一种台区拓扑识别方法及系统与流程

本发明属于电力系统低压配电自动化，尤其涉及一种台区拓扑识别方法及系统，该台区拓扑识别方法具备拓扑识别功能。

背景技术：

1、随着配电物联网的发展，对低压台区的拓扑识别技术提出了越来越高的要求，准确的低压台区“户-线-变”拓扑关系，对于开展线损准确计算、三相不平衡治理、故障精确定位、窃电识别以及提高供电可靠性等精益化管理起着决定性作用。台区拓扑识别大致分为用户所属台区(户-变)识别、馈线(户-线)识别和相位识别等。

2、现有台区拓扑识别技术主要有人工方式和自动识别两种。其中人工方式主要通过人工控制专用设备注入信号或者通过停复电方式进行识别，自动化程度低，工作量大，且对供电可靠性造成影响；自动识别技术包括：(1)载波通讯法，可通过载波通讯模块的工频过零检测功能实现相位识别，但不能实现各用户节点的拓扑层级关系识别；(2)脉冲电流法，通过特定设备注入特征电流或产生工频畸变信号的方法，可实现“户-线-变”关系识别，但需要提供额外设备且易因信号衰减引起误判；(3)基于历史用电信息的大数据识别法，例如灰色关联度或皮尔逊相关系数法等，但对各节点数据同步要求高，不能快速适应变化的拓扑，且对某些长期不用电的用户支路无效。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种台区拓扑识别方法及系统，以在实现拓扑识别功能的同时，降低对台区线路的干扰，提高结果的准度。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种台区拓扑识别方法，包括：

3、s1：在台区的配变低压侧安装一台区融合终端，台区的每个分支节点上安装具备拓扑识别功能的智能断路器并对所有智能断路器进行编号；

4、s2：台区融合终端每次下发一条命令类型为拓扑识别的命令报文，所述命令报文中至少包括命令序号，以指定执行该命令报文的智能断路器的编号；

5、s3：智能断路器，持续地接收台区融合终端下发的命令类型为拓扑识别的命令报文，在收到命令序号与自身编号相同的命令类型为拓扑识别的命令报文时，驱动其无功补偿电容模块的接触器开关闭合并持续一固定闭合时间，以在该智能断路器所在分支节点的通过其无功补偿电容模块的无功补偿电容产生附加无功电流；

6、s4：每个智能断路器，持续地采样通过智能断路器的电压、电流，根据采样结果，实时计算得到无功功率均值变化量；

7、s5：每个智能断路器判别无功功率均值变化量大于整定门槛值的持续时间是否满足预设的条件，根据判别结果得到拓扑识别结果遥信值，并将拓扑识别结果遥信值上传至台区融合终端；

8、s6：在台区融合终端完成单个命令类型为拓扑识别的命令报文的发送并接收到所有智能断路器判别的拓扑识别结果遥信值后，重复步骤s2-s5，以进行下一个命令序号的命令报文的发送和拓扑识别结果遥信值接收，直到所有的命令序号的命令报文均发送完成；

9、s7：台区融合终端根据所有的拓扑识别结果遥信值形成拓扑识别遥信矩阵并采用支路还原算法完成台区拓扑识别功能。

10、所述智能断路器包括双模通讯模块；在利用台区融合终端下发命令类型为拓扑识别的命令报文之前，还包括：各个智能断路器通过其双模通讯模块与台区融合终端建立基于dl/t645协议的通讯；并且，下发命令类型为拓扑识别的命令报文，具体包括：通过双模通讯模块的hplc载波或无线通讯的方式发送通讯地址为广播地址、命令类型为拓扑识别的命令报文；并且将拓扑识别结果遥信值上传至台区融合终端也采用双模通讯模块来实现。

11、所述命令类型为拓扑识别的命令报文中包含广播地址、命令序号和拓扑识别类型标志等信息，拓扑识别类型标志用于指示命令报文的命令类型为拓扑识别。

12、所述智能断路器包括主控模块和无功补偿电容模块，所述无功补偿电容模块包括与所述主控模块相连的继电器、和由所述继电器驱动的接触器开关，所述接触器开关的一端与配电线路的零线连接，另一端通过所述无功补偿电容与配电线路的三相或单相火线连接；驱动接触器开关闭合，具体包括：由主控模块驱动无功补偿电容模块的继电器合上无功补偿电容模块的接触器开关。

13、智能断路器通过其主控模块实时计算得到无功功率均值变化量，具体包括：实时计算当前的无功功率瞬时值，随后求取500ms无功功率均值，最终得到无功功率均值变化量；且所述步骤s4还包括：智能断路器通过其缓存模块对采样结果、无功功率瞬时值、500ms无功功率均值和无功功率均值变化量进行缓存，得到每个时刻的缓存数据。

14、若无功功率均值变化量大于整定门槛值的持续时间大于500ms，则判别结果为满足要求，置拓扑识别结果遥信值r＝1，r＝1表示进行判别的智能断路器位于执行命令报文的智能断路器的支路上游；否则，判别结果为不满足要求，置拓扑识别结果遥信值r＝0，r＝0表示进行判别的智能断路器位于执行命令报文的智能断路器的支路的下游或其他支路上。

15、所有的拓扑识别结果遥信值组成了一个拓扑识别结果遥信矩阵；该拓扑识别结果遥信矩阵的每一行对应进行判别的智能断路器的编号，每一列对应命令报文的命令序号，进而对应于执行命令报文的智能断路器的编号；第i行第j列的元素表示台区融合终端在下发命令序号为j的命令报文后，编号为i的智能断路器所判别得到并上传的拓扑识别结果遥信值。

16、所述步骤s7具体包括：

17、s71：将在下发所有命令类型为拓扑识别的命令报文后，判别得到的拓扑识别结果遥信值均为1的智能断路器，确定为位于台区的配变低压侧总开关处的智能断路器；

18、s72：将在下发所有命令类型为拓扑识别的命令报文后，判别得到的拓扑识别结果遥信值只有一个为1的智能断路器，确定为指向最终用户的智能断路器；

19、s73：根据拓扑识别结果遥信值求解指向每个最终用户的智能断路器所在的支路上的智能断路器的排列顺序，得到所有支路的支路信息，进而还原得到台区拓扑结构图。

20、所述台区的至少一个节点与其上级节点的三相中其中一相连接；若在步骤s2中，指定的执行命令报文的智能断路器位于该上级节点，则在所述步骤s4中，得到的无功功率均值变化量为该上级节点处的智能断路器的三相各自对应的无功功率均值变化量，在所述步骤s5中，判别得到的拓扑识别结果遥信值为该上级节点处的智能断路器分三相判别的三个拓扑识别结果遥信值。

21、另一方面，本发明提供一种台区拓扑识别系统，包括：

22、台区融合终端，其位于台区的配变低压侧，其设置为：

23、每次下发一条命令类型为拓扑识别的命令报文，所述命令报文中至少包括命令序号，以指定执行该命令报文的智能断路器的编号；

24、接收所有智能断路器判别的拓扑识别结果遥信值；

25、在完成单个命令类型为拓扑识别的命令报文的发送并接收到所有智能断路器的拓扑识别结果遥信值后，发送下一个命令序号的命令报文，以重复下发命令报文和接收所有智能断路器判别的拓扑识别结果遥信值的步骤，直到所有的命令序号的命令报文均发送完成；和

26、根据所有的拓扑识别结果遥信值形成拓扑识别遥信矩阵并采用支路还原算法完成台区拓扑识别功能；以及

27、具备拓扑识别功能的智能断路器，其安装于台区的每个分支节点上并具有编号，其包括：

28、主控模块，其设置为：在收到命令序号与自身编号相同的命令类型为拓扑识别的命令报文时，发送驱动信号；根据采样结果，实时计算得到无功功率均值变化量；判别无功功率均值变化量大于整定门槛值的持续时间是否满足预设的条件，根据判别结果得到拓扑识别结果遥信值；

29、双模通讯模块，其设置为持续地接收台区融合终端下发的命令类型为拓扑识别的命令报文；在得到拓扑识别结果遥信值后，将拓扑识别结果遥信值上传至台区融合终端；

30、无功补偿电容模块，其设置为在接收到主控模块的驱动信号时，其接触器开关闭合并持续一固定闭合时间，以在该智能断路器所在分支节点通过其无功补偿电容产生附加无功电流；

31、采样模块，其设置为：持续地采样通过智能断路器的电压和电流，得到采样结果；和

32、缓存模块，其设置为：存储缓存数据，所述缓存数据包括采集模块的采样结果和主控模块的计算结果。

33、本发明的台区拓扑识别方法采用无功补偿电容模块来产生无功电流，既可实现低压台区的分布式无功补偿，提高功率因数，又可响应融合终端的命令类型为拓扑识别的命令报文进行电容投切，完成拓扑识别功能，具备高集成度、低成本、方便安装及使用的优势，无需专用设备注入特征电流或产生工频畸变信号，对台区线路干扰小，安全性高。

34、此外，本发明的台区拓扑识别方法通过精确的无功功率有效值算法可计入无功补偿电容投切时所产生的暂态分量和稳态分量，并进一步通过均值变化量消除正常运行时无功功率及测量误差的影响，台区拓扑识别通过拓扑识别结果遥信值来判别，结果简单可靠，因此，拓扑识别准度高，维护工作量小；并且可适应拓扑动态变化，在拓扑关系出现变化时，只需要重新下发命令类型为拓扑识别的命令报文即可完成新的拓扑识别。

35、另外，本发明的台区拓扑识别方法在智能断路器中集成了双模通讯和无功补偿电容这两个模块，双模通讯模块相比单一的载波通讯模块，提高了通讯可靠性。

36、再者，本发明的台区拓扑识别方法可以对每个三相智能断路器分三相判别三个拓扑识别结果遥信并上传到融合终端，即可同时实现户-变识别，户-线识别及相位识别功能，并可确定不同分支节点的拓扑层级关系，拓扑识别功能全面。