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(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)識(shí)別實(shí)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(jìn)行存儲(chǔ)。電網(wǎng)公司正在大力開展?fàn)I配信息貫通工作，配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?duì)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(tái)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(jì)量表計(jì)普查，要及時(shí)準(zhǔn)確掌握配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥€是存在較大難度。

目前比較常見的實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(shí)現(xiàn)載波信號(hào)的發(fā)送和回傳。該方法的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行，但是存在傳送死區(qū)，受配電臺(tái)區(qū)負(fù)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(hào)，用移動(dòng)采集設(shè)備在用電設(shè)備或電能計(jì)量設(shè)備處測(cè)量注入的工頻信號(hào)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確性較高，但是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(tái)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(dòng)分析臺(tái)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(diǎn)是不需要增加投資，方法新穎，但是該方法拓?fù)渥R(shí)別準(zhǔn)確性有待提高，對(duì)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(hào)cn102820707的一種配網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)，將配網(wǎng)劃分成不同的配電區(qū)域，自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)包括：用于存儲(chǔ)配電設(shè)備信息的電子標(biāo)簽，配電設(shè)備信息包括設(shè)備編號(hào)、設(shè)備類型、位置信息，電子標(biāo)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(biāo)簽，母線上分布有電子標(biāo)簽；固定設(shè)置在每個(gè)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(duì)應(yīng)配電區(qū)域內(nèi)所包含的配電設(shè)備上的電子標(biāo)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?fù)湫畔?；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?fù)湫畔⑸扇峙潆娋W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。該系統(tǒng)在電氣元件、母線上設(shè)置大量電子標(biāo)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(dòng)強(qiáng)度、提高效率、成本低的電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低壓配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓?fù)渥R(shí)別，具有安裝方便、安全性高等特點(diǎn)。

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(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(cè)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(hào)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(shí)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(shí)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(hào)并通過脈沖方式進(jìn)行信號(hào)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(hào)帶寬3-150khz，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz；每個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，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(hào)帶寬3-150khz，采集器與智能電表或能效監(jiān)控終端占用32個(gè)頻點(diǎn)，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz，一個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，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(hào)3-150khz，智能電表或能效監(jiān)測(cè)終端共享32個(gè)頻點(diǎn)，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz，一個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，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(hào)3-150khz，智能電表或能效監(jiān)測(cè)終端共享32個(gè)頻點(diǎn)，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz，一個(gè)周波1-4位載波信號(hào)，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(cè)終端將自身的終端識(shí)別碼通過低壓電力線傳輸功率信號(hào)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(shí)鐘模塊，為采集器、智能電表、能效監(jiān)測(cè)終端提供對(duì)時(shí)功能。

一種電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(tái)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(duì)接收到的各類終端編碼邏輯關(guān)系進(jìn)行分類；

通信集中器向主站系統(tǒng)上報(bào)本臺(tái)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(tái)區(qū)各類終端的通信為所述低壓臺(tái)區(qū)各類終端提供對(duì)時(shí)。

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(hào)經(jīng)過第一次加密；信號(hào)檢測(cè)采用相關(guān)函數(shù)及自適應(yīng)去噪聲方法實(shí)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(hào)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(hào)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(hào)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?fù)潢P(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(tái)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(dòng)識(shí)別和時(shí)間同步問題，具有安裝方便、安全性高等特點(diǎn)，達(dá)到了降低系統(tǒng)建設(shè)成本和維護(hù)成本的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低壓配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種低壓配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(shí)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(fù)責(zé)對(duì)接收到的終端識(shí)別碼和設(shè)備信息進(jìn)行管理分析，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)配電系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓?fù)渥R(shí)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(hào)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(hào)及無線信號(hào)，由信號(hào)調(diào)制、信號(hào)耦合、信號(hào)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(hào)，集中器與采集器占用多個(gè)頻點(diǎn)，信號(hào)帶寬3-150khz，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz；每個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的數(shù)字信號(hào)是經(jīng)過加密；信號(hào)檢測(cè)采用相關(guān)函數(shù)及自適應(yīng)去噪聲方法實(shí)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(jì)量?jī)x表使用頻段。嵌入通信集中器的第一通信單元實(shí)現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、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(shí)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(shí)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(shí)鐘模塊。

嵌入采集器的第二通信單元獨(dú)立傳送經(jīng)過調(diào)制的電力線傳輸功率信號(hào)及無線信號(hào)，由信號(hào)調(diào)制、信號(hào)耦合、信號(hào)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(hào)，采集器與智能電表或能效終端占用32個(gè)頻點(diǎn)，電力線傳輸功率信號(hào)帶寬3-150khz，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz；每個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的信號(hào)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(jì)量?jī)x表使用頻段。嵌入采集器的第二通信單元實(shí)現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、管理，并具有自動(dòng)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(shí)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(shí)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(hào)及無線信號(hào)，由信號(hào)調(diào)制、信號(hào)耦合、信號(hào)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(hào)帶寬3-150khz，一個(gè)頻點(diǎn)帶寬<=1khz；每個(gè)周波耦合1-4位載波信號(hào)，調(diào)制方式是多頻mfsk；調(diào)制前的信號(hào)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(jì)量?jī)x表使用頻段。嵌入智能電表的第三通信單元實(shí)現(xiàn)多頻電力線脈沖電力線傳輸功率信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、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(shí)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(shí)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(hào)及無線信號(hào)，由信號(hào)調(diào)制、信號(hào)耦合、信號(hào)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(hào)3-150khz，智能電表或能效終端共享32個(gè)頻點(diǎn)，頻帶寬<=1khz，在電壓過零點(diǎn)耦合1-4位載波信號(hào)，調(diào)制方式是多頻mfsk調(diào)制；調(diào)制前的信號(hào)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(jì)量?jī)x表使用頻段。嵌入能效監(jiān)控終端的第四通信單元實(shí)現(xiàn)多頻電力線過零調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、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(shí)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(shí)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(dòng)路由。嵌入集中器的第一通信單元在可識(shí)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(hào)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(shí)現(xiàn)通信；低壓電力線脈沖調(diào)制方式和470mhz無線信號(hào)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(cè)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(dòng)路由。實(shí)現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、管理，并具有自動(dòng)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(dòng)路由，實(shí)現(xiàn)多頻電力線過零調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、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(dòng)路由，實(shí)現(xiàn)多頻電力線脈沖調(diào)制信號(hào)和470mhz無線信號(hào)通信質(zhì)量監(jiān)測(cè)、管理功能。

本發(fā)明基于多傳感方式的低壓配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)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(shí)鐘同步信號(hào)。該方法根據(jù)配電臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)在電氣上連通、接線復(fù)雜、動(dòng)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(hào)，該信號(hào)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(hào)傳送，供電電源端與用電點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)雙向準(zhǔn)實(shí)時(shí)通信，由第一通信單元定時(shí)自動(dòng)分析臺(tái)區(qū)電氣網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，并可與臺(tái)區(qū)用電信息采集設(shè)備集成，并自成系統(tǒng)完成電氣拓?fù)鋽?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(jìn)行提升，在硬件結(jié)構(gòu)不改變的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)供電網(wǎng)絡(luò)電氣拓?fù)渥R(shí)別，具有安裝方便、安全性高等特點(diǎn)。

2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)多頻mfsk脈沖調(diào)制通信傳遞拓?fù)潢P(guān)系及470mhz無線通信傳輸用電數(shù)據(jù)項(xiàng)融合，并具有自動(dòng)路由和中繼功能，解決了臺(tái)區(qū)配電系統(tǒng)電氣拓?fù)渥R(shí)別和可靠通信問題。

3、本發(fā)明實(shí)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(shí)鐘同步信號(hào)，低成本的解決了采集器、智能電表和能效監(jiān)控終端的時(shí)鐘同步問題。

4、本發(fā)明可用于臺(tái)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(hù)成本，提高用電企業(yè)管理效益，促進(jìn)國家節(jié)能減排。

最后說明的是，以上實(shí)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(duì)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(dāng)中。