基于HPLC数字信号的电气网络拓扑识别方法与系统与流程

本发明属于电力信息处理，具体而言，涉及基于hplc数字信号的电气网络拓扑识别方法与系统。

背景技术：

1、在台区透明化中，台区拓扑识别和台区众多支路电能质量采集

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，尤其是新建台区，部分拓扑根本无法直接获取，需要采取人工摸查的方式，工作量巨大，造成了人力物力的浪费。“户-变”关系的缺失导致无法为台区总线损提供精确数据源；“户-线”关系缺失导致无法进行分级线损的分析计算。

3、目前实现配电台区电气网络拓扑识别的方法有：

4、(1)基于用电信息的分析法：利用目前的低压线路电力线载波通信技术，包括窄带电力线载波或宽带电力线载波，通过用电信息采集的配电台区用户用电信息，使用电压数据相似性或相关性分析方法，不增加硬件成本，自动分析台区供电电源与用电设备间的连接关系。

5、该方案的缺点是分析用电信息的相似性或相关性涉及复杂的数据处理算法和模型。

6、(2)电流注入法：在低压配电线路(或母线)上，通过在工频信号中注入小电流信号，各级逐层捕获该电流信号实现拓扑辨识。该方法的缺点有：

7、a.影响电网正常运行：尽管注入的电流信号很小，但仍可能引入额外的噪声或扰动，对电网稳定性产生一定的影响；

8、b.对硬件设备要求较高：电流注入法需要在电网中注入小电流信号，并通过各级设备逐级捕获，这要求系统中的测量设备和传感器具备足够的精度和灵敏度，以便准确地检测和捕获注入的电流信号，增加了设备的成本和复杂性；

9、c.效果受电网条件影响：电网条件例如电流的分布、线路阻抗等，如果电网条件不理想或存在干扰因素，将会导致拓扑辨识的准确性下降。

10、(3)停复电分析法：通过对低压台区的主干分支有序停复电，由网关抄读用户停复电数据，与主干分支的停复电信息进行比对，实现低成本的“户—线—变”拓扑自动辨识方案。

11、该方案的缺点是需要对低压台区的主干分支进行有序的停复电操作，并及时抄读用户停复电数据，对操作和协调要求较高，对电力系统运行和供电可靠性产生一定的影响。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供基于hplc数字信号的电气网络拓扑识别方法与系统。

2、第一方面，本发明提供了基于hplc数字信号的电气网络拓扑识别方法，包括：

3、各个用户端电表采集所在分支线路的电能数据并通过高频载波信号发送所述电能数据至汇集器；

4、所述电能质量监测终端获取各个所述分支线路上的实时电压信号与实时电流信号；

5、所述电能质量监测终端或所述汇集器根据所述实时电压信号与所述实时电流信号计算电能质量数据；

6、所述电能质量监测终端利用hplc解析模块将含所述hplc频段信号的实时电压信号转换为hplc数字信号，并对所述hplc数字信号进行解析，得到发送所述hplc频段信号的各个所述用户端电表的节点信息并通过所述汇集器上传至服务器；

7、所述服务器根据各个所述用户端电表的节点信息，确定所有所述用户端电表的电气网络拓扑结构。

8、第二方面，本发明提供了基于hplc数字信号的电气网络拓扑识别系统，包括若干个用户端电表、若干个电能质量监测终端、汇集器与服务器；

9、各个所述用户端电表采集所在分支线路的电能数据并通过高频载波信号发送所述电能数据至汇集器；

10、所述电能质量监测终端获取各个所述分支线路上的实时电压信号与实时电流信号；

11、所述电能质量监测终端或所述汇集器根据所述实时电压信号与所述实时电流信号计算电能质量数据；

12、所述电能质量监测终端利用hplc解析模块将含所述hplc频段信号的实时电压信号转换为hplc数字信号，并对所述hplc数字信号进行解析，得到发送所述hplc频段信号的各个所述用户端电表的节点信息并通过所述汇集器上传至服务器；

13、所述服务器根据各个所述用户端电表的节点信息，确定所有所述用户端电表的电气网络拓扑结构。

14、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

15、进一步，所述电能质量监测终端获取各个所述分支线路上的实时电压信号与实时电流信号，以及根据所述实时电压信号与所述实时电流信号计算电能质量数据的方式为：

16、在各个所述电能质量监测终端设置电流采集传感器采集各个所述电能质量监测终端所在分支线路的电流信号，各个所述电流采集传感器通过通讯总线与所述汇集器电信号连接，在所述汇集器中设置三相电压传感器采集各个所述电能质量监测终端所在分支线路的三相电压信号，各个所述电能质量监测终端所在分支线路通过电源线连接至所述汇集器，所述三相电压传感器与所述电源线电连接，所述汇集器根据所述电流信号与所述三相电压信号计算各个分支线路的电能质量数据。

17、进一步，所述电能质量监测终端获取各个所述分支线路上的实时电压信号与实时电流信号，以及根据所述实时电压信号与所述实时电流信号计算电能质量数据的方式为：

18、在各个所述电能质量监测终端设置电流电压采集传感器采集各个所述电能质量监测终端所在分支线路的电流信号与三相电压信号，在所述汇集器中设置三相电压转换器将所述三相电压信号转换为模拟电压，通过级联扩展线将所述三相电压信号依次发送至每个所述电能质量监测终端，所述电能质量监测终端获取各个所述电能质量监测终端所在分支线路的电流信号与转换后的所述模拟电压并计算所述电能质量数据。

19、进一步，所述电能质量监测终端获取各个所述分支线路上的实时电压信号与实时电流信号，以及根据所述实时电压信号与所述实时电流信号计算电能质量数据的方式为：

20、在各个所述电能质量监测终端设置电流传感器采集各个所述电能质量监测终端所在分支线路的电流信号，所述电能质量监测终端通过非接触电压采集的方式获取三相电压信号，所述电能质量监测终端计算所述电能质量数据。

21、进一步，所述电能质量监测终端通过非接触电压采集的方式获取三相电压信号的方法为：

22、构造金属极板，金属极板的形状不限，金属极板与待测导线间形成耦合电容c0,信号转换电路由运放v、反馈电阻r与电容c1构成，信号转换电路的作用是对信号进行转换。

23、设s为拉普拉斯算子，ω为角频率，u0为待测电压，则运放输出电压v(s)为：

24、

25、当r足够大时，上述公式变换为：

26、

27、再由laplace域反换算到时域，可得运放端输出电压u：

28、

29、进一步，所述电能质量监测终端通过非接触电压采集的方式获取三相电压信号的方法为：

30、设置相互平行的第一感应极板和第二感应极板；所述第一感应极板和所述第二感应极板相互耦合，构成平板电容；

31、在所述第一感应极板上加载激励信号；

32、采集所述第二感应极板上的电压信号；

33、分别对采集的电压信号进行高通滤波和低通滤波，得到高频分量与低频分量；

34、分别对所述高频分量与所述低频分量进行模数转换；

35、基于所述激励信号、转换后的所述高频分量与转换后的所述低频分量，以及所述高频分量与所述低频分量间的关系，计算出待测高压导线的电压。

36、进一步，所述电能质量监测终端与所述汇集器之间数据传输的方式还包括：在所述电能质量监测终端与所述汇集器均设置无线通信模块，所述电能质量监测终端与所述汇集器无线通信连接。

37、进一步，所述电能质量监测终端包括电源模块、主控模块、通信模块、电流传感器与电压传感器；所述电源模块、所述通信模块、所述电流传感器与所述电压传感器分别与所述主控模块电信号连接。

38、进一步，所述通信模块为总线模块或者无线通信模块；所述电流传感器为非接触式电流传感；所述电压传感器为非接触式电压传感器。

39、本发明的有益效果是：本发明能够根据实际需求进行灵活配置和扩展，解决分布式电能质量监测中成本高、安装复杂、灵活性低、可靠性低的问题，获取电力线实时电压信号，电能质量监测终端能够在实时监测电能质量的同时，截取hplc载波信号，实现对电力系统拓扑的自动识别，有助于实现对电网的更精确的监测和分析。