CN112083281A - 一种电力系统线路端口匹配检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统线路端口匹配检测方法。方法包括：(1)分别对每条线路输入端口与输出端口的电流值进行采样，得到电流随时间变化的采样数据；(2)任意选取一个输出端口和一个输入端口，对两个端口的采样数据进行检测，去掉采样时间段不一致的数据；(3)检查两组数据的采样时刻，通过插值使两组数据的采样时刻和采样点数目相一致；(4)对两组采样数据求相关系数c，当相关系数c的值大于给定阈值ε时，判定该条输出端口与输入端口相匹配，否则判定为不匹配。采用本发明的方法能够高效检测出每条线路的输入端口与匹配的输出端口，增加了电网系统的可靠性。

Description

一种电力系统线路端口匹配检测方法

技术领域

本发明涉及线路匹配算法，更具体地涉及一种电力系统中电网线路匹配检测方法。

背景技术

在电力系统中，往往存在很多的用电网点，例如工业用电网点、民用电网点。从一个变电站向不同的网点输电，在变电站一端的线路为输出端，在线路另一端为输入端。在线路较多时，如何甄别每条线路的输出端与输入端是一个重要的问题。一般来说，在工程上会对每个端口进行命名进行甄别。但是在操作上这种方法有时候会出现错误而导致严重问题。因此，除了这种方法外最好同时结合其他可靠的判定方法减小错误发生的几率。

发明内容

发明目的：本发明提出一种电力网络线路输出端与输出端匹配的判定方法，采用该方法能够通过采样电流数据对电力网络上的不同线路端口进行匹配，增加电力系统的可靠性。

技术方案：一种电力系统中线路端口匹配检测方法，包括以下步骤：

(1)分别对每条线路输入端口与输出端口的电流值进行采样，得到电流随时间变化的采样数据；

(2)任意选取一个输出端口和一个输入端口，对两个端口的采样数据进行检测，去掉采样时间段不一致的数据；

(3)检查两组数据的采样时刻，通过插值使两组数据的采样时刻与采样点数目相一致；

(4)对两组采样数据求相关系数c，当相关系数c的值大于给定阈值ε时，判定该条输出端口与输入端口相匹配，否则判定为不匹配。

进一步地，所述步骤(2)包括：

(21)取第m个输入端口与第n个输出端口的采样数据，令输入端第i个采样点电流表示为X_m,i，采样时刻表示为t_m,i，输入端采样点总数为P，输出端第i个采样点电流表示为Y_n,i，采样时刻表示为τ_n,i，输出端采样点总数为Q；

(22)遍历所有输入端采样点的数据，如果t_m,i≤τ_n,1且t_m,i+1≤τ_n,1，则将第i个输入端采样点数据去掉，并将后面的采样点向前移动一位；如果t_m,i≥τ_n,Q，则将第i个采样点之后的点都去掉，令遍历后输入端的采样点数为P1；

(23)遍历所有输出端采样点的数据，如果τ_n,i≤t_m,1且τ_n,i+1≤t_m,1，则将第i个输出采样点去掉，并将后面的输出采样点向前移动一位；如果τ_n,i≥t_m,P，则将第i个输出采样点之后的点都去掉，令遍历后输出端的采样点数为Q1。

进一步地，所述步骤(3)包括：对于输入端口，如果τ_j＜t_i＜τ_j+1，则将t_i作为输出端的采样时刻，对于输出端口，如果t_j＜τ_i＜t_j+1，则将τ_i作为输入端的采样时刻，插入的时间点处的电流值通过插值函数计算。

进一步地，所述步骤(4)中相关系数c计算式如下：

式中，c_mn表示第m个输入端口与第n个输出端口之间的相关系数，T₁＝max{t₁,τ₁}，T₂＝min{t_P1,τ_Q1}，

与

分别为输入端与输出端电流的平均值，X_m(t)为第m个输入端口在采样时刻t的拟合电流值，Y_n(t)为第n个输出端口在采样时刻t的拟合电流值。

进一步地，所述方法在步骤3与步骤4之间还包括：

采用如下公式求两组数据在第i个采样时刻t_i的相对差：

然后对所有采样时刻的相对差值进行从大到小排序，剔除相对差值排位在前e％的数据，其中X_m(t_i)为第m个输入端口在第i个采样时刻t_i的拟合电流值，Y_n(t_i)为第n个输出端口在第i个采样时刻t_i的拟合电流值。

有益效果：本发明通过对输出端口与输入端口的采样数据进行处理并求相关系数的方法进行线路匹配，在操作上更为方便。采用本发明的方法能够高效检测出每条线路的输入端口与匹配的输出端口，增加了电网系统的可靠性。

附图说明

图1是根据一实施例的城市电网示意图；

图2是根据本发明实施例的线路端口匹配检测方法流程图；

图3是某线路采样得到的输入端口数据与输出端口数据示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

图1是某电力系统组成示意图。在配电站处存在很多不同的线路，以满足不同的需要。当线路很多时，如何将配电端的线路与用电端的线路进行匹配是一个重要问题。本发明提出了一种用于电力系统中线路端口的匹配方案。在该方案中，首先对输出端口与输入端口的采样数据进行处理，然后求两组采样数据的匹配度，根据匹配度的大小判定两个端口是否属于同一条线路。

参照图2，一种电力系统中线路端口匹配检测方法，包括以下步骤：

步骤1，分别对每条线路输入端口与输出端口的电流值进行采样，得到电流随时间变化的采样数据；

对每个线路端口的电流进行采集，记录下信号采集时间与电流值，令线路的输入端口数为M，输出端口数均为N。

步骤2，任意选取一个输出端口与输入端口，对两个端口的采样数据进行检测，去掉采样时间段不一致的数据。

取第m个输入端口与第n个输出端口的采样数据，令输入端第i个采样点电流表示为X_m,i，采样时刻表示为t_m,i，输入端采样点总数为P，输出端第i个采样点电流表示为Y_n,i，采样时刻表示为τ_n,i，输出端采样点总数为Q；

首先遍历所有输入端采样点的数据，如果t_m,i≤τ_n,1且t_m,i+1≤τ_n,1，则将第i个输入端采样点数据去掉，并将后面的采样点向前移动一位；如果t_m,i≥τ_n,Q，则将第i个采样点之后的点都去掉，令遍历后输入端的采样点数为P1；

其次遍历所有输出端采样点的数据，如果τ_n,i≤t_m,1且τ_n,i+1≤t_m,1，则将第i个输出采样点去掉，并将后面的输出采样点向前移动一位；如果τ_n,i≥t_m,P，则将第i个输出采样点之后的点都去掉，令遍历后输出端的采样点数为Q1。

步骤3，检查两组数据的采样时刻，通过插值使两组数据的采样时刻和采样点数目相一致。

如果输入线路与输出线路的采样时刻不一致，则通过插值法使两列数据的采样时刻一致，具体做法为：对于输入端口，如果τ_j＜t_i＜τ_j+1，则将t_i作为输出端的采样时刻，也就是说，当输入端第i个采样点的采样时刻位于输出端任意相邻两个采样点采样时刻之间时，将该输入端采样时刻也作为输出端采样时刻，即在输出端插入该时刻的采样数据，从而插值后输入输出信号的采样时刻一致，采样点数目也一致。同样地，对于输出端口，如果t_j＜τ_i＜t_j+1，则将τ_i作为输入端的采样时刻，插入的时间点处的电流值通过插值函数计算。插值函数可以用线性插值，也可以采用二次样条插值等。

本发明中的插值方法如下：

计算输入端与输出端采样点电流的平均值：

并将两个相邻采样点之间的电流进行函数拟合，具体采用如下线性插值函数进行拟合：

X_m(t)表示输入端口m在采样时刻t的拟合电流值，Y_n(t)表示输出端口n在采样时刻t的拟合电流值。

插值拟合后输入输出端数据变为连续函数，便于后续相关系数的计算。

步骤4，对数据进行插值处理后，剔除异常数据。

实际的采样数据可能因为某些因素出现一些非常数据，如远大于正常值的电压或电流值，若不加以排除可能计算得到的相关系数非常小而造成判定错误。因此需要对异常数据进行剔除。采用如下公式求两组数据在第i个采样时刻t_i的相对差：

对所有采样时刻的相对差值进行从大到小排序，剔除相对差值排位在前e％的数据。在本发明实施例中，e≤5。

步骤5，对两组采样数据求相关系数c；

令T₁＝max{t₁,τ₁}，T₂＝min{t_P1,τ_Q1}，计算下式的值：

上式中，

与

为输入端与输出端电流的平均值，表达式如下：

步骤6，根据相关系数c的值判定输出端口与输入端口的匹配关系。

重复步骤2-5，得到矩阵C＝(c_mn)_M×N，假定c_mn为第m行中的最大值，如果c_mn≥ε，则判定第m个输入端口与第n个输出端口为匹配端口。在本发明实施例中，判定匹配度的阈值为ε＝0.9。

图3是对某一线路两端的电流进行采集得到的电流随时间变化的曲线。观察两组数据可以看出，两组数据的走势具有很高的相似性。采用本发明中的算法进行计算，可以得到两组数据的匹配度为98.6％，因此可以判断两个端口是匹配的。

本实施方案以某一城市电网为例案来说明电网端口匹配算法的应用。但是该方法不局限于电网线路匹配。任何采用本方法进行的采样数据匹配都属于本申请保护范围。

Claims (8)

1.一种电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

(1)分别对每条线路输入端口与输出端口的电流值进行采样，得到电流随时间变化的采样数据；

(2)任意选取一个输出端口和一个输入端口，对两个端口的采样数据进行检测，去掉采样时间段不一致的数据；

(3)检查两组数据的采样时刻，通过插值使两组数据的采样时刻和采样点数目相一致；

(4)对两组采样数据求相关系数c，当相关系数c的值大于给定阈值ε时，判定该条输出端口与输入端口相匹配，否则判定为不匹配。

2.如权利要求1所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(21)取第m个输入端口与第n个输出端口的采样数据，令输入端第i个采样点电流表示为X_m,i，采样时刻表示为t_m,i，输入端采样点总数为P，输出端第i个采样点电流表示为Y_n,i，采样时刻表示为τ_n,i，输出端采样点总数为Q；

(22)遍历所有输入端采样点的数据，如果t_m,i≤τ_n,1且t_m,i+1≤τ_n,1，则将第i个输入端采样点数据去掉，并将后面的采样点向前移动一位；如果t_m,i≥τ_n,Q，则将第i个采样点之后的点都去掉，令遍历后输入端的采样点数为P1；

(23)遍历所有输出端采样点的数据，如果τ_n,i≤t_m,1且τ_n,i+1≤t_m,1，则将第i个输出采样点去掉，并将后面的输出采样点向前移动一位；如果τ_n,i≥t_m,P，则将第i个输出采样点之后的点都去掉，令遍历后输出端的采样点数为Q1。

3.如权利要求2所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：对于输入端口，如果τ_j＜t_i＜τ_j+1，则将t_i作为输出端的采样时刻，对于输出端口，如果t_j＜τ_i＜t_j+1，则将τ_i作为输入端的采样时刻，插入的时间点处的电流值通过插值函数计算。

4.如权利要求3所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述插值函数形式如下：

X_m(t)为第m个输入端口在采样时刻t的拟合电流值，Y_n(t)为第n个输出端口在采样时刻t的拟合电流值。

5.如权利要求2所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中相关系数c计算式如下：

式中，c_mn表示第m个输入端口与第n个输出端口之间的相关系数，T₁＝max{t₁,τ₁}，T₂＝min{t_P1,τ_Q1}，

与

分别为输入端与输出端电流的平均值，X_m(t)为第m个输入端口在采样时刻t的拟合电流值，Y_n(t)为第n个输出端口在采样时刻t的拟合电流值。

6.如权利要求1所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述给定阈值ε＝0.9。

7.如权利要求1所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，所述方法在步骤3与步骤4之间还包括：

采用如下公式求两组数据在第i个采样时刻t_i的相对差：

然后对所有采样时刻的相对差值进行从大到小排序，剔除相对差值排位在前e％的数据，其中X_m(t_i)为第m个输入端口在第i个采样时刻t_i的拟合电流值，Y_n(t_i)为第n个输出端口在第i个采样时刻t_i的拟合电流值。

8.如权利要求7所述的电力系统中线路端口匹配检测方法，其特征在于，e≤5。

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