一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置及拓扑识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置及拓扑识别方法，其中辅助装置包括：磁耦隔离驱动模块，用于根据控制单元发出的控制信号产生脉冲驱动信号，并将脉冲驱动信号输出至特征信号投切模块；特征信号投切模块，用于生成特征电流信号并投切至交流电网；电压过零检测模块，用于检测交流电网的电压过零点所在位置；通信模块，用于与上位终端进行数据交互；交流电采样模块，用于采样交流电网中的电流信号并输入至控制单元；控制单元，用于根据上位终端发出的指令以及电压过零点位置发出控制信号至磁耦隔离驱动模块；并识别交流电网中是否存在特征电流信号，将识别结果上传至上位终端。位终端。位终端。

An auxiliary device and topology identification method for low voltage substation topology identification

【技术实现步骤摘要】
一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置及拓扑识别方法


[0001]本专利技术涉及一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置及拓扑识别方法，属于低压配电网自动化


技术介绍

[0002]低压台区作为连接输配电网和用户的关键环节，因其系统层级、支路数量众多、用户负荷接线复杂，致使拓扑结构复杂多变，无法实现全范围监测。准确的台区拓扑信息有助于电网计算各条线路损耗、低压配电网短路故障定位与三相不平衡治理等业务的开展。
[0003]而传统的拓扑识别方法有依靠台区拓扑识别仪进行识别和利用人工巡检经验或拉合开关停电识别进行辨识等方法。但台区拓扑识别仪存在“共高压串扰”、“共地串扰”等问题，影响识别准确率。人工摸查方式则耗费人力物力，且效率、准确率低，实时性差，影响用户用电体验，无法满足实际发展需求。
[0004]中国专利(CN112737128A)公开了一种基于交流斩波的台区分支拓扑识别方法，包括：一、将时间段T划分成n个时间片段t，每一时间片段t安排一个终端节点或分支节点进行交流斩波；设置规划信息，包括各时间片段t与各终端节点或分支节点的对应关系，及交流斩波次序；二、分支节点或终端节点在对应时间片段t进行交流斩波，斩波频率为f；三、各分支节点在对应时间片段t进行电流检测，如测到斩波频率f或谐波频率N*f与工频的混频频率N*f
±
50Hz，则将检测结果标记为1，否则为0；四、所有分支节点将每个时间片段t的检测结果形成位图，总节点根据位图计算出台区的分支拓扑。该专利技术能以低成本实现分支拓扑的精确识别，同时不存在方向电流，不会对用电计量造成影响。
[0005]但上述方案没有公开特征电流即斩波发生器的具体电路设计，导致该方案空有理论，却无法进行实际检验，并且斩波检测识别算法实现难度大，拓扑识别准确率有限。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置及拓扑识别方法，辅助装置能够快速准确的产生特征电流信号，同时在低压台区安装若干个该辅助装置于断路器，再配合相应的识别方法可实时检测特征电流信号，根据识别结果即可实现台区拓扑的准确识别。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提供一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，该辅助装置安装于低压台区线路断路器处，包括：控制单元、磁耦隔离驱动模块、特征信号投切模块、电压过零检测模块、通信模块以及交流电采样模块；
[0009]所述磁耦隔离驱动模块的输入端与控制单元连接，输出端与特征信号投切模块连接，用于根据控制单元发出的控制信号产生脉冲驱动信号，并将脉冲驱动信号输出至特征信号投切模块；
[0010]所述特征信号投切模块接入交流电网，其将自磁耦隔离驱动模块输入的脉冲驱动
信号转换为用于拓扑识别的特征电流信号，并将特征电流信号投切至交流电网；
[0011]所述电压过零检测模块与控制单元连接并接入交流电网，用于检测交流电网的电压过零点所在位置，并在检测到电压过零点所在位置的同时向控制单元发送到达过零点信号；
[0012]所述通信模块与控制单元连接，用于与上位终端进行数据交互；
[0013]所述交流电采样模块与控制单元连接并接入交流电网，用于采样交流电网中的电流信号并输入至控制单元；
[0014]所述控制单元，根据上位终端发出的指令以及所述到达过零点信号发出控制信号至所述磁耦隔离驱动模块；以及根据交流电采样模块输入的电流信号识别交流电网中是否存在特征电流信号，并将识别结果通过通信模块上传至上位终端。
[0015]作为优选，所述磁耦隔离驱动模块包括高频变压器以及三极管；
[0016]所述高频变压器一侧回路与所述三极管的集电极连接，另一侧回路与所述特征信号投切模块连接；
[0017]所述三极管的发射极接地，基极与控制单元连接，所述控制单元发出的控制信号为调制脉冲信号，所述三极管根据基极输入的调制脉冲信号进行导通关断，使高频变压器的另一侧回路产生与调制脉冲信号相同的脉冲驱动信号输出至特征信号投切模块。
[0018]作为优选，所述高频变压器与所述三极管连接的一侧回路中还设置有稳压二极管和第一肖特基二极管，所述稳压二极管和第一肖特基二极管共阳极连接；
[0019]所述稳压二极管用于防止在高频变压器产生的电压过高击穿所述三极管；
[0020]所述第一肖特基二极管用于三极管关断时进行续流。
[0021]作为优选，所述三极管的基极与控制单元之间设置有一由电阻和电容组成的RC缓冲电路，用于防止三极管误触发。
[0022]作为优选，所述特征信号投切模块包括整流电路、投切晶闸管以及负载；
[0023]所述整流电路的输入端连接交流电网，输出端连接投切晶闸管，用于将交流电网输入的交流电转化为直流电以驱动投切晶闸管；
[0024]所述投切晶闸管的门极与所述高频变压器的另一侧回路连接，接收高频变压器产生的脉冲驱动信号；
[0025]所述负载与所述投切晶闸管串联后连接至交流电网中，所述投切晶闸管基于脉冲驱动信号，通过负载产生直流特征信号投切至交流电网中。
[0026]作为优选，所述高频变压器与所述投切晶闸管连接的一侧回路中设置有第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管用于确保门极导通。
[0027]作为优选，所述投切晶闸管的阳极还连接一过压保护电路，用于防止投切晶闸管关断时过电压损坏晶闸管。
[0028]作为优选，所述电压过零检测模块包括一光耦模块；
[0029]所述光耦模块中的发光二极管接入交流电网，在交流电网对发光二极管施加正向电压时导通；
[0030]所述光耦模块中的光敏开关管连接至控制单元，在发光二极管导通时光敏开关管导通，输出到达过零点信号至控制单元。
[0031]作为优选，所述交流电采样模块包括电流传感器和采样调理电路；
[0032]所述电流传感器接入交流电网，用于采样交流电网的电流，并转换为交流电压信号；
[0033]所述采样调理电路的输入端与电流传感器连接，输出端与控制单元连接，用于对电流传感器采样的交流电压信号进行调理，输出调理后的直流电压信号至控制单元。
[0034]另一方面，本专利技术还提供一种低压台区拓扑识别方法，基于本专利技术任一实施例所述的用于低压台区拓扑识别的辅助装置实现，包括以下步骤：
[0035]在低压台区线路各断路器处安装所述用于低压台区拓扑识别的辅助装置；将作为中央控制模块的上位终端安装于离配电变压器最近的断路器处；
[0036]上位终端逐一向各辅助装置发送注入指令；
[0037]所述辅助装置的控制单元在通过通信模块接收到注入指令后，所述控制单元在接收到电压过零检测模块发出的到达过零点信号后输出控制信号至磁耦隔离驱动模块，所述磁耦隔离驱动模块输出脉冲驱动信号至特征信号投切模块，所述特征信号投切模块从对应的断路器所在的台区节点投切特征直流信号至交流电网；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，该辅助装置安装于低压台区线路断路器处，其特征在于，包括：控制单元、磁耦隔离驱动模块、特征信号投切模块、电压过零检测模块、通信模块以及交流电采样模块；所述磁耦隔离驱动模块的输入端与控制单元连接，输出端与特征信号投切模块连接，用于根据控制单元发出的控制信号产生脉冲驱动信号，并将脉冲驱动信号输出至特征信号投切模块；所述特征信号投切模块接入交流电网，其将自磁耦隔离驱动模块输入的脉冲驱动信号转换为用于拓扑识别的特征电流信号，并将特征电流信号投切至交流电网；所述电压过零检测模块与控制单元连接并接入交流电网，用于检测交流电网的电压过零点所在位置，并在检测到电压过零点所在位置的同时向控制单元发送到达过零点信号；所述通信模块与控制单元连接，用于与上位终端进行数据交互；所述交流电采样模块与控制单元连接并接入交流电网，用于采样交流电网中的电流信号并输入至控制单元；所述控制单元，根据上位终端发出的指令以及所述到达过零点信号发出控制信号至所述磁耦隔离驱动模块；以及根据交流电采样模块输入的电流信号识别交流电网中是否存在特征电流信号，并将识别结果通过通信模块上传至上位终端。2.根据权利要求1所述的一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，其特征在于：所述磁耦隔离驱动模块包括高频变压器以及三极管；所述高频变压器一侧回路与所述三极管的集电极连接，另一侧回路与所述特征信号投切模块连接；所述三极管的发射极接地，基极与控制单元连接，所述控制单元发出的控制信号为调制脉冲信号，所述三极管根据基极输入的调制脉冲信号进行导通关断，使高频变压器的另一侧回路产生与调制脉冲信号相同的脉冲驱动信号输出至特征信号投切模块。3.根据权利要求2所述的一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，其特征在于：所述高频变压器与所述三极管连接的一侧回路中还设置有稳压二极管和第一肖特基二极管，所述稳压二极管和第一肖特基二极管共阳极连接；所述稳压二极管用于防止在高频变压器产生的电压过高击穿所述三极管；所述第一肖特基二极管用于三极管关断时进行续流。4.根据权利要求2所述的一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，其特征在于：所述三极管的基极与控制单元之间设置有一由电阻和电容组成的RC缓冲电路，用于防止三极管误触发。5.根据权利要求2所述的一种用于低压台区拓扑识别的辅助装置，其特征在于：所述特征信号投切模块包括整流电路、投切晶闸管以及负载；所述整流电路的输入端连接交流电网，输出端连接投切晶闸管，用于将交流电网输入的交流电转化为直流电以驱动投切晶闸管；所述投...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑勇，李戎，李敏昱，俞人楠，夏圣峰，黄颂，汪逸帆，杨朝赟，吴文庚，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司福州供电公司，
类型：发明
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