基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法及系统，涉及智能电网配电技术领域，包括以下步骤：接收电压时序数据，并检查电压时序数据是否存在数据缺失，若存在缺失，则使用拉格朗日插值补全电压时序数据；对电压时序数据进行分割，选取负荷接入多、电压变化大的序列段作为算法输入的电压时序数据；将算法输入的电压时序数据内互相关序列进行系数归一化，并基于互相关序列中最大值的位置得出SBD距离，基于SBD距离度量电压时序数据的相似性；基于DNSCAN聚类对电压时序数据进行分类，得到核心点的集合，对核心点的集合进行更新，直到核心点集合中的所有点都被遍历或者移除，得到聚类结果。得到聚类结果。得到聚类结果。

【技术实现步骤摘要】
基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能电网配电
，具体的是基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法及系统。

技术介绍

[0002]低压配电网的拓扑结构对于线损分析、故障排查、窃电预警和需求响应都有着重要的意义，正确的低压配电网拓扑关系是当前配电网管理精细化和降损节能的基础，也是提高低压配电网管理效率的前提。城乡配电网的改造过程中，新增变压器或变压器增容、改动改线或均衡分配符合线路后，存在信息更新不及时导致用户信息与实际不符的问题，因此需要对低压配电网拓扑结构进行辨识，以校验和更正相关的台账信息。
[0003]传统上校验低压台区拓扑信息一般采用人工巡线排查的方法，利用拉闸观察和实地描绘的方法来更正或补充台区拓扑信息，但随着低压配电网的规模不断扩张，用户数量增加，配电网结构越来越复杂，人工巡线排查的方法不仅消耗大量的资源，并且可能会存在大量的错误。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法及系统，提高了低压配电网分支关系识别准确率，识别速度快，不受数据时间偏移影响，具有工程应用价值。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，方法包括以下步骤：
[0006]接收电压时序数据，并检查电压时序数据是否存在数据缺失，若存在缺失，则使用拉格朗日插值补全电压时序数据；
[0007]对电压时序数据进行分割，选取负荷接入多、电压变化大的序列段作为算法输入的电压时序数据；
[0008]将算法输入的电压时序数据内互相关序列进行系数归一化，并基于互相关序列中最大值的位置得出SBD距离，基于SBD距离度量电压时序数据的相似性；
[0009]基于DNSCAN聚类对电压时序数据进行分类，得到核心点的集合，对核心点的集合进行更新，直到核心点集合中的所有点都被遍历或者移除，得到聚类结果。
[0010]优选地，所述使用拉格朗日插值补全电压时序数据的过程如下：
[0011]对于给定的n个点的坐标(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)...(x
n
,y
n
)，给出一个n
‑
1次多项式能够通过这n个点，设此n
‑
1次多项式为：
[0012]y＝a0+a1x+a2x2+...a
n
‑1x
n
‑
1 (1)
[0013]其中，x为数据点的横坐标，y为数据点的纵坐标，a
n
‑1表示n
‑
1次项系数。
[0014]将给定的n个点坐标带入以上多项式，得：
[0015][0016]其中，x
n
表示第n个点的横坐标，y
n
表示第n个数据点的纵坐标。
[0017]由上式可解得拉格朗日插值多项式：
[0018][0019]其中，l
j
(x)为拉格朗日插值多项式中第j项的基函数，y
j
为拉格朗日插值多项式中第j项的系数，k为拉格朗日插值多项式总项数。
[0020]优选地，经过拉格朗日插值法预处理后得到的用户电压时间序列数据用于下一步的相似度衡量计算，由于电压时间序列的变化来自于用户用电行为以及上级电网的调整，这为电压时间序列的变化带来了随机性和偶然性，导致了电压时间序列处于无规则的波动状态，因此使用插值法对缺失电压数据进行补全存在着误差，缺失的数据越多，插值法补全的数据误差越大。
[0021]优选地，所述对电压时序数据进行分割首先根据低压台区用户在不同时间段的用电规律，选取电压变化大的时间段，删除电压变化缓慢的时间段，剩余时间序列数据按照顺序连接形成新的电压时间序列数据。
[0022]优选地，所述对电压时序数据进行分割的过程：其次根据低压台区变压器侧电压值分割时间序列，在一个低压台区中，如果台区负载接入越少，台变侧总电压越高，反之用户负荷越高，台变侧总电压越低，在台区在台区总功率小即总电压高的时间段，用户电压变化小，此时整个台区所有用户电压时间序列都相似，在台区在台区总功率较大即总电压较低的时间段，用户电压变化较大，此时不同分支用户电压变化趋势差异明显，相同分支用户电压曲线较为相似，对电压时间序列进行分割，删除台区总电压高的时间段，保留台区总电压低的时间段。
[0023]优选地，所述对电压时序数据进行分割的流程如下：
[0024]获取台变电压时间序列U
T
＝{u1,u2,
…
u
m
,
…
u
n
}，其中n为时间序列的长度，u
m
为电压在m时刻的值；
[0025]遍历台变电压时间序列U，如果u
m
满足条件u
m
＜γ，则将u
m
记为特征值点，所有特征值点形成序列U
low
＝{u1,u2,
…
u
k
}，其中γ为设定的电压阈值，k为特征值点序列的长度；
[0026]以特征值点序列U
low
中的每一个值及其邻域形成时间片段，将所有时间片段按顺序组合形成新的时间序列U
Tnew
，其中若时间片段之间存在重叠部分则剔除重叠数据；
[0027]从用户原始数据中提取与U
Tnew
中元素同一时刻的用户电压数据，形成新的用户电压数据U1,U2,
…
U
m
，其中m为用户数量。
[0028]优选地，所述互相关序列的计算过程如下：
[0029]对于电压时间序列和电压时间序列即使存在时间偏差，通过互相关系数度量之间的相似性，为了实现位移不变性，使序列保持静止，并使序
列在序列之上滑动，计算每一次位移时序列之间的内积，滑动时的序列表示为：
[0030][0031]式中，s表示序列滑动的步数，s∈[
‑
m,m]，m为序列长度，为滑动步数为s时的序列，
[0032]当序列滑动结束后，形成互相关序列w为互相关序列长度，w∈{1,2,...,2m
‑
1}，互相关序列的计算过程如下：
[0033][0034][0035]以上计算的目标是找到中最大值的位置t，基于t的值，得到序列在序列上滑动的最优滑动距离，即滑动序列中，s＝w
‑
m。
[0036]优选地，基于互相关序列中最大值的位置得出SBD距离，计算过程如下：
[0037][0038][0039]式中，为进行系数归一化后的互相关序列，值介于
‑
1和1之间，是基于互相关序列中最大值的位置得出的SBD距离，SBD距离介于0和2之间，0代表两个序列完全相似。
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征在于，方法包括以下步骤：接收电压时序数据，并检查电压时序数据是否存在数据缺失，若存在缺失，则使用拉格朗日插值补全电压时序数据；对电压时序数据进行分割，选取负荷接入多、电压变化大的序列段作为算法输入的电压时序数据；将算法输入的电压时序数据内互相关序列进行系数归一化，并基于互相关序列中最大值的位置得出SBD距离，基于SBD距离度量电压时序数据的相似性；基于DNSCAN聚类对电压时序数据进行分类，得到核心点的集合，对核心点的集合进行更新，直到核心点集合中的所有点都被遍历或者移除，得到聚类结果。2.根据权利要求1所述的基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征在于，所述使用拉格朗日插值补全电压时序数据的过程如下：对于给定的n个点的坐标(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)...(x
n
,y
n
)，给出一个n
‑
1次多项式能够通过这n个点，设此n
‑
1次多项式为：y＝a0+a1x+a2x2+
…
a
n
‑1x
n
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，x为数据点的横坐标，y为数据点的纵坐标，a
n
‑1表示n
‑
1次项系数；将给定的n个点坐标带入以上多项式，得：其中，x
n
表示第n个点的横坐标，y
n
表示第n个数据点的纵坐标；由上式可解得拉格朗日插值多项式：其中，l
j
(x)为拉格朗日插值多项式中第j项的基函数，y
j
为拉格朗日插值多项式中第j项的系数，k为拉格朗日插值多项式总项数。3.根据权利要求2所述的基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征在于，经过拉格朗日插值法预处理后得到的用户电压时间序列数据用于下一步的相似度衡量计算，由于电压时间序列的变化来自于用户用电行为以及上级电网的调整，这为电压时间序列的变化带来了随机性和偶然性，导致了电压时间序列处于无规则的波动状态，因此使用插值法对缺失电压数据进行补全存在着误差，缺失的数据越多，插值法补全的数据误差越大。4.根据权利要求1所述的基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征在于，所述对电压时序数据进行分割首先根据低压台区用户在不同时间段的用电规律，选取电压变化大的时间段，删除电压变化缓慢的时间段，剩余时间序列数据按照顺序连接形成新的电压时间序列数据。5.根据权利要求4所述的基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征
在于，所述对电压时序数据进行分割的过程：其次根据低压台区变压器侧电压值分割时间序列，在一个低压台区中，如果台区负载接入越少，台变侧总电压越高，反之用户负荷越高，台变侧总电压越低，在台区总功率小即总电压高的时间段，用户电压变化小，此时整个台区所有用户电压时间序列都相似，在台区总功率较大即总电压较低的时间段，用户电压变化较大，此时不同分支用户电压变化趋势差异明显，相同分支用户电压曲线较为相似，对电压时间序列进行分割，删除台区总电压高的时间段，保留台区总电压低的时间段。6.根据权利要求5所述的基于电压序列聚类的低压配电网分支关系识别方法，其特征在于，所述对电压时序数据进行分割的流程如下：获取台变电压时间序列U
T
＝{u1,u2,
…
u
m

【专利技术属性】
技术研发人员：钟健豪，张娅楠，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：