CN112564095B - 一种配电网线变关系数据校验方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种配电网线变关系数据校验方法和系统，所述方法包括：批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；获取近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的三相电压序列数据；以天为单位计算每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离；以电压序列数据之间的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性,将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，构建变压器线变关系数据校验模型；校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确。本发明可快速有效地校验配电网线变关系数据是否正确，有较大推广应用价值。

Description

一种配电网线变关系数据校验方法和系统

技术领域

本发明属于配电网拓扑结构数据处理技术领域，涉及一种配电网线变关系数据校验方法和系统。

背景技术

配电网拓扑结构数据是电网公司营销、配电网以及调控运行相关专业融合的基础，尤其是配变与线路的拓扑连接关系，其相关数据的缺失以及不准确已经严重影响了客户报修定位、配电网停电故障校验、线损精益化管理等业务的有效开展。

由于配电网资产众多、城市配电网大量敷设地下电缆、以及配电网拓扑结构动态变化的特点，依靠传统人工巡线方式开展配电网拓扑结构数据的校验，既耗时耗力、又无法及时实现数据更新，很难达到预期的效果。

随着智能电表及用电信息采集系统推广普及，积累了海量变压器监测数据，基于智能电表大数据分析开展配电网拓扑结构数据校验是切实可行的。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种配电网线变关系数据校验方法和系统，可快速有效地校验电网线变关系数据的正确性，解决了依靠传统人工巡线方式开展配电网线变关系数据校验耗时耗力、又无法及时实现数据更新的问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

步骤2：确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

步骤3：获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的A、B、C三相电压序列数据；

步骤4：以天为单位计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

步骤5：以步骤4得到的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；

步骤6：统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性，将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，采用逻辑回归模型构建变压器线变关系数据校验模型；

步骤7：采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，步骤3中，当变压器某个时间点A、B、C相电压不平衡时，计算A、B、C相电压的等效电压值v作为变压器该时间点电压，具体公式如下：

其中，AN′、BN′、CN′为变压器某个时间点A、B、C相电压值。

当变压器某个时间点A、B、C相电压平衡时，选择A相电压值作为变压器该时间点电压。

优选地，通过迭代法求等效电压值v的近似解，具体方法如下：

假设min_v＝min(AN′、BN′、CN′)，max_v＝max(AN′、BN′、CN′)，则v∈[min_v,max_v]；

以min_v为起点，以近似解精度为步长递增遍历[min_v,max_v]解空间，最后选取一个最优解使得公式(1)左边计算结果与2π之差的绝对值最小。

优选地，步骤4中，变压器电压序列数据之间的相关距离d，计算公式如下：

其中，x_i和y_i为变压器x、y在i采样点的电压值，

和

分别表示变压器x和y的电压均值，n为采样点数。

优选地，所述步骤5，包括以下步骤：

步骤5.1：计算变压器o的k-距离dist_k(o)：

在给定变压器集合D中，dist_k(o)是变压器o与其第k个最近邻之间的相关距离；

步骤5.2：查找变压器o的k-距离邻域N_k(o)：

在给定变压器集合D中，查找得到变压器o的距离不超过dist_k(o)的所有变压器的集合：N_k(o)＝{o′|o′∈D,dist(o,o′)≤dist_k(o)}；

步骤5.3：计算变压器o到每个邻域变压器o′的可达距离：reachdist_k(o′←o)：reachdist_k(o′←o)＝max{dist_k(o′),dist(o,o′)}

步骤5.4：计算变压器o的局部可达密度lrd_k(o)：

其中，|N_k(o)|为N_k(o)变压器的数量；

步骤5.5：计算变压器o的局部离群点因子LOF_k(o)：

优选地，步骤6中，采用逻辑回归模型构建如下变压器线变关系数据校验模型；

其中，X₁,…,X₈是变压器的局部离群点因子在不同区间出现的频率；p(Y＝1)表示变压器线变关系正确的概率，e是自然对数的底数，β₀,β₁,...β₈为模型参数，β₀也称为截距。

优选地，步骤6中，变压器局部离群点因子值LOF在(-∞,1)出现频率作为变压器输入属性X₁数值，在[1,1.1)出现频率作为变压器输入属性X₂数值，在[1.1,1.2)出现频率作为变压器输入属性X₃数值，在[1.2,1.3)出现频率作为变压器输入属性X₄数值，在[1.3,1.4)出现频率作为变压器输入属性X₅数值，在[1.4,1.5)出现频率作为变压器输入属性X₆数值，在[1.5,1.6)出现频率作为变压器输入属性X₇数值，在[1.6,+∞)出现频率作为变压器输入属性X₈数值。

本发明还公开了一种配电网线变关系数据校验系统，所述系统包括：

配电线路数据获取模块，用于批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

变压器列表获取模块，用于确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

电压数据获取模块，用于获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的A、B、C三相电压序列数据；

第一计算模块，用于以天为单位计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

第二计算模块，用于以第一计算模块得到的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；

模型构建模块，用于统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性,将其线变关系数据是否正确作为其输出属性,构建变压器线变关系数据校验模型；

校验模块，用于采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确。

本申请所达到的有益效果：

本发明利用变压器监测数据开展配电网线变关系数据校验，可快速有效地验线变拓扑连接关系的正确性，有效解决了但依靠传统人工巡线方式开展配电网拓扑结构数据的校验，既耗时耗力、又无法及时实现数据更新的问题。

附图说明

图1是本发明一种配电网线变关系数据校验方法的流程图；

图2是本发明实施例中某10KV线路变压器A、B、C三相电压经过等效计算后电压曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本发明的一种配电网线变关系数据校验方法，如图1所示，包括步骤1-7。

步骤1：批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

步骤2：从生产管理系统获取配电网线变关系数据，确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

步骤3：从用电信息采集系统获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器最近一段时间的A、B、C三相电压序列数据；

当变压器某个时间点A、B、C相电压不平衡时，计算A、B、C相电压的等效电压值v作为变压器该时间点电压，具体公式如下：

其中，AN′、BN′、CN′为变压器某个时间点A、B、C相电压值，公式(1)只有等效电压值v一个未知数，通过迭代法求v的近似解。

当变压器某个时间点A、B、C相电压平衡时，选择A相电压值作为变压器该时间点电压。

通过迭代法求等效电压值v的近似解，具体方法如下：

假设min_v＝min(AN′、BN′、CN′)，max_v＝max(AN′、BN′、CN′)，则v∈[min_v,max_v]；

若v近似解精度取为0.001，则以min_v为起点，按照0.001的步长递增遍历[min_v,max_v]解空间，最后选取一个最优解使得公式(1)左边计算结果与2π之差的绝对值最小。

2019年1月21日某10KV线路下所有变压器A、B、C三相电压经过等效计算后电压曲线图2所示。

步骤4：以天为单位，计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

变压器电压序列数据之间的相关距离d，计算公式如下：

其中，x_i和y_i为变压器x、y在i采样点的电压值，

和

分别表示变压器x和y的电压均值，n为采样点数。

某10KV线路下各变压器电压序列数据相关距离矩阵如表1所示。

表1某10KV线路下各变压器电压序列数据相关距离矩阵

	配变1	配变2	配变3	配变4	…	配变29
							配变1	0	0.039	0.074	0.069	…	0.415
配变2	0.039	0	0.009	0.016	…	0.251
							配变3	0.074	0.009	0	0.011	…	0.202
配变4	0.069	0.016	0.011	0	…	0.193
							…	…	…	…	…	…	…
配变29	0.415	0.251	0.202	0.193	…	0

相关距离越小，两条电压曲线波动越相似。

步骤5：以步骤4得到的相关距离d作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子，包括以下步骤：

步骤5.1：计算变压器o的k-距离dist_k(o)：

在给定变压器集合D中，dist_k(o)是变压器o与其第k个最近邻之间的相关距离d；

步骤5.2：查找变压器o的k-距离邻域N_k(o)：

在给定变压器集合D中，查找得到变压器o的距离不超过dist_k(o)的所有变压器的集合：N_k(o)＝{o′|o′∈D,dist(o,o′)≤dist_k(o)}；

步骤5.3：计算变压器o到每个邻域变压器o′的可达距离：reachdist_k(o′←o)：reachdist_k(o′←o)＝max{dist_k(o′),dist(o,o′)}

步骤5.4：计算变压器o的局部可达密度lrd_k(o)：

其中，|N_k(o)|为N_k(o)变压器的数量；

步骤5.5：计算变压器o的局部离群点因子LOF_k(o)：

以表1中的相关距离作为该线路各变压器电压曲线之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子，得到表2。

表2某10KV线路XX下各变压器局部离群点因子

配变名称	所属线路	LOF	采集日期
				配变22	线路XX	1.275	2019-01-21
配变4	线路XX	1.131	2019-01-21
				配变7	线路XX	1.128	2019-01-21
配变17	线路XX	1.112	2019-01-21
				…	…	…	…
配变20	线路XX	0.997	2019-01-21

步骤6：统计预设时间段所有线路所有变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性,将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，采用逻辑回归构建变压器线变关系数据校验模型。

其中，X₁,…,X₈是变压器的局部离群点因子在不同区间出现的频率；p(Y＝1)表示变压器线变关系正确的概率，e是自然对数的底数，β₀,β₁,...β₈为模型参数，β₀也称为截距。

某10KV线路XX在1月份每台变压器LOF值在不同区间出现的频率作为输入属性，变压器局部离群点因子值LOF在(-∞,1)出现频率作为变压器输入属性X₁数值，在[1,1.1)出现频率作为变压器输入属性X₂数值，在[1.1,1.2)出现频率作为变压器输入属性X₃数值，在[1.2,1.3)出现频率作为变压器输入属性X₄数值，在[1.3,1.4)出现频率作为变压器输入属性X₅数值，在[1.4,1.5)出现频率作为变压器输入属性X₆数值，在[1.5,1.6)出现频率作为变压器输入属性X₇数值，在[1.6,+∞)出现频率作为变压器输入属性X₈数值。某10KV线路XX1月份变压器LOF值分布及线变关系是否正确如表3所示。

表3某10KV线路XX在1月份变压器LOF值在不同区间出现频率及线变关系是否正确

配变名称

线路名称

F<sub>1</sub>

F<sub>2</sub>

F<sub>3</sub>

…

F<sub>8</sub>

是否正确

配变1

线路XX

0

0

27

…

0

是

配变2

线路XX

0

26

4

…

0

是

配变3

线路XX

0

9

22

…

0

是

配变4

线路XX

0

11

20

…

0

是

…

…

…

…

…

…

…

…

配变29

线路XX

0

0

0

…

1

否

步骤7：采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确，即计算待校验配电线路变压器局部离群点因子，将待校验配电线路变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性，采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器的线变关系数据是否正确。

采用变压器线变关系数据校验模型，利用2019年3月配电网线变关系数据对某公司1050条10kV线路44826个变压器的拓扑连接关系进行校验,得出线变关系数据错误的744台变压器；

配电运检人员对判断线变关系数据错误的744台变压器进行了现场核查,发现线变关系数据错误变压器409台,计量表与变压器挂接关系错误变压器221台,现场变压器负荷专供但PMS系统台账未及时更新变压器57台。

结果证明与仅依靠人力现场巡测相比，本发明可切实有效地校验电网线变关系数据的正确性，解决了依靠传统人工巡线方式开展配电网线变关系数据校验耗时耗力、又无法及时实现数据更新的问题。

本发明的一种配电网线变关系数据校验系统，包括：

配电线路数据获取模块，用于批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

变压器列表获取模块，用于确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

电压数据获取模块，用于获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的A、B、C三相电压序列数据；

第一计算模块，用于以天为单位计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

第二计算模块，用于以第一计算模块得到的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；

模型构建模块，用于统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性，将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，采用逻辑回归模型构建变压器线变关系数据校验模型；

校验模块，用于采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

步骤2：确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

步骤3：获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的A、B、C三相电压序列数据；

步骤4：以天为单位计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

步骤5：以步骤4得到的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；

步骤6：统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性，将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，采用逻辑回归模型构建变压器线变关系数据校验模型；

步骤7：采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确；

步骤3中，当变压器某个时间点A、B、C相电压不平衡时，计算A、B、C相电压的等效电压值v作为变压器该时间点电压，具体公式如下：

其中，AN′、BN′、CN′为变压器某个时间点A、B、C相电压值；

当变压器某个时间点A、B、C相电压平衡时，选择A相电压值作为变压器该时间点电压；

步骤6中，采用逻辑回归模型构建如下变压器线变关系数据校验模型；

其中，X₁,…,X₈是变压器的局部离群点因子在不同区间出现的频率；p(Y＝1)表示变压器线变关系正确的概率，e是自然对数的底数，β₀,β₁,...β₈为模型参数，β₀也称为截距。

2.根据权利要求1所述的一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

通过迭代法求等效电压值v的近似解，具体方法如下：

假设min_v＝min(AN′、BN′、CN′)，max_v＝max(AN′、BN′、CN′)，则v∈[min_v,max_v]；

以min_v为起点，以近似解精度为步长递增遍历[min_v,max_v]解空间，最后选取一个最优解使得公式(1)左边计算结果与2π之差的绝对值最小。

3.根据权利要求1所述的一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

步骤4中，变压器电压序列数据之间的相关距离d，计算公式如下：

其中，x_i和y_i为变压器x、y在i采样点的电压值，

和

分别表示变压器x和y的电压均值，n为采样点数。

4.根据权利要求1所述的一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

所述步骤5，包括以下步骤：

步骤5.1：计算变压器o的k-距离dist_k(o)：

在给定变压器集合D中，dist_k(o)是变压器o与其第k个最近邻之间的相关距离；

步骤5.2：查找变压器o的k-距离邻域N_k(o)：

在给定变压器集合D中，查找得到变压器o的距离不超过dist_k(o)的所有变压器的集合：N_k(o)＝{o′|o′∈D,dist(o,o′)≤dist_k(o)}；

步骤5.3：计算变压器o到每个邻域变压器o′的可达距离：

reachdist_k(o′←o)：reachdist_k(o′←o)＝max{dist_k(o′),dist(o,o′)}

步骤5.4：计算变压器o的局部可达密度lrd_k(o)：

其中，|N_k(o)|为N_k(o)变压器的数量；

步骤5.5：计算变压器o的局部离群点因子LOF_k(o)：

5.根据权利要求1所述的一种配电网线变关系数据校验方法，其特征在于：

步骤6中，变压器局部离群点因子值LOF在(-∞,1)出现频率作为变压器输入属性X₁数值，在[1,1.1)出现频率作为变压器输入属性X₂数值，在[1.1,1.2)出现频率作为变压器输入属性X₃数值，在[1.2,1.3)出现频率作为变压器输入属性X₄数值，在[1.3,1.4)出现频率作为变压器输入属性X₅数值，在[1.4,1.5)出现频率作为变压器输入属性X₆数值，在[1.5,1.6)出现频率作为变压器输入属性X₇数值，在[1.6,+∞)出现频率作为变压器输入属性X₈数值。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种配电网线变关系数据校验方法的配电网线变关系数据校验系统，其特征在于：

所述系统包括：

配电线路数据获取模块，用于批量获取已知线变关系的配电线路数据，作为训练样本集合；

变压器列表获取模块，用于确定训练样本集合中每条配电线路下所有变压器列表；

电压数据获取模块，用于获取训练样本集合中近期预设时间段每条配电线路下所有变压器的A、B、C三相电压序列数据；

第一计算模块，用于以天为单位计算训练样本集合中每条配电线路下各变压器电压序列数据之间的相关距离，以度量同一条配电线路下各变压器电压序列的相似性；

第二计算模块，用于以第一计算模块得到的相关距离作为变压器之间的距离，计算每个变压器的局部离群点因子；

模型构建模块，用于统计预设时间段变压器局部离群点因子值在不同区间出现的频率作为变压器输入属性，将其线变关系数据是否正确作为其输出属性，采用逻辑回归模型构建变压器线变关系数据校验模型；

校验模块，用于采用变压器线变关系数据校验模型，校验待校验的配电变压器线变关系数据是否正确。

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