本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲關(guān)系自動識別實質(zhì)上就是可靠得出園區(qū)、小區(qū)、樓宇內(nèi)各電氣設(shè)備與其供電電源的連接關(guān)系，并用一定的方式把這些連接關(guān)系進行存儲。電網(wǎng)公司正在大力開展營配信息貫通工作，配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲對電力公司提高供電可靠性管理水平、提高供電服務(wù)能力至關(guān)重要。由于電力公司配電臺區(qū)數(shù)量大、電氣接線復(fù)雜，還存在私搭亂建現(xiàn)象；盡管電力公司經(jīng)過電能計量表計普查，要及時準確掌握配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲還是存在較大難度。

目前比較常見的實現(xiàn)配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別的方法有：（1）利用目前的低壓線路電力線載波通信技術(shù)，包括窄帶電力線載波或?qū)拵щ娏€載波，通過用電信息采集系統(tǒng)的集中器和采集器實現(xiàn)載波信號的發(fā)送和回傳。該方法的特點是簡單易行，但是存在傳送死區(qū)，受配電臺區(qū)負載影響大。（2）在低壓配電線路（或母線）上，注入較大功率的工頻信號，用移動采集設(shè)備在用電設(shè)備或電能計量設(shè)備處測量注入的工頻信號。該方法的優(yōu)點是準確性較高，但是現(xiàn)場測試接線麻煩，效率低，還存在一定的安全隱患。（3）利用用電信息采集系統(tǒng)采集的配電臺區(qū)用戶用電信息，通過電壓數(shù)據(jù)相似性或相關(guān)性分析方法，不增加硬件成本，自動分析臺區(qū)供電電源與用電設(shè)備間的連接關(guān)系。該方法優(yōu)點是不需要增加投資，方法新穎，但是該方法拓撲識別準確性有待提高，對線路重載或有分布式電源接入線路電壓特殊分布適應(yīng)性較差。

公開號cn102820707的一種配網(wǎng)拓撲識別系統(tǒng)，將配網(wǎng)劃分成不同的配電區(qū)域，自動識別系統(tǒng)包括：用于存儲配電設(shè)備信息的電子標簽，配電設(shè)備信息包括設(shè)備編號、設(shè)備類型、位置信息，電子標簽安裝在配網(wǎng)設(shè)備上，其中兩端口電氣元件的兩端分別安裝有電子標簽，母線上分布有電子標簽；固定設(shè)置在每個配電區(qū)域內(nèi)的配電終端，配電終端內(nèi)設(shè)置有無線通訊設(shè)備，配電終端通過無線通訊設(shè)備與對應(yīng)配電區(qū)域內(nèi)所包含的配電設(shè)備上的電子標簽通訊連接，配電終端在線采集該配電區(qū)域內(nèi)的配電設(shè)備信息并生成該區(qū)域配電網(wǎng)絡(luò)拓撲信息；用于與所有配電區(qū)域內(nèi)的配電終端通訊連接的配電主站，配電主站根據(jù)配電終端上傳的局域配電網(wǎng)絡(luò)拓撲信息生成全局配電網(wǎng)絡(luò)拓撲。該系統(tǒng)在電氣元件、母線上設(shè)置大量電子標簽，增加了硬件成本及現(xiàn)有設(shè)備的改造成本。

因此，需要一種可減少電力公司工作人員的勞動強度、提高效率、成本低的電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)，利用多網(wǎng)融合技術(shù)，在硬件結(jié)構(gòu)不改變的基礎(chǔ)上實現(xiàn)臺區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓撲識別，具有安裝方便、安全性高等特點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

一種低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)，包括嵌入通信集中器的第一通信單元、嵌入采集器的第二通信單元、嵌入智能電表的第三通信單元和嵌入能效監(jiān)測終端的第四通信單元；所述第二通信單元分別與所述第一通信單元、所述第四通信單元、所述第三通信單元通過傳輸模塊連接；所述傳輸模塊包括了低壓電力線脈沖調(diào)制模塊和470mhz無線信號傳輸模塊；

所述第一通信單元通過傳輸模塊接收第二通信單元所傳送的用電數(shù)據(jù)、設(shè)備編碼和脈沖調(diào)制編碼，對數(shù)據(jù)進行分析，形成電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并通過傳輸模塊向第二通信單元下發(fā)通信命令；

所述第二通信單元通過傳輸模塊接收第三通信單元、第四通信單元所傳送的用電數(shù)據(jù)、設(shè)備編碼和脈沖調(diào)制編碼，發(fā)送給第一通信單元，并通過傳輸模塊向第三通信單元、第四通信單元下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)通信命令；

所述第三通信單元識別所述第二通信單元下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)的通信命令，并通過傳輸模塊傳送經(jīng)過調(diào)制的用電數(shù)據(jù)、設(shè)備編碼和脈沖調(diào)制編碼，通信方向是第二通信單元；

所述第四通信單元識別所述第二通信單元下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)的通信命令，并通過傳輸模塊傳送經(jīng)過調(diào)制的能效數(shù)據(jù)、設(shè)備編碼，通信方向是第二通信單元。

優(yōu)選的，所述低壓電力線脈沖調(diào)制模塊為低壓電力線多頻mfsk脈沖調(diào)制通信模塊，用于調(diào)制低壓電力線信號并通過脈沖方式進行信號傳輸。

優(yōu)選的，所述第一通信單元中經(jīng)過脈沖調(diào)制的電力線傳輸功率信號帶寬3-150khz，一個頻點帶寬<=1khz；每個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk。

優(yōu)選的，所述第二通信單元經(jīng)過脈沖調(diào)制的電力線傳輸功率信號帶寬3-150khz，采集器與智能電表或能效監(jiān)控終端占用32個頻點，一個頻點帶寬<=1khz，一個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk調(diào)制。

優(yōu)選的，所述第三通信單元經(jīng)過脈沖調(diào)制的電力線傳輸功率信號3-150khz，智能電表或能效監(jiān)測終端共享32個頻點，一個頻點帶寬<=1khz，一個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk調(diào)制。

優(yōu)選的，所述第四通信單元經(jīng)過脈沖調(diào)制的電力線傳輸功率信號3-150khz，智能電表或能效監(jiān)測終端共享32個頻點，一個頻點帶寬<=1khz，一個周波1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk調(diào)制。

優(yōu)選的，各類用電信息采集或能效監(jiān)測終端將自身的終端識別碼通過低壓電力線傳輸功率信號傳送至通信集中器，并由470mhz無線通信作備用通信方式。

優(yōu)選的，所述第一通信單元還內(nèi)置有衛(wèi)星時鐘模塊，為采集器、智能電表、能效監(jiān)測終端提供對時功能。

一種電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

通信集中器收集本低壓臺區(qū)各類終端設(shè)備編碼，并建立邏輯映射關(guān)系；

通信集中器對接收到的各類終端編碼邏輯關(guān)系進行分類；

通信集中器向主站系統(tǒng)上報本臺區(qū)各類終端連接關(guān)系。

優(yōu)選的，所述通信集中器內(nèi)置衛(wèi)星通信模塊，通過與低壓臺區(qū)各類終端的通信為所述低壓臺區(qū)各類終端提供對時。

優(yōu)選的，所述嵌入集中器的第一通信單元調(diào)制前的信號經(jīng)過第一次加密；信號檢測采用相關(guān)函數(shù)及自適應(yīng)去噪聲方法實現(xiàn)；無線傳輸采用470-510mhz頻段傳輸。

優(yōu)選的，所述第二通信單元調(diào)制前的信號經(jīng)過第一次加密。

優(yōu)選的，所述第三通信單元調(diào)制后的信號經(jīng)過第二次加密。

優(yōu)選的，所述第四通信單元調(diào)制前的信號經(jīng)過第二次加密。

本發(fā)明的有益效果是：

由于采用了多頻mfsk脈沖調(diào)制通信傳遞拓撲關(guān)系及470mhz無線通信傳輸用電數(shù)據(jù)融合技術(shù)，從而解決了低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)中用電信息采集、能效數(shù)據(jù)采集設(shè)備電氣連接關(guān)系的自動識別和時間同步問題，具有安裝方便、安全性高等特點，達到了降低系統(tǒng)建設(shè)成本和維護成本的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)的原理框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對發(fā)明技術(shù)方案進一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)，圖中圓圈代表10kv變壓器，三道橫線代表母線，母線下面的圖形代表用戶側(cè)380v變壓器。本發(fā)明所提供的低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)通過多頻mfsk脈沖調(diào)制通信及470mhz無線通信融合技術(shù)，各類終端將自身唯一識別代碼通過低壓電力線脈沖方式傳送至通信集中器，并可由470mhz無線通信作備用通信方式；通信集中器負責對接收到的終端識別碼和設(shè)備信息進行管理分析，實現(xiàn)臺區(qū)配電系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓撲識別和用電數(shù)據(jù)傳送。系統(tǒng)包括：嵌入通信集中器的第一通信單元、嵌入采集器的第二通信單元、嵌入智能電表的第三通信單元、嵌入能效監(jiān)控終端的第四通信單元構(gòu)成，系統(tǒng)可通過低壓電力線脈沖調(diào)制方式和470mhz無線信號協(xié)同傳送。

嵌入通信集中器的第一通信單元傳送經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸脈沖調(diào)制信號及無線信號，由信號調(diào)制、信號耦合、信號解調(diào)、通信質(zhì)量管理及接口等部分構(gòu)成。嵌入通信集中器的通信單元中經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號，集中器與采集器占用多個頻點，信號帶寬3-150khz，一個頻點帶寬<=1khz；每個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的數(shù)字信號是經(jīng)過加密；信號檢測采用相關(guān)函數(shù)及自適應(yīng)去噪聲方法實現(xiàn)。嵌入通信集中器的通信單元無線傳輸采用470-510mhz頻段，該頻段屬于無線電計量儀表使用頻段。嵌入通信集中器的第一通信單元實現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理。嵌入通信集中器的第一通信單元在外形尺寸、端子規(guī)格與集中器單元一致，可識別集中器下發(fā)的通信命令，并通過多頻mfsk過零調(diào)制通信及470mhz無線通信融合方式與采集器實現(xiàn)可靠通信。嵌入通信集中器的第一通信單元內(nèi)置衛(wèi)星時鐘模塊。

嵌入采集器的第二通信單元獨立傳送經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號及無線信號，由信號調(diào)制、信號耦合、信號解調(diào)、通信質(zhì)量管理及接口等部分構(gòu)成。第二通信單元中經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號，采集器與智能電表或能效終端占用32個頻點，電力線傳輸功率信號帶寬3-150khz，一個頻點帶寬<=1khz；每個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的信號是經(jīng)過加密；無線傳輸采用470-510mhz頻段，該頻段屬于無線電計量儀表使用頻段。嵌入采集器的第二通信單元實現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理，并具有自動路由和網(wǎng)絡(luò)中繼功能。嵌入采集器的第二通信單元在外形尺寸、端子規(guī)格與采集器電力線載波單元一致，可識別集中器下發(fā)的通信命令，并通過多頻mfsk過零調(diào)制通信及470mhz無線通信融合方式與集中器、智能電表、能效監(jiān)控終端實現(xiàn)可靠通信。

嵌入智能電表的第三通信單元傳送經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號及無線信號，由信號調(diào)制、信號耦合、信號解調(diào)、通信質(zhì)量管理及接口等部分構(gòu)成。第三通信單元中經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號帶寬3-150khz，一個頻點帶寬<=1khz；每個周波耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的信號是經(jīng)過加密；無線傳輸采用470-510mhz頻段，該頻段屬于無線電計量儀表使用頻段。嵌入智能電表的第三通信單元實現(xiàn)多頻電力線脈沖電力線傳輸功率信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理。嵌入智能電表的第三通信單元在外形尺寸、端子規(guī)格與采集器電力線載波單元一致，可識別采集器下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)的通信命令，并通過多頻mfsk過零調(diào)制通信及470mhz無線通信融合方式與集中器實現(xiàn)可靠通信。

嵌入能效監(jiān)控終端的第四通信單元傳送經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號及無線信號，由信號調(diào)制、信號耦合、信號解調(diào)、通信質(zhì)量管理及接口等部分構(gòu)成。第四通信單元中經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號3-150khz，智能電表或能效終端共享32個頻點，頻帶寬<=1khz，在電壓過零點耦合1-4位載波信號，調(diào)制方式是多頻mfsk調(diào)制；調(diào)制前的信號是經(jīng)過二次加密；無線傳輸采用470-510mhz頻段，該頻段屬于無線電計量儀表使用頻段。嵌入能效監(jiān)控終端的第四通信單元實現(xiàn)多頻電力線過零調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理。嵌入能效監(jiān)控終端的通信單元在外形尺寸、端子規(guī)格與采集器電力線載波單元一致，可識別采集器下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)的通信命令，并通過多頻mfsk過零調(diào)制通信及470mhz無線通信融合方式與集中器實現(xiàn)可靠通信。

嵌入通信集中器的第一通信單元通過低壓電力線多頻mfsk脈沖調(diào)制通信，與470mhz無線通信融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自動路由。嵌入集中器的第一通信單元在可識別通信集中器下發(fā)或轉(zhuǎn)發(fā)的通信命令，電力線傳輸功率信號通過多頻mfsk脈沖調(diào)制通信及470mhz無線通信融合方式與采集器實現(xiàn)通信；低壓電力線脈沖調(diào)制方式和470mhz無線信號傳輸由微處理器獲取其通信鏈路狀態(tài)，具有路由選擇和通信質(zhì)量監(jiān)測功能。

嵌入采集器的第二通信單元通過低壓電力線多頻mfsk過零調(diào)制通信，與470mhz無線通信融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自動路由。實現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理，并具有自動路由和網(wǎng)絡(luò)中繼功能。

嵌入智能電表的第三通信單元通過低壓電力線多頻mfsk脈沖調(diào)制通信，與470mhz無線通信融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自動路由，實現(xiàn)多頻電力線過零調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理功能。

嵌入能效監(jiān)控終端的第四通信單元通過低壓電力線多頻mfsk脈沖調(diào)制通信，與470mhz無線通信融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自動路由，實現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號和470mhz無線信號通信質(zhì)量監(jiān)測、管理功能。

本發(fā)明基于多傳感方式的低壓配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)由多種通信單元構(gòu)成，這些新的通信單元可嵌入用電信息采集系統(tǒng)或能效管理系統(tǒng)的通信集中器、采集器、智能電表，從而形成一套穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。這些通信單元有嵌入通信集中器和采集器的通信單元，嵌入智能電表的通信單元，嵌入能效監(jiān)控終端的通信單元。臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓撲識別系統(tǒng)既可傳輸用電、能效等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并傳輸時鐘同步信號。該方法根據(jù)配電臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)在電氣上連通、接線復(fù)雜、動態(tài)變化等特征，本發(fā)明通過在供電線路上耦合脈沖調(diào)制電氣特征信號，該信號包括用電數(shù)據(jù)及電氣設(shè)備編碼，輔助特殊頻段無線信號傳送，供電電源端與用電點可實現(xiàn)雙向準實時通信，由第一通信單元定時自動分析臺區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，并可與臺區(qū)用電信息采集設(shè)備集成，并自成系統(tǒng)完成電氣拓撲數(shù)據(jù)收集和上傳。

1、本發(fā)明在現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)或能效管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行提升，在硬件結(jié)構(gòu)不改變的基礎(chǔ)上實現(xiàn)臺區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓撲識別，具有安裝方便、安全性高等特點。

2、本發(fā)明實現(xiàn)多頻mfsk脈沖調(diào)制通信傳遞拓撲關(guān)系及470mhz無線通信傳輸用電數(shù)據(jù)項融合，并具有自動路由和中繼功能，解決了臺區(qū)配電系統(tǒng)電氣拓撲識別和可靠通信問題。

3、本發(fā)明實現(xiàn)方法研制的系統(tǒng)不但可以傳輸用電、能效等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并傳輸時鐘同步信號，低成本的解決了采集器、智能電表和能效監(jiān)控終端的時鐘同步問題。

4、本發(fā)明可用于臺區(qū)配電系統(tǒng)線損管理和樓宇能效管理，降低系統(tǒng)建設(shè)成本和維護成本，提高用電企業(yè)管理效益，促進國家節(jié)能減排。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。