CN112615375A - 一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法 - Google Patents

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CN112615375A CN202011572982.3A CN202011572982A CN112615375A CN 112615375 A CN112615375 A CN 112615375A CN 202011572982 A CN202011572982 A CN 202011572982A CN 112615375 A CN112615375 A CN 112615375A
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Abstract

本发明提供一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法。所述方法具体步骤为：采集智能开关的编码信息和抄表目录上各电表和智能开关记录的有功功率时序数据；根据智能开关的编码信息，形成并简化低压台区拓扑连接关系，构建能反映各回路网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵；利用1级分支线上智能开关和电表记录的有功功率数据，基于二次规划模型进行1级分支线户识别；在1级分支线户关系基础上，利用流通关系矩阵和分支线上智能开关记录的有功功率数据以及电表数据，构建2、3级分支线户识别模型；对每回1级分支线求解构建的2、3级分支线户识别模型，得到低压台区2、3级分支线户关系。本发明具有成本低、工程应用价值高的特点。

Description

一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法
技术领域
本发明涉及电力低压配电网技术领域，尤其涉及一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法。
背景技术
低压台区是直面用户供电的“最后一百米”环节，其运维管理的智能化水平将直接影响客户满意度的高低。但一直以来，由于低压台区拓扑信息(变-线-相-户关系)缺失或不准确，导致复电效率低、低电压治理针对性差、线损统计异常等问题，制约了台区运维管理水平的提高，进而影响客户满意度的持续提升。因此，推进低压台区拓扑精准识别具有迫切需求。
基于用户运行数据的数据分析法具备改造量小，投入产出比大等优点，已成为解决低压台区拓扑识别问题的重要技术方向。文献(邹时容,陆慧,洪梓铭,等.基于动态时间序列电压相关性分析的低压配电网拓扑校核[J].广东电力,2020,33(05):52-59.)提出一种基于动态时间序列分割的电压相关性分析方法用于低压配电网的拓扑校核。文献(张丽强,丛伟,董罡,等.基于多元线性回归的单相电表相别判断方法[J].电力自动化设备,2020,40(05):144-156+187.)依据单相电表采集电气量与供电台区关口电表采集电气量间的关联关系，提出一种基于多元线性回归的单相电表相别判断方法。文献(唐捷,蔡永智,周来,等.基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法[J].电力系统自动化,2020,44(11):127-137.)综合利用电压、电流时序数据，提出了基于数据驱动的低压配电网线户关系识别方法。上述文献分别研究了低压台区的户变校核、相户识别和一级分支线户关系识别，但还没有涉及到1级分支线一下的2、3级级分支线户识别。
随着低压智能开关的逐渐成熟与应用，低压台区各级分支箱的运行数据采集通信可实现自动化、保护可实现智能化，为低压台区运行状态透明感知与主动自愈提供了基础保障。为此，本发明融合低压台区分支线上配置的智能开关记录的分支线路数据和电表计量数据，将低压台区拓扑关系从一级分支线户关系识别进一步细化到2、3级分支线户关系识别，可提升低压台区拓扑关系辨识度。
发明内容
本发明的目的在于解决低压台区多级分支线户识别的问题，可提升低压台区拓扑关系辨识度，有助于低压配电网运维，从而提升提高电网企业运行效益和客户满意度。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，包括以下步骤：
S1、采集智能开关的编码信息和抄表目录上各电表和智能开关记录的有功功率时序数据；
S2、根据智能开关的编码信息，形成并简化低压台区拓扑连接关系，构建能反映各回路网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵；
S3、利用1级分支线上智能开关和电表记录的有功功率数据，基于二次规划模型进行1级分支线户识别；
S4、在1级分支线户关系基础上，利用流通关系矩阵和分支线上智能开关记录的有功功率数据以及电表数据，构建2、3级分支线户识别模型；
S5、对每回1级分支线求解步骤S4中构建的2、3级分支线户识别模型，得到低压台区2、3级分支线户关系。
进一步地，步骤S1中，智能开关指的是具备分支线分相电压、电流、有功功率数据以及停电事件记录数据采集功能，并可通过RS485转载波/微功率无线/双模通信方式与配变终端通信的开关设备。
进一步地，智能开关的编码信息包括智能开关所处低压出线和分支线级别信息。
进一步地，低压台区拓扑连接关系可简化成仅保留智能开关所在支路的网络拓扑连接关系。
进一步地，步骤S2中，构建能反映简化网络拓扑连接关系中各回路支路有功功率流通关系矩阵，具体指的是，一个低压台区中需构建p个关系矩阵Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目，矩阵元素aij取值原则如下：
Figure BDA0002858458250000021
进一步地，步骤S3中，二次规划模型具体如下：
Figure BDA0002858458250000022
式中，T表示数据采集周期的总时段数；p表示低压台区出线总回数；
Figure BDA0002858458250000031
是电表g在t时刻有功功率值；
Figure BDA0002858458250000032
表示t时刻第k回出线
Figure BDA0002858458250000033
相线路首端的有功功率值；
Figure BDA0002858458250000034
表示电表g与低压台区1级分支线归属关系的二进制变量，当
Figure BDA0002858458250000035
等于1时，表示电表g归属于第k回出线
Figure BDA0002858458250000036
相1级分支线，否则电表g不属于第k回出线
Figure BDA0002858458250000037
相1级分支线。
进一步地，步骤S4具体包括如下步骤：
S4.1、智能开关记录的支路有功功率，并不是各支路上用户的总有功功率，通过网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵转换得到流经各回路支路上用户的有功功率，如下所示：
Figure BDA0002858458250000038
式中，
Figure BDA0002858458250000039
为第k回出线
Figure BDA00028584582500000310
相线路的支路有功功率矩阵，
Figure BDA00028584582500000311
Figure BDA00028584582500000312
Figure BDA00028584582500000313
为流经第k回出线
Figure BDA00028584582500000314
相线路上支路o上所有用户的有功功率；O为各回出线上支路数向量，O＝[O(1),…,O(k),…,O(p)]，O(k)数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure BDA00028584582500000315
为智能开关记录的第k回出线
Figure BDA00028584582500000316
相线路的有功功率矩阵，
Figure BDA00028584582500000317
Figure BDA00028584582500000318
为第k回出线
Figure BDA00028584582500000319
相支路o上的智能开关记录的支路有功功率；Ak为反映智能开关与分支线连接关系的关系矩阵，Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目；
S4.2、基于一级分支线户关系，构建2、3级分支线户识别模型。
进一步地，步骤S4.2中，2、3级分支线户识别模型具体如下：
Figure BDA00028584582500000320
式中，T表示数据采集周期的总时段数；O(k)为第k回出线上支路数，数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure BDA00028584582500000321
为流经第k回出线
Figure BDA00028584582500000322
相线路上支路o上所有用户的有功功率；
Figure BDA00028584582500000323
是第k回出线
Figure BDA00028584582500000324
相线路上电表q在t时刻有功有功功率值；
Figure BDA00028584582500000331
为第k回出线
Figure BDA00028584582500000325
相线路上用户数；
Figure BDA00028584582500000326
表示电表q与第k回出线
Figure BDA00028584582500000327
相线路上支路o归属关系的二进制变量，当
Figure BDA00028584582500000328
等于1时，表示电表q归属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000329
相线路上支路o，反之则电表q不属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000330
相线路上支路o。
进一步地，支路o涵括了1级分支线下的2、3级分支，因此明确支路o的线户连接关系，即可得到2、3级分支线户关系。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)利用低压台区分支线上配置的智能开关记录的分支线路数据，无需在低压配电网中增加其它采集终端，因此本发明具有成本低、工程量小的特点；
(2)可以将低压台区拓扑关系从一级分支线户关系识别进一步细化到2、3级分支线户关系识别，提升低压台区拓扑关系辨识度。
附图表说明
图1是一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法的流程图；
图2为示例台区仅保留智能开关所在支路的网络拓扑简化连接图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的具体实施做进一步说明。
实施例：
一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、采集智能开关的编码信息和抄表目录上各电表和智能开关记录的有功功率时序数据；
智能开关指的是具备分支线分相电压、电流、有功功率数据以及停电事件记录数据采集功能，并可通过RS485转载波/微功率无线/双模通信方式与配变终端通信的开关设备。智能开关的编码信息包括智能开关所处低压出线和分支线级别信息。
本实施例中，低压台区共有三回出线，192个单相用户，15个三相用户，在识别过程中将三相用户视为3个独立的单相用户，因此该台区共有251个单相用户待识别。S表示智能开关，该台区共装设了17个智能开关，第一回出线上5个智能开关，第二回出线上7个智能开关，第三回出线上5个智能开关，智能开关的编码信息如表1所示：
表1低压台区智能开关的编码信息
1级分支线 2级分支线 3级分支线
S1 S12；S13 S134；S135
S2 S22；S23 S224；S225；S236；S237
S3 S32；S33 S334；S335
S2、根据智能开关的编码信息，形成并简化低压台区拓扑连接关系，构建能反映各回路网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵；
低压台区拓扑连接关系可简化成仅保留智能开关所在支路的网络拓扑连接关系。构建能反映简化网络拓扑连接关系中各回路支路有功功率流通关系矩阵，具体指的是，一个低压台区中需构建p个关系矩阵Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目，矩阵元素aij取值原则如下：
Figure BDA0002858458250000051
本实施例中，台区仅保留智能开关所在支路的网络拓扑简化连接图如图2所示。低压台区共有3回出线，因此流通关系矩阵共有3个，如下所示：
Figure BDA0002858458250000052
Figure BDA0002858458250000053
S3、利用1级分支线上智能开关和电表记录的有功功率数据，基于二次规划模型进行1级分支线户识别；
二次规划模型具体如下：
Figure BDA0002858458250000054
式中，T表示数据采集周期的总时段数；p表示低压台区出线总回数；
Figure BDA0002858458250000055
是电表g在t时刻有功功率值；
Figure BDA0002858458250000056
表示t时刻第k回出线
Figure BDA0002858458250000057
相线路首端的有功功率值；
Figure BDA0002858458250000058
表示电表g与低压台区1级分支线归属关系的二进制变量，当
Figure BDA0002858458250000059
等于1时，表示电表g归属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000510
相1级分支线，否则电表g不属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000511
相1级分支线。
本实施例中，低压台区1级分支线户关系如表2所示：
表2示例低压台区1级分支线户关系
Figure BDA0002858458250000061
注：表格中S表示单相用户，T表示三相用户，T后面的编号代表三相电表的编号以及该表所属相位，末位的1、2、3分别代表表A、B、C相，如T11、T12、T13分别代表编号为1的三相电表的A相、B相和C相。
S4、在1级分支线户关系基础上，利用流通关系矩阵和分支线上智能开关记录的有功功率数据以及电表数据，构建2、3级分支线户识别模型，具体包括如下步骤：
S4.1、智能开关记录的支路有功功率，并不是各支路上用户的总有功功率，通过网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵转换得到流经各回路支路上用户的有功功率，如下所示：
Figure BDA0002858458250000071
式中，
Figure BDA0002858458250000072
为第k回出线
Figure BDA0002858458250000073
相线路的支路有功功率矩阵，
Figure BDA0002858458250000074
Figure BDA0002858458250000075
Figure BDA0002858458250000076
为流经第k回出线
Figure BDA0002858458250000077
相线路上支路o上所有用户的有功功率；O为各回出线上支路数向量，O＝[O(1),…,O(k),…,O(p)]，O(k)数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure BDA0002858458250000078
为智能开关记录的第k回出线
Figure BDA0002858458250000079
相线路的有功功率矩阵，
Figure BDA00028584582500000710
Figure BDA00028584582500000711
为第k回出线
Figure BDA00028584582500000712
相支路o上的智能开关记录的支路有功功率；Ak为反映智能开关与分支线连接关系的关系矩阵，Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目；
S4.2、基于一级分支线户关系，构建2、3级分支线户识别模型，具体如下：
Figure BDA00028584582500000713
式中，T表示数据采集周期的总时段数；O(k)为第k回出线上支路数，数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure BDA00028584582500000714
为流经第k回出线
Figure BDA00028584582500000715
相线路上支路o上所有用户的有功功率；
Figure BDA00028584582500000716
是第k回出线
Figure BDA00028584582500000717
相线路上电表q在t时刻有功有功功率值；
Figure BDA00028584582500000718
为第k回出线
Figure BDA00028584582500000719
相线路上用户数；
Figure BDA00028584582500000720
表示电表q与第k回出线
Figure BDA00028584582500000721
相线路上支路o归属关系的二进制变量，当
Figure BDA00028584582500000722
等于1时，表示电表q归属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000723
相线路上支路o，反之则电表q不属于第k回出线
Figure BDA00028584582500000724
相线路上支路o。
支路o涵括了1级分支线下的2、3级分支，因此明确支路o的线户连接关系，即可得到2、3级分支线户关系。
S5、对每回1级分支线求解步骤S4中构建的2、3级分支线户识别模型，得到低压台区2、3级分支线户关系；
本实施例中，低压台区2、3级分支线户关系如表3所示：
表3示例低压台区2、3级分支线户关系
Figure BDA00028584582500000725
Figure BDA0002858458250000081
Figure BDA0002858458250000091
结合低压台区实际连接拓扑可知，表3所示结果正确反映了示例低压台区2、3级分支线户关系。
S6、采用识别的低压台区多级分支线户关系进行低压台区线损统计管理和停电故障研判工作。
综上所述，上述实施例说明了采用本发明实施例提供的融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法的有效性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集智能开关的编码信息和抄表目录上各电表和智能开关记录的有功功率时序数据；
S2、根据智能开关的编码信息，形成并简化低压台区拓扑连接关系，构建能反映各回路网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵；
S3、利用1级分支线上智能开关和电表记录的有功功率数据，基于二次规划模型进行1级分支线户识别；
S4、在1级分支线户关系基础上，利用流通关系矩阵和分支线上智能开关记录的有功功率数据以及电表数据，构建2、3级分支线户识别模型；
S5、对每回1级分支线求解步骤S4中构建的2、3级分支线户识别模型，得到低压台区2、3级分支线户关系。
2.根据权利要求1所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，步骤S1中，智能开关指的是具备分支线分相电压、电流、有功功率数据以及停电事件记录数据采集功能，并可通过RS485转载波/微功率无线/双模通信方式与配变终端通信的开关设备。
3.根据权利要求1所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，智能开关的编码信息包括智能开关所处低压出线和分支线级别信息。
4.根据权利要求1所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，低压台区拓扑连接关系可简化成仅保留智能开关所在支路的网络拓扑连接关系。
5.根据权利要求4所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，步骤S2中，构建能反映简化网络拓扑连接关系中各回路支路有功功率流通关系矩阵，具体指的是，一个低压台区中需构建p个关系矩阵Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目，矩阵元素aij取值原则如下：
Figure FDA0002858458240000011
6.根据权利要求5所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，步骤S3中，二次规划模型具体如下：
Figure FDA0002858458240000021
式中，T表示数据采集周期的总时段数；p表示低压台区出线总回数；
Figure FDA0002858458240000023
是电表g在t时刻有功功率值；
Figure FDA0002858458240000025
表示t时刻第k回出线
Figure FDA0002858458240000029
相线路首端的有功功率值；
Figure FDA0002858458240000024
表示电表g与低压台区1级分支线归属关系的二进制变量，当
Figure FDA0002858458240000026
等于1时，表示电表g归属于第k回出线
Figure FDA0002858458240000027
相1级分支线，否则电表g不属于第k回出线
Figure FDA0002858458240000028
相1级分支线。
7.根据权利要求6所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，步骤S4具体包括如下步骤：
S4.1、智能开关记录的支路有功功率，并不是各支路上用户的总有功功率，通过网络拓扑支路有功功率流通关系矩阵转换得到流经各回路支路上用户的有功功率，如下所示：
Figure FDA00028584582400000210
式中，
Figure FDA00028584582400000211
为第k回出线
Figure FDA00028584582400000212
相线路的支路有功功率矩阵，
Figure FDA00028584582400000213
Figure FDA00028584582400000214
Figure FDA00028584582400000215
为流经第k回出线
Figure FDA00028584582400000216
相线路上支路o上所有用户的有功功率；O为各回出线上支路数向量，O＝[O(1),…,O(k),…,O(p)]，O(k)数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure FDA00028584582400000217
为智能开关记录的第k回出线
Figure FDA00028584582400000218
相线路的有功功率矩阵，
Figure FDA00028584582400000219
Figure FDA00028584582400000220
为第k回出线
Figure FDA00028584582400000221
相支路o上的智能开关记录的支路有功功率；Ak为反映智能开关与分支线连接关系的关系矩阵，Ak＝[aij]n×n，k＝1,2,…,p，其中p为该低压台区出线总回数，方阵Ak的维度n等于第k回出线上智能开关数目；
S4.2、基于一级分支线户关系，构建2、3级分支线户识别模型。
8.根据权利要求7所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，步骤S4.2中，2、3级分支线户识别模型具体如下：
Figure FDA0002858458240000022
式中，T表示数据采集周期的总时段数；O(k)为第k回出线上支路数，数值上等于第k回出线上的智能开关数量；
Figure FDA00028584582400000222
为流经第k回出线
Figure FDA00028584582400000223
相线路上支路o上所有用户的有功功率；
Figure FDA00028584582400000224
是第k回出线
Figure FDA00028584582400000225
相线路上电表q在t时刻有功有功功率值；
Figure FDA0002858458240000031
为第k回出线
Figure FDA0002858458240000037
相线路上用户数；
Figure FDA0002858458240000032
表示电表q与第k回出线
Figure FDA0002858458240000033
相线路上支路o归属关系的二进制变量，当
Figure FDA0002858458240000034
等于1时，表示电表q归属于第k回出线
Figure FDA0002858458240000035
相线路上支路o，反之则电表q不属于第k回出线
Figure FDA0002858458240000036
相线路上支路o。
9.根据权利要求1～8任一项所述的一种融合智能开关的低压台区多级分支线户识别方法，其特征在于，支路o涵括了1级分支线下的2、3级分支，因此明确支路o的线户连接关系，即可得到2、3级分支线户关系。
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