基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统、方法及装置与流程

本发明涉及配电网拓扑识别，具体涉及基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统、方法及装置。

背景技术：

1、随着电网的快速发展，电力用户数量持续增长，中低压配电网的规模与结构愈发庞大和复杂。传统的粗放管理模式难以适应时代的发展，配电网精益化管理已成为一种趋势。拓扑关系辨识是配电网最核心的基础应用，为运维人员提供“地图导航”，直观呈现配电网结构及运行情况，支撑窃电告警、线损分析与异常定位等精益化管理。

2、目前，配电网拓扑识别技术主要有停电辨识法、载波通信法、工频畸变电流法。其中，停电辨识法识别成功率较高，但影响供电可靠性，识别周期长。载波通信法信号频率高，易串扰，识别率不高。工频畸变电流法通过发送端注入特殊频率(例如833hz)电流信号，接收端检测该信号从而实现拓扑关系辨识，识别准确率相对较高。

3、然而工频畸变电流法在接收端采用灵敏度较低的电流互感器来采集电流信号，由于配电网本身存在较强的50hz工频电流信号，发送端注入的特殊频率电流信号都会被背景噪声电流信号所淹没，特别是在一些负荷比较重的地区。为了保证识别准确度，在发送端一般会增加注入信号强度，设计鲁棒的信号调制方法(例如扩频、两个工频周波来表示1个比特等)，但这会对电网有一定冲击，同时增加信号发送时间、检测时间以及发送设备功耗。此外在接收端则设计数模滤波电路滤除50hz工频信号，这同时也会增加接收设备复杂度和功耗。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统、方法及装置，以解决当前采用工频畸变电流法进行配电网拓扑识别时存在设备功耗大所需时间长的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统，系统包括：电流发送装置和磁敏电流传感器；电流发送装置，用于向配电网注入预设频率的特征电流信号；磁敏电流传感器，用于采集配电网线路上的电流信号，滤除电流信号中的背景电流信号，得到用于识别配电网拓扑关系的检测信号，磁敏电流传感器的谐振频率和预设频率一致。

3、本发明提供的基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统，采用具有高灵敏、频率选择特性的磁敏电流传感器，相比采用传统电流互感器的拓扑识别装置，在发送端可以降低发送端特征电流注入信号强度，减小对电网的冲击，降低特征频率电流信号调制复杂度，缩短信号发送时长，提高传输速率；在接收端，磁敏电流传感器可滤除50hz工频背景信号，无需再额外增加滤波模块，可以降低设备复杂度和成本。

4、在一种可选地实施方式中，系统还包括：电流检测装置，电流检测装置连接磁敏电流传感器，电流检测装置包括微控制器；微控制器，用于接收检测信号，根据预设算法对检测信号进行处理，得到配电网拓扑关系识别结果。

5、本实施例中，通过设置电流检测装置，实现了对检测信号处理得到配电网拓扑关系。

6、在一种可选地实施方式中，电流检测装置还包括：供电模块、信号放大模块和通信模块；供电模块连接微控制器、信号放大模块和通信模块，供电模块用于为微控制器、信号放大模块和通信模块供电；信号放大模块连接磁敏电流传感器和微控制器，信号放大模块用于接收检测信号进行放大后输入至微控制器，通信模块连接微控制器，通信模块用于将微控制器的识别结果输出至外部主站。

7、本实施例中，通过在电流检测装置中设置供电模块，便于为电流检测装置提供电能，设置信号放大模块，实现了检测信号的放大，便于后续的处理过程，设置通信模块实现了和远程主站的通信。

8、在一种可选地实施方式中，电流发送装置设置在配电网低压侧末端，磁敏电流传感器和电流检测装置设置在配电网的各个线路上。

9、本实施例中，通过在配电网低压侧末端设置电流发送装置，便于向配电网注入特征电流信号；同时将磁敏电流传感器和电流检测装置设置在配电网的各个线路上，便于配电网中电流信号的接收，减小信号的传输距离。

10、第二方面，本发明提供了一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别方法，方法包括：向配电网注入预设频率的特征电流信号；采用磁敏电流传感器采集配电网线路上的电流信号，滤除电流信号中的背景电流信号，得到用于识别配电网拓扑关系的检测信号，磁敏电流传感器的谐振频率和预设频率一致。

11、本发明提供的基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别方法，采用具有高灵敏、频率选择特性的磁敏电流传感器，相比采用传统电流互感器的拓扑识别装置，在发送端可以降低发送端特征电流注入信号强度，减小对电网的冲击，降低特征频率电流信号调制复杂度，缩短信号发送时长，提高传输速率；在接收端，磁敏电流传感器可滤除50hz工频背景信号，无需再额外增加滤波模块，可以降低设备复杂度和成本。

12、在一种可选地实施方式中，方法还包括：根据预设算法对检测信号进行处理，得到配电网拓扑关系识别结果。

13、在一种可选地实施方式中，根据预设算法对检测信号进行处理，得到配电网拓扑关系识别结果，包括：采用预存储的预设频率的特征电流信号对检测信号进行时域处理，得到时域结果；基于傅里叶算法对检测信号进行频域处理，得到频域结果；基于时域结果和频域结果进行识别，得到配电网拓扑关系识别结果。

14、在一种可选地实施方式中，在采用预存储的预设频率的特征电流信号对检测信号进行时域处理，得到时域结果之前，方法还包括：对检测信号按照工频周期进行滑动窗口提取。

15、在一种可选地实施方式中，基于时域结果和频域结果进行识别，得到配电网拓扑关系识别结果，包括：提取频域结果中的最大值；将时域结果和最大值相乘，得到处理结果；根据处理结果和预设门限的关系确定不同调制方式下检测信号中承载的比特信息；根据比特信息得到配电网拓扑关系识别结果。

16、第三方面，本发明提供了一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别装置，装置包括：时域处理模块，用于采用预存储的预设频率的特征电流信号对检测信号进行时域处理，得到时域结果，检测信号为配电网被注入预设频率的特征电流信号之后采用磁敏电流传感器采集得到的；频域处理模块，用于基于傅里叶算法对检测信号进行频域处理，得到频域结果；识别模块，用于基于时域结果和频域结果进行识别，得到配电网拓扑关系识别结果。

17、本发明提供的基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别装置，采用基于时频联合处理的检测信号处理算法，充分利用特征电流信号在时域、频域中的信息，可进一步提高检测准确度。

技术特征：

1.一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统，其特征在于，所述系统包括：电流发送装置和磁敏电流传感器；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电流检测装置，所述电流检测装置连接所述磁敏电流传感器，所述电流检测装置包括微控制器；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流检测装置还包括：供电模块、信号放大模块和通信模块；

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电流发送装置设置在配电网低压侧末端，所述磁敏电流传感器和所述电流检测装置设置在配电网的各个线路上。

5.一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据预设算法对所述检测信号进行处理，得到配电网拓扑关系识别结果，包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在采用预存储的预设频率的特征电流信号对所述检测信号进行时域处理，得到时域结果之前，所述方法还包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述时域结果和频域结果进行识别，得到配电网拓扑关系识别结果，包括：

10.一种基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别装置，其特征在于，所述装置包括：

技术总结
本发明涉及配电网拓扑识别技术领域，具体涉及基于磁敏电流传感器的配电网拓扑识别系统、方法及装置。该系统包括：电流发送装置和磁敏电流传感器；电流发送装置，用于向配电网注入预设频率的特征电流信号；磁敏电流传感器，用于采集配电网线路上的电流信号，滤除电流信号中的背景电流信号，得到用于识别配电网拓扑关系的检测信号，磁敏电流传感器的谐振频率和预设频率一致。通过实施本发明，采用磁敏电流传感器，在发送端可以降低发送端特征电流注入信号强度，减小对电网的冲击，降低特征频率电流信号调制复杂度，缩短信号发送时长，提高传输速率；在接收端，磁敏电流传感器可滤除背景信号，无需再额外增加滤波模块，降低设备复杂度和成本。

技术研发人员：高鸿坚,褚广斌,陆阳,黄毕尧,王志良
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16