CN108964034A - 一种台区拓扑辨识方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台区拓扑辨识方法，包括制造台区变压器低压侧的电压波动、分别采集台区变压器低压侧电压和待辨识的用户电表的电压得到对应的参考数列和比较数列、进行灰色关联分析判定台区拓扑等步骤。本发明的有益效果在于，规避了采用“台区贯通仪”耗费大量人力物力以及采用载波技术串台区的问题，使台区拓扑识别更加准确且便捷。采用灰色关联分析法，相比于数理统计的回归分析、主成本分析等数据分析方法，该方法对样本量需求少，也不需要样本符合典型的分布规律，且其计算量较小。

Description

一种台区拓扑辨识方法

技术领域

本发明涉及电网拓扑数据管理技术领域，特别是一种台区拓扑辨识方法。

背景技术

台区变压器是电力能源到达用户所经过的最后一个变压器，不仅承担着将高压电变换为低压市电的能量变换任务，其附属集中器设备还承担着收集其供电范围内用户的用电信息任务，是能量和信息的双枢纽。

然而，随着用电负荷的不断增加导致电力设施的变动调整(如迁建、扩容、割接、布点等)，电网公司在多年的运营过程中会因为各种技术原因、管理不规范或权责调整等造成电表档案与实际不符，以及地缆供电用户的台区归属界定难以确定等台账错乱问题。(即：一台变压器到底给哪些用户供电，搞不清楚；某用户到底是由哪个变压器供电的，也搞不清楚；俗称台区变找不到电表，电表找不到台区变。)

准确的基础台账，是开展台区线损率分析、三相不平衡分析与治理、配网故障定位、抢修工单下发等等一系列高级应用的重要基础，国家电网公司称之为“营配贯通”，即营销系统和配网系统共用一套数据库，实现营配数据信息共享和业务优化协同运作。

国家电网公司近年来非常关注配网基础台账的梳理工作，已花费大量人力、物力、财力用于营配贯通。主要有两类技术方案：

A采用外部辅助设备：

主要手段是采用一种称之为“台区贯通仪”的手持式装备，实施人海战术，逐个台区逐个户表进行贯通测试、挨个梳理。

该方法存在的主要弊端是耗费大量人力物力且效率不高，梳理成果难以维系，当电网架构再次发生变动而管理记录工作出现纰漏时，依然会出现台账混乱、拓扑不清的问题，需要再次人工贯通。

B采用具有辨识能力的载波通讯模块：

载波技术是目前唯一一种沿着一次电力线路进行传播的通信技术，与电网拓扑分布紧密相关，对户变拓扑关系自动辨识有着天然的优势。当前用电信息采集系统大部分均使用电力线载波技术，因此也有部分企业从载波通讯模块入手，研发了具有台户辨识能力的宽带载波模块。

然而，载波技术用于辨识的主要弊端是依然会有串台区问题，载波信号通过共地、共高压、并行布线耦合的方式向周边台区传输数据，尽管信号幅值有所衰减，仍能和邻近变压器下距离较近的电表进行通信。

发明内容

本发明旨在利用大数据的方法辨识台户之间的对应关系，解决台区内台账混乱、拓扑不清的问题。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种台区拓扑辨识方法，包括

步骤1：制造l台台区变压器低压侧的电压波动；

步骤2：在一个时段内n个时刻，分别采集l台台区变压器低压侧电压和m台待辨识的用户电表的电压，得到对应的参考数列X_j＝{x_j(k)|k＝1,2,...,n}和比较数列X_i＝{x_i(k)|k＝1,2,...,n}，其中，j＝1,2,...,l；i＝1,2,...m；

步骤3：对参考数列和比较数列进行无纲化处理，即和

步骤4：分别计算每个参考数列与每个比较数列对应元素的关联系数

式中，ρ＝0.5为分辨系数，Δx_j,i(k)＝|x'_j(k)-x_i'(k)|；

步骤5：分别计算每个参考数列与每个比较数列的关联度γ_j,i，

所述关联度γ_j,i表示第i台用户电表电压与第j台台区变压器电压的关联度；

步骤6：依次比较每台用户电表电压与每台台区变压器电压的关联度：如第i台用户电表电压与所有台区变压器中第j台台区变压器电压的关联度最高，则判定第i台用户电表由第j台台区变压器供电。

进一步地，所述制造台区变压器低压侧的电压波动的方法为：改变台区变压器高压侧母线电压，或改变并联低容阻抗配置，或改变台区变压器分接头，或加装SVG。上述技术方案的进一步技术方案为：所述步骤2中，还包括记录所采集的台区变压器低压侧电压的相别；所述步骤6中，还包括以记录的相别为已判定为所述台区变压器供电的用户电表所属的相别。

进一步地，所述台区变压器和用户电表均接入基于NB-IoT物联网的用电信息系统，通过NB-IoT通讯来采集台区变压器低压侧电压和待辨识的用户电表的电压。

本发明的有益效果在于，对各用户处智能电表的量测数据与变压器低压侧量测数据进行关联分析，来衡量用户智能电表数据与变压器低压侧智能电表数据之间的相似度，从而识别用户所属台区及相别，规避了采用“台区贯通仪”耗费大量人力物力以及采用载波技术串台区的问题，使台区拓扑识别更加准确且便捷。采用灰色关联分析法，相比于数理统计的回归分析、主成本分析等数据分析方法，该方法对样本量需求少，也不需要样本符合典型的分布规律，且其计算量较小。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行进一步的解释。

台区变压器和用户电表之间具有确定的电气连接，在台区变供电半径内可以忽略线路压降，因此用户侧的电压一定会随着台区变的出口电压的升高而升高，二者具有高度的相关性，变化趋势高度一致。例如，人工停运变压器，随之停电的户表则一定属于该台区变供电的；反之，人工投运该变压器，随之上电的户表可以再次确认属于该台区变供电。但该方法工程巨大费时费力，不仅给电力公司带来不小损失，在前期停电通知不到位的情况下还可能导致民事纠纷。

配电台区用户是辐射状拓扑方式运行，由于不同时刻负荷的不同，用户处电压呈现一定的波动状态。但是，处于同一台区同一相别的用户，其电气距离较近，电压波动规律具有很强的相似性；而属不同台区的用户，其电气距离远，电压波动相似性较差。根据这一原理，首先基于NB-IoT获取采样频率较高的用户侧电压大数据，电压波动历史曲线相关分析提供大数据支撑。更进一步地，通过改变高压侧母线电压、改变并联低容阻抗配置、改变变压器分接头、加装SVG等方法人为增大电压的波动幅度，甚至制造有一定规律的电压曲线。对各用户处智能电表的量测数据与变压器低压侧量测数据进行关联分析，来衡量用户智能电表数据与变压器低压侧智能电表数据之间的相似度，从而识别用户所属台区及相别，规避了采用“台区贯通仪”耗费大量人力物力以及采用载波技术串台区的问题，使台区拓扑识别更加准确且便捷。

本发明正是基于上述原理，从用户侧的电表通讯模块入手，采用NB-IoT技术作为通讯方式，获取采样频率较高的用户侧电压大数据，通过与台区变压器的电压波动历史曲线进行相关分析、聚类分析，来解决台区拓扑辨识问题。为了提高辨识的准确度，通过改变高压侧母线电压、改变并联低容阻抗配置、改变变压器分接头、加装SVG等方法人为增大电压的波动幅度，甚至制造有一定规律的电压曲线。

具体实施时采用以下方法：

步骤1：通过改变高压侧母线电压、改变并联低容阻抗配置、改变变压器分接头、加装SVG等方法人为增大电压的波动幅度。

步骤2：采用NB-IoT技术作为通讯方式，获取高密度的台区变出口电压和用户侧电压数据。

步骤3：通过对各用户处智能电表的量测数据与变压器低压侧量测数据进行灰色关联分析，来衡量用户智能电表数据与变压器低压侧智能电表数据之间的相似度，从而识别用户所属台区及相别。

灰色关联的基本思想是以因素的数据序列为依据，用数学的方法研究因素之间的几何对应关系，即序列曲线的几何形状越接近，则他们的灰色关联度越大。相比于数理统计的回归分析、主成本分析等数据分析方法，该方法对样本量需求少，也不需要样本符合典型的分布规律，且其计算量较小。

本发明采用灰色关联分析法对智能电表采集的量测数据进行关联分析，具体步骤如下：

1)选取参考数列X_j＝{x_j(k)|k＝1,2,...,n}，j＝1,2,...,l，与比较数列X_i＝{x_i(k)|k＝1,2,...,n}，i＝1,2,...m。其中，n为时刻数，l为参考数列的个数，m为比较数列的个数。这里，参考数列为l台台区变压器低压侧电压的量测数据，比较数列为m台待辨识的用户电表的电压的量测数据。

2)对参考数列和比较数列进行无纲化处理。

3)根据下式分别计算每个比较数列与每个参考数列对应元素的关联系数

式中，ρ为分辨系数，通常取0.5。其中，Δx_j,i(k)＝|x'_j(k)-x'_i(k)|。

4)根据下式求出各比较数列与参数数列的关联度γ_j,i。

最终，通过用户智能电表数据与变压器低压侧智能电表数据之间的关联度，实现台区拓扑准确高效辨识。如第i台用户电表电压与所有台区变压器中第j台台区变压器电压的关联度最高，则判定第i台用户电表由第j台台区变压器供电。

Claims (4)

1.一种台区拓扑辨识方法，其特征在于，包括

步骤1：制造l台台区变压器低压侧的电压波动；

步骤2：在一个时段内n个时刻，分别采集l台台区变压器低压侧电压和m台待辨识的用户电表的电压，得到对应的参考数列X_j＝{x_j(k)|k＝1,2,...,n}和比较数列X_i＝{x_i(k)|k＝1,2,...,n}，其中，j＝1,2,...,l；i＝1,2,...m；

步骤3：对参考数列和比较数列进行无纲化处理，即和

步骤4：分别计算每个参考数列与每个比较数列对应元素的关联系数

式中，ρ＝0.5为分辨系数，Δx_j,i(k)＝|x'_j(k)-x′_i(k)|；

步骤5：分别计算每个参考数列与每个比较数列的关联度γ_j,i，

所述关联度γ_j,i表示第i台用户电表电压与第j台台区变压器电压的关联度；

步骤6：依次比较每台用户电表电压与每台台区变压器电压的关联度：如第i台用户电表电压与所有台区变压器中第j台台区变压器电压的关联度最高，则判定第i台用户电表由第j台台区变压器供电。

2.如权利要求1所述的一种台区拓扑辨识方法，其特征在于，所述制造台区变压器低压侧的电压波动的方法为：改变台区变压器高压侧母线电压，或改变并联低容阻抗配置，或改变台区变压器分接头，或加装SVG。

3.如权利要求2所述的一种台区拓扑辨识方法，其特征在于，

所述步骤2中，还包括记录所采集的台区变压器低压侧电压的相别；

所述步骤6中，还包括以记录的相别为已判定为所述台区变压器供电的用户电表所属的相别。

4.如权利要求1所述的一种台区拓扑辨识方法，其特征在于，所述台区变压器和用户电表均接入基于NB-IoT物联网的用电信息系统，通过NB-IoT通讯来采集台区变压器低压侧电压和待辨识的用户电表的电压。