CN109802382A - 一种低压配电网用户连接关系识别方法及系统 - Google Patents

一种低压配电网用户连接关系识别方法及系统 Download PDF

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CN109802382A CN201711148242.5A CN201711148242A CN109802382A CN 109802382 A CN109802382 A CN 109802382A CN 201711148242 A CN201711148242 A CN 201711148242A CN 109802382 A CN109802382 A CN 109802382A
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郭屾
王鹏
栾文鹏
张冀川
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种低压配电网用户连接关系识别方法及系统，包括：提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。本发明提供的技术方案，通过分析同一台区、同一台变下各用户分时电压序列的相关系数，确定用户的连接关系，弥补了GIS系统中低压配电网用户连接关系信息不足的现状。

Description

一种低压配电网用户连接关系识别方法及系统
技术领域
本发明属于用电信息采集数据分析、挖掘领域，具体涉及一种低压配电网用户连接关系识别方法及系统。
背景技术
低压配电网是对电力用户负荷与配电网变压器、变压器馈线之间的物理连接。准确的用户相位、上下游关系对低压线路抢修、阻抗计算、线损计算等配电网运维管理工作有着重要意义。但电力公司了解配电系统中的各种电力设备是如何在电网中相互连接通常使用的企业地理信息系统(GIS)仅停留在中压级别而没有延伸至低压配网，对用户之间连接关系的信息严重缺乏。
发明内容
随着电网智能化程度的提高，大量智能电表、智能传感器和量测装置的安装使用，用电信息采集系统可以获得海量的高频率、覆盖整个系统或覆盖面更广且带有时标的实测数据。为此，本发明的目的是提供一种基于用电信息量测数据的低压用户连接关系识别方法及系统，以解决目前低压配电网用户之间的连接关系信息匮乏的问题。
本发明提供的一种低压配电网用户连接关系识别方法，包括：
提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
所述根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数包括：
根据分时电压序列对用户进行排序；
根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数。
所述根据分时电压序列对用户进行排序包括：
以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
所述根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数包括：
计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数；
计算排在非首位的用户x与排在用户x前面的所有用户的分时电压序列相关系数以及用户x与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
比较排在首位的用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，所述排在首位的用户与相关系数最高对应的台区变压器出口的相别连接。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
比较排在非首位的用户a与排在用户a前面的所有用户的分时电压序列相关系数以及用户a与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数，若用户a与排在用户a前面的用户b的分时电压序列的相关系数最高，则用户a位于用户b的下游；若用户a与台区变压器出口某一相c的分时电压序列相关系数最高，则用户a与台区变压器出口的c相连接。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
若用户与其他用户分时电压序列的相关系数以及用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数均低于阈值，则判定用户不在该台区。
按下式计算用户间的分时电压序列相关系数：
其中：
Rxy：用户x与用户y的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
yi：用户y第i时间点的电压值；
用户y平均电压值；
按下式计算用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数：
其中：
RxA：用户x与台区变压器出口Z相的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
Zi：台区变压器出口Z相第i时间点的电压值；
台区变压器出口Z相的平均电压值。
本发明提供一种低压配电网用户连接关系识别系统，包括：
采集模块，用于提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
计算模块，用于根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
确定模块，用于根据用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
所述确定模块包括：
排序子模块，用于根据分时电压序列对用户进行排序；
计算子模块，用于根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列的相关系数；
比较子模块，用于比较相关系数，确定用户的位置。
排序子模块以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
所述计算子模块包括：
第一计算单元，用于计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数；
第二计算单元，用于计算排在非首位的用户与排在该用户前面的用户的分时电压序列的相关系数以及该用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明的技术方案，对用户相位、上下游关系进行了梳理，通过分析同一台区、同一台变下各用户分时电压序列的相关系数，确定用户的连接关系，弥补了GIS系统中低压配电网用户连接关系信息不足的现状，从而对低压配电网运维管理提供了有力支撑；
本发明的技术方案，降低了物资和人力成本、提高了准确性、可操作性好。
附图说明
图1为本发明一种低压配电网用户连接关系识别方法流程图；
图2为本发明实施例某城区某台变下二次配电系统的电气连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
实施例1、
如图1所示，本发明提供的一种低压配电网用户连接关系识别方法，可以包括：
提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
所述根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数包括：
根据分时电压序列对用户进行排序；
根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数。
所述根据分时电压序列对用户进行排序包括：
以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
所述根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，可以包括：
计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数；
计算排在非首位的用户x与排在用户x前面的所有用户的分时电压序列相关系数以及用户x与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系包括：
比较排在首位的用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，所述排在首位的用户与相关系数最高对应的台区变压器出口的相别连接。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，可以包括：
比较排在非首位的用户a与排在用户a前面的所有用户的分时电压序列相关系数以及用户a与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数，若用户a与排在用户a前面的用户b的分时电压序列的相关系数最高，则用户a位于用户b的下游；若用户a与台区变压器出口某一相c的分时电压序列相关系数最高，则用户a与台区变压器出口的c相连接。
所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，可以包括：
若用户与其他用户分时电压序列的相关系数以及用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数均低于阈值，则判定用户不在该台区。
按下式计算用户间的分时电压序列相关系数：
其中：
Rxy：用户x与用户y的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
yi：用户y第i时间点的电压值；
用户y平均电压值；
按下式计算用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数：
其中：
RxA：用户x与台区变压器出口Z相的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
Zi：台区变压器出口Z相第i时间点的电压值；
台区变压器出口Z相的平均电压值。
实施例2、
基于相同的构思，本发明提供一种低压配电网用户连接关系识别系统，可以包括：
采集模块，用于提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
计算模块，用于根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
确定模块，用于根据用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
所述计算模块，可以包括：
排序子模块，用于根据分时电压序列对用户进行排序；
计算子模块，用于根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列的相关系数。
所述确定模块包括比较子模块，用于比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数。
排序子模块可以以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
所述计算子模块，可以包括：
第一计算单元，用于计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数；
第二计算单元，用于计算排在非首位的用户与排在该用户前面的用户的分时电压序列的相关系数以及该用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数。
所述比较子模块，可以包括：
第一比较单元，用于比较排在首位的用户与台区变压器出口各相分时电压序列的相关系数，排在首位的用户与相关系数最高对应的台区变压器出口的相别连接；
第二比较单元，用于比较排在非首位的用户与排在该用户前面的用户的分时电压序列的相关系数以及该用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数，若该用户与排在该用户前面的用户的分时电压序列的相关系数最高，则该用户位于与相关系数最高对应的排在该用户前面的用户的下游；若该用户与台区变压器出口各相分时电压序列相关系数最高，则该用户与相关系数最高对应的台区变压器出口的相别连接；
判定单元，用于若用户与其他用户分时电压序列的相关系数以及该用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数均低于阈值，则判定该用户不在该台区。
所述第一计算单元和第二计算单元可以按下式计算用户间的分时电压序列相关系数：
其中：
Rxy：用户x与用户y的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
yi：用户y第i时间点的电压值；
用户y平均电压值；
按下式计算用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数：
其中：
RxA：用户x与台区变压器出口Z相的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
Zi：台区变压器出口Z相第i时间点的电压值；
台区变压器出口Z相的平均电压值。
实施例3、
下面本申请以一具体实例说明。
低压配电网系统的典型拓扑是辐射型的。由于不同相别间甚至不同相别间负荷的分布有所不同。对于同一台区变压器出口而言，通常存在一定程度的三相不平衡度，同一台区变压器出口出口处各相间电压曲线也具有一定差别。由于低压配电网用户是分别连接在某一相上的，因此低压配电网用户在一定时间段内的电压分布曲线应呈现相同的趋势，且与所连相别变压器出口处电压曲线的相关系数应比另外两相更高。
不同相别间上的负荷分布不同，导致不同相别间电压分布是不同的。在没有分布式电源接入的低压配电网中，由于线损的存在，下游电表的电压大小应该低于上游电表的电压大小，即电压大小在台变侧最大，在馈线末端最小。并且，两个负荷的电距离越近，他们的电压曲线就越相似，因此对于共享同一公共耦合点的相邻电表，不考虑末段线损的情况下，其电压大小基本是一致的。
如图2所示台区某相线路，在一段特定时间内的排序纵向馈线各用户电压从大到小排列应该是VPC5＝VPC6＞VPC4＞VPC3＞VPC2＝VPC1；同理，对于横向的馈线而言，其排序为
VPC5＝VPC6＞VPC7＝VPC8＞VPC9＝VPC10＝VPC11＝VPC12＞VPC13＞VPC14＝VPC15。
因此利用用电信息采集系统获取到的低压配电网用户电压数据，可对低压配电网拓扑结构进行识别。本发明所采用的技术方案是：
(1)选取某一台区用户某一时段内分时电压序列
通过智能电表一天内(00:00-23:59)每间隔一定时间(5分钟、15分钟或1小时)记录一次客户的电压量测数据，汇总当日全部测量数据就能得到该客户当日的电压曲线。
根据不同量测周期，每日电压曲线有288/96/24个测量时间点，用i表示各时间点。假定某台区下用户总数为N，需要把该台区所有客户的分时电压序列数据，从主站中提取出来，用于下面的运算。
(2)粗略计算台区不同用户距离台区变压器出口距离
在没有分布式电源接入的低压配电网中，由于线损的存在，下游电表的电压大小应该低于上游电表的电压大小。因此通过对用户电压大小的分析，对同一台区的同一台变下用户在一定时间内的电压大小进行排序，可大致对不同用户与台区变压器出口距离进行初步判断。
(3)对台区不同用户一段时间内分时电压序列作统计学上的相关系数分析
3-1.对所判断出距离台区变压器出口最近的用户(用户1)与变压器出口处A、B、C三相分时电压序列作统计学上的相关系数分析，得到用户与变压器出口各相电压曲线间的相关系数。由于两个负荷的电距离越近，他们的电压曲线就越相似，通过对相关系数的比较从而能够确定该用户连接在这台变压器的相别。
3-2所判断出距离台区变压器出口第二近的用户(用户2)做同样处理。同时计算用户2与用户1分时电压序列的相关系数，并与各相电压序列的相关系数进行比较。若该用户2与用户1间相关系数最高，则判断用户2位置处于用户1下游；若用户2与用户1所对应相在变压器出口位置处分时电压序列相关系数最大，则认为用户2与用户1位于同一相，但处于不同之路；若用户与其他两相变压器出口位置处分时电压序列相关系数最大，则认为用户2与用户1不在同一相位。
3-3.重复3-2所述方法，直到该台区所有用户相别被分配至A、B、C三相，并以此确定各用户相位。
相关系数R的计算方法为：
其中:
Rxy：用户x与用户y在特定时间电压曲线间的相关系数；
xi：用户x第i点的电压值；
用户x平均电压值；
yi：用户y第i点的电压值；
用户y平均电压值；
由于两个负荷的电距离越近，他们的电压曲线就越相似，通过对相关系数的比较从而能够确定该用户连接在变压器的相别。
(4)通过比较同一台变下用户在一定时间内的电压大小，可以判断出一组智能电表在同一分支线路上的相对上下游位置，由此确定该馈线上各电表的拓扑结构。
(5)若某一或某几用户分时电压序列与其他用户相关系数均低于某阈值(如0.6)，即其电压曲线与其他用户相似度低，则判断此用户可能物理连接不在该台区，需通过其他方法验证其归属关系。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，包括：
提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
2.如权利要求1所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，包括：
根据分时电压序列对用户进行排序；
根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数。
3.如权利要求2所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述根据分时电压序列对用户进行排序，包括：
以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
4.如权利要求2或3所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，包括：
计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数；
计算排在非首位的用户x与排在用户x前面的所有用户的分时电压序列相关系数、以及用户x与台区变压器各相出口的分时电压序列相关系数。
5.如权利要求4所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
比较排在首位的用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，所述排在首位的用户与相关系数最高对应的台区变压器出口的相别连接。
6.如权利要求4所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
比较排在非首位的用户a与排在用户a前面的所有用户的分时电压序列相关系数、以及用户a与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数，
若用户a与排在用户a前面的用户b的分时电压序列的相关系数最高，则用户a位于用户b的下游；
若用户a与台区变压器出口某一相c的分时电压序列相关系数最高，则用户a与台区变压器出口的c相连接。
7.如权利要求4所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，所述通过比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系，包括：
若用户与其他用户分时电压序列的相关系数以及用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数均低于阈值，则判定用户不在该台区。
8.如权利要求1所述的低压配电网用户连接关系识别方法，其特征在于，按下式计算用户间的分时电压序列相关系数：
其中：
Rxy：用户x与用户y的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
yi：用户y第i时间点的电压值；
用户y平均电压值；
按下式计算用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数：
其中：
RxA：用户x与台区变压器出口Z相的分时电压序列相关系数；
xi：用户x第i时间点的电压值；
用户x平均电压值；
Zi：台区变压器出口Z相第i时间点的电压值；
台区变压器出口Z相的平均电压值。
9.一种低压配电网用户连接关系识别系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于提取同一台区变压器下各用户以及台区变压器出口各相在同一时段内的分时电压序列；
计算模块，用于根据分时电压序列计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数；
确定模块，用于比较用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列相关系数，确定用户连接关系。
10.如权利要求9所述的低压配电网用户连接关系识别系统，其特征在于，所述计算模块包括：
排序子模块，用于根据分时电压序列对用户进行排序；
计算子模块，用于根据用户的排序，计算用户间以及用户与台区变压器出口各相的分时电压序列的相关系数。
11.如权利要求10所述的低压配电网用户连接关系识别系统，其特征在于，排序子模块以用户电压从大到小的顺序对用户进行排序。
12.如权利要求10或11所述的低压配电网用户连接关系识别系统，其特征在于，所述计算子模块包括：
第一计算单元，用于计算排在首位的用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数；
第二计算单元，用于计算排在非首位的用户与排在该用户前面的用户的分时电压序列的相关系数以及该用户与台区变压器各相出口的分时电压序列的相关系数。
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