基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及配变相序识别技术领域，公开了一种基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法及系统，其方法通过计算所有用户电表的电压时序数据的波动标准差，并以波动标准差的大小关系对用户电表进行排列，以多时段的阻抗值波动标准差确定用户电表所归属的相线，再从已识别相线电表集合中选取起始表，计算起始表与剩余未确定归属相线的用户电表的皮尔逊相关系数，从而确定暂定相线，若暂定相线满足预设的相关系数条件，则将暂定相线作为相应的用户电表所归属的相线，再对剩余未确定归属相线的用户电表计算与其他已确定归属相线的用户电表的相关系数，从而确定出所有电表的归属相线，得到台区相序拓扑识别结果，提高了相序拓扑识别的准确性。拓扑识别的准确性。拓扑识别的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及配变相序识别
，尤其涉及一种基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，由于低压配电网的台区拓扑关系不明朗，导致在台区线损、三相不平衡治理、台区连接关系、故障定位、抢修复电等一些问题上难以从根本上解决，从而严重影响了供电企业的经济效益和服务质量。基于此，获取准确的台区拓扑关系信息对供电企业和用户都有十分重要的价值。
[0003]在传统技术中，台区拓扑关系依靠人工现场排查费时费力、且无法保证拓扑信息的正确性，而通过安装终端设备依靠电气信息的发送和接收方式来梳理台区拓扑关系势必会增加电网投资，同时，加重前线运维压力。
[0004]随着智能电表的普及为电网公司积累了大量的用电数据，而目前对于低压台区各节点的电压数据能反映出低压台区物理拓扑的关联信息。而不同相序电表的电压数据特征和电气距离相近的不同相序电表的判别处理是低压台区单相电表相序识别的难点，从而影响到相序拓扑识别结果的准确性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法及系统，解决了相序拓扑识别的准确性较差的技术问题。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法，包括以下步骤：S1、采集目标台区在预设时间内的相同时刻的配变低压母线、配变低压出线和用户电表分别对应的电力数据，所述电力数据包括电压时序数据、有功功率时序数据和无功功率时序数据；S2、计算所有用户电表的电压时序数据的波动标准差，根据所述波动标准差的大小关系将相应的用户电表按照升序进行排列，得到用户电表排列集合；S3、依次遍历所述用户电表排列集合中的每一个用户电表，以配变低压出线的每回相线的首端节点为上游节点，电表所在节点电压为下游节点，基于所述上游节点和所述下游节点分别对应的所述电力数据构建两节点之间的电压纵分量降落方程组，从而得到多时段电压纵分量降落方程组，基于所述多时段电压纵分量降落方程组计算所述上游节点和所述下游节点之间的阻抗值，计算多时段的阻抗值波动标准差，基于多时段的阻抗值波动标准差确定用户电表所归属的相线；S4、将已确定归属相线的用户电表移至预先建立的已识别相线电表集合，判断所述用户电表排列集合中是否存在未确定归属相线的用户电表，若上述判断为是，则将未确定归属相线的用户电表移至预先建立的第一待识别相线电表集合中，执行
下一步；S5、从已识别相线电表集合中选取不同相线的用户电表作为相应的相线的起始表，计算所述预先建立的第一待识别相线电表集合中的用户电表与每个起始表的电压时序数据的皮尔逊相关系数，以获得皮尔逊相关系数最大的起始表的相线作为相应的用户电表的暂定相线；S6、判断所述皮尔逊相关系数是否满足预设的相关系数条件，若上述判断为满足，则将所述暂定相线作为相应的用户电表所归属的相线，将已确定归属相线的用户电表移至所述预先建立的已识别相线电表集合；S7、判断所述用户电表排列集合中是否存在未确定归属相线的用户电表，若上述判断为是，则将未确定归属相线的用户电表移至预先建立的第二待识别相线电表集合中；S8、将所述预先建立的第二待识别相线电表集合中的每个待识别用户电表与所述预先建立的已识别相线电表集合中的每个用户电表的电压时序数据的相关系数，以确定相关系数的最大值对应的已识别相线电表的相线作为相应的待识别相线电表所归属的相线，直至识别出所述预先建立的第二待识别相线电表集合中的每个待识别用户电表的相线。
[0007]优选地，步骤S2之前还包括：对所述电压时序数据进行预处理，具体包括：S10、获取所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的所述电压时序数据中出现数据缺失的时段，对所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的所述电压时序数据中出现数据缺失的时段进行取并集处理，得到数据缺失时段集合；S11、根据所述数据缺失时段集合对所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的电压时序数据中的相应时段进行剔除，将保留得到的所有时段的电压数据按照按配变低压母线的三相不平衡度从大到小的顺序进行排列，从而得到预处理后的电压时序数据。
[0008]优选地，步骤S3具体包括：依次遍历所述用户电表排列集合中的每一个用户电表，以配变低压出线的每回相线的首端节点为上游节点，电表所在节点电压为下游节点，基于所述上游节点和所述下游节点分别对应的所述电力数据构建两节点之间的电压纵分量降落方程组为：式1式1中，U
1t
、P
1t
、Q
1t
分别为配变低压出线的每回相线的首端节点1在t时刻的电压、有功功率、无功功率；U
2t
表示电表所在节点2在t时刻的电压；R
t
、X
t
分别表示节点1至节点2之间的电阻和电抗；ΔU
1t
表示节点1至节点2的电压差值；令，，，
则将电压纵分量降落方程组简化为：式2根据式2建立多时段电压纵分量降落方程组为：式3式3，，，，，，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的电压降落方程系数矩阵，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的阻抗向量，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的电压降落纵分量向量，M为台区用户电表总数量，为相序A、B、C中的某一相，L为配变低压出线回数，T为二元方程组个数；N为数据时段总数，floor(
·
)为向下取整函数；将用户电表m在t时刻的电力数据代入到式3中得到3
×
L个多时段电压纵分量降落方程组为：式4对(3
×
L)
×
T个多时段电压纵分量降落方程进行求解，得到相应的方程解后，基于方程解构建(3
×
L)
×
T维度的阻抗矩阵Z
m
为：式5，，分别表示在T时段A、B、C相的相线L与用户电表m的阻抗值；
计算用户电表m与每回相线的阻抗波动标准差，记为，，
…
，，
…
，，将阻抗波动标准差构成标准差向量为，式中，，，
…
，，
…
，分别为阻抗矩阵Z
m
的行向量的标准差；根据标准差向量确定阻抗波动标准差的最小值，将最小值所对应的相线确定为用户电表m所归属的相线。
[0009]优选地，步骤S4之前还包括：S400、构建已识别相线电表集合，所述已识别相线电表集合的初始状态为空集，将所述已识别相线电表集合划分为三个电表子集合，所述电表子集合包括A相电表子集合、B相电表子集合和C相电表子集合；则步骤S4具体包括： S401、按照归属相线将相应的用户电表移至相同相线的电表子集合，判断所述用户电表排列集合中是否存在未确定归属相线的用户电表，若上述判断为是，则将未确定归属相线的用户电表移至预先建立的第一待识别相线电表集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集目标台区在预设时间内的相同时刻的配变低压母线、配变低压出线和用户电表分别对应的电力数据，所述电力数据包括电压时序数据、有功功率时序数据和无功功率时序数据；S2、计算所有用户电表的电压时序数据的波动标准差，根据所述波动标准差的大小关系将相应的用户电表按照升序进行排列，得到用户电表排列集合；S3、依次遍历所述用户电表排列集合中的每一个用户电表，以配变低压出线的每回相线的首端节点为上游节点，电表所在节点电压为下游节点，基于所述上游节点和所述下游节点分别对应的所述电力数据构建两节点之间的电压纵分量降落方程组，从而得到多时段电压纵分量降落方程组，基于所述多时段电压纵分量降落方程组计算所述上游节点和所述下游节点之间的阻抗值，计算多时段的阻抗值波动标准差，基于多时段的阻抗值波动标准差确定用户电表所归属的相线；S4、将已确定归属相线的用户电表移至预先建立的已识别相线电表集合，判断所述用户电表排列集合中是否存在未确定归属相线的用户电表，若上述判断为是，则将未确定归属相线的用户电表移至预先建立的第一待识别相线电表集合中，执行下一步；S5、从已识别相线电表集合中选取不同相线的用户电表作为相应的相线的起始表，计算所述预先建立的第一待识别相线电表集合中的用户电表与每个起始表的电压时序数据的皮尔逊相关系数，以获得皮尔逊相关系数最大的起始表的相线作为相应的用户电表的暂定相线；S6、判断所述皮尔逊相关系数是否满足预设的相关系数条件，若上述判断为满足，则将所述暂定相线作为相应的用户电表所归属的相线，将已确定归属相线的用户电表移至所述预先建立的已识别相线电表集合；S7、判断所述用户电表排列集合中是否存在未确定归属相线的用户电表，若上述判断为是，则将未确定归属相线的用户电表移至预先建立的第二待识别相线电表集合中；S8、将所述预先建立的第二待识别相线电表集合中的每个待识别用户电表与所述预先建立的已识别相线电表集合中的每个用户电表的电压时序数据的相关系数，以确定相关系数的最大值对应的已识别相线电表的相线作为相应的待识别相线电表所归属的相线，直至识别出所述预先建立的第二待识别相线电表集合中的每个待识别用户电表的相线。2.根据权利要求1所述的基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法，其特征在于，步骤S2之前还包括：对所述电压时序数据进行预处理，具体包括：S10、获取所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的所述电压时序数据中出现数据缺失的时段，对所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的所述电压时序数据中出现数据缺失的时段进行取并集处理，得到数据缺失时段集合；S11、根据所述数据缺失时段集合对所述配变低压母线、所述配变低压出线和所述用户电表分别对应的电压时序数据中的相应时段进行剔除，将保留得到的所有时段的电压数据按照按配变低压母线的三相不平衡度从大到小的顺序进行排列，从而得到预处理后的电压时序数据。
3.根据权利要求1所述的基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法，其特征在于，步骤S3具体包括：依次遍历所述用户电表排列集合中的每一个用户电表，以配变低压出线的每回相线的首端节点为上游节点，电表所在节点电压为下游节点，基于所述上游节点和所述下游节点分别对应的所述电力数据构建两节点之间的电压纵分量降落方程组为：式1式1中，U
1t
、P
1t
、Q
1t
分别为配变低压出线的每回相线的首端节点1在t时刻的电压、有功功率、无功功率；U
2t
表示电表所在节点2在t时刻的电压；R
t
、X
t
分别表示节点1至节点2之间的电阻和电抗；ΔU
1t
表示节点1至节点2的电压差值；令，，，则将电压纵分量降落方程组简化为：式2根据式2建立多时段电压纵分量降落方程组为：式3式3，，，，，，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的电压降落方程系数矩阵，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的阻抗向量，为在t时刻的相第l回出线的首端节点1至用户电表m的所在节点2的电压降落纵分量向量，M为台区用户电表总数量，为相序A、B、C中的某一相，L为配变低压出线回数，T为二元方程组个数；N为数据时段总数，floor(
·
)为向下取整函数；将用户电表m在t时刻的电力数据代入到式3中得到3
×
L个多时段电压纵分量降落方程组为：
式4对(3
×
L)
×
T个多时段电压纵分量降落方程进行求解，得到相应的方程解后，基于方程解构建(3
×
L)
×
T维度的阻抗矩阵Z
m
为：式5，，分别表示在T时段A、B、C相的相线L与用户电表m的阻抗值；计算用户电表m与每回相线的阻抗波动标准差，记为，，
…
，，
…
，，将阻抗波动标准差构成标准差向量为，式中，，，
…
，，
…
，分别为阻抗矩阵Z
m
的行向量的标准差；根据标准差向量确定阻抗波动标准差的最小值，将最小值所对应的相线确定为用户电表m所归属的相线。4.根据权利要求3所述的基于电压序列相似性传递的台区相序拓扑识别方法，其特征在于，步骤S4之前还包括：S400、构建已识别相线电表集合，所述已识别相线电表集合的初始状态为空集，将所述已识别相线电表集合划分为三个电表子集合，所述电表子集合包括A相电表子集合、B相电表子集合和C相电表子集合；则步...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭金兴，陈曦，吴秋明，朱永江，利万庆，蔡惠敏，吴晓婷，罗筱筠，李键欣，黄桂荣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司肇庆供电局，
类型：发明
国别省市：