一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法技术

本发明专利技术涉及一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，包括：对低压配电网中的待识别台区的电表箱进行电压数据采集，组成电压序列；对电压序列进行频谱分析和数据滤波，得到电压曲线；计算台区总表箱的电压曲线和用户电表箱的电压曲线之间的相似度，并对阈值进行动态选取；将相似度大于阈值的电压曲线对应的用户录入待识别所属馈线用户表箱集合中，将相似度小于阈值的电压曲线对应的用户录入可疑用户集合中，并进行聚类分析，将可疑用户集合中的用户归入对应的台区；根据各个台区的用户进行所属馈线识别，最终得到配电网拓扑识别结果

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法


[0001]本专利技术涉及配电网拓扑识别
，尤其是涉及一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法
。

技术介绍

[0002]正确的拓扑结构对于配电网状态估计
、
需求侧管理
、
故障定位
、
分布式能源控制和相序平衡等都至关重要
。
但是在配电网中，不能获取准确及时的配电网结构及其变动信息一直是困扰供电公司运维管理的难题
。
目前，基于数据分析法的低压配电网拓扑识别成为研究的热门方向，如公开号为
CN116011158A
的专利技术公开的一种低压台区的拓扑识别方法
、
系统及装置，其中，相似度分析法应用比较多，但是相似度分析法中阈值都是依据经验进行取值，一般取
0.5
，误差大，易造成误判，降低拓扑识别的准确率
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在基于数据分析法的低压配电网拓扑识别中采用的相似度分析法中阈值都是依据经验进行取值，易造成误判，降低拓扑识别的准确率的缺陷而提供一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法
。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，包括以下步骤：
[0006]每隔预设的时间间隔对低压配电网中的待识别台区的电表箱进行电压数据采集，组成电压序列，所述待识别台区的电表箱包括用户电表箱和台区总表箱；
[0007]对电压序列进行频谱分析，并进行数据滤波，得到消除噪声后的电压曲线；
[0008]计算台区总表箱的电压曲线和用户电表箱的电压曲线之间的相似度，并对该相似度计算过程中的阈值进行动态选取；将相似度大于所述阈值的电压曲线对应的用户录入待识别所属馈线用户表箱集合中，将相似度小于所述阈值的电压曲线对应的用户录入可疑用户集合中，并进行聚类分析，将可疑用户集合中的用户归入对应的台区；
[0009]根据各个台区的用户进行所属馈线识别，最终得到整体的配电网拓扑识别结果
。
[0010]进一步地，采用改进
Pearson
相关系数计算方法计算电压曲线之间的相似度，所述改进
Pearson
相关系数计算方法的表达式为：
[0011][0012]式中，
x
是当前时刻采样的用户电表箱电压曲线的电压数组，
y
是与
x
同时刻采样的台区总表箱电压曲线的电压数组，
max(
·
)
为最大值计算，
E(
·
)
为数学期望或均值计算，
|
·
|
为绝对值计算
。
[0013]进一步地，所述阈值的选取过程包括：计算低压配电网中不同台区用户电压曲线之间的相似度，并获取最大值，记为
P
max
；计算低压配电网中同一台区内用户电压曲线之间
的相似度，并获取最小值记为
P
min
；选取
P
min
和
P
max
之间的任意一值作为所述阈值
。
[0014]进一步地，所述阈值为
P
’
＝
(P
max
+P
min
)/2。
[0015]进一步地，定时对所述阈值进行动态更新
。
[0016]进一步地，采用
KNN
算法对可疑用户集合中的电压曲线进行聚类分析
。
[0017]进一步地，所述进行所属馈线识别的过程包括：
[0018]通过低压配电网中的集中器采集用户电表箱用电信息并生成户表档案，通过低压配电网中的边缘处理单元读取集中器内的户表档案，并生成户表发送特征信号的时间序列；
[0019]通过用户电表箱的
HPLC
模块发送所述特征信号，当边缘处理单元的交采模块检测到特征信号后，并且该特征信号达到一个时间间隔，则认为用户电表箱完成了特征信号的发送；
[0020]在所述低压配电网中的低压出线柜
、
分支箱
、
用户电表箱上安装智能量测终端，监测并采集电流扰动曲线，判断对应的线路是否发生扰动；
[0021]定时向未知拓扑的用户电表箱发送电流扰动曲线命令，通获取低压出线柜
、
分支箱
、
用户电表箱上监测到的电流扰动曲线，从而根据监测到的扰动电流信号判断属于同一支路的低压出线柜
、
分支箱和用户电表箱，得到对应的低压出线柜
、
分支箱和用户电表箱之间的拓扑关系
。
[0022]进一步地，判断对应的线路是否发生扰动的判定依据是若一个周波时间有效值是前一个周波时间有效值的4‑6倍，则认为该线路发生了扰动
。
[0023]进一步地，所述低压配电网包括低压侧配电变压器
、
出线柜
、
分支箱和用户电表箱，所述用户电表箱连接有集中器，各个集中器上均装设有边缘处理单元，各个用户电表箱和集中器均设有
HPLC
模块，在同一个
HPLC
通信
。
[0024]进一步地，所述对电压序列进行频谱分析的过程具体为：对所述电压序列进行傅立叶变换，将基于时间或者空间的数据转换到基于频率的数据，然后对该基于频率的数据进行滤波，最后进行离散傅里叶逆变换获得消除噪声后的电压曲线
。
[0025]与现有技术相比，本专利技术提供的基于动态阈值的
Pearson
相似度分析和小电流信号法结合的低压配电网拓扑识别，该方法能够以较低的成本实现户
‑
变关系
、
线
‑
户关系的识别，从而实现智能化的台区拓扑辨识，具有很强的实用性和广阔的应用前景，并具有以下优点：
[0026](1)
本专利技术相似度计算中采用改进
Pearson
相关系数计算方法，当两电表箱距离越大时，相似度越小，实现用户电表箱所属台区的识别；并使用动态阈值，提高电网拓扑识别的准确率，减少用户所属台区的漏判或者误判
。
[0027](2)
本专利技术计算量相对较小，计算速度快，实时性强，无需在电网中额外增加电力设备，有很高的实际应用价值
。
[0028](3)
本专利技术使用频谱分析方法对其进行滤波，对噪声进行消除，提高数据的可靠性
。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例中提供的一种实际农村和城市的户
‑
变关系连接图；
[0030]图2为本专利技术实施例中提供的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，其特征在于，包括以下步骤：每隔预设的时间间隔对低压配电网中的待识别台区的电表箱进行电压数据采集，组成电压序列，所述待识别台区的电表箱包括用户电表箱和台区总表箱；对电压序列进行频谱分析，并进行数据滤波，得到消除噪声后的电压曲线；计算台区总表箱的电压曲线和用户电表箱的电压曲线之间的相似度，并对该相似度计算过程中的阈值进行动态选取；将相似度大于所述阈值的电压曲线对应的用户录入待识别所属馈线用户表箱集合中，将相似度小于所述阈值的电压曲线对应的用户录入可疑用户集合中，并进行聚类分析，将可疑用户集合中的用户归入对应的台区；根据各个台区的用户进行所属馈线识别，最终得到整体的配电网拓扑识别结果
。2.
根据权利要求1所述的一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，其特征在于，采用改进
Pearson
相关系数计算方法计算电压曲线之间的相似度，所述改进
Pearson
相关系数计算方法的表达式为：式中，
x
是当前时刻采样的用户电表箱电压曲线的电压数组，
y
是与
x
同时刻采样的台区总表箱电压曲线的电压数组，
max(
·
)
为最大值计算，
E(
·
)
为数学期望或均值计算，
|
·
|
为绝对值计算
。3.
根据权利要求1所述的一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述阈值的选取过程包括：计算低压配电网中不同台区用户电压曲线之间的相似度，并获取最大值，记为
P
max
；计算低压配电网中同一台区内用户电压曲线之间的相似度，并获取最小值记为
P
min
；选取
P
min
和
P
max
之间的任意一值作为所述阈值
。4.
根据权利要求3所述的一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，其特征在于，所述阈值为
P
’
＝
(P
max
+P
min
)/2。5.
根据权利要求3所述的一种基于动态阈值的相似度分析的配电网拓扑识别方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云，纪坤华，李东东，付皖皖，赵耀，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：