CN111162608B - 一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，该方法基于配电变压器及所属10kV配电线路的停电关联关系，将待识别配电变压器台区进行分类、分组，并利用Tanimoto相似度系数计算各分组内配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间相关性，从而实现拓扑识别，并结合台区拓扑校验规则对识别的拓扑进行校验。本发明能够解决现有基于大数据挖掘方法计算量大、计算结果不准确、无法校验等问题，实现了配电变压器台区拓扑的高效、准确识别，提升了配电网的信息化水平和数据质量。
Description
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，特别涉及的是一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法。
背景技术
目前，配电变压器台区(低压配电网)缺乏完整、准确的拓扑结构，使得配电网运行维护人员不能掌握“配电变压器-分支箱-表箱-用户智能电表”之间的关联关系，导致故障抢修策略的准确性、安全性以及恢复供电的及时性不能满足要求，增加了线损统计分析难度，降低了业扩包装新增负荷的合理性，对于配电网精益化运维管控及主动运维造成了极大的挑战。
目前，国内外相关学者及供电企业已开展了配电变压器台区拓扑识别的研究，如中国专利文献CN109617231A、CN108964034A、CN109918612A、CN109408603A、CN109873501A、CN104820956B、CN109325545A等公开的专利均是通过大数据分析方法通过分析一定区域内智能电表、配电变压器所采集数据的相似性来判断，此种方法主要存在计算量大的问题，在未对待识别台区进行归类的基础上，采集大数据分析方法，将导致计算维度灾。以一个区域200台配电变压器，一台配电变压器所属3台分支箱、9台表箱、90各用户为例，那么此区域共有600台分支箱、1800台表箱、18000台智能电表，将上述设备进行大数据相似度分析，计算量将会很大；根据对地市级供电公司的调研统计情况来看，全国各中型城市大约包含2万台配变，采用大数据相似度分析的拓扑识别方法将导致网络堵塞，严重时导致系统瘫痪。
发明内容
本发明提供一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，解决了传统拓扑识别计算量大、计算结果不准确、无法校验等问题，实现了配电变压器台区拓扑的高效、准确识别，提升了配电网的信息化水平和数据质量。
本发明采用如下技术方案：
一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，包括如下步骤：
1)智能配变终端对分支箱监测终端、表箱监测终端以及用户智能电表采集的配电变压器出线、分支箱进出线、表箱进出线及用户进出线的电压、电流、功率、停电状态、带电状态进行实时监测得到监测数据，并通过无线通信方式将所述监测数据传至配电自动化系统；
2)配电自动化系统通过与生产管理系统、用电信息采集系统、95598系统的信息交互，获取配电变压器台区及所属10kV配电线路历史故障停电信息、计划停电信息、恢复上电信息、检修试验信息、地理位置信息以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”关联关系，根据历史故障停电信息、计划停电信息和恢复上电信息将待识别拓扑的配电变压器台区分为停过电台区和未停过电台区；
3)配电自动化系统将停过电台区分为单一配电变压器停电台区和由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区；
4)针对单一配电变压器停电台区，根据此类台区的停电时间和恢复上电时间，区分出此配电变压器台区及所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇，基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
5)针对由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区，则将多个配电变压器及所属的分支箱、表箱及用户智能电表划分为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出单台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
6)针对未停过电台区，基于地理位置以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”拓扑关系，将待识别的配电变压器台区划分为若干个区域，其中每个区域为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出某一台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
7)配电自动化系统根据配电变压器台区拓扑校验规则对生成的台区“配电变压器-分支箱-表箱-用户智能电表”拓扑关系进行校验，并将校验通过后的台区拓扑图保存至配电自动化系统；
8)当台区内设备异动、迁改、检修时重复步骤7)进行校核，若校核不通过，则重复步骤3)至步骤7)。
进一步的，对于配变电压器台区停电时间和恢复上电时间精确到秒级，用于多个单一配电变压器停电台区情况下，由于停电时间和恢复上电时间的不同，从而区分出某一配电变压器台区所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇。
进一步的，所述关联性算法为对采集到的配电变压器、分支箱、表箱以及用户智能电表的电压、电流、功率进行基于Tanimoto相似度系数的计算，并设定相似度阈值为0.5，若Tanimoto相似度系数大于等于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有相关性；若Tanimoto相似度系数小于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有非相关性。
进一步的，所述配电变压器台区拓扑校验规则包括配电变压器低压出线与用户智能电表总功率是否一致，用户智能电表与分支箱、表箱、配电变压器停电或带电状态是否一致、停电时长是否一致，相近位置或同表箱用户智能电表电压值是否基本一致，台区供电半径是否合理，表箱表位数总和与台区内用户智能电表数量是否一致。
本发明的技术优点是：解决了传统拓扑识别计算量大、计算结果不准确、无法校验等问题，实现了配电变压器台区拓扑的高效、准确识别，提升了配电网的信息化水平和数据质量。
附图说明
图1是本发明基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法的流程示意图；
图2(a)是本发明在单一配电变压器停电台区和由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区的拓扑识别示意图；
图2(b)是本发明在未停过电台区的拓扑识别示意图。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图和具体实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1，本发明提供一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，包括如下步骤：
步骤(1)、智能配变终端通过宽带载波或微功率无线方式实现对分支箱监测终端、表箱监测终端以及用户智能电表采集的配电变压器出线、分支箱进出线、表箱进出线及用户进出线的电压、电流、功率、停电状态、带电状态等信息的实时监测，并通过无线通信方式将上传至配电自动化系统；
步骤(2)、配电自动化系统通过与生产管理系统、用电信息采集系统、95598系统的信息交互，获取配电变压器台区及所属10kV配电线路历史故障停电信息、计划停电信息、恢复上电信息、检修试验信息、地理位置信息以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”关联关系，将待识别拓扑的配电变压器台区分为停过电台区和未停过电台区；
步骤(3)、配电自动化系统将停过电台区分为单一配电变压器停电台区和由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区；
步骤(4)、针对单一配电变压器停电台区，根据此类台区的停电时间和恢复上电时间，区分出此配电变压器台区及所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇，基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
步骤(5)、针对由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区，则将多个配电变压器及所属的分支箱、表箱及用户智能电表划分为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出单台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
步骤(6)、针对未停过电台区，基于地理位置以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”拓扑关系，将待识别的配电变压器台区划分为若干个区域，其中每个区域为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出某一台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
步骤(7)、配电自动化系统根据配电变压器台区拓扑校验规则对生成的台区“配电变压器-分支箱-表箱-用户智能电表”拓扑关系进行校验，并将校验通过后的台区拓扑图保存至配电自动化系统；
步骤(8)、当台区内设备异动、迁改、检修时重复步骤7进行校核，若校核不通过，则重复步骤3至步骤7。
具体的，对于配变电压器台区停电时间和恢复上电时间精确到秒级，用于多个单一配电变压器停电台区情况下，由于停电时间和(或)恢复上电时间的不同，从而区分出某一配电变压器台区所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇。
具体的，所述关联性算法为对采集到的配电变压器、分支箱、表箱以及用户智能电表的电压、电流、功率进行基于Tanimoto相似度系数的计算，并设定相似度阈值为0.5，若Tanimoto相似度系数大于等于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有相关性；若Tanimoto相似度系数小于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有非相关性。
具体的，所述配电变压器台区拓扑校验规则包括配电变压器低压出线与用户智能电表总功率是否一致，用户智能电表与分支箱、表箱、配电变压器停电或带电状态是否一致、停电时长是否一致，相近位置或同表箱用户智能电表电压值是否基本一致，台区供电半径是否合理，表箱表位数总和与台区内用户智能电表数量是否一致。
为了进一步阐述上述方法，下面根据图1所示一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法流程，结合一个具体实例对本发明进一步的详细说明。
如图2(a)所示，以单一配电变压器停电台区为例进行介绍，对于由于配电变压器1故障引起的停电事故，则配电变压器1以及分支箱1.1、分支箱1.2、分支箱1.3、表箱1.1、表箱1.2、表箱1.n、智能电表1.1、智能电表1.2、智能电表1.3、智能电表1.n均会同时停电，并且待故障修复后均同时上电，基于此，可将上述设备归为一簇，然后采用基于Tanimoto相似度系数计算智能电表与表箱的相关性、表箱与分支箱的相关性，进而得到配电变压器1的台区拓扑图；若此时由于天气等原因造成其它台区与配电变压器1台区同时停电，由于在归类分析时将停电时间和恢复上电时间精确到秒级，故即使其它台区与配电变压器1台区同时停电，但由于故障修复速度等原因，他们在秒级的恢复上电时间上也不会相同，故此可以将同时停电的不同台区进行分别归类。
如图2(a)所示，以由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区为例，若配电变压器台区1、……、配电变压器台区n由于10kV线路停电而同时停上电，则将配电变压器台区1、……、配电变压器台区n以及所属的分支箱、表箱及智能电表归为一簇，然后采用基于Tanimoto相似度系数计算智能电表与表箱的相关性、表箱与分支箱的相关性，进而得到配电变压器1至配电变压器n的台区拓扑图。
如图2(b)所示，在整个待识别配电变压器台区拓扑区域中，剔除单一配电变压器停电台区和由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区外，剩余未停过电台区(根据多年来某省的配电变压器台区实际运行情况来看，未停过电台区占比较小)根据地理位置分布分成n各区域，将每个区域内的配电变压器、分支箱、表箱及智能电表归为一簇，然后采用基于Tanimoto相似度系数计算智能电表与表箱的相关性、表箱与分支箱的相关性，进而得到各个区域内每个配电变压器的台区拓扑图。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或等同替换，而未脱离本发明范围的任何修改或等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，其特征在于包括以下步骤：
1)智能配变终端对分支箱监测终端、表箱监测终端以及用户智能电表采集的配电变压器出线、分支箱进出线、表箱进出线及用户进出线的电压、电流、功率、停电状态、带电状态进行实时监测得到监测数据，并通过无线通信方式将所述监测数据传至配电自动化系统；
2)配电自动化系统通过与生产管理系统、用电信息采集系统、95598系统的信息交互，获取配电变压器台区及所属10kV配电线路历史故障停电信息、计划停电信息、恢复上电信息、检修试验信息、地理位置信息以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”关联关系，根据历史故障停电信息、计划停电信息和恢复上电信息将待识别拓扑的配电变压器台区分为停过电台区和未停过电台区；
3)配电自动化系统将停过电台区分为单一配电变压器停电台区和由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区；
4)针对单一配电变压器停电台区，根据此类台区的停电时间和恢复上电时间，区分出此配电变压器台区及所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇，基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
5)针对由于10kV配电线路停电引起的多个配电变压器停电台区，则将多个配电变压器及所属的分支箱、表箱及用户智能电表划分为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出单台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
6)针对未停过电台区，基于地理位置以及“变电站-10kV线路-配电变压器台区”拓扑关系，将待识别的配电变压器台区划分为若干个区域，其中每个区域为一个簇，在此簇内基于电压、电流、功率关联性算法计算出簇内配电变压器、分支箱、表箱及用户智能电表的相关性和非相关性，从而识别出某一台配电变压器台区内“配电变压器-分支箱-表箱-用户”的拓扑图；
7)配电自动化系统根据配电变压器台区拓扑校验规则对生成的台区“配电变压器-分支箱-表箱-用户智能电表”拓扑关系进行校验，并将校验通过后的台区拓扑图保存至配电自动化系统；
8)当台区内设备异动、迁改、检修时重复步骤7)进行校核，若校核不通过，则重复步骤3)至步骤7)。
2.根据权利要求1所述的基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，其特征在于：对于配变电压器台区停电时间和恢复上电时间精确到秒级，用于多个单一配电变压器停电台区情况下，由于停电时间和恢复上电时间的不同，从而区分出某一配电变压器台区所属的分支箱、表箱及用户智能电表簇。
3.根据权利要求1所述的基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，其特征在于：所述关联性算法为对采集到的配电变压器、分支箱、表箱以及用户智能电表的电压、电流、功率进行基于Tanimoto相似度系数的计算，并设定相似度阈值为0.5，若Tanimoto相似度系数大于等于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有相关性；若Tanimoto相似度系数小于0.5则判定配电变压器、分支箱、表箱、用户智能电表之间具有非相关性。
4.根据权利要求1所述的基于关联分析的配电变压器台区拓扑识别与校验方法，其特征在于：所述配电变压器台区拓扑校验规则包括配电变压器低压出线与用户智能电表总功率是否一致，用户智能电表与分支箱、表箱、配电变压器停电或带电状态是否一致、停电时长是否一致，相近位置或同表箱用户智能电表电压值是否基本一致，台区供电半径是否合理，表箱表位数总和与台区内用户智能电表数量是否一致。
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- 2020-01-08 CN CN202010017188.6A patent/CN111162608B/zh active Active
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| CN109390934A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-02-26 | 江苏佳源科技有限公司 | 一种智能的低压台区电力线路自动拓扑系统 |
| CN110120668A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-13 | 许昌许继软件技术有限公司 | 一种台区拓扑自动识别方法及系统 |
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