基于电能表电压匹配的低压配电网拓扑细化识别方法

摘要

本发明涉及一种基于电能表电压匹配的低压配电网拓扑细化识别方法，属于智能电网技术领域，包括以下步骤：（1）从用电信息采集数据中获取待分析电能表的电压数据序列，（2）相似度分析，得到待分析电能表的最相关电能表，（3）关联分析，得到待分析电表箱的相关电表箱，（4）绘制关联图，（5）识别电表箱分支从属关系。本发明仅通过电能表电压数据进行分析，就可实现低压配电网的拓扑细化，有助于电网的管理能力提升。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于电能表电压匹配的低压配电网拓扑细化识别方法，属于智能电网技术领域。具体涉及一种基于用电信息采集系统获取的电能表电压数据序列，进行数据序列相似度分析和关联匹配实现低压配电网拓扑分支细化的拓扑识别方法。

背景技术

配电网是国民经济和社会发展的重要公共基础设施。近年来，我国配电网建设投入不断加大，配电网发展取得显著成效，但用电水平相对国际先进水平仍有差距，城乡区域发展不平衡，供电质量有待改善。建设城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好的配电网络设施和服务体系一举多得，既能够保障民生、拉动投资，又能够带动制造业水平提升，为适应能源互联、推动“互联网+”发展提供有力支撑，对于稳增长、促改革、调结构、惠民生具有重要意义。配电网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起分配电能作用的网络，它是国民经济和社会发展的重要公共基础设施。随着配电网的不断发展，电网供电设备种类越来越多，有关电网的数据、信息资料越来越复杂。配网的统计需要由各县汇到地级市的规划人员进行统计、分析，由于配电网数据量大、模型多，导致运维人员进行统计分析时的工作量大，周期长，也很难发现其中数据的问题，可能会产生以问题数据为原始量参与计算，导致配电网规划结果不够准确或者出现问题，对运行维护等带来困难。

低压配电台区是配电网的最小单元和数据源头，长期存在变线户连接档案混乱、停电事件主动感知水平低、线损异常定位自动化程度低、设备状态实时监测水平低等突出问题，进而引发了线损管理困难、抢修时间长、设备故障率高等一系列后果。其中拓扑识别的准确性是其他功能的基础，但是现有技术在缺少分支监测的前提下，无法实现低压配电网拓扑按照分支的细化识别，限制了故障的准确定位、线损的精益分析和阻抗的分段计算。同时当前智能电表仅局限于远程自动化抄表，支撑台区运维的非计量型应用仍然乏力，应充分挖掘用电信息采集数据价值，支撑拓扑识别能力提升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于电能表电压匹配的低压配电网拓扑细化识别方法，其具体技术方案如下：

一种基于电能表电压匹配的低压配电网拓扑细化识别方法，包括以下步骤：

步骤1：从用电信息采集数据中，获取所有待分析低压配电网内所属电能表的电压数据序列，所属电能表设为待分析电能表，所有待分析电能表为待分析电能表集，待分析电能表的从属电表箱为待分析电表箱，所有待分析电表箱为待分析电表箱集；

步骤2：对步骤一中获取的电压数据序列进行相似度分析，得到每个待分析电能表的最相关电能表；

步骤3：对所有待分析电能表的最相关电能表进行电表箱关联分析，得到每个最相关电能表从属的电表箱，设为待分析电表箱的相关电表箱，所有待分析电表箱的相关电表箱为待分析电表箱的相关电表箱集；

步骤4：根据待分析电表箱集以及待分析电表箱的相关电表箱集的所有关联关系，绘制电表箱关联图；

步骤5：根据电表箱关联图，识别电表箱的分支从属关系，分支从属关系的构造方式为：根据电表箱关联图中待分析电表箱集的连接关系构建电表箱群，即电表箱群中每个电表箱都通过有向关联线连接到电表箱群内的其他电表箱，将从属于一个电表箱群的电表箱设定为同一分支，建立所有电表箱分支从属关系。

进一步的，步骤2的具体步骤为：

步骤2.1：获取待分析电表箱集的档案编号；

步骤2.2：将一个待分析电能表与档案编号不同于该待分析电表箱的其他待分析电表箱中的待分析电能表逐个进行电压相似度计算，计算公式如下：

其中

步骤2.3：将待分析电能表集中每个待分析电能表重复步骤2.2，得到每个待分析电能表的最相关电能表。

进一步的，步骤3中读取待分析电表箱的相关电表箱集中所有电表箱的档案编号。

进一步的，步骤4的具体步骤为：

步骤4.1：绘制所有待分析电表箱，将待分析电表箱的档案编号对应备注；

步骤4.2：读取所有待分析电表箱的关联关系，所述关联关系指待分析电表箱及待分析电表箱的相关电表箱的关联关系；

步骤4.3：将所有关联关系，根据备注的电表箱档案编号，以待分析电表箱为起始，以待分析电表箱的相关电表箱为终点，绘制有向关联线，形成电表箱关联图。

本发明的有益效果是：无需增加分支测量设备，仅用过电能表电压数据的相似度匹配分析，即可实现低压配电网的拓扑细化，有助于电网的管理能力提升。

附图说明

图1是本发明的方法流程图，

图2是具体实例分析对象关联图，

图3是具体实例电表箱关联图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的具体步骤为：

步骤1：从用电信息采集数据中，获取所有待分析低压配电网内所属电能表的电压数据序列，所属电能表设为待分析电能表，所有待分析电能表为待分析电能表集，待分析电能表的从属电表箱为待分析电表箱，所有待分析电表箱为待分析电表箱集。

步骤2：对步骤一中获取的电压数据序列进行相似度分析，得到每个待分析电能表的最相关电能表；

具体步骤为：

步骤2.1：获取待分析电表箱集的档案编号；

步骤2.2：将一个待分析电能表与档案编号不同于该待分析电表箱的其他待分析电表箱中的待分析电能表逐个进行电压相似度计算，计算公式如下：

其中

步骤2.3：将待分析电能表集中每个待分析电能表重复步骤2.2，得到每个待分析电能表的最相关电能表。

步骤3：对所有待分析电能表的最相关电能表进行电表箱关联分析，得到每个最相关电能表从属的电表箱，设为待分析电表箱的相关电表箱，所有待分析电表箱的相关电表箱为待分析电表箱的相关电表箱集；读取待分析电表箱的相关电表箱集中所有电表箱的档案编号。

步骤4：根据待分析电表箱集以及待分析电表箱的相关电表箱集的所有关联关系，绘制电表箱关联图；

具体步骤为：

步骤4.1：绘制所有待分析电表箱，将待分析电表箱的档案编号对应备注；

步骤4.2：读取所有待分析电表箱的关联关系，所述关联关系指待分析电表箱及待分析电表箱的相关电表箱的关联关系；

步骤4.3：将所有关联关系，根据备注的电表箱档案编号，以待分析电表箱为起始，以待分析电表箱的相关电表箱为终点，绘制有向关联线，形成电表箱关联图。

步骤5：根据电表箱关联图，识别电表箱的分支从属关系，分支从属关系的构造方式为：根据电表箱关联图中待分析电表箱集的连接关系构建电表箱群，即电表箱群中每个电表箱都通过有向关联线连接到电表箱群内的其他电表箱，将从属于一个电表箱群的电表箱设定为同一分支，建立所有电表箱分支从属关系。

下面以某低压台区为例进行分析，如图2所示为具体实例分析对象的箱变从属关系图。

待分析电能表集为{电能表1、电能表2、电能表3、电能表4、电能表5、电能表6、电能表7、电能表8、电能表9、电能表10、电能表11、电能表12、电能表13、电能表14、电能表15、电能表16、电能表17、电能表18}。待分析电表箱集为{电表箱1、电表箱2、电表箱3、电表箱4、电表箱5、电表箱6}。

其中：

{电能表1、电能表2、电能表3}从属于电表箱1；

{电能表4、电能表5、电能表6}从属于电表箱2；

{电能表7、电能表8、电能表9}从属于电表箱3；

{电能表10、电能表11、电能表12}从属于电表箱4；

{电能表13、电能表14、电能表15}从属于电表箱5；

{电能表16、电能表17、电能表18}从属于电表箱6。

步骤1：从用电信息采集数据中，获取所有待分析低压配电网内所属电能表的电压数据序列。

步骤2：将一个待分析电能表与档案编号不同于该待分析电表箱的其他待分析电表箱中的待分析电能表逐个进行电压相似度计算，计算公式如下：

得到结果如下：

由此得到：

电能表1的最关联电能表为电能表10；

电能表2的最关联电能表为电能表5；

电能表3的最关联电能表为电能表6；

电能表4的最关联电能表为电能表7；

电能表5的最关联电能表为电能表11；

电能表6的最关联电能表为电能表9；

电能表7的最关联电能表为电能表1；

电能表8的最关联电能表为电能表11；

电能表9的最关联电能表为电能表6；

电能表10的最关联电能表为电能表1；

电能表11的最关联电能表为电能表8；

电能表12的最关联电能表为电能表6；

电能表13的最关联电能表为电能表16；

电能表14的最关联电能表为电能表17；

电能表15的最关联电能表为电能表18；

电能表16的最关联电能表为电能表13；

电能表17的最关联电能表为电能表14；

电能表18的最关联电能表为电能表15。

步骤3：对所有待分析电能表的最相关电能表进行电表箱关联分析，得到每个最相关电能表从属的电表箱，设为待分析电表箱的相关电表箱，所有待分析电表箱的相关电表箱为待分析电表箱的相关电表箱集；读取待分析电表箱的相关电表箱集中所有电表箱的档案编号。

由此得到每个电表箱的相关电表箱集：

电表箱1的最相关电表箱集为{电表箱2、电表箱4}；

电表箱2的最相关电表箱集为{电表箱3、电表箱4}；

电表箱3的最相关电表箱集为{电表箱1、电表箱2、电表箱4}；

电表箱4的最相关电表箱集为{电表箱1、电表箱2、电表箱3}；

电表箱5的最相关电表箱集为{电表箱6}；

电表箱6的最相关电表箱集为{电表箱5}。

步骤4：根据待分析电表箱集以及待分析电表箱的相关电表箱集的所有关联关系，绘制电表箱关联图，如图3所示。

步骤5：根据电表箱关联图，识别电表箱的分支从属关系，分支从属关系的构造方式为：根据电表箱关联图中待分析电表箱集的连接关系构建电表箱群，即电表箱群中每个电表箱都通过有向关联线连接到电表箱群内的其他电表箱，将从属于一个电表箱群的电表箱设定为同一分支，建立所有电表箱分支从属关系。

由此得到，{电表箱1、电表箱2、电表箱3、电表箱4}从属于同一分支；{电表箱5，电表6}从属于另同一分支。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。