[发明专利]用于基于工频电压畸变识别低压配电户变关系系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于基于工频电压畸变识别低压配电户变关系系统的方法，属于配电自动化领域。

背景技术

在低压配电网的营业管理中，用电管理部门经常需要核查用户档案，以确保档案准确，为营销管理提供正确无误的管理数据，这其中包括用户档案归属、网络拓扑关系、用户设备用电相位和工作相序等等，这些数据是保证台区用电负载平衡、降低负载不平衡损耗，以及确保台区线损正确性的基础数据，是实现智能电网建设的基础要素。

目前市场上用于上述用途的产品，主要基于载波技术和脉冲电流技术。其中，载波技术很容易受到干扰，通信成功率相对较低，甚至会耦合到相邻配电变压器。脉冲电流技术虽然没有FSK(Frequency-shift keying)技术所存在的问题，但无法实现信息交互，通常需要以载波作为辅助通信手段，现场可操作性较差。

TWACS(Two Way Automatic Communication System)，双向工频通信技术，其基本原理是在工频电压过零区域加入调制信号，利用这一调制的电压或电流波形来携带信息，其系统原理如图5所示。系统在中压侧(变电站)和低压侧(用户端)设置调制解调单元，中压侧配有调制变压器。信息传递是利用相邻周期的电压或电流的相对变与不变来实现，其中信息由变电站向用户端传递是利用调制的电压波形，而由用户端向变电站传递是利用电流波形。TWACS技术，在美国和加拿大已有应用，用相邻的电压或电流波形作为信息载体，抗干扰能力较强，从而提高了信息传输的可靠性。但美国、加拿大等国的接地系统采用的是大电流接地系统，而我国采用的是小电流接地系统，加上我国的电网环境较差，干扰严重，原有TWACS技术在我国不太适用。针对我国电网的特点，本文对TWACS技术的调制、解调以及信息携带方式进行了改进，给出了一种基于工频电压畸变实现低压配电户变关系识别的方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种工频电压畸变识别低压配电户变关系的系统。

本发明的另一个目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种利用电流调制技术、并将调制电流产生的电压畸变通过拟合各种典型台区自动选定阈值，实现信号的解调、利用相邻的畸变电压周期之间的非畸变周期个数传递信息，实现低压配电系统中户变关系的识别方法，为用电管理部门的实现用户档案建立、核查等提供有效、可靠的手段。本发明是基于TWACS技术的改进。

为了达到以上目的，本发明技术方案如下：

用于基于工频电压畸变识别低压配电户变关系系统的方法，包括配电变压器、低压配电线路、用户端、配电变压器端调制解调设备和用户端调制解调设备；所述用户端调制解调设备连接到用户的电表端子上或电表箱内的端子上，通过低压配电线路与配电变压器低压侧母线相连，所述配电变压器端调制解调设备直接连接在配电变压器低压侧母线上；所述配电变压器副边的漏感为L1，所述配电变压器副边的内阻为R1；所述用户端调制解调设备的电感为L2，所述用户端调制解调设备的内阻为R2；所述配电变压器调制解调设备的电感为L3，所述配电变压器调制解调设备的内阻为R3；

所述用于基于工频电压畸变识别低压配电户变关系系统的方法，包括如下步骤：

步骤一：连接好配电变压器、低压配电线路、用户端以及两台调制解调设备后，启动系统，用户端在工频电压周期150°附近触发可控硅，这样就在低压侧相线与零线之间产生一短路电流i，其大小由L2、R2和可控硅导通时间决定；由于配电变压器副边存在漏感L1，此突变的电流就会产生一个畸变的电压Δu，其大小为：Δu＝L1*di/dt，其中，di/dt为电流变化率；可控硅的导通和关闭时间由MCU控制，MCU检测到工频电压正向过零后，启动定时器，8333us后通过一I/O口输出高电平使可控硅导通，500us后输出低电平关闭可控硅，根据调制信号强度需求，可适当可控硅导通的起始时间和导通时间；

步骤二：通过高速AD转换器将工频电压信号离散化，利用DB4小波二级变换提取工频电压周期150°附近的电压畸变信号，并通过软件算法进行识别；有畸变的工频电压信号在150°附近的d2值非常大，通过动态阈值算法判断工频电压信号有无畸变；动态阈值就是在调制解调设备上电工作稳定后，取若干组d2极大值的平均值，每组可取10个工频周期，然后乘以一个系数，如1.5或2.0，作为判断依据，如果某一工频周期的d2值大于该值，则认为有调制信号，否则没有调制信号；采用动态阈值法的目的是规避基础工频电压信号中的离散杂波，保证信号解调的可靠性和准确性；