CN111541301A - 一种基于波动率的配电网线变关系校验方法 - Google Patents

一种基于波动率的配电网线变关系校验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，该方法根据配电网线变关系校验区域同一时段内配电网相电压或线电压数据，计算线路的日波动率和同一线路下各配变的互相关系数的平均值；若互相关系数平均值低于某阈值的配变，认为是线变关系可疑的配变，查找线变关系可疑的配变的周边线路，计算其与周边线路所接配变的互相关系数，若配变与其它线路所接配变的互相关系数更高，则认为该配变与初始线路的关联关系可能是错误的，判为可疑线变关系，并安排人工排查。本发明利用大数据手段检验配电网线变关系，有效解决了长期困扰电力企业的线变关系检验问题。

Description

一种基于波动率的配电网线变关系校验方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，具体涉及一种基于波动率的配电网线变关系校验方法。
技术背景
配网线变关系是非常重要的基础数据，当线变关系存在错误时，将严重影响配网各项业务的开展，包括线损计算、故障抢修、停电计划发布等。配网运行时会产生大量的运行数据，包括10kV线路电压数据、配变出口电压数据等，这些数据不仅可以直接监测配电网的运行状况，而且可以间接反映配电网的线变关系。
通过电压曲线波动的相似性可以判断配网线变关系，配变电压曲线波动与所属线路电压曲线波动相似度高，而与非所属线路电压曲线波动相似度低。同时，同一线路上接入的配变之间的电压互相关性高，而不同线路上的配变电压互相关性低。但是目前所采用的计算相关性的方法均未考虑到电压的波动性，选取波动平缓的数据进行相关性计算，可能由于相关性计算结果偏低而导致相关性判断出错。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于波动率的配电网线变关系校验方法。
本发明具体技术方案如下：本发明提供了一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，该方法包括以下步骤：
1)获取配电网线变关系校验区域同一时段内配电网中压线路历史相电压或线电压数据，低压配变历史相电压或线电压数据、配变地址信息和线路GIS信息；
2)对线路历史电压数据与配变电压数据进行数据清洗；
3)对于历史电压数据为相电压的线路数据或配变数据，分别计算各线路的线电压、各配变的线电压；
4)计算线路的日波动率，公式如下：
Figure BDA0002469367790000021
式中：w为线路日波动率；Vmax为波动周期内的最大线电压值，Vmin为波动周期内的最小线电压值，Vrate为线路额定线电压。
按计算得到的日波动率从大到小排序，选取前三组对应的日期，以该日期为基准，往前往后各推D天，根据步骤2)得到共计2D+1天的配变线电压数据，计算同一线路下各配变的互相关系数，再计算互相关系数平均值。
5)互相关系数平均值低于某阈值的配变，认为是线变关系可疑的配变，查找线变关系可疑的配变的周边线路，根据步骤4)计算其与周边线路所接配变的互相关系数。
6)将线变关系可疑的配变与其它线路所接配变的互相关系数与配变与初始线路所接配变的互相关系数进行对比，若配变与其它线路所接配变的互相关系数更高，则认为该配变与初始线路的关联关系可能是错误的，判为可疑线变关系，并安排人工排查。
进一步地，在步骤1)中，所述同一时间段为一个月或数个月，所述电压数据为采样间隔为15分钟，每天96个点的相电压或线电压数据。
进一步地，在步骤2)中，所述数据清理指对原始数据中的明显错误值、缺失值、异常值、可疑数据，选择合适的方法进行清理，包括：
(1)数据去重。去掉重复时标的数据，每个采样时刻仅保留一个数据点。若同一数据对象(线路或配变)、同一时标存在电压数值相同的多条(两条或两条以上)重复数据，则仅保留一条结果，对其余重复记录进行剔除。
(2)异常数据识别。若某条线路或某个配变的电压数据值异常，超出电压允许最大值，则对该数据进行剔除。
(3)数据补齐。对于数据丢点的情况，采用插值法进行数据补齐。
进一步地，在步骤3)中，采用坐标法计算线电压。当配变三相负荷平衡时，配变高压侧中性点N不发生偏移，三相电压不平衡情况下的配变高压侧中性点N′与N重合，而当三相负荷不平衡时，配变高压侧中性点N偏移至N′点，导致配变出口三相电压不平衡。
将三相电压AN′、BN′、CN′按相同折算比例1/p折算到坐标系中，其中A点坐标为(-1,0)，B点坐标为(1,0)，C点坐标为
Figure BDA0002469367790000031
不平衡三相电压AN′、BN′、CN′变成AN′/p、BN′/p、CN′/p,则线电压AC＝AB＝BC＝2p，假设N′点坐标为(x,y)，则满足：
Figure BDA0002469367790000032
Figure BDA0002469367790000033
Figure BDA0002469367790000034
通过上式，可求得x,y,p，从而得出线电压值；xA和yA分别为A点的横纵坐标；xB和yB分别为B点的横纵坐标；xC和yC分别为C点的横纵坐标。
进一步地，在步骤4)中，计算线路的日波动率时，以1小时为一个波动周期。
进一步地，在步骤5)中，人工根据配变地址、线路GIS信息确定配变相关的其它线路，再计算配变与周边其它线路所接配变的互相关系数。
进一步地，在步骤5)中，所述互相关系数阈值取值为60％～90％。
进一步地，所述配变与周边其它线路所接配变之间的距离为2km以内。
本发明具有如下优点：本发明利用大数据手段以线路日波动率计算为基础提取相关日配变电压数据，更准确地计算配变互相关系数，确定线变关系，筛查出线变关系可疑的配变。并通过配变地址与线路GIS信息，将可疑配变与周边线路配变进行互相关计算，从而确定新的线变关系，再安排人工核实，该方法有效解决了长期困扰电力企业的线变关系检验问题，减少人工核实的工作量。
附图说明
图1是本发明配电网线变关系检验方法的流程图；
图2是三相电压不平衡坐标示意图；
图3是第一组电压曲线图；
图4是第三组电压曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：获取配电网线变关系校验区域同一时段内配电网中压线路历史电压数据，低压配变电压数据、配变地址信息。
上述同一时间段为一个月或数个月，电压数据为采样间隔为15min，每天96点的相电压或线电压数据。
在本实施例中，选取某地区2019年全年的线路历史电压数据与配变电压数据，其中线路数据为96点线电压数据，每条线路共计96*365＝35,040个点的数据；配变数据为96点三相电压数据，每台配变共计3*96*365＝105,120个点的数据。
步骤二：对线路历史电压数据与配变电压数据进行数据清洗。所述数据清理指对原始数据中的明显错误值、缺失值、异常值、可疑数据，选择合适的方法进行清理，包括：
(1)数据去重。去掉重复时标的数据，每个采样时刻仅保留一个数据点。若同一数据对象(线路或配变)、同一时标存在电压数值相同的多条(两条或两条以上)重复数据，则仅保留一条结果，对其余重复记录进行剔除。
(2)异常数据识别。若某条线路或某个配变的电压数据值异常，超出电压允许最大值，则对该数据进行剔除。
(3)丢失数据补齐。对于线路电压数据、配变电压数据丢点的情况，采用插值法进行数据补齐。
在本实施例中，选用分段三次样条插值法进行数据补齐。
步骤三：对于相电压数据，分别计算各线路的线电压、各配变的线电压；
在本实施例中，采用坐标法计算线电压是在三相相电压不平衡情况下，根据相电压计算线电压。
如图2所示，当配变三相负荷平衡时，配变高压侧中性点N不发生偏移，N′与N重合，而当三相负荷不平衡时，配变高压侧中性点N偏移至N′点，导致配变出口三相电压不平衡。
将三相电压AN′、BN′、CN′按相同比例1/p折算到坐标系中，其中A点坐标为(-1,0)，B点坐标为(1,0)，C点坐标为
Figure BDA0002469367790000051
不平衡电压AN′、BN′、CN′变成AN′/p、BN′/p、CN′/p,则线电压AC＝AB＝BC＝2p，假设N′点坐标为(x,y)，则满足：
Figure BDA0002469367790000052
Figure BDA0002469367790000053
Figure BDA0002469367790000054
通过上式，可求得x,y,p，从而得出线电压值。
步骤四：计算线路的日波动率，将线路的日波动率按从大到小的顺序排序，选取前三组对应的日期，并以该日期为基准，往前往后各推D天，共计2D+1天的配变线电压数据，计算同一线路下各配变的互相关系数，再计算平均值。
所述波动率计算方法为，以1小时为一个周期，累加每小时内最大电压值与最小电压值的差值绝对值与额定电压的商，计算公式如下：
Figure BDA0002469367790000055
式中：w为线路日波动率；Vmax为每小时内的最大线电压值，Vmin为每小时内的最小线电压值，Vrate为线路额定线电压。
所述相关系数计算方法采用皮尔逊相关系数，其计算公式为：
Figure BDA0002469367790000061
在本实施例中，选取某线路所接入的两台配变T1与T2，分别采用传统方法与本方案方法各选取两组数据时间段，再计算T1与T2之间ABC三相相电压互相关系数、线电压互相关系数，结果如表一所示。所述传统方法即未计算波动率而任意选取的某月数据，对应第一组数据与第二组数据，其中第一组数据中电压曲线见图3所示。第三组数据与第四组数据采用本方案方法，即先计算波动率，再按波动率从大到小排序，选取波动率最大的日期，往前往后各推15天，同样也是一个月的数据。其中第三组数据中电压曲线见图4所示。可见，传统方法计算出的同一线路上不同配变之间的相关系数可能低于95％,而通过本方案方法可以提高至99％以上，可见通过本方案方法能更准确地判断不同配变是否属于同一线路。
表一
Figure BDA0002469367790000062
步骤五：人工根据配变地址、线路GIS信息确定配变可能相关的其它线路，再计算配变与周边2km以内其它线路所接配变的互相关系数平均值，互相关系数平均值低于互相关系数阈值的配变，认为是线变关系可疑的配变。本发明互相关系数阈值取值为90％。
在本实施例中，配变T3与初始所属线路L1所接配变的互相关系数平均值为37.52％,根据配变地址与线路GIS信息，发现该配变周边还有两条线路L2、L3，T3与L2所接配变的互相关系数平均值为16.37％、T3与L3所接配变的互相关系数平均值为89.17％。
步骤六：将配变与其它线路所接配变的互相关系数平均值、配变与初始线路所接配变的互相关系数平均值进行对比，若配变与其它线路所接配变的互相关系数更高，则认为该配变所属线路关系可能是错误的，判为可疑线变关系，并安排人工排查。
在本实施例中，由于配变T3与初始所属线路L1所接配变的互相关系数平均值为37.52％,而与周边线路L3所接配变的互相关系数平均值为89.17％，认为该配变T3与线路L1的线变关系可能错误，配变T3可能接在线路L3上，因此配变T3与线路L1的关联关系判为可疑线变关系，安排人工现场排查。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)获取配电网线变关系校验区域同一时段内配电网中压线路历史相电压或线电压数据，低压配变历史相电压或线电压数据、配变地址信息和线路GIS信息；
2)对线路历史电压数据与配变电压数据进行数据清洗；
3)对于历史电压数据为相电压的线路数据或配变数据，分别计算各线路的线电压、各配变的线电压；
4)计算线路的日波动率，公式如下：
Figure FDA0002469367780000011
式中：w为线路日波动率；Vmax为波动周期内的最大线电压值，Vmin为波动周期内的最小线电压值，Vrate为线路额定线电压。
按计算得到的日波动率从大到小排序，选取前三组对应的日期，以该日期为基准，往前往后各推D天，根据步骤2)得到共计2D+1天的配变线电压数据，计算同一线路下各配变的互相关系数，再计算互相关系数平均值。
5)互相关系数平均值低于互相关系数阈值的配变，认为是线变关系可疑的配变，查找线变关系可疑的配变的周边线路，根据步骤4)计算其与周边线路所接配变的互相关系数。
6)将线变关系可疑的配变与其它线路所接配变的互相关系数与线变关系可疑的配变与初始所属线路所接配变的互相关系数进行对比，若线变关系可疑的配变与其它线路所接配变的互相关系数更高，则认为该配变与初始所属线路的关联关系可能是错误的，判为可疑线变关系。
2.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤1)中，所述同一时间段为一个月或数个月，所述电压数据为采样间隔为15分钟，每天96个点的相电压或线电压数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤2)中，所述数据清理指对原始数据中的明显错误值、缺失值、异常值、可疑数据，选择合适的方法进行清理，包括：
(1)数据去重。去掉重复时标的数据，每个采样时刻仅保留一个数据点。若同一数据对象(线路或配变)、同一时标存在电压数值相同的多条(两条或两条以上)重复数据，则仅保留一条结果，对其余重复记录进行剔除。
(2)异常数据识别。若某条线路或某个配变的电压数据值异常，超出电压允许最大值，则对该数据进行剔除。
(3)数据补齐。对于数据丢点的情况，采用插值法进行数据补齐。
4.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤3)中，采用坐标法计算线电压。当配变三相负荷平衡时，配变高压侧中性点N不发生偏移，三相电压不平衡情况下的配变高压侧中性点N′与N重合，而当三相负荷不平衡时，配变高压侧中性点N偏移至N′点，导致配变出口三相电压不平衡。
将三相电压AN′、BN′、CN′按相同折算比例1/p折算到坐标系中，其中A点坐标为(-1,0)，B点坐标为(1,0)，C点坐标为
Figure FDA0002469367780000021
不平衡三相电压AN′、BN′、CN′变成AN′/p、BN′/p、CN′/p,则线电压AC＝AB＝BC＝2p，假设N′点坐标为(x,y)，则满足：
Figure FDA0002469367780000022
Figure FDA0002469367780000023
Figure FDA0002469367780000024
通过上式，可求得x,y,p，从而得出线电压值；xA和yA分别为A点的横纵坐标；xB和yB分别为B点的横纵坐标；xC和yC分别为C点的横纵坐标。
5.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤4)中，计算线路的日波动率时，以1小时为一个波动周期。
6.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤5)中，人工根据配变地址、线路GIS信息确定配变相关的其它线路，再计算配变与周边其它线路所接配变的互相关系数。
7.根据权利要求1所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，在步骤5)中，所述互相关系数阈值取值为60％～90％。
8.根据权利要求6所述的一种基于波动率的配电网线变关系校验方法，其特征在于，所述配变与周边其它线路所接配变之间的距离为2km以内。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liu Haiqiong

Inventor after: Pan Dunhui

Inventor after: Pan Qiongfang

Inventor after: Mao Huibao

Inventor after: Zhang Jie

Inventor after: Liu Yugang

Inventor after: Zhao Fang

Inventor after: Bao Wei

Inventor before: Zhao Fang

Inventor before: Liu Haiqiong

Inventor before: Bao Wei

Inventor before: Zhang Jie

Inventor before: Liu Yugang

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
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