电流指纹信号。
72.本实施例上述步骤s201中，具体将当前智能微断设备的地址码与上一级智能微断设备所得到的地址编码按照层级进行顺序编码，以使得地址编码按照层级顺序对途径的各智能微断设备的地址码进行顺序编码，则解码出该地址编码后，即可快速获取各智能微断设备的层级关系。
73.本实施例中，步骤s1还包括感知台区内各设备的运行参数以及状态信息，根据感知到的信息控制各谐振电路1产生谐振电流。
74.本实施例低压台区智能监控方法与上述低压台区智能监控系统的原理一致，在此不再一一赘述。
75.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。