智能融合终端台区拓扑识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能融合终端台区拓扑识别方法及系统，采用改进的聚类算法，对台区用户进行智能台区自动划分。通过使用户包含度最佳饱和为1，自适应调节台区个数。通过计算非台区中心用户点电压值与台区中心用户点电压值的相似度，对非台区中心的其他用户点进行台区判定，通过计算两个非台区中心用户点电压值的相似度，识别台区的拓扑层级结构。通过最小化误差平方和函数，输出最佳的新聚类中心，完成台区中心点的实时更新。完成台区拓扑结构的实时更新。本发明专利技术的有益效果为极小的注入信号电流；带故障隔离保护措施的拓扑单元；聚类算法为主，信号注入为辅的极简、高可靠方案；高度集成，成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
智能融合终端台区拓扑识别方法及系统
本专利技术涉及一种智能融合终端台区拓扑识别方法及系统，属于智能融合终端

技术介绍
电力公司一般使用地理信息系统(GeographicalInformationSystem，GIS)记录低压台区用户设备的拓扑连接。但是因为网络重建，连接拓扑更新，GIS中的更新信息不及时会造成错误的拓扑结构。电网调度员无法及时获取正确的拓扑结构，对配电工作的控制和维护产生重大影响。台区识别系统的通信方式大多采用工频通信传输技术，它的基本原理是利用电压波形过零点进行信号调制。系统接受操作指令，向外发送信号，使电压波形通过人为原因产生一个很微弱的畸变，通过这个畸变来携带信息，位于远方的现场识别装置检测到这个信息，并进行信号的还原，显示出发送方的设备地址和相位信息，从而实现了台区识别。但是工频通信技术的传输速率，双向各传输64bit共需要7-8秒，比电力线载波通信方式低，虽然经过一定的算法和组合调制可以进行多通道通信，使传输速率进一步提高，因此只能属于低频传输，只用于通信速率要求不高，实时性要求不高的场景下。为了解决这些问题，本专利技术提出一种基于改进的聚类算法划分台区的方法，并且提出一种智能融合终端可以识别低压台区的拓扑层级结构并做实时更新的系统。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的GIS更新信息不及时和工频通信技术通信速率低等不足，本专利技术提供一种智能融合终端台区拓扑识别方法及系统。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：>一种智能融合终端台区拓扑识别方法，包括：步骤1：初始化截断距离参数dc。本实施例定义为500米。获取每个终端用户i的智能电表q个时刻的电压向量值w＝1,2,...,q。步骤2：根据截断距离参数dc，假设终端用户集合n＝{n1，n2，...，np}，有S个台区，终端用户集合n被随机分配到S个台区中，每个台区包含的终端用户集合为N＝{N1,N2,...,NS}，设置每个台区的局部密度ρk；其中，局部密度ρk计算公式如下：其中，dij代表终端用户i与终端用户j之间距离；步骤3：根据每个台区中终端用户在第w个时刻按电压向量的降序排序，从电压最大的点开始，依次计算以这些点作为台区中心点时的用户包含度μL，直到发现μL＝1，此时的L值作为台区个数S的数值(聚类个数)；若不能满足μL＝1，则寻找满足μL＞1且μL-1＜1的L，取L-1为聚类个数；如果μL＝1则说明每个台区覆盖了辐射半径内的所有用户点；如果μL＞1，则说明覆盖的用户点数量大于原始用户的数量，也就意味着有部分用户被重复分类到不同的台区中，即部分用户出现跨台区；如果μL＜1，则说明有部分用户没有被分到台区中；所述步骤4：计算台区配变的特征电压向量mj，将每个台区特征电压向量mj对应的中心点设为初始聚类中心，所述mj的计算公式如下：步骤5：计算新聚类中心与初始聚类中心是否满足函数收敛|mj+1-mj|＜ε，(5)如果不收敛，则继续返回步骤4继续计算，如果收敛，则进入步骤6。步骤6:使用误差平方和准则函数对聚类性能进行评估，最小化误差平方和函数，求得最佳的聚类中心；误差平方和准则函数计算公式如下：步骤7：对非聚类中心的其他终端用户点进行台区划分，计算其他终端用户点与聚类中心之间的相似度r，若相似度r大于某个阈值r0，一般取0.9，则将该终端用户点划分到对应聚类中心所属的台区内；相似度r的计算公式如下：其中为待划分的非聚类中心的用户点电压值，mi为聚类中心的用户点电压值，为非聚类中心的用户点电压均值，为聚类中心的用户点电压均值，r取值在【0,1】，r越大相似度越高。步骤8：对本台区内拓扑进行层级识别。计算本台区内任意两个终端用户的电压值相似度代r′，若相似度r′大于第二阈值0.9，则将两个用户点划分到同一个台区，同一个层级；其中，代表同一台区另一个终端用户的电压值。步骤9：利用电压降序或者升序对同一个台区不同层级进行排序，电压采集上送精度为小数点后三位。步骤10：终端用户采用末端STA通过过零检测识别自身相线信息。有益效果：本专利技术提供的智能融合终端台区拓扑识别方法及系统，采用改进的聚类算法，对台区用户进行智能台区自动划分。通过使用户包含度最佳饱和为1，自适应调节台区个数。通过计算非台区中心用户点电压值与台区中心用户点电压值的相似度，对非台区中心的其他用户点进行台区判定，通过计算两个非台区中心用户点电压值的相似度，识别台区的拓扑层级结构。通过最小化误差平方和函数，输出最佳的新聚类中心，完成台区中心点的实时更新。完成台区拓扑结构的实时更新。融合终端通过分析LTU和拓扑模块上送的特征电流、注入信号等信息，快速生产拓扑结构图，可实现拓扑识别、更新与负荷监测等功能。融合终端利用自身的HPLC或485与LTU通信，配合拓扑模块投入使用，当拓扑结构发生变化时，拓扑软件能够直观的反映出变化情况，快速生成新的拓扑结构图。通过拓扑结构图，可以清晰的看出故障点以及属于的层级，实现故障快速定位功能。附图说明图1为改进的聚类算法实现台区用户的户变拓扑识别流程图。图2为本申请的一个实施例的融合终端低压拓扑解决方案示意图。图3为本申请的一个实施例的有扰拓扑架构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，实施例1：台区下终端用户n＝{n1，n2，...，np}，对终端用户n进行聚类，得到S个台区，终端用户n被划分到S个台区下，每个台区包含的终端用户集合为N＝{N1,N2,...,NS}，台区内配变到最远的终端用户距离为d。无论台区形状如何，都存在一个半径r，使得以配变为圆心，半径为r的圆可以将台区的所有用户覆盖，即对于ni∈N，i∈1，2，3…p，D(ni)为圆内终端用户属于某个台区。以配电变压器为中心，以500米为半径作区域辐射，辐射圆中所覆盖的用电用户则定义为该台区潜在的用户。若用户有且只有一个从属配变区域，则该用户可直接认定为归属于辐射圆所在的台区。设终端用户i的某年某月某日某时某分某秒的q个时刻电压向量表示为w＝1,2,...,q。设一个距离阈值即截断距离dc，用于计算第k个台区的局部密度ρk。局部密度ρk表示终端用户i与终端用户j之间距离dij小于截断距离dc的终端用户个数。对于包含p个终端用户的各台区终端用户集合N，有设用户包含度μL表示聚类后台区终端用户集合对终端用户的包含程度。终端用户集合个数为S，则μL计算公式如下：根据每个台区中终端用户在第w个时刻按电压向量的降序排序，从电压最大的点开始，依次计算以这些点作为台区中心点时的用户包含度μL，直到发现μL＝1，此时的L值作为台区个数S的数值(聚类个数)。若不能满足μL＝1，则寻找满足μL＞1且μL-1＜1的L，取L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能融合终端台区拓扑识别方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1：初始化截断距离参数d

【技术特征摘要】
1.一种智能融合终端台区拓扑识别方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：初始化截断距离参数dc，获取每个终端用户i的智能电表q个时刻的电压向量值
步骤2：根据截断距离参数dc，假设终端用户集合n＝{n1，n2，...，np}，有S个台区，终端用户集合n被随机分配到S个台区中，每个台区包含的终端用户集合为N＝{N1,N2,...,NS}，设置每个台区的局部密度ρk；
其中，局部密度ρk计算公式如下：



其中，dij代表终端用户i与终端用户j之间距离；



步骤3：根据每个台区中终端用户在第w个时刻按电压向量的降序排序，从电压最大的点开始，依次计算以这些点作为台区中心点时的用户包含度μL，直到发现μL＝1，此时的L值作为台区个数S的数值；若不能满足μL＝1，则寻找满足μL＞1且μL-1＜1的L，取L-1为作为台区个数S的数值；如果μL＝1则说明每个台区覆盖了辐射半径内的所有用户点；如果μL＞1，则说明覆盖的用户点数量大于原始用户的数量，也就意味着有部分用户被重复分类到不同的台区中，即部分用户出现跨台区；如果μL＜1，则说明有部分用户没有被分到台区中；所述



步骤4：计算台区配变的特征电压向量mj，将每个台区特征电压向量mj对应的中心点设为初始聚类中心，所述mj的计算公式如下：



步骤5：计算新聚类中心与初始聚类中心是否满足函数收敛|mj+1-mj|＜ε，如果不收敛，则继续返回步骤4继续计算，如果收敛，则进入步骤6；
步骤6:使用误差平方和准则函数对聚类性能进行评估，最小化误差平方和函数，求得最佳的聚类中心；误差平方和准则函数计算公式如下：



步骤7：对非聚类中心的其他终端用户点进行台区划分，计算其他终端用户点与聚类中心之间的相似度r，若相似度r大于某个阈值r0，则将该终端用户点划分到对应聚类中心所属的台区内；相似度r的计算公式如下：



其中为待划分的非聚类中心的用户点电压值，mi为聚类中心的用户点电压值，为非聚类中心的用户点电压均值，为聚类中心的用户点电压均值；
步骤8：对本台区内拓扑进行层级识别；计算本台区内任意两个终端用户的电压值相似度代r′，若相似度r′大于第二阈值，则将两个用户点划分到同一个台区，同一个层级；



其中，代表同一台区另一个终端用户的电压值；
步骤9：利用电压降序或者升序对同一个台区不同层级进行排序；
步骤10：终端用户采用末端STA通过过零检测识别自身相线信息。


2.根据权利要求1所述的智能融合终端台区拓扑识别方法，其特征在于：所述截断距离参数dc设置为500m。


3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜权，孙侃，丁旸，张红，
申请(专利权)人：佳源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32