[发明专利]一种基于边缘计算的电力无线传感器网络设计方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的电力无线传感器网络设计方法，本发明利用智能配变终端、分支数据监测终端以及分支数据监测单元在低压台区建立电力无线传感器网络，采集配电房、表箱处的电流、电压、功率、电量等电气量，通过边缘计算算法，得到该低压配电网络的通信拓扑、分段线损以及分段阻抗。本发明可以使线损异常等问题可以定位到台区，细分到每一条分支出线或表箱，有效摸排和治理台区低电压和线损问题；为低压配电台区的精益化管理与低电压治理工作开展奠定了软硬件基础及数据支撑，节省人力、物力，提高供电可靠性，减少用户投诉，提高供电服务质量，最终实现台区有序用电的目的。

技术领域

本发明涉及配电自动化系统领域，具体涉及一种基于边缘计算的电力无线传感器网络设计方法。

背景技术

为了解决低压配电线路及设备状态不能有效监控，台区/分支/表箱/户表等各级停电故障不能有效上报，三相不平衡、断相、线损异常等问题只能定位到台区，不能细分到每一条分支出线或表箱，各级开关状态无法监控，无法精确定位低压线路/设备的异常和故障等问题，智能化台区的概念被提出。目前，在智能化台区的推进过程中，如何进行低压配电台区的精益化管理与低电压治理工作从而提高供电可靠性、减少用户投诉、提高供电服务质量是目前的一个重要课题。

发明内容

本发明以智能配变终端、分支数据监测终端以及分支数据监测单元为软硬件基础提出一种基于边缘计算的电力无线传感器网络设计方法。该方法首先采集配电房、表箱处的电流、电压、功率、电量等电气量及户表表号，然后通过边缘计算算法，从而先后得到该低压配电网络的通信拓扑、分段线损以及分段阻抗并将结果上送主站展示。边缘计算，是指就地利用终端在近数据端进行数据分析和处理而不依赖主站。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于边缘计算的电力无线传感器网络设计方法，包括以下步骤，

步骤一：在配电房侧，智能配变终端采集母排断路器的电流、电压、功率、电量等电气量，分支数据监测单元采集分支普通断路器(即分支断路器)的电气量；

步骤二：在表箱侧，分支数据监测单元采集普通断路器(即表箱断路器)的电气量；

步骤三：分支数据监测终端通过RS485抄读分支数据监测单元(即不同级别的分支，如配电房分支和表箱分支)采集的电气量，通过RS485抄读表箱处户表的表号，并将上述数据通过LORA上送至智能配变终端；

步骤四：在智能配变终端中利用边缘计算算法，实现“配电房-分支-表箱-户表”的通信拓扑识别，具体为通过步骤三获取户表的表号，即将户表与表箱绑定，确定户表对于表箱的归属关系；通过步骤三获取分支数据监测单元采集的配电房和表箱两级分支的电气量；利用大数据分析手段，综合蒙特卡洛随机模拟、粒子群优化(PSO)、遗传算法，蚁群算法，人群搜索(SOA)等智能算法，完成“分支-表箱”通信拓扑的判断逻辑和实现方案；结合电表与表箱的归属关系，最终实现“配电房-分支-表箱-户表”的通信拓扑；

步骤五：计算每段线路的分段线损，具体为智能配变终端通过步骤三获取分支数据监测单元采集的日冻结正向有功电能示值，通过RS485与集中器进行实时通信获取台区总表、户表日冻结正向有功电能示值；根据最近两天日冻结正向有功电能示值之差，得到每块电表、分支数据监测单元的日用电量，后续再根据电表所附分支线路关系，将相应位置节点日用电量进行累加比较运算得出相应线路的线损或者线损率；

步骤六：计算每段线路的分段阻抗，具体为借助智能配变终端和分支监测单元的数据计算配电变压器出口下每条分支线路的阻抗，得到该配电变压器下的线路阻抗数据；对于单独一段线路而言，使用线路首尾两端的电压、电流冻结数据，计算相同冻结时刻的电压差，对比电流差距满足要求后计算得到线路的阻抗；电流不能满足要求时，线路存在较大电流的漏电或存在低压窃电，应该上报告警；

步骤七：智能配变终端将计算后的通信拓扑、分段线损以及分段阻抗上送至主站展示。