基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法和装置，属于配电网标准接线类型识别领域。本发明专利技术的方法抽象配电网接线组图，提取标准接线类型特征，建立特征向量表达式模型，针对标准接线建立标准接线类型特征库。接着采用广度优先搜索形成网架拓扑结构，进行数据检查，检测合环、孤岛、联络开关的转供能力。然后采用统计学的原理计算特征向量表达式内容。最后采用模式识别的方法将待识别接线组的特征向量表达式与标准接线类型特征库中进行匹配，识别出接线类型。该方法从统计标准接线特征出发，采用模式识别的方法判断标准网架，对实际配电网接线有着良好的识别效果和准确度，同时对后期电网改造具有重要意义。

Method and device of standard connection type recognition based on topological feature and pattern recognition

【技术实现步骤摘要】
基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法和装置
本专利技术涉及配电网标准接线类型识别领域，具体涉及基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法和装置。
技术介绍
随着城市经济的发展和人民生活水平的提升，负荷需求增长，电源扩充，为了保证供电质量和可靠性，配电网在不断的被改造，结构也越发复杂。电网规划影响人力、物力、财力的需求分配，是指导和保证电网安全稳定运行的坚实基础。而对中压配电网和低压配电网的标准接线类型识别对改善供电单元接线组的合规性，增强中低压配电网供电可靠性，减少接线模式复杂度和对配电网接线未来的拆分改造具有重要意义。现有的配电系统接线模式识别方法为：引入接线模式组的概念，通过分析提取接线组的典型特征，主要包括主供电电源数、辅助电源数、母线数、负荷接线方式、负荷点数、网架类型、联络数等。通过统计这些典型特征，建立区分不同接线类别之间的特征式，根据特征式在特征库进行匹配，得到接线模式的名称，对于特征库不能匹配的接线模式，在确认其合理性之后添加到规则库中。专利技术人经研究发现现有的配电系统接线模式识别方法具有如下问题：该方法建立的规则库命名规范有待商榷，与实际电网公司所使用的标准接线类型差别较大，典型性不够。由于标准接线没有明确的定义和实际配电网中的接线组接线复杂度高，依靠统计电源数、网架类型、联络数等典型特征，统计信息不足，定位性不够，不能够区分不同标准接线。而且针对经济欠发达地区，电网建设水平较低，网架的合规性较低，该方法容易误识别。针对实际中配电室和分支箱中的联络开关不能起到联络转供的作用，该种方法如果统计联络开关数容易造成误判。因此，寻求一种能够识别标准接线的，从拓扑特征与模式识别结合的方法尤为迫切和重要。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的以上不足，本专利技术提供了一种基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法和装置。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一方面，本专利技术提供了基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法，包括：确定标准接线类型以及标准接线类型特征，建立标准接线类型特征库中各标准接线类型对应的特征向量表达式；将开关、线路抽象为边和点，将从馈线起点出发的供电通路抽象为树，读取待识别接线组的拓扑信息，采用拓扑搜索方法形成拓扑结构；根据形成的拓扑结构，进行接线组模型校验；根据数据检验的结果，对于检验合格的待识别接线组，根据拓扑搜索的结果，统计待识别接线组的标准接线类型特征，形成待识别接线组的特征向量表达式；将待识别接线组的特征向量表达式与标准接线类型特征库中的特征向量表达式进行模式匹配，识别出判断结果。进一步的，为了针对经济欠发达地区，电网建设水平较低，网架的合规性较低，现有方法容易误识别；以及实际中配电室和分支箱中的联络开关不能起到联络转供的作用，该种方法如果统计联络开关数容易造成误判的问题，本专利技术接线组模型校验包括：判断待识别接线组是否存在合环和孤岛的情况以及进行联络开关的检查。合环检查是判断是否存在从某条母线出发回到另外一条母线或本条母线的供电通路，即该条供电通路上不存在联络开关。孤岛检查是采用检查删去拓扑搜索的树中的线路和分段开关和与树直接连接的联络开关，检查是否还存在未被遍历到的分段开关。联络开关检查是判断联络开关是否所属配电室和分支箱，再判断联络开关两端子是否连接在同一棵树上，若存在则该联络开关不具有全局转供能力，不计入树与树之间连接关系图。进一步地，确定的标准接线类型特征包括：电源数s、变电站数n、联络开关数l、左侧横跨线路的联络开关数l_l、右侧横跨线路的联络开关数l_r、备用电源情况b、次干层情况c、开闭所情况k、导线材料t。所述特征向量表达式如下：ch＝(s,n,l,l_l,l_r,b,c,k,t)式中：s为电源数、n为变电站数、l为联络开关数、l_l为左侧横跨线路的联络开关数、l_r为右侧横跨线路的联络开关数；b为备用电源情况：优选地，b＝0为接线组无备用电源，b＝1为接线组有备用电源；c为次干层情况：优选地，c＝0为接线组无次干层，c＝1为接线组有次干层；k为开闭所情况：优选地，k＝0为接线组无开闭所，k＝1为接线组有开闭所；t为导线材料：优选地，t＝1为接线组为电缆线，t＝2为接线组为架空线。根据省经研院编制的《10kV标准接线及拓展模式》，采用人工统计的方式统计各个标准接线的特征值，将每一个标准接线特征值汇总，形成特征向量表达式，所有的特征向量表达式汇总，建立标准接线规则库。建立标准接线的分类：电缆单环网、电缆双环网、双环网接线拓展模式2：次干层环、双环网接线拓展模式3：开闭所直供、两条路径构成“2-1”单环网、三条路径构成的“2-1”单环网、三座变电站构成适度联络、两座变电站构成适度联络、“工”字形、“井”字形、“工”字多分段三联络、“工”字延伸多分段三联络、“井”字单侧多分段三联络、“井”字双侧多分段三联络、N供一备。进一步的，采用广度优先搜索从母线的出口断路器为树的搜索起点，以搜索节点无其他连接或搜索节点与联络开关的端子相连为搜索终点，形成接线组的拓扑结构，避免母线拥有多条出线造成接线组线路数的误判。树的广度优先搜索该方法适用于配电辐射网的遍历。树的广度优先搜索又称分层搜索，是将树中的结点、支路乃至分支线划分为不同的层次，按照层次遍历树。即先访问树的根结点，即第一层结点，接着访问树根结点的孩子，即第二层结点，依次顺序访问各层结点，对同一层结点按照从左到右的顺序进行访问，直到所有的结点都被访问过。进一步的，特征向量表达式进行模式匹配过程中，由于配电网接线对于特征向量表达式中的某些指标数量没有明确规定，因此设定特征向量表达式中指标判断优先级：一级判断：s电源数、t导线材料；二级判断：n变电站数、l联络开关数、l_l左侧横跨线路的联络开关数、l_r右侧横跨线路的联络开关数、b备用电源情况、c次干层情况、k开闭所情况。进一步的，模式识别采用的方式：依次选取标准接线规则库中的标准接线表达式，将待识别接线组的特征向量表达式中的一级判断的指标：s电源数、t导线材料依次与当前选择的标准接线表达式对应的指标进行比对，如果指标数值完全相等，则满足一级判断，进行二级判断。依次遍历待识别接线组特征表达式中的二级判断的指标(n变电站数、l联络开关数、l_l左侧横跨线路的联络开关数、l_r右侧横跨线路的联络开关数、b备用电源情况、c次干层情况、k开闭所情况)与当前选择的标准接线表达式对应的指标进行比对，对于固定的指标(特征向量表达式中用数字表示的指标)采用判断是否全部相等的方式进行判断；对于非固定的指标(特征向量表达式中用字母表示的指标，并给出了字母的范围大小)，采用判断待识别接线组的特征向量表达式的该非固定指标是否满足规则库中该指标的范围。若以上条件都满足，则将待识别标准接线识别为此时选取的标准接线表达式对应的标准接线，识别结束；若不满足，则在标准接线规则库中选取下一个特征向量表达式进行上述比较，若待识本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法,其特征在于包含以下步骤：/n确定标准接线类型以及标准接线类型特征，建立标准接线类型特征库中各标准接线类型对应的特征向量表达式；/n将开关、线路抽象为边和点，将从馈线起点出发的供电通路抽象为树，读取待识别接线组的拓扑信息，采用拓扑搜索方法形成拓扑结构；/n根据形成的拓扑结构，进行接线组模型校验；/n根据数据检验的结果，对于检验合格的待识别接线组，根据拓扑搜索的结果，统计待识别接线组的标准接线类型特征，形成待识别接线组的特征向量表达式；/n将待识别接线组的特征向量表达式与标准接线类型特征库中的特征向量表达式进行模式匹配，识别出判断结果。/n

【技术特征摘要】
1.基于拓扑特征与模式识别的标准接线类型识别方法,其特征在于包含以下步骤：
确定标准接线类型以及标准接线类型特征，建立标准接线类型特征库中各标准接线类型对应的特征向量表达式；
将开关、线路抽象为边和点，将从馈线起点出发的供电通路抽象为树，读取待识别接线组的拓扑信息，采用拓扑搜索方法形成拓扑结构；
根据形成的拓扑结构，进行接线组模型校验；
根据数据检验的结果，对于检验合格的待识别接线组，根据拓扑搜索的结果，统计待识别接线组的标准接线类型特征，形成待识别接线组的特征向量表达式；
将待识别接线组的特征向量表达式与标准接线类型特征库中的特征向量表达式进行模式匹配，识别出判断结果。


2.根据权利要求1所述的基于拓扑同构与特征匹配的标准接线类型识别方法，其特征在于：接线组模型校验包括：判断待识别接线组是否存在合环情况的合环检查、判断待识别接线组是否存在孤岛情况的孤岛检查以及进行联络开关的联络开关检查。


3.根据权利要求2所述的基于拓扑同构与特征匹配的标准接线类型识别方法，其特征在于：合环检查是判断是否存在从某条母线出发回到另外一条母线或本条母线的供电通路，就是判断该条供电通路上不存在联络开关；
孤岛检查是检查删去拓扑搜索的树中的线路和分段开关和与供电馈线树直接连接的联络开关，检查是否还存在未被遍历到的分段开关；
联络开关检查是判断联络开关是否所属配电室和分支箱，再判断联络开关两端子是否连接在同一棵供电馈线树上，若存在则该联络开关不起作用。


4.根据权利要求1所述的基于拓扑同构与特征匹配的标准接线类型识别方法，其特征在于，确定的标准接线类型特征包括：电源数、变电站数、联络开关数、左侧横跨线路的联络开关数、右侧横跨线路的联络开关数、备用电源情况、次干层情况、开闭所情况和导线材料，所述特征向量表达式如下：
ch＝(s,n,l,l_l,l_r,b,c,k,t)
式中：s为电源数、n为变电站数、l为联络开关数、l_l为左侧横跨线路的联络开关数、l_r为右侧横跨线路的联络开关数；b为备用电源情况；c为次干层情况；k为开闭所情况；t为导线材料。


5.根据权利要求4所述的基于拓扑同构与特征匹配的标准接线类型识别方法，其特征在于：建立标准接线类型包括：电缆单环网、电缆双环网、双环网接线拓展模式2：次干层环、双环网接线拓展模式3：开闭所直供、两条路径构成“2-1”单环网、三条路径构成的“2-1”单环网、三座变电站构成适度联络、两座变电站构成适度联络、“工”字形、“井”字形、“工”字多分段三联络、“工”字延伸多分段三联络、“井”字单侧多分段三联络、“井”字双侧多分段三联络和N供一备；
建立的标准接线特征向量表达式如下：
电缆单环网对应的标准接线特征向量表达式为：(2,n,1,0,0,0,0,0,1)，其中n满足预设条件；
电缆双环网对应的标准接线特征向量表达式为：(4,n,l,1,1,0,0,0,1)，其中n和l满足预设条件；
双环网接线拓展模式2：次干层环对应的标准接线特征向量表达式为：(4,n,l,1,1,0,1,0,1)，其中n和l满足预设条件
双环网接线拓展模式3：开闭所直供对应的标准接线特征向量表达式为：(4,n,l,1,1,0,0,1,1)，其中n和l满足预...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩俊，高正平，谢珍建，王成亮，官国飞，陈志明，袁栋，刘利国，吴天辰，蒋浩，沈祺欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，东南大学，国网江苏省电力有限公司，江苏方天电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32