一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法技术

本发明专利技术涉及一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，首先结合用户用电信息采集系统数据和营销系统基础档案数据，计算得到线损高度负相关、明显存在户变隶属异常台区，然后对于异常台区引入二进制变量准确表示台区隶属关系，以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型，并采用分支定界法对该模型进行求解；接着运用整数分割法得到最优先性逐级递减的可能性最高的台区拓扑关系；最后建立可信度评价指标，对查纠的台区隶属异常用户进行可靠性评价。本发明专利技术极大降低拓扑辨识方法对样本数据的依赖性，从而得到台区正确户变隶属关系，且当存在较多户变异常时均能准确辨识。

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法
本专利技术涉及电力系统
，特别是一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法。
技术介绍
相对于输电和中压配电网智能化建设水平，低压配网自动化和智能化建设水平落后，是电网智能化建设的最薄弱环节，缺乏智能化手段进行整体有效的精准管理。低压配电网是直接面向用户的末端供电网络，是营造优良电力营商环境重要环节，而准确可靠的台区电气拓扑关系是保证低压配电网稳定可靠运行、故障快速抢修、台区线损精准管理的重要前提，是提高低压配网智能化水平的关键。但是，随着电网的建设发展，如迁建、扩容以及用户的新增、迁移和销户等活动，带来户变对应关系档案更新不及时或记录错误的问题，导致台区拓扑隶属关系错误现象时有发生。传统的台区电气拓扑关系维护治理工作主要依靠人工现场排查，存在工作量大、耗时长、效率低、可靠性无法保证等问题，无法实现台区电气拓扑关系的高效、准确、自动化辨识。为实现拓扑辨识智能化与高效性，各单位、研究机构等均大力开展高效拓扑辨识方法的研究。当前，关于电网拓扑辨识方法主要有完全依靠硬件实现的帧同步信号辨识、载波信号辨识等方法和以不同类型数据为基础的分析计算。硬件识别方法对现场通信条件、硬件基础要求较高，受限因素较多，实现高效辨识还有需较长时间。而随着电力用户用电信息采集系统(采集系统)的建设与大数据技术的兴起，以数据为基础的拓扑辨识方法有了较大突破，主要有基于关联矩阵或邻接矩阵、网络拓扑追踪等需电网元件连接关系和开关状态信息的方法，与线性回归、基于CNN-LSTM深度学习神经网络等需要大量电力数据的方法。其中，需要电网元件连接关系和开关状态信息的方法，对于新增台区具有可借鉴意义，但是对于存量台区，频繁切换开关不切合实际且极大影响居民用电体验；由于存量台区可用样本量有限，无法均有效运用机器学习、线性回归等算法进行分析计算；少数台区实际运行情况难以满足线损最优的目标，仅用传统规划算法得到的模型最优解有时并不符合实际台区拓扑。因此对于少样本的存量低压台区拓扑研判一直难以得到有效的解决方法。因此，传统台区拓扑研判方法在实际工程应用中存在一定难度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提出一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，极大降低拓扑辨识方法对样本数据的依赖性，从而得到户变关系，且当存在较多户变异常时均能准确辨识。本专利技术采用以下方案实现：一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，具体包括以下步骤：结合用户用电信息采集系统数据和营销系统基础档案数据，计算筛选线损存在强负相关台区，将其认定为户变隶属关系异常台区，并从系统中提取电量样本数据，制定样本数据清洗规则，得到清洗数据；对于户变隶属关系异常台区，引入二进制变量准确表示台区隶属关系，并以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型，并对该台区户变校核混合整数模型进行求解；运用整数分割法得到最优先性逐级递减的可能性最高的台区拓扑关系；建立可信度评价指标，对查纠的台区隶属异常用户进行可靠性评价。进一步地，所述对于户变隶属关系异常台区，引入二进制变量准确表示台区隶属关系，并以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型具体为：引入ak、bk两个二进制变量表示第k个电能表是否隶属于某台区，若，ak为1表示第k个电能表隶属于台区1，若bk为1表示第k个电能表隶属于台区2；通过约束ak与bk的和为1使得某只子电能表只能隶属于某一台区；将线损最小求解问题转化为以下台区户变校核混合整数模型，优化目标为所有时间段的线损平方和最小：s.t.ak+bk＝1,k＝1,2,......nak,bk∈[0,1]式中，t为采集的时间样本总数，i为第i个时间样本；n为档案中隶属2个台区的户表总数，k为第k个户表；pk,i为时间i第k个户表电量；y’1i为依据户表数据计算得到的时间i的第1个台区总电量，同理，y’2i为依据户表数据计算得到的时间i第2个台区总电量；y1i为时间i采集系统中第1个台区总表电量样本，y2i为时间i采集系统中第2个台区总表电量样本。进一步地，采用分支定界求解算法对所述台区户变校核混合整数模型进行求解。进一步地，所述运用整数分割法得到最优先性逐级递减的可能性最高的台区拓扑关系具体为：在求解的整数规划最优解中添加一个整数分割，使先前求解的最优解不可行，再次求解模型，从而找到次优整数解，重复执行这个过程，得到整数规划中的设定个数较优解。进一步地，所述建立可信度评价指标，对查纠的台区隶属异常用户进行可靠性评价具体为：通过计算每个用户的可信度评价指标，从而判断用户户变关系存在异常的可能性大小，并按照可信度指标安排排查顺序，其中用户k对应的可信度指标εk的计算如下：式中，Wloss为依据营销系统档案两个台区线损平方和；为基于营销系统档案隶属于第1个台区的第m’个用户在时间i时的电量，m’为1,2,3，…n’，档案中隶属于第1个台区共有n’个户表；为档案隶属于第2个台区的第m”个用户在时间i时的电量，m”为1,2,3，…n”，档案中隶属于第2个台区共有n”个户表；为原营销档案中隶属于台区2，此时调整至台区1的用户序号k；y1i为时间i采集系统中第1个台区总表电量样本，y2i为时间i采集系统中第2个台区总表电量样本；y”1i为经调整后台区1计算得到的总电量；y”2i为经调整后台区2计算得到的总电量。与现有技术相比，本专利技术有以下有益效果：本专利技术有针对性地对线损存在强负相关性疑似户变隶属异常的台区展开计算，对于户变隶属异常台区，引入二进制变量精准表示用户隶属关系，对样本量大小无强制要求，所需样本量远远低于线性回归等其他计算方法，极大降低户变识别对大样本数据的强依赖性，同时，当存在较多户变异常时仍能保证算法研判正确性，实现台区户变层级的拓扑辨识。本专利技术运用整数分割法得到最优性逐级递减的台区拓扑关系，为户变隶属异常用户提供较高可能性的多种组合，并建立可信度指标对查纠的隶属异常用户进行可信度判断，依据可信度优先级逐个排查异常用户，有较强的工程实用性。附图说明图1为本专利技术实施例的方法流程示意图。图2为本专利技术实施例的分支定界算法示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。如图1所示，本实施例提供了一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，具体包括以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：/n结合用户用电信息采集系统数据和营销系统基础档案数据，计算筛选线损存在强负相关台区，将其认定为户变隶属关系异常台区，并从系统中提取电量样本数据，制定样本数据清洗规则，得到清洗数据；/n对于户变隶属关系异常台区，引入二进制变量准确表示台区隶属关系，并以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型，并对该台区户变校核混合整数模型进行求解；/n运用整数分割法得到最优先性逐级递减的可能性最高的台区拓扑关系；/n建立可信度评价指标，对查纠的台区隶属异常用户进行可靠性评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：
结合用户用电信息采集系统数据和营销系统基础档案数据，计算筛选线损存在强负相关台区，将其认定为户变隶属关系异常台区，并从系统中提取电量样本数据，制定样本数据清洗规则，得到清洗数据；
对于户变隶属关系异常台区，引入二进制变量准确表示台区隶属关系，并以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型，并对该台区户变校核混合整数模型进行求解；
运用整数分割法得到最优先性逐级递减的可能性最高的台区拓扑关系；
建立可信度评价指标，对查纠的台区隶属异常用户进行可靠性评价。


2.根据权利要求1所述的一种基于混合整数规划的低压台区拓扑辨识方法，其特征在于，所述对于户变隶属关系异常台区，引入二进制变量准确表示台区隶属关系，并以线损平方和最小为优化目标构建台区户变校核混合整数模型具体为：
引入ak、bk两个二进制变量表示第k个电能表是否隶属于某台区，若，ak为1表示第k个电能表隶属于台区1，若bk为1表示第k个电能表隶属于台区2；通过约束ak与bk的和为1使得某只子电能表只能隶属于某一台区；
将线损最小求解问题转化为以下台区户变校核混合整数模型，优化目标为所有时间段的线损平方和最小：



式中，t为采集的时间样本总数，i为第i个时间样本；n为档案中隶属2个台区的户表总数，k为第k个户表；pk,i为时间i第k个户表电量；y'1i为依据户表数据计算得到的时间i的第1个台区总电量，同理，y'2i为依据户表数据计算得到的时间i第2个台区总电量；y1i为时间i采集系统中第1个台区总表电量...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖国书，王雅平，林华，夏桃芳，高琛，李建新，詹文，詹世安，陈前，许俊阳，鄢盛腾，丁忠安，陈吴晓，黄阳玥，邓伯发，陈杨鸣，郭凛，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司营销服务中心，国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35