CN109596929B - 一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，包括以下步骤：A、配变相关数据的获取，所述配变相关数据包括：10kV线路与配变的对应关系、配变名称、配变地址码、配变出口电压数据；B、对步骤A获取的配变出口电压数据进行预处理；C、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，计算电压曲线的相关系数；D、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，计算电压曲线的DTW距离；E、根据步骤C和D计算结果，综合判断两个台区电压曲线是否相似。通过本发明所提方法可以正确判断有时钟不同步影响时两个台区电压曲线是否相似。

Description

一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法

技术领域

本发明涉及配电变压器运行技术领域，具体是一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法。

背景技术

配网运行时，为了降低有功网损、均衡负荷、提高可靠性，需要对配网的网络结构进行调整，网络结构调整后用电信息采集系统中的相关信息可能没有及时更新，通常都是通过人工的方式去校验和更新相关数据，耗时、耗力。

本专利申请人提出了一种配网拓扑结构校验与维护方法(公开号：CN107508297A)，通过分析配变出口电压曲线相似度实现配网拓扑结构的自动校验与维护，其中相似度计算方法为相关系数。但实际运行经验表明，台区电表时钟与标准时钟之间存在不同步的现象，直接采用相关系数判断两个台区出口电压曲线是否相似，会得到错误的结果。为解决此问题，提出了一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法。

公开号为CN108564485A的中国专利(发明名称为：基于电压曲线相似性分析的低压台区用户相位识别方法)提出了一种基于智能电表电压曲线相似性分析的低压台区用户相位识别方法，通过计算DTW距离来判断电压曲线的相似程度。公开号为CN104092481A的中国专利(发明名称为：一种通过电压特征区分台区和相别的方法)，通过将待定节点的电压曲线与集中器记录的电压曲线进行相似度比较，以确定该节点是否属于本台区，其中相似度计算方法为相关系数法。上述专利均未涉及考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法。

发明内容

本发明提供一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，通过该方法可以正确判断时钟存在不同步的两个台区电压曲线是否相似。

本发明采用的技术方案为：

一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，包括以下步骤：

A、获取配变相关数据，所述配变相关数据包括：10kV线路与配变的对应关系，配变名称、配变地址码、配变出口电压数据；

B、对步骤A获取的配变出口电压数据进行预处理；

C、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，取其中两个台区的出口电压数据，计算电压曲线的相关系数；

D、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，取其中两个台区的出口电压数据，计算电压曲线的DTW距离；

E、根据步骤C和D步骤计算所得电压曲线的相关系数和电压曲线的DTW距离，综合判断两个台区电压曲线是否相似。

进一步的，步骤B中所述的配变出口电压数据预处理，具体为：

1)生产管理系统记录台区一天的三相电压值，每隔一定时间记录一个点，全天共N个点的数据，A相电压值为U_a1，U_a2……U_aN，B相电压值为U_b1，U_b2……U_bN，C相电压值为U_c1，U_c2……U_cN，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压U_i：

其中U_ai、U_bi、U_ci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N，U_i为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得U_i。

2)计算电压曲线的平均波动率

用电信息采集系统每15分钟记录一次配变出口电压，全天共记录96个点，定义电压曲线平均波动率如下：

假设台区出口电压为：

U＝{U₁,U₂,…,U₉₆}

则台区出口电压最大值为：

U_max＝max{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压最小值为：

U_min＝min{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压平均波动值：

台区出口电压平均波动率：

进一步的，步骤C中所述的电压曲线相关系数计算方法为：

假设某条10kV线路有M个台区，每个台区1台配变，分别为T1，T2……TM，不考虑三相负荷不平衡的影响时配变T1的出口电压为U_T11，U_T12……U_T1N，配变T2的三相电压平均值为U_T21，U_T22……U_T2N，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：

其中N为台区一天内间隔一定时间内记录的三相电压值的数据点的个数，X＝U_T1i，Y＝U_T2i，i＝1…N。

进一步的，步骤D所述的电压曲线DTW距离计算方法为：

假设两个台区的出口电压数据分别为P＝{p₁,p₂,…p_n}，Q＝{q₁,q₂,…q_n}，则这两个台区出口电压曲线的DTW距离为：

D_dtw(P,Q)＝f(n,m)

其中f(0,0)＝0，f(0,i)＝f(0,j)＝∞，i＝1,…,n，j＝1,…,m

进一步的，步骤E综合判断两个台区电压曲线的相似度，具体为：根据步骤C和D计算结果，记步骤C的计算结果为P，步骤D的计算结果为DT，综合判断两个台区电压曲线是否相似，具体为：

如表1所示为不同电压平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值，根据电压曲线平均波动率，选择不同的阈值进行判断，阈值判断结果分为如下4种情况：

1)情况1：电压曲线平均波动率<5时，P>Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

2)情况2：电压曲线平均波动率在[5，10)之间时，P>Pth，DT>DTth，判断结果为相似；

3)情况3：电压曲线平均波动率在[10，15)之间时，P<Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

4)情况4：电压曲线平均波动率≥15时，P<Pth，DT>DTth，判断结果为不相似；

表1不同电压平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值

本发明基于配变出口电压历史运行数据，针对时钟不同步的台区，通过计算台区电压曲线的相关系数和DTW距离，对电压曲线相似性进行综合判断，可以确保时钟不同步时台区电压曲线相似性判断的正确性。

附图说明

图1是本发明考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法的流程示意图；

图2是本发明所涉及的典型的两个台区出口电压曲线图(通过步骤B预处理后)。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1是本发明考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法的流程示意图，所述考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法包括以下步骤：

A、配变相关数据的获取，所述配变相关数据包括：10kV线路与配变的对应关系，配变名称、配变地址码、配变出口电压数据；

B、对步骤A获取的配变出口电压数据进行预处理

1)生产管理系统记录台区一天的三相电压值，每隔一定时间记录一个点，全天共N个点的数据，A相电压值为U_a1，U_a2……U_aN，B相电压值为U_b1，U_b2……U_bN，C相电压值为U_c1，U_c2……U_cN，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压U_i：

其中U_ai、U_bi、U_ci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N，U_i为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得U_i。

2)计算电压曲线的平均波动率

用电信息采集系统每15分钟记录一次配变出口电压，全天共记录96个点，定义电压曲线平均波动率如下：

假设台区出口电压为：

U＝{U₁,U₂,…,U₉₆}

则台区出口电压最大值为：

U_max＝max{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压最小值为：

U_min＝min{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压平均波动值：

台区出口电压平均波动率：

步骤C中所述的电压曲线相关系数计算方法为：假设某条10kV线路有M个台区，每个台区1台配变，分别为T1，T2……TM，不考虑三相负荷不平衡的影响时配变T1的出口电压为U_T11，U_T12……U_T1N，配变T2的三相电压平均值为U_T21，U_T22……U_T2N，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：

其中N为台区一天内间隔一定时间内记录的三相电压值的数据点的个数，X＝U_T1i，Y＝U_T2i，i＝1…N。

步骤D中所述的电压曲线DTW计算方法为：

假设两个台区的出口电压数据分别为P＝{p₁,p₂,…p_n}，Q＝{q₁,q₂,…q_n}，则这两个台区出口电压曲线的DTW距离为：

D_dtw(P,Q)＝f(n,m)

其中f(0,0)＝0，f(0,i)＝f(0,j)＝∞，i＝1,…,n，j＝1,…,m

根据步骤C和D计算结果，记步骤C的计算结果为P，步骤D的计算结果为DT，综合判断两个台区电压曲线是否相似，具体为：

如表1所示为不同电压平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值，根据电压曲线平均波动率，选择不同的阈值进行判断，阈值判断结果分为如下4种情况：

1)情况1：电压曲线平均波动率<5时，P>Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

2)情况2：电压曲线平均波动率在[5，10)之间时，P>Pth，DT>DTth，判断结果为相似；

3)情况3：电压曲线平均波动率在[10，15)之间时，P<Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

4)情况4：电压曲线平均波动率≥15时，P<Pth，DT>DTth，判断结果为不相似；

表1 不同电压曲线平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值

下面以一个具体实施例对本发明的技术方案和效果进行详细说明：

步骤A中，从相关系统中获取了10kV星枣线所供的两个台区(泰山沟2#台区、泰山沟3#台区)配变出口电压数据，如下表所示为泰山沟2#台区配变出口电压值：

表2 2018年7月1日泰山沟2#台区配变出口电压值

步骤B中，对配变出口电压数据进行预处理，计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压如图2所示，泰山沟2#台区、泰山沟3#台区的电压平均波动率分别为10.6和11.7。

步骤C中，计算泰山沟2#台区、泰山沟3#台区的电压曲线的相关系数为0.62。

步骤D中，计算泰山沟2#台区、泰山沟3#台区的电压曲线的DTW距离为0.19。

步骤E中，根据步骤C和D的计算结果，根据表1所示的阈值判断标准。两个台区的电压平均波动率均大于10，P_th＝0.81，DT_th＝0.89，满足表1中的情况3：P<P_th，DT<DT_th，因此判断这两个台区电压曲线相似。

若不采用本发明所提的方法判断两个台区电压出口曲线的相似性，仅采用相关系数结果进行判断，得出结果是两个台区电压曲线不相似，计算结果不准确，而采用本发明所提的方法计算结果是准确的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，其特征在于包括以下步骤：

A、获取配变相关数据，所述配变相关数据包括：10kV线路与配变的对应关系、配变名称、配变地址码、配变出口电压数据；

B、对步骤A获取的配变出口电压数据进行预处理；

C、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，取其中两个台区的出口电压数据，计算电压曲线的相关系数；

D、根据步骤B预处理的配变出口电压数据，取其中两个台区的出口电压数据，计算电压曲线的DTW距离；

E、根据步骤C和步骤D计算所得电压曲线的相关系数和电压曲线的DTW距离，综合判断两个台区电压曲线是否相似；

根据步骤C和D计算结果，记步骤C的计算结果为P，步骤D的计算结果为DT，综合判断两个台区电压曲线是否相似，具体为：

如表1所示为不同电压平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值，根据电压曲线平均波动率，选择不同的阈值进行判断，阈值判断结果分为如下4种情况：

1)情况1：电压曲线平均波动率<5时，P>Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

2)情况2：电压曲线平均波动率在[5，10)之间时，P>Pth，DT>DTth，判断结果为相似；

3)情况3：电压曲线平均波动率在[10，15)之间时，P<Pth，DT<DTth，判断结果为相似；

4)情况4：电压曲线平均波动率≥15时，P<Pth，DT>DTth，判断结果为不相似；

表1不同电压曲线平均波动率下的相关系数和DTW的相似性阈值

2.如权利要求1所述的考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，其特征在于：步骤B中所述的配变出口电压数据预处理，具体为：

1)生产管理系统记录台区一天的三相电压值，每隔一定时间记录一个点，全天共N个点的数据，A相电压值为U_a1，U_a2……U_aN，B相电压值为U_b1，U_b2……U_bN，C相电压值为U_c1，U_c2……U_cN，采用如下公式计算不考虑三相负荷不平衡的影响时配变出口电压U_i：

其中U_ai、U_bi、U_ci分别为第i点A、B、C三相的电压，i＝1…N，U_i为不考虑三相负荷不平衡的影响时第i点配变出口电压，通过迭代法可以求得U_i；

2)计算电压曲线的平均波动率

用电信息采集系统每15分钟记录一次配变出口电压，全天共记录96个点，定义电压曲线平均波动率如下：

假设台区出口电压为：

U＝{U₁,U₂,…,U₉₆}

则台区出口电压最大值为：

U_max＝max{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压最小值为：

U_min＝min{U₁,U₂,…,U₉₆}

台区出口电压平均波动值：

台区出口电压曲线平均波动率：

3.如权利要求2所述的考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，其特征在于：步骤C中所述的电压曲线相关系数计算方法为：假设某条10kV线路有M个台区，每个台区1台配变，分别为T1，T2……TM，不考虑三相负荷不平衡的影响时配变T1的出口电压为U_T11，U_T12……U_T1N，配变T2的三相电压平均值为U_T21，U_T22……U_T2N，配变T1和T2三相电压平均值之间的相关系数计算方法如下：

其中N为台区一天内间隔一定时间内记录的三相电压值的数据点的个数，X＝U_T1i，Y＝U_T2i，i＝1…N。

4.如权利要求1所述的考虑时钟不同步影响的电压曲线相似性判断方法，其特征在于：步骤D中所述的电压曲线DTW计算方法为：

假设两个台区出口电压分别为P＝{p₁,p₂,…p_n}，Q＝{q₁,q₂,…q_n}，则这两个台区出口电压曲线的DTW距离为：

D_dtw(P,Q)＝f(n,m)

其中f(0,0)＝0，f(0,i)＝f(0,j)＝∞，i＝1,…,n，j＝1,…,m

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