1、煤矿机械Coal Mine MachineryVol.44 No.5May.2023第44卷第5期2023年5月doi:10.13436/j.mkjx.202305043使用维修0引言在“十四五”电网规划的新发展格局下，低压配电网智能化建设工作面临新形势、新挑战，电网数字化、智能化发展转型步伐加快。准确的台区拓扑关系是台区智能化管控的基础和前提，是符合围绕“安全、合规、科学、智慧”的台区智能化改造要求的首要任务。因此，低压配电台区拓扑动态识别技术研究对于推进构建智能电网具有重要意义。目前，低压配电台区拓扑结构辨识方法主要包括台区信息相关性方法、电信号畸变方法、大数据分析法3类。文献6基于宽频带
2、载波通信技术，对低压用户所属台区进行识别，但是该方法仅能实现统一台区的用户识别。文献7通过识别畸变信号来实现电压配电台区拓扑关系识别，但是畸变电信号易受大负荷波动影响，效果不稳定。文献8利用同一区域电压数据的时空相关性，将采集设备进行分类，通过计算待识别的采集设备属于每个类别的概率来判断归属关系，从而实现拓扑识别，但是当待识别的设备较多时，该方法的准确率就不能保证。文献9基于大量配电台区数据，通过异常点检测和改进K-means算法对数据进行处理，实现配电台区用户相别的识别，但是该方法对数据质量要求较高，识别的效果不稳定。文献10通过灰色关联识别方法实现户变关系识别，但该方法对台区数据的同步性、
3、采集精度、通信环境等要求十分苛刻，现场不易满足条件。上述方法虽然已取得一些研究成果，但受限于方案自身原理的不足，不适合现场大规模应用。基于此，本文设计了一种户变识别功能模块。通过集成在基于特征电流的低压配电台区拓扑识别技术应用虎智峰，陈静，张婧菲，李春科，邴骞（国网甘肃省电力公司 临夏供电公司，甘肃 临夏731199）摘要：低压配电台区的拓扑关系信息对线损分析、窃电预警、故障定位以及优化运行都具有重要意义。针对目前低压配电台区拓扑关系缺失或不准确问题，基于特征电流原理设计一种户变识别功能模块。该模块通过内置于高速电力载波通信模块控制负载投切方式，并向电网中馈送设定规律的特征电流。通过在变压器二
4、次侧和分支侧检测特征电流，利用拓扑分析算法对接收到的特征电流信号进行处理，实现户变及拓扑关系识别。最后通过现场实际测试验证了该模块具有良好的使用性能，能够准确地对户变关系进行识别，具有较高的实用性和经济性。关键词：低压配电台区；拓扑识别；高速电力载波通信；特征电流中图分类号：TM73文献标志码：B文章编号：1003 0794（2023）05 0135 03Application of Topology Identification Technology for Low-voltageDistribution Station Based on Characteristic CurrentHu Z
5、hifeng，Chen Jing，Zhang Jingfei，Li Chunke，Bing Qian（Linxia Power Supply Company,State Grid Gansu Electric Power Company,Linxia 731199,China）Abstract:The topological relationship information of low-voltage distribution station is of greatsignificance for line loss analysis,power theft warning,fault lo
6、cation and optimized operation.Aiming atthe problem of missing or inaccurate topological relations of low-voltage distribution station,designed amodule with the function of transformer-customer identification based on the principle of characteristiccurrent.The module controls the load throwing and c
7、utting method through the built-in high-speedpower carrier communication module,and feeds the characteristic current setting law into the grid.Thecharacteristic currents are detected on the secondary and branch sides of the transformer,and processesthe received characteristic current signals by usin
8、g topology analysis algorithms to achieve transformer-customer and topology relationship identification.Finally,the actual field test verifies that the modulehas good performance in use,and can accurately identify the transformer-customer relationship,whichis practical and economical.Key words:low-v
9、oltage distribution station；topology identification；high-speed power carriercommunication；characteristic current135高速电力线载波通信模块上来控制负载投切方式，向电网中馈送设定规律的特征电流。通过在变压器二次侧或分支侧检测特征电流，对接收到的特征电流信号进行分析，从而实现对低压配电台区户变及拓扑关系的识别。1特征电流检测原理特征电流检测法的检测原理：在设备零、火线之间加装负载投切装置，控制负载投切方式；主站下发拓扑识别命令给台区核心终端，终端向智能断路器和智能电表发送拓扑命令和时间
10、序列，智能电表和断路器接收指令后控制负载投切模式，并向电网注入特征电流。通过在变压器二次侧或分支侧检测特征电流信号，对接收到的特征电流信号进行分析，实现对低压配电台区户变及拓扑关系的识别。基于特征电流的台区拓扑识别示意图如图1所示。图1基于特征电流的台区拓扑识别示意图由于特征电流信号电流小至数百毫安级，不会对原有电网产生冲击；不易受负载影响，识别准确率高，对于过零、耦合、背靠背台区仍能准确识别；对台区条件要求低，方法普适性高。因此，本文基于特征电流原理，通过设计户变识别功能模块来控制负载投切和特征电流注入，从而实现对低压配电台区拓扑关系的识别。2户变识别功能模块设计（1）户变识别功能模块硬件电
11、路设计户变识别功能模块的硬件集成电路主要由载波模块、信号处理电路、投切电路和自取电电路等部分构成，如图2所示。图2户变识别功能模块硬件集成电路由图2可知，载波模块输出一路PWM控制信号，由具有户变拓扑功能的电路进行信号处理后，由特征电流输出电路输出特征电流信号。该模块硬件电路可以直接集成在高速电力线载波通信模块上，平均10 s即可完成1个电表台区归属的准确识别，并且可以进行相位识别。（2）特征电流信号识别与接收过程特征电流信号的识别与接收过程就是一个信号编码和解码的过程。户变识别功能模块通过选择合适的投切电流频率，保证电流信号在本台区内传输，最大限度地减小失真。户变识别功能模块产生的投切信号包
12、含16位二进制编码（如10101010 11101001），前8位用于对时，寻找解码起始点；后8位用于区分背景噪声，避免噪声识别引起的误报。其中，二进制0表示无特征电流发送，二进制1表示有特征电流发送。特征电流的接收过程就是一个信号的解码过程。通常智能电表作为信号接收端，当电能表接收到户变关系识别指令后，对电力线路上的特征电流特征码位进行检测，通过终端设备判断是否已检测到特征电流信号目标码位。如果成功检测到特征电流信号的目标码位，根据特征电流的均值来判断被识别的电能表的相位归属，并将结果保存至终端。接收端对特征电流信号处理过程如图3所示。图3接收端对特征电流信号处理过程由图3可知，由于噪声和负
13、荷波动影响特征电流信号的提取效果，首先采用相邻周波相减去负荷进行特征电流信号初步去噪；其次，对于初步去噪后的特征电流利用离散傅里叶变换，连续对时域信号进行滑动特征提取；再次，通过均值滤波的方式来减小电流波动的影响；最后通过帧同步算法和解码来对特征电流进行解码处理。解码完成之后，识别结果与发送的16位特征码一致，则表明该电能表属于此台区。（3）低压配电台区拓扑识别流程终端控制所有智能断路器和电表中的户变识别模块轮流投切负载，并向电网注入设定规律的特征电流，记录投切时间。其他的智能断路器和电能表采第44卷第5期Vol.44 No.5基于特征电流的低压配电台区拓扑识别技术应用虎智峰，等电流/A时间/
14、s变压器及其终端特征电流LTU/智能断路器户变识别模块智能电表NABC0.20.40.60.800.30.20.10-0.1-0.2-0.3载波模块自取电电路PWM控制信号特征电流信号220 VVCC信号处理电路特征规律投切电路滑动DFT提取去负荷均值滤波帧同步解码136集并分析线路电流，若检测到特征码电流并满足一定的强度，则判定与投切的智能断路器存在从属关系。通过轮流负载投切，根据拓扑计算算法最终获得台区内所有设备的从属关系，进而绘制出完整的台区拓扑。低压配电台区拓扑自动识别流程如图4所示。图4低压配电台区拓扑自动识别流程3应用实例（1）农网台区试点选取西部某地区农网台区进行实地验证。架空线
15、路22.6 km，附近有相邻的台区，用户数共29户；台区内无明显噪声，无大负载（大变频设备、工厂等）。现场测试点布置图如图5所示。图5现场测试点布置图结合主站系统，进行完整的拓扑识别现场验证及主站展示，台区试点情况如表1所示。表1台区试点情况表通过现场试点测试验证，仅需15 s即可识别单个电表的户变关系，成功率100%。（2）城网台区试点该试点现场有3个背靠背、共零台区，据统计，计量线损档案一共有电表用户83个，变压器容量500 kVA，1个单相表带1栋楼的情况很普遍，负荷电流650 A以上。经测量，该台区连续7 d日线损率都在29.8%左右。采用本文所提方案进行治理，找出7个跨台区电表和3个
16、分支归属错误电表；调整后，台区日线损率由29.8%下降到5.5%左右。4结语准确的户变关系是台区配电服务的基础，是配电方案规划和台区线损计算的依据，是台区用电质量优化的参考。本文利用特征电流法检测原理，设计一种具有互变关系识别功能的模块。该模块能够集成在断路器和智能电表中，控制负载投切和向电网中注入特征电流。对于接收到的特征电流信号，利用拓扑算法进行分析，从而实现对低压配电台区户变及拓扑关系的识别。通过现场试点测试验证，基于特征电流的台区拓扑识别方法能够快速、准确地实现互变关系识别，通信可靠稳定，不受负荷波动影响，为营业普查、用户信息核对、同期线损分析等工作提供有效技术支撑，减少人力、物力投入及登杆等工作带来的安全风险。参考文献：1高松,吴强,韩俊,等.新形势下配电网系统发展环境分析与趋势研判J.中国电力企业管理,2022(1):84-85.2危阜胜,蔡永智,唐捷,等.基于加权最小二乘法的低压配电台区拓扑自动识别方法J.电力电容器与无功补偿,2021,42(5):122-129.3卢丹,刘洋,张琳娟,等.基于智能配变终端的台区典型应用研究与设计J.农村电气化,2021(7):12-15
