CN109523174B - 一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，包括以下步骤：（1）根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率；（2）判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误；（3）建立基于数据驱动的户变关系核查模型；（4）对模型进行求解，给出台区户变关系的调整方案；（5）在用电采集系统中根据步骤（4）的调整方案进行调节。本发明基于台区的用户历史数据和台区配变供电数据，利用优化算法，提出基于数据驱动的户变关系核查方法。该方法能够给出户变关系错误的疑似用户，可以有效避免以往的逐户筛查的繁琐工作，以使线损率达到合格水平。

Description

一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，涉及一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法。
背景技术
电力系统中发电厂生产的电能是通过电力网的输电、变电和供电环节供给用户的。在输送和分配电能的过程中，电力网中各元件(如变压器，输电线路，补偿和调整设备以及测量和保护装置等)都要消耗一定的电能。
一个低压台区是指一台配电变压器的供电范围或区域。低压台区线损计算的范围是从台区10kV配电变压器出口装设的电度表处开始，到各用户电能表为止。在该范围内，所有元件中各种形式的电能损耗均应计入电力网线损中。台区线损是在电能传输和营销过程中自台区配变出线起，至用户电能表止所产生的电能损耗和损失。线损率为线损电量占配变供电量的百分率，是衡量线损高低的指标，也是衡量电力系统经济性的一项重要指标，同时也是表征电力系统规划设计水平、生产技术水平和经营管理水平的一项综合性技术指标。
近年来，随着城市化发展的不断进步，居民小区不断增加，用电负荷加大，新增的台区数量大，在管理方面暴露出了很多问题，比如一些低压户违约用电，私自搭接线路，这样不仅造成抄表员在抄表过程中无法准确判断该户的电能表属于哪个变压器供电，影响了台区线损指标的完成。同时，还因为客户档案归属的模糊，引发了客户间的计量、债权纠纷，影响了供电企业的形象，同时加重了供电企业的经营风险，同时供电企业的企业效益也受到了一定程度的影响。同时，由于近年来电网建设和发展引起的频繁变动(如迁建、扩容、割接、布点)、用电户数增多和用户用电地址变更等原因，导致用户台区户变关系出现变更。而由于条件限制，如线路交叉，地埋线路等，用户表计与户变的隶属关系信息难以得到及时的更新，影响了电网基础数据的准确性。
发明内容
发明目的：针对目前部分低压台区因户变关系混乱、接线错误导致的台区线损率异常等问题，提出了基于数据驱动的低压户变关系核查方法。该方法基于用电采集系统的用户历史数据与配变数据，能够通过计算给出疑似接线错误的用户，以使系统线损率达到合格标准。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，该方法包括以下步骤：
(1)根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率；
(2)判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误；
(3)建立基于数据驱动的户变关系核查模型；
(4)对户变关系核查模型进行求解，给出台区户变关系的调整方案；
(5)在用电采集系统中根据步骤(4)的调整方案进行调节。
进一步，步骤(1)中，根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率：
步骤1.1：根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率：
步骤1.1.1：台区线损率的计算方法为：
Figure BDA0001873438760000021
步骤1.1.2：计算居民区内所有台区的线损率。
进一步，步骤(2)中，判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误：
步骤2.1：存在户变关系错误的小区的特征为内部至少有两个台区的线损率不在0-5％的合格区间内，且其线损率至少有一个为负值；
步骤2.2：根据步骤2.1的方法，判断该居民区是否存在户变关系错误。即是否为因户变关系错误导致线损率不合格。若是，则转步骤(3)，否则重新选取居民区进行计算；
进一步，步骤(3)中，建立基于数据驱动的户变关系核查模型：
步骤3.1：建立台区户变关系模型：
对于一个典型的两台区(M和N)的居民区，台区M和N的原有用户数目为m和n。设x和y表示台区M和N中的用户在调整过程中的0-1布尔变量矩阵。当其值为1时，表示不发生调整；值为0时，表示被调整到另一个台区。
步骤3.2：建立户变关系核查模型：
步骤3.2.1：模型的等式约束：
模型的等式约束主要为台区线损率的计算。即调整后，台区M的线损率计算公式为：
Figure BDA0001873438760000022
调整后台区N的线损率计算公式为：
Figure BDA0001873438760000031
式中，δM,t和δN,t分别表示第t日台区M和N的线损率；PM,t和PN,t分别表示第t日两个台区的配变供电量；Wi,t表示台区M的用户i在第t日的电表读数，Wj,t表示台区N的用户j在第t日的电表读数；xi和yj分别表示台区M中的用户i和台区N中的用户j的布尔变量矩阵；。
步骤3.2.2：模型的不等式约束：
确定线损率合格指标约束，根据国家电网的规定，台区线损率考核要求在其合格范围之内，即：
Figure BDA0001873438760000032
式中，δmax和δmin分别表示合格线损率的上、下限。
步骤3.2.3：模型的目标函数：
对于一个合格且稳定的台区，其日线损率的波动在一个较为平缓的水平上。因此，模型以单个台区线损率最稳定为目标，即：
Figure BDA0001873438760000033
式中，Tmax为数据的最大可利用天数；λM,t和λN,t分别表示台区M和N的第t日的折算系数，δM,t-1和δN,t-1分别表示第t－1日台区M和N的线损率。
台区的线损率与台区供电量呈正相关性。对于一定的台区网络结构,随着供电量的增加，线损电量也在增加。因此，为了避免因台区每日供电量不同引发线损率的固有偏差，从而影响模型的计算结果，模型将第t日的线损率通过折算系数λ折算后再与第t-1日的线损率相减。其中折算系数可以根据日供电量计算，即：
Figure BDA0001873438760000034
进一步，步骤(4)中，对步骤(3)建立的模型进行求解：
针对步骤(3)建立的模型，利用GAMS软件中的Cplex求解器进行求解。
进一步，步骤(5)中，根据步骤(4)的求解结果在国家电网用电采集系统中户变关系的调节。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
基于台区的用户历史数据和台区配变供电数据，利用优化算法，提出基于数据驱动的户变关系核查方法。该方法能够给出户变关系错误的疑似用户，可以有效避免以往的逐户筛查的繁琐工作，以使线损率达到合格水平。
附图说明
图1：#1号台区调整前后各台区的日线损率值的对比；
图2：#2号台区调整前后各台区的日线损率值的对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明公开了一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，该方法包括以下步骤：
(1)根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率；
(2)判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误；
(3)建立基于数据驱动的户变关系核查模型；
(4)对模型进行求解，给出台区户变关系的调整方案；
(5)在用电采集系统中根据步骤(4)的调整方案进行调节。
进一步，步骤(1)中，根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率：
步骤1.1：根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率：
步骤1.1.1：台区线损率的计算方法为：
Figure BDA0001873438760000041
步骤1.1.2：计算居民区内所有台区的线损率。
进一步，步骤(2)中，判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误：
步骤2.1：存在户变关系错误的小区的特征为内部至少有两个台区的线损率不在0-5％的合格区间内，且其线损率至少有一个为负值；
步骤2.2：根据步骤2.1的方法，判断该居民区是否存在户变关系错误。即是否为因户变关系错误导致线损率不合格。若是，则转步骤(3)，否则重新选取居民区进行计算；
进一步，步骤(3)中，建立基于数据驱动的户变关系核查模型：
步骤3.1：建立台区户变关系模型：
对于一个典型的两台区(M和N)的居民区，台区M和N的原有用户数目为m和n。设x和y表示台区M和N中的用户在调整过程中的0-1变量矩阵。当其值为1时，表示不发生调整；值为0时，表示被调整到另一个台区。
步骤3.2：建立户变关系核查模型：
步骤3.2.1：模型的等式约束：
模型的等式约束主要为台区线损率的计算。即调整后，台区M的线损率计算公式为：
Figure BDA0001873438760000051
调整后台区N的线损率计算公式为：
Figure BDA0001873438760000052
式中，δM,t和δN,t分别表示第t日台区M和N的线损率；PM,t和PN,t分别表示第t日两个台区的配变供电量；Wi,t表示台区M的用户i在第t日的电表读数，Wj,t表示台区N的用户j在第t日的电表读数；x和y分别表示台区M和台区N的布尔变量矩阵。
步骤3.2.2：模型的不等式约束：
(1)线损率合格指标约束
根据国家电网的规定，台区线损率考核要求在其合格范围之内，即：
Figure BDA0001873438760000053
式中，δmax和δmin分别表示合格线损率的上、下限。
步骤3.2.3：模型的目标函数：
对于一个合格且稳定的台区，其日线损率的波动在一个较为平缓的水平上。因此，模型以单个台区线损率最稳定为目标，即：
Figure BDA0001873438760000061
式中，Tmax为数据的最大可利用天数；λM,t和λN,t分别表示台区M和N的第t日的折算系数，δM,t-1和δN,t-1分别表示第t－1日台区M和N的线损率。
台区的线损率与台区供电量呈正相关性。对于一定的台区网络结构,随着供电量的增加，线损电量也在增加。因此，为了避免因台区每日供电量不同引发线损率的固有偏差，从而影响模型的计算结果，模型将第t日的线损率通过折算系数λ折算后再与第t-1日的线损率相减。其中折算系数可以根据日供电量计算，即：
Figure BDA0001873438760000062
式中，PM,t-1和PN,t-1分别表示第t－1日台区M和N的配电变压器供电量。
进一步，步骤(4)中，对步骤(3)建立的模型进行求解：
针对步骤(3)建立的模型，利用GAMS软件中的Cplex求解器进行求解。
进一步，步骤(5)中，根据步骤(4)的求解结果在国家电网用电采集系统中户变关系的调节。
下面以一双台区居民局为例介绍本发明：
两个台区调整前的有效天数为18天(2018年4月17日至2018年5月4日)。两个台区共计用户8户，两个台区各有4个用户。由于两个台区之间的户变关系存在错误，导致1号台区的线损率过高，而2号台区的线损率多呈现负值。调整前各台区每日线损率及用户数如下表1与2所示。
表1#1号台区调整前日线损率
Figure BDA0001873438760000063
Figure BDA0001873438760000071
表2#2号台区调整前日线损率
Figure BDA0001873438760000072
对比图1和图2，调整后两个台区的线损率皆满足工程要求，且计算出所需要调整的用户与工程实际调整的用户保持一致，即模型能够满足查找疑似用户的要求。

Claims (6)

1.一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据台区的售电侧结算和供电考核数据，计算同一居民区内所有台区的线损率；
(2)判断该居民区的线损率不合格原因是否为户变关系错误；
(3)建立基于数据驱动的户变关系核查模型；
(4)对户变关系核查模型进行求解，给出台区户变关系的调整方案；
(5)在用电采集系统中根据步骤(4)的调整方案进行调节；
步骤(3)中，建立基于数据驱动的户变关系核查模型，包括以下步骤：
步骤3.1：建立台区户变关系模型：
对于一个典型的两台区的居民区，台区M和N的原有用户数目为m和n；设x和y表示台区M和N中的用户在调整过程中的0-1布尔变量矩阵，当其值为1时，表示不发生调整；值为0时，表示被调整到另一个台区；
步骤3.2：建立户变关系核查模型：
步骤3.2.1：模型的等式约束：
模型的等式约束主要为台区线损率的计算，即调整后，台区M的线损率计算公式为：
Figure FDA0002953885840000011
调整后台区N的线损率计算公式为：
Figure FDA0002953885840000012
式中，δM,t和δN,t分别表示第t日台区M和N的线损率；PM,t和PN,t分别表示第t日台区M和N的配电变压器供电量；Wi,t表示台区M的用户i在第t日的电表读数，Wj,t表示台区N的用户j在第t日的电表读数；xi和yj分别表示台区M中的用户i和台区N中的用户j的布尔变量；
步骤3.2.2：模型的不等式约束：
确定线损率合格指标约束，满足台区线损率的合格范围，即：
Figure FDA0002953885840000013
式中，δmax和δmin分别表示合格线损率的上、下限；
步骤3.2.3：模型的目标函数：
模型以单个台区线损率最稳定为目标，建立目标函数，即：
Figure FDA0002953885840000021
式中，Tmax为数据的最大可利用天数；λM,t和λN,t分别表示台区M和N的第t日的折算系数，δM,t-1和δN,t-1分别表示第t－1日台区M和N的线损率。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，步骤(1)中，台区线损率的计算方法为：
Figure FDA0002953885840000022
3.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，步骤(2)中，若居民区的内部至少有两个台区的线损率不在0-5％的合格区间内，且其线损率至少有一个为负值，则判断该居民区的线损率不合格原因为户变关系错误。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，步骤(2)中，若判断结果是因户变关系错误导致线损率不合格，则继续执行步骤(3)，否则返回步骤(1)中重新选取居民区进行台区的线损率计算。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，折算系数根据日供电量计算，即：
Figure FDA0002953885840000023
式中，PM,t-1和PN,t-1分别表示第t－1日台区M和N的配电变压器供电量。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据驱动的低压台区户变关系核查方法，其特征在于，步骤(4)中，针对步骤(3)建立的模型，利用GAMS软件中的Cplex求解器进行求解。
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