CN112234606B - 基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法及系统。本方法中的负荷特征提取不再依赖于台区全节点，可以按需调整抄读范围并进行相应识别，极端情况下，甚至可以分解为一次只抄读一个分表和所有分支单元的负荷数据，再利用负荷特征图谱比对来识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元，然后按照负荷值大小对该多个分支单元进行排序即可得到该分表所在分支的线路拓扑，再对其它分表重复操作，即可得到所有分表所在分支的线路拓扑。本方法不再受制于HPLC网络的带宽问题，可以有效地应用于大台区的线路拓扑识别。并且，通过基于特定电器的启停特征生成的负荷特征图谱进行比对识别线路拓扑，提高了识别结果的准确性和识别效率。

Description

基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法及系统

技术领域

本发明涉及电网台区线路拓扑识别技术领域，特别地，涉及一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法及系统。

背景技术

台区线路拓扑是电网的基础数据，广泛应用于电网的配用电环节，基于准确的线路拓扑数据，可以实现快速运检并解决暗线难以人工排查的问题，可以进行台区精益线损计算、三相不平衡治理、窃电和接地等异常情况的排查，同时线路拓扑数据也是实现高密度可再生能源接入、电动汽车有序充电等台区智能应用的前提。在早期的台区建设中，由于对线路拓扑重视不足，很多台区并未同步生成线路拓扑数据，而施工中可能存在线路交叉、线路地埋等复杂情况，在施工完成后这部分数据很难通过人工排查补齐。而在已有台区的后续建设中(如迁建、扩容、割接、布点等)，由于台区结构和施工的复杂性，其线路拓扑的更新也可能出错。上述情况导致部分台区的线路拓扑与实际不一致，并且这种不一致可能伴随台区建设动态存在，因此需要一种解决方案可以动态地、准确地识别出台区的线路拓扑。

当前台区的线路拓扑识别有两种技术路线，即信号注入方案和负荷特征方案。其中，信号注入方案使用专属的硬件收发设备，向台区线路的特定点(包含待识别点和分支点)注入信号，并在相应接收点接收，完成对待识别点所在分支的线路拓扑的识别。信号注入方案不需要人工排查线路，是一种自动化的解决方案，该方案通过注入并接收信号，来实现对注入时刻的线路拓扑的识别，但是该方案只能用于台区线路拓扑识别，而且不能构建海量负荷数据并进一步对负荷数据做深度挖掘，在功能上不具备扩展能力，而且注入信号可能会对供电质量和用电安全造成一定影响，同时，这个自动化的解决方案与电网的智能化发展方向并不匹配，对电网来说并不是一个理想的方案。

而负荷特征方案则是通过采集台区的海量负荷数据，通过特定的负荷特征进行线路拓扑识别。负荷特征方案是一种智能化的解决方案，可以在用户无感知的情况下，动态地识别出线路拓扑，可以构建台区的海量负荷数据，并进行深度挖掘，形成包括台区户变关系识别、相位识别、线路拓扑识别、线路阻抗精准计算、系统误差分析等功能的台区智能化的整体解决方案，这些智能化的特点，符合电网发展的大方向，会成为未来的主流。例如，本申请人之前申请的专利CN110707686A即是采用的负荷特征方案，具体是首先抄读台区全节点的负荷数据，再从中提取特征值进行识别。负荷特征方案依赖于对台区全节点的负荷数据的采集，同时负荷特征值能否成功提取也依赖于台区全节点负荷的共同表现，现有的负荷特征方案可以较好地应用于中小台区。但是，对于大台区而言，由于节点过多，而HPLC网络带宽很低，作为抄读通道的HPLC网络不足以支撑全节点的负荷数据采集，同时节点过多也大大增加了负荷特征提取的难度，这些都导致负荷特征方案很难应用于大台区的线路拓扑识别。

发明内容

本发明提供了一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法及系统，以解决现有的负荷特征方案无法识别大台区的线路拓扑的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集台区内所有分支单元的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S2：基于一个时间段内所有分支单元的特定电器启停特征对应生成各个分支单元的负荷特征图谱；

步骤S3：采集台区内至少一个分表的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S4：基于同一个时间段内该至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各个分表的负荷特征图谱；

步骤S5：将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

步骤S6：将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑；

步骤S7：重复执行步骤S3～步骤S6，完成所有分表所在分支的线路拓扑识别。

进一步地，所述步骤S5中具体包括以下内容：

步骤S51：设定时间匹配误差；

步骤S52：根据时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

步骤S53：将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置处时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

进一步地，所述步骤S53中的特征值匹配指的是分表的特定电器启停特征值中的所有特征分量与分支单元的特定电器启停特征值中对应的特征分量均相等。

进一步地，所述步骤S53中通过以下内容判断分支单元的特征值与分表的特征值是否匹配：

对特定电器启停特征值包含的特征分量设定各自的最大相对误差，当分表的所有特征分量与分支单元对应的特征分量之间的差值百分比均小于其最大相对误差时，则判定两个特征值匹配。

进一步地，所述时间匹配误差设定为若干个高频测量周期或者系统时间同步误差的容错值。

进一步地，当分表和分支单元均采用高频计量时，所述步骤S53中分表的负荷特征图谱移动的距离即为该分表与该分支单元之间的时间同步误差。

进一步地，所述特定电器的启停特征包括阻性电器的启停特征和/或短瞬态综合性电器的启停特征。

进一步地，所述分支单元和所述分表采取高频计量或低频计量；

当采取高频计量特定电器启停特征时，阻性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、负荷变化方向、负荷变化值，短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长、负荷变化方向、负荷变化值；

当采取低频计量特定电器启停特征时，阻性电器和短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、负荷变化方向、负荷变化值。

本发明还提供一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统，包括：

数据采集模块，用于采集台区内所有分支单元和至少一个分表的负荷数据；

特征识别模块，用于从负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

图谱生成模块，用于基于一个时间段内所有分支单元和至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各自的负荷特征图谱；

比对分析模块，用于将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，并根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

线路拓扑识别模块，用于将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑。

进一步地，所述比对分析模块包括：

时间匹配误差设定单元，用于设定时间匹配误差；

图谱扩展单元，用于根据设定的时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

比对分析单元，用于将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置处时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

本发明具有以下效果：

本发明的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其负荷特征提取不再依赖于台区全节点，可以按需调整抄读范围并进行相应识别，极端情况下，甚至可以分解为一次只抄读一个分表和所有分支单元的负荷数据，再利用负荷特征图谱比对来识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元，然后按照负荷值大小对多个分支单元进行排序即可得到该分表所在分支的线路拓扑，再对其它分表重复操作，即可得到整个台区内所有分表所在分支的线路拓扑，即实现了整个台区的线路拓扑识别。本方法不再受制于HPLC网络的带宽问题，可以有效地应用于大台区的线路拓扑识别。并且，通过基于特定电器的启停特征生成的负荷特征图谱进行比对来识别线路拓扑，由于特定电器的启停特征的特性，其易于从所有的负荷数据中快速、准确地识别出来，从而提高了识别结果的准确性和识别效率。

另外，本发明的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统同样具有上述优点。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例中的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法的流程示意图。

图2是本发明优选实施例中的台区线路拓扑结构的示意图。

图3是本发明优选实施例中的某品牌电热水器上电的电流变化示意图。

图4是本发明优选实施例中的某品牌空调上电的电流变化示意图。

图5是本发明优选实施例中的某品牌电磁炉上电的电流变化示意图。

图6是本发明优选实施例中的一个采取高频计量的分支单元中的阻性电器启停的负荷特征图谱。

图7是本发明优选实施例中的一个采取高频计量的分表的负荷特征图谱。

图8是本发明优选实施例中的图1中的步骤S5的子流程示意图。

图9是本发明优选实施例中的图7中的步骤S52中扩展后的负荷特征图谱。

图10是本发明另一实施例的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统的模块示意图。

图11是本发明另一实施例的图10中的比对分析模块的单元结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明的优选实施例提供一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，包括以下步骤：

步骤S1：采集台区内所有分支单元的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S2：基于一个时间段内所有分支单元的特定电器启停特征对应生成各个分支单元的负荷特征图谱；

步骤S3：采集台区内至少一个分表的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S4：基于同一个时间段内该至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各个分表的负荷特征图谱；

步骤S5：将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

步骤S6：将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑；

步骤S7：重复执行步骤S3～步骤S6，完成所有分表所在分支的线路拓扑识别。

可以理解，本发明的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其负荷特征提取不再依赖于台区全节点，可以按需调整抄读范围并进行相应识别，极端情况下，甚至可以分解为一次只抄读一个分表和所有分支单元的负荷数据，再利用负荷特征图谱比对来识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元，然后按照负荷值大小对多个分支单元进行排序即可得到该分表所在分支的线路拓扑，再对其它分表重复操作，即可得到整个台区内所有分表所在分支的线路拓扑，即实现了整个台区的线路拓扑识别。本方法不再受制于HPLC网络的带宽问题，可以有效地应用于大台区的线路拓扑识别。并且，通过基于特定电器的启停特征生成的负荷特征图谱进行比对来识别线路拓扑，由于特定电器的启停特征的特性，其易于从所有的负荷数据中快速、准确地识别出来，从而提高了识别结果的准确性和识别效率。

可以理解，如图2所示，在所述步骤S1中，台区包括三类节点，即总表、分支单元和分表。其中，总表计量整个台区的总负荷，其形态可以是模组化终端、融合终端、台区总表等具备台区负荷计量功能的设备；分支单元计量以该设备为起点的其下每条分支的总负荷，其形态可以是分支单元、智能开关等具备分支负荷计量功能的设备；分表负责计量一个家庭或在同一分支下的相邻的一组家庭的负荷，其形态可以是户表、表箱终端等具备家庭(组)负荷计量功能的设备。台区中，分支单元负责构建线路拓扑中的层级关系，分表是线路分支的终点，总表是台区线路拓扑的根节点，在逻辑上也可以看作顶级分支单元，因此，只需识别出所有分表与各个分支单元之间的分支关系即可识别台区的线路拓扑。

另外，常见的家用电器包括阻性电器和综合性电器(即包含阻性、感性、容性的综合电器)，其中，阻性电器通常包括电热水器、电饭煲、电烧水壶等，阻性电器在上电后可以在几十毫秒内达到稳态，且位于稳态时的负荷保持平稳，综合性电器则包括空调、洗衣机、冰箱、吸尘器等。图3为某品牌电热水器上电的电流变化图，横轴为时间，纵轴为电流的测量值，测量的频率为20ms/次。从图3中可以看出，电热水器启动后，电流经过三个测量周期达到工作稳态，即瞬态上升时间为20ms*3＝60ms，电热水器的这种瞬态时间短、负荷变化大、瞬态前后保持稳态的启停特征，在分支单元和分表的负荷数据中很容易识别出来。图4为某品牌空调的电流变化图，横轴为时间，纵轴为电流的测量值，测量的频率为20ms/次。从图4可以看出，空调启动后，电流经过3个测量周期达到瞬态峰值，再经过4个测量周期的骤降，然后经过0.5s左右的缓变逐渐达到稳态。空调启停的这种瞬态时间短、负荷变化大的启停特征，在分支单元和分表的负荷数据中也很容易识别出来。图5为某品牌电磁炉的电流变化图，横轴为时间，纵轴为电流的测量值，测量的频率为20ms/次。从图5可以看出，电磁炉启动后，电流经过2s多达到稳态，电磁炉的这种启停特征，由于瞬态周期长，很容易被其它电器的负荷变化所干扰，不易于识别。而由于分支单元的负荷变化较为复杂，因此，需要选择特定电器的启停特征来进行识别，以提高识别准确度。通常，启动后瞬态时间短、负荷变化明显的电器，其启停的负荷特征不易被干扰，尤其是在高频计量的情况下，其启停特征很容易被分解出来。而阻性电器(如电热水器)由于其启停的瞬态时间非常短、前后保持稳态且负荷变化明显，因而其启停特征易于分解，可以用于分表与分支单元之间的分支关系判断；短瞬态的综合性电器(如空调)，其启停也具有瞬态时间短、负荷变化明显的特点，其启停特征易于分解，也可以用于分表与分支单元之间的分支关系判断。因此，本发明优选采用阻性电器的启停特征和/或短瞬态综合性电器的启停特征作为特定电器的启停特征，后续基于特定电器启停特征进行比对识别，提高了识别准确度。其中，启停特征中的负荷可以是电流、视在功率、有功功率中的任一种。

可以理解，在所述步骤S2中，由于大台区的分支单元的负荷变化复杂程度较大，为了准确地识别分支单元上的负荷特征，对分支单元进行高频的负荷计量，通常可以对分支单元按每个周波或每几个周波进行计量，如按每个周波计量，则计量频率为20ms/次。

可以理解，在所述步骤S2中，由于小台区的分支单元的负荷变化复杂程度相对较小，因此，既可以采取前述的高频计量，也可以采取相对低频计量，如每秒1次。

可以理解，在所述步骤S3中，采集台区内至少一个分表的负荷数据，甚至可以一次只抄读一个分表的负荷数据，负荷特征提取不再依赖于台区全节点，不再受制于HPLC网络的带宽问题。另外，从分表的负荷数据中识别的特定电器启停特征类型与分支单元相同。

可以理解，在所述步骤S4中，由于分表的计量范围小很多，其负荷变化复杂程度也相对较小，因此分表可以采取高频计量或低频计量，即既可以选择与前述分支单元高频计量相同的计量频率，也可以选择相对低频的计量频率，例如每秒1次，并且一般来说，分表计量频率不必高于分支单元。在本实施例中，分表优选采用高频计量，提取出来的特定电器启停特征值更加精确，线路拓扑的识别也更准确。

其中，针对两种计量频率，特定电器的启停特征值会包括不同的特征分量。具体地，当采取高频计量特定电器启停特征时，阻性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、负荷变化方向、负荷变化值，短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长、负荷变化方向、负荷变化值。而当采取低频计量特定电器启停特征时，阻性电器和短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、负荷变化方向、负荷变化值。在实际应用中，可以根据实际情况，对这些特征分量进行组合，为不同环境定制不同的负荷特征值。其中，阻性电器的瞬态上升时长和短瞬态综合性电器的瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长属于瞬态特征分量，在计量频率较高时(如每周波计量或者每几个周波计量)有效，在计量频率相对低频时(如每秒计量)可不进行特征值比对。

可以理解，所述步骤S2和步骤S4中生成的负荷特征图谱是由一根根特征线构成，图谱的横轴是时间，时间轴的单位是计量周期，如采用每周波计量的高频计量其单位是20ms，采用每秒计量的低频计量其单位是1s。图6表示的是一个分支单元中的阻性电器启停的负荷特征图谱的示意图，图中两个刻度之间的时长为1秒，每一条斜线代表识别出来的一个负荷特征，即为一条特征线，特征线与时间轴的交点即为启停发生的时刻，特征线在时间轴上方代表电器启动，在时间轴下方则代表电器停止，特征线的高代表负荷变化的幅值，特征线在时间轴上的投影则代表瞬态上升时长。图7表示的是一个高频计量的分表的负荷特征图谱的示意图，图中两个刻度之间的时长是1秒，图谱中包含启、停各一的两条特征线。通过对一段时间内的电器启停的识别，分别生成分支单元的负荷特征图谱和分表的负荷特征图谱，通过对两者的比对，则可以得到分表与分支单元之间的分支关系。

可以理解，在所述步骤S5中，将至少一个分表的负荷特征图谱与一个分支单元的负荷特征图谱进行比对，若分表的负荷特征图谱中的所有特定电器启停特征值与分支单元的负荷特征图谱中对应的特定电器启停特征值全部匹配，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。当然，考虑到测量误差和偶然因素导致的误差，也可以采取以下判断条件：当分表的所有特定电器启停特征值与分支单元对应的特定电器启停特征值的匹配成功率超过预设值时，则判定该分表与该分支单元在同一分支上。可以理解，判断两个特征值是否匹配，需要判断两个特征值包含的所有特征分量是否相等，例如：若分表采取低频计量，则其特定电器启停特征值包含的特征分量为启停时刻、负荷变化方向(启或停)、负荷变化值，而若分支单元采取高频计量，对于阻性电器，则分支单元的特定电器启停特征值包含的特征分量包括启停时刻、瞬态上升时长、负荷变化方向、负荷变化值，对于短瞬态综合性电器，则分支单元的特定电器启停特征值包含的特征分量包括启停时刻、瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长、负荷变化方向、负荷变化值，此时需将分表的启停时刻、负荷变化方向和负荷变化值这三个特征分量与分支单元的启停时刻、负荷变化方向和负荷变化值进行比对，若这三个特征分量均相等，则判定两个负荷特征值匹配。

可以理解，由于分支单元和分表在时间上无法严格同步，因此会存在测量值的时间同步误差。为了消除时间同步误差，如图8所示，所述步骤S5中具体包括以下内容：

步骤S51：设定时间匹配误差；

步骤S52：根据时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

步骤S53：将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置处时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

可以理解，所述步骤S5中，通过设定时间匹配误差并基于时间匹配误差对分表图谱中的每一条特征线进行扩展，利用扩展后形成的特征窗口进行特征值比对识别，有效消除了时间同步误差带来的影响，提高了识别准确度。并且，基于分表与分支单元的特征值匹配成功比例来判定分表与分支单元之间的分支关系，采用了统计结果进行判断，而不是使用一次匹配的结果进行判断，减小了偶然因素导致的误差，使得识别结果更加准确。

其中，在所述步骤S51中，设定一个时间匹配误差ε，相差在2倍ε之内的两个时刻可以近似为同一时刻，ε的值可以根据实际情况设定，对于分表采用高频计量的系统，ε可以设定为若干个高频测量周期，而对于分表采用相对低频计量的系统，ε设定为对系统时间同步误差的容错值，即如果对一个系统的时间同步误差的最大容错为1秒，则将ε设置为1秒。

可以理解，在所述步骤S52中，如图9所示，将分表的负荷特征图谱中的每一条特征线前后平移ε，生成一个扩展的负荷特征图谱，原图谱中的每条没有宽度的特征线变成了新图谱中的一个有宽度的特征窗口，图9中的虚线即为原图谱中的特征线，例如图7中的负荷特征图谱中的特征线。

可以理解，在所述步骤S53中，将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置处时，分表的负荷特征图谱中的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元位于同一分支上，如果找不到这样一个位置，则分表与这个分支单元匹配失败，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。其中，这个预设值可以根据实际情况设定，例如设定为80％，即分表图谱经过平移后，如果超过80％的特征窗口内都包含有分支单元的特征值匹配的特征线，那么该分表则与这个分支单元匹配成功。

可以理解，在所述步骤S53中，当分表为相对低频计量时，其时间匹配误差中已经包含时间同步的容错值，因此在进行图谱比对时，一般不必再进行平移，如果还需要进行平移才能匹配成功，则说明该分表与分支单元间的时间同步误差超出了容错值，该分表需要重新校时。而当分表为高频计量时，分表的负荷特征图谱移动的距离即为分表与分支单元之间的时间同步误差。

其中，所述步骤S53中的特征值匹配指的是分表的特定电器启停特征值中的所有特征分量与分支单元的特定电器启停特征值中对应的特征分量均相等。但是，在实际的测量系统中，特征值包含的特征分量除了负荷变化方向外，其它特征分量均存在测量误差，其中，启停时间这一特征分量的误差可以通过步骤S52中的特征窗口来消除。因此，为了消除测量误差，所述步骤S53中通过以下内容判断分支单元的特征值与分表的特征值是否匹配：

对特定电器启停特征值包含的特征分量设定各自的最大相对误差，当分表的所有特征分量与分支单元对应的特征分量之间的差值百分比均小于其最大相对误差时，则判定两个特征值匹配。具体地，对瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长、负荷变化值这几个特征分量设定最大相对误差δ，当分表与分支单元间该特征分量的差值百分比小于δ时，则认为该特征分量匹配，只有分表的所有特征分量均与分支单元匹配时，才判定两个特征值匹配。通过对特征分量设定最大相对误差进行测量误差容错，进一步提高了识别准确度。

另外，如图10所示，本发明还提供一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统，其优选采用如上所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，具体地，所述系统包括：

数据采集模块，用于采集台区内所有分支单元和至少一个分表的负荷数据；

特征识别模块，用于从负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

图谱生成模块，用于基于一个时间段内所有分支单元和至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各自的负荷特征图谱；

比对分析模块，用于将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，并根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

线路拓扑识别模块，用于将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑。

本发明的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统，其负荷特征提取不再依赖于台区全节点，可以按需调整抄读范围并进行相应识别，极端情况下，甚至可以分解为一次只抄读一个分表和所有分支单元的负荷数据，再利用负荷特征图谱比对来识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元，然后按照负荷值大小对多个分支单元进行排序即可得到该分表所在分支的线路拓扑，再对其它分表重复操作，即可得到整个台区内所有分表所在分支的线路拓扑，即实现了整个台区的线路拓扑识别。本系统不再受制于HPLC网络的带宽问题，可以有效地应用于大台区的线路拓扑识别。并且，通过基于特定电器的启停特征生成的负荷特征图谱进行比对来识别线路拓扑，由于特定电器的启停特征的特性，其易于从所有的负荷数据中快速、准确地识别出来，从而提高了识别结果的准确性和识别效率。

如图11所示，所述比对分析模块具体包括：

时间匹配误差设定单元，用于设定时间匹配误差；

图谱扩展单元，用于根据设定的时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

比对分析单元，用于将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置处时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

可以理解，本实施例的系统中各个模块的工作原理及工作过程与上述方法实施例的内容相对应，故在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采集台区内所有分支单元的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S2：基于一个时间段内所有分支单元的特定电器启停特征对应生成各个分支单元的负荷特征图谱；

步骤S3：采集台区内至少一个分表的负荷数据，并从其负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

步骤S4：基于同一个时间段内该至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各个分表的负荷特征图谱；

步骤S5：将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

步骤S6：将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑；

步骤S7：重复执行步骤S3～步骤S6，完成所有分表所在分支的线路拓扑识别；

所述步骤S5中具体包括以下内容：

步骤S51：设定时间匹配误差；

步骤S52：根据时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

步骤S53：将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

2.如权利要求1所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

所述步骤S53中的特征值匹配指的是分表的特定电器启停特征值中的所有特征分量与分支单元的特定电器启停特征值中对应的特征分量均相等。

3.如权利要求1所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

所述步骤S53中通过以下内容判断分支单元的特征值与分表的特征值是否匹配：

对特定电器启停特征值包含的特征分量设定各自的最大相对误差，当分表的所有特征分量与分支单元对应的特征分量之间的差值百分比均小于其最大相对误差时，则判定两个特征值匹配。

4.如权利要求1所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

所述时间匹配误差设定为若干个高频测量周期或者系统时间同步误差的容错值。

5.如权利要求1所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

当分表和分支单元均采用高频计量时，所述步骤S53中分表的负荷特征图谱移动的距离即为该分表与该分支单元之间的时间同步误差。

6.如权利要求1所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

所述特定电器的启停特征包括阻性电器的启停特征和/或短瞬态综合性电器的启停特征。

7.如权利要求6所述的基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的方法，其特征在于，

所述分支单元和所述分表采取高频计量或低频计量；

当采取高频计量特定电器启停特征时，阻性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、负荷变化方向、负荷变化值，短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、瞬态上升时长、瞬态负荷峰值、瞬态下降时长、负荷变化方向、负荷变化值；

当采取低频计量特定电器启停特征时，阻性电器和短瞬态综合性电器的启停特征值中包含的特征分量为启停时刻、负荷变化方向、负荷变化值。

8.一种基于电器启停的负荷特征识别台区线路拓扑的系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集台区内所有分支单元和至少一个分表的负荷数据；

特征识别模块，用于从负荷数据中识别出特定电器的启停特征；

图谱生成模块，用于基于一个时间段内所有分支单元和至少一个分表的特定电器启停特征对应生成各自的负荷特征图谱；

比对分析模块，用于将每个分表的负荷特征图谱与所有分支单元的负荷特征图谱进行逐一比对，并根据比对结果识别出与该分表在同一分支上的多个分支单元；

线路拓扑识别模块，用于将该多个分支单元按照负荷值从大到小进行排序，负荷值越大的分支单元在该分支中的位置越靠前，从而得到该分表所在分支的线路拓扑；

所述比对分析模块包括：

时间匹配误差设定单元，用于设定时间匹配误差；

图谱扩展单元，用于根据设定的时间匹配误差将分表的负荷特征图谱中每一条特征线前后平移一个时间匹配误差以形成特征窗口，并生成扩展后的负荷特征图谱；

比对分析单元，用于将分表扩展后的负荷特征图谱与分支单元的负荷特征图谱进行前后平移比对，若移动到某一位置时，分表的所有特征窗口内包含分支单元的特征值匹配的特征线的比例超过预设值，则判定该分表与该分支单元在同一分支上，否则，判定该分表与该分支单元不在同一分支上，继续与下一个分支单元进行比对。

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