CN114123201B - 一种低压配电拓扑辨识方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压配电拓扑辨识方法和系统，涉及低压配拓扑辨识技术领域，利用智能电表的定位信息，结合变压器最大供电半径对智能电表和变压器进行地理位置的圈定，建立智能电表和变压器间的相关矩阵，再建立智能电表描述链表和变压器描述链表，智能电表描述链表描述了智能电表与其相关的变压器集合，包含强相关变压器集合和弱相关变压器集合，变压器描述链表描述了变压器与其相关的智能电表集合，包含强相关智能电表集合，弱相关智能电表集合，依据智能电表和变压器的电压相关性确定户变关系，既能克服单纯使用电气量辨识导致误判的问题，又不需要额外增加设备，不给电网带来干扰，不增加施工难度。

Description

一种低压配电拓扑辨识方法和系统

技术领域

本发明涉及低压配拓扑辨识技术领域，尤其涉及一种低压配电拓扑辨识方法和系统。

背景技术

低压配电拓扑辨识是指从配电变压器的低压侧出现开始经过分支直到各个用户接入点之间的连接关系。正确的拓扑关系是开展精益线损管理、推进台区线损治理的前提，是实现供电企业提质增效的有效抓手。

传统的户变关系信息是由人工录入，由于信息不完善、更新不及时，时常存在户变关系错误的情况，严重阻碍低压台区精益管理，因此，采用自动识别技术实现低压配电拓扑势在必行。当前的自动识别低压配电拓扑的方式主要有：

（1）利用特定的通讯设备，保证信号只在相邻的两个设备间传输，通过信息转发技术实现所有设备间的通讯，根据信息单向性进行拓扑识别。

（2）使用现有电表电气量（电压、电流、电量）进行大数据分析识别。

（3）在线路上通过投切电阻或电容，产生特征电流进行识别。

以上辨识方式存在的问题是：方式（1）需要安装特定陷波器进行信号阻断，实施难度大；方式（2）在不同的变压器接到同一个变电站母线上时，可能会导致不同台区的表计相似度较高，导致误判；方式（3）需要增加投切装置，存在干扰电网甚至引发电网故障的隐患。因此，本发明提供了一种能够克服单纯使用电气量辨识导致误判，又不需要额外增加设备，不给电网带来干扰，不增加施工难度的低压配电拓扑辨识方式。

发明内容

本发明提供了一种低压配电拓扑辨识方法和系统，既能克服单纯使用电气量辨识导致误判的问题，又不需要额外增加设备，不给电网带来干扰，不增加施工难度。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种低压配电拓扑辨识方法，包括以下步骤：

S1、根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵；

S2、根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表，其中，智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体用于描述与智能电表相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体用于描述与变压器相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D；

S3、从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束；

S4、以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表；

S5、直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后返回步骤S4。

可选地，获取低压配电网的运行数据样本集和基础数据样本集，包括：

从低压配电网通信网络获取低压配电网的运行数据样本集，从配电网GIS系统和现场运维数据获取低压配电网的基础数据样本集。

可选地，步骤S1具体包括：

获取变压器最大供电半径L、智能电表的数量M和变压器的数量N；

计算每个智能电表到每个变压器的距离；

若智能电表到变压器的距离不大于L，则智能电表与变压器为强相关，

若智能电表到变压器的距离大于L小于等于2L，则智能电表与变压器为弱相关；

若智能电表到变压器的距离不小于2L，则智能电表与变压器为不相关；

根据智能电表与变压器的相关性建立智能电表和变压器间的相关矩阵，其中，建立智能电表和变压器间的相关矩阵中的元素1表示强相关，-1表示弱相关，0表示不相关。

可选地，第一阈值为0.8，第二阈值为0.2。

可选地，步骤S4具体包括：

S41、以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序；

S42、若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，判断电压相关系数的最大值对应的变压器描述链表的节点是在强相关变压器集合A中还是在弱相关变压器集合B中，若在强相关变压器集合A中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，强相关智能电表集合S不变，并找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除，若在弱相关变压器集合B中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，在该变压器节点中的强相关智能电表集合S中添加该智能电表，在该变压器节点中的弱相关智能电表集合W中移除该智能电表，同时找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除；

S43、若电压相关系数不满足最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表，这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W保持不变。

可选地，步骤S5之后，还包括：

S6、对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

S7、根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

S8、获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

可选地，步骤S8之后，还包括：

S9、根据智能电表定时冻结的电量信息，对台区分支拓扑关系进行核对修正。

本发明第二方面提供了一种低压配电拓扑辨识系统，包括以下模块：

相关矩阵建立模块，用于根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵；

链表建立模块，用于根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表，其中，智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体用于描述与智能电表相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体用于描述与变压器相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D；

相关系数计算模块，用于从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束；

户变关系判断模块，用于以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表；

归属关系确认模块，用于直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后重新执行户变关系判断模块。

可选地，相关矩阵建立模块具体用于：

获取变压器最大供电半径L、智能电表的数量M和变压器的数量N；

计算每个智能电表到每个变压器的距离；

若智能电表到变压器的距离不大于L，则智能电表与变压器为强相关，

若智能电表到变压器的距离大于L小于等于2L，则智能电表与变压器为弱相关；

若智能电表到变压器的距离不小于2L，则智能电表与变压器为不相关；

根据智能电表与变压器的相关性建立智能电表和变压器间的相关矩阵，其中，建立智能电表和变压器间的相关矩阵中的元素1表示强相关，-1表示弱相关，0表示不相关。

可选地，第一阈值为0.8，第二阈值为0.2。

可选地，还包括分支辨识模块，用于：

对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的低压配电拓扑辨识方法具有以下优点：

本发明提供的低压配电拓扑辨识方法，先利用智能电表的定位信息，结合变压器最大供电半径对智能电表和变压器进行地理位置的圈定，建立智能电表和变压器间的相关矩阵，再建立智能电表描述链表和变压器描述链表，智能电表描述链表描述了智能电表与其相关的变压器集合，包含强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表描述了变压器与其相关的智能电表集合，包含强相关智能电表集合S，弱相关智能电表集合W，依据智能电表描述链表和变压器描述链表中的智能电表和变压器的电压相关性确定户变关系，将用户分为户变关系已确认集合C和户变关系待确认集合D，既能克服单纯使用电气量辨识导致误判的问题，又不需要额外增加设备，不给电网带来干扰，不增加施工难度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种低压配电拓扑辨识方法的一个流程示意图；

图2为本发明提供的变压器供电半径地理位置约束示意图；

图3为本发明提供的变压器供电半径地理位置约束的另一个示意图；

图4为本发明提供的遍历变压器描述链表计算遍历变压器描述链表节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数的逻辑图；

图5为本发明提供的户变关系归属关系区分确认逻辑图；

图6为本发明提供的一种低压配电拓扑辨识方法的另一个流程示意图；

图7为本发明提供的一次聚合结构示意图；

图8为本发明提供的二次聚合的树状结构示意图；

图9为本发明提供的一种低压配电拓扑辨识系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种低压配电拓扑辨识方法的实施例，包括：

步骤101、根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵。

设定变压器最大供电半径为L，对于某个节点变压器，以节点变压器低压出线总开关处安装的智能电表的北斗位置为中心，计算其他智能电表和中心处电表的距离，当距离小于等于L时，表示该处节点和该节点变压器强相关，当距离大于L且小于等于2L时，表示该处节点和该节点变压器弱相关，距离大于2L时表示该处节点和该节点变压器不相关，如图2所示，半径为L的粗线圆形区域为位置强相关圈，半径为2L的细线圆形和位置强相关圈之间的环形区域为位置弱相关圈。因而，根据地理位置的相关性，可以建立智能电表和变压器间的相关矩阵，表示为：

其中，相关矩阵中的元素

表示智能电表i和变压器j的相关系数，当智能电表和变压器为强相关时，对应的元素为1，为弱相关时，对应的元素为-1，不相关时，对应的元素为0，M为智能电表的总数，N为变压器的总数。

一个智能电表的位置可能在多台变压器的位置强相关圈和位置弱相关圈内，如图3所示，图3中标注1区域仅在变压器1的强相关圈中，同时在变压器2、3、4、5的位置弱相关圈中。图3中标注2区域在变压器1、3、4的位置强相关圈中，同时在变压器2的位置弱相关圈中。因此，L的取值将影响强相关和弱相关的变压器个数。取值如果比实际的供电变径的1/2还小，则有的智能表就不能找到对应的归属变压器。如果L值很大（位置强相关圈可以覆盖本区域所有智能表），则位置上仅有强相关没有弱相关。为了兼顾不同变压器供电半径的差异，可设计每台变压器的L可以单独调整。

步骤102、根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表。

一个智能电表进行地理位置限定后，虽然和其位置相关的变压器数量不止一台，但数值相对变压器总数N来说非常小，因此上述相关矩阵是一个规模庞大的稀疏矩阵（M*N），直接采用此矩阵进行计算非常浪费计算机资源。因此，本发明采用链表结构进行相关矩阵的描述。建立两个链表结构，即智能电表描述链表和变压器描述链表。智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体描述了与其相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体描述了与其相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D。

步骤103、从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束。

以变压器描述链表的头节点开始，指针P1指向变压器描述链表的头节点，计算头节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中智能电表与头节点变压器的电压相关系数，电压相关系数采用皮尔逊相关系数，并同时更新智能电表描述链表中的对应的电压相关系数。然后指针P1指向变压器描述链表的下一个节点，继续计算下一节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中智能电表与该节点变压器的电压相关系数，并同时更新智能电表描述链表中的对应的电压相关系数，以此遍历变压器描述链表，直至变压器描述链表的尾节点结束，即指针P1指向NULL。如图4所示，图4为遍历变压器描述链表计算遍历变压器描述链表节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数的逻辑图，指针P1先指向变压器描述链表的第一个节点（即头节点），获取该节点对应变压器的电压序列U，指针P2指向该节点中强相关智能电表集合S的第一个节点，获取第一个节点的智能电表的电压序列，计算和U的皮尔逊相关系数，更新智能电表描述链表中对应智能电表节点强相关变压器集合A中对应的系数，然后移动指针P2指向下一个节点若指针P2指向的不是NULL，则返回获取第一个节点的智能电表的电压序列，计算和U的皮尔逊相关系数，若指针P2指向的是NULL，则指针P3指向该节点中弱相关智能电表集合W的第一个节点，执行与上述指针P2相同的操作，直至指针P3指向NULL，然后移动指针P1指向下一个节点，直至指针P1指向NULL。

步骤104、以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表。

以智能电表描述链表的头节点开始，分析强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压皮尔逊相关系数，进行排序，系数值越大表示该智能电表和对应的变压器相关性越高。当系数最大值大于等于第一阈值（经验值取0.8最优）且比次大值大第二阈值（经验值取0.2最优）时，可以明确区分智能电表和变压器的归属关系，则取系数最大值对应的变压器作为确认的户变关系，否则，不能明确区分归属关系。

具体地，如图5所示，当可以明确区分归属关系时，如果皮尔逊相关系数最大值在强相关变压器集合A中，则找到该值对应的变压器描述链表的节点，该节点中的已确认集合C中添加该智能电表，该节点中的强相关智能电表集合S不变，同时，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中该变压器外的变压器描述链表的节点，把该智能电表从这些节点中的强相关智能电表集合S或弱相关智能电表集合W中移除。如果皮尔逊相关系数最大值在弱相关变压器集合B中，则找到该值对应的变压器描述链表的节点，该节点中的已确认集合C中添加该智能电表，该节点中的强相关智能电表集合S也添加该智能电表，该节点中的弱相关智能电表集合W中移除该智能电表，同时找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中该变压器外的变压器描述链表的节点，把该智能电表从这些节点中的强相关智能电表集合S或弱相关智能电表集合W中移除。需要说明的是，图5中给出的是先在强相关变压器集合A查找满足系数最大值大于等于第一阈值且比次大值大第二阈值的智能电表和变压器，再在弱相关变压器集合B中查找，在实际使用时，也可先在弱相关变压器集合B中查找，再从强相关变压器集合A中查找。

如果不能明确区分归属关系，则找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表，这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W保持不变。

步骤105、直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后返回步骤104。

直到智能电表描述链表的尾节点结束。此时，如果变压器描述链表中某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D都为空，则表示此台变压器和智能电表归属关系确认完成，没有本台区未纳入的或其它台区误纳入的智能电表，把该节点中的已确认集合C中的智能电表和台账归属配电变压器信息进行比对，识别台帐的错误，并给出提示，由相关人员通过查阅台帐信息及现场核实后更新台帐信息。如果变压器描述链表中所有节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D都为空，则表示所有的智能电表都归属到相应的变压器。对于弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空的变压器描述节点，需要等待一定周期后继续进行相关性计算，重复S3步骤的操作。

本发明提供的低压配电拓扑辨识方法，先利用智能电表的定位信息，结合变压器最大供电半径对智能电表和变压器进行地理位置的圈定，建立智能电表和变压器间的相关矩阵，再建立智能电表描述链表和变压器描述链表，智能电表描述链表描述了智能电表与其相关的变压器集合，包含强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表描述了变压器与其相关的智能电表集合，包含强相关智能电表集合S，弱相关智能电表集合W，依据智能电表描述链表和变压器描述链表中的智能电表和变压器的电压相关性确定户变关系，将用户分为户变关系已确认集合C和户变关系待确认集合D，既能克服单纯使用电气量辨识导致误判的问题，又不需要额外增加设备，不给电网带来干扰，不增加施工难度。

在一个实施例中，还可以包括对台区分支辨别的步骤，如图6所示，包括：

步骤106、对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

步骤107、根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

步骤108、获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

以变压器描述链表的头节点开始，如果该节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D都为空，则表示该台区的户变关系辨别已完成。该节点的已确认集合C中存放的是该台区所有的智能电表。对已确认集合CC中的智能电表以变压器低压出线总开关处安装的智能电表的北斗位置为中心，计算各智能电表和中心位置电表的物理距离，并对距离进行排序和聚合。不同智能电表间的距离如果小于10米，则认为这些电表处于相同的位置（比如同一个站房、同一个表箱）则聚合到一个集合中，从而形成如图7所示的结构。图7中，根节点为变压器低压出线总开关处安装的智能电表，L1集合为距离最近的智能电表集合，一般为配电房低压出线柜内的智能电表或第一个分支箱内智能电表，LN集合为最远端智能电表。L2到LN之间的层级数量可能比较多，一般包含了分支箱和用户电表箱的智能电表，不能直接根据距离进行区分。L1到LN之间的集合需要继续进行分解或聚合。

台区内用户电流不断的发生变化，同一条支线上的电流波形具有一致性，不同线路上的电流波形具有差异性，因此使用同一时段内的电流录波数据，进行电流波形的皮尔逊相关系数计算，根据电流波形相似性可以划分出不同的分支。智能电表具有北斗对时功能，可以保证采样的同步性，智能电表每周波采样256点，每条录波数据记录50个周波（从0毫秒开始的1秒钟长的录波数据），采用循环队列保存900条录波数据记录，即15分钟的录波数据，主站可以下命令召唤某秒的录波数据。对同一时刻的1秒的电流波形进行皮尔逊相关系数计算，可以确定分支关系并形成如图8所示的树形结构。每一个智能电表分配20个标识码（假设最多20层分支），初始时代标识码都为0，根节点下直接相连的为第一层，第一层的智能电表使用第一个标识码，如M1、M2、M3等，连接在第一层下的为第二层，使用第一和第二个标识码，其中第一个标识码和第一层的保持一致，如M41表示该智能表接在第二层，在M4的下面。M422表示该表在第三层，接在M42的下面，依次类推，根据标识码就可以形成拓扑结构。

因此，本发明提供的低压配电拓扑辨识方法，不仅可以实现户变关系识别，还可以完成分支箱的拓扑识别。

在一个实施例中，还可以包括步骤109：

步骤109、根据智能电表定时冻结的电量信息，对台区分支拓扑关系进行核对修正。同一分支上，智能电表越靠近变压器电量越大。根据电量大小可以进行分支的归属判断及区分表前表后关系，从而完成整个台区的所有智能电表的拓扑识别。

请参阅图9，本发明中还提供了一种低压配电拓扑辨识系统的实施例，包括：

相关矩阵建立模块901，用于根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵；

链表建立模块902，用于根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表，其中，智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体用于描述与智能电表相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体用于描述与变压器相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D；

相关系数计算模块903，用于从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束；

户变关系判断模块904，用于以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表；

归属关系确认模块905，用于直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后重新执行户变关系判断模块。

户变关系判断模块904具体用于：

以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序；

若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，判断电压相关系数的最大值对应的变压器描述链表的节点是在强相关变压器集合A中还是在弱相关变压器集合B中，若在强相关变压器集合A中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，强相关智能电表集合S不变，并找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除，若在弱相关变压器集合B中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，在该变压器节点中的强相关智能电表集合S中添加该智能电表，在该变压器节点中的弱相关智能电表集合W中移除该智能电表，同时找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除；

若电压相关系数不满足最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表，这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W保持不变。

相关矩阵建立模块901具体用于：

获取变压器最大供电半径L、智能电表的数量M和变压器的数量N；

计算每个智能电表到每个变压器的距离；

若智能电表到变压器的距离不大于L，则智能电表与变压器为强相关，

若智能电表到变压器的距离大于L小于等于2L，则智能电表与变压器为弱相关；

若智能电表到变压器的距离不小于2L，则智能电表与变压器为不相关；

根据智能电表与变压器的相关性建立智能电表和变压器间的相关矩阵，其中，建立智能电表和变压器间的相关矩阵中的元素1表示强相关，-1表示弱相关，0表示不相关。

第一阈值为0.8，第二阈值为0.2。

还包括分支辨识模块906，用于：

对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

分支辨识模块906还用于根据智能电表定时冻结的电量信息，对台区分支拓扑关系进行核对修正。

本发明实施例中提供的低压配电拓扑辨识系统，用于执行前述实施例中的低压配电拓扑辨识方法，其原理与前述实施例中的低压配电拓扑辨识方法的工作原理一致，在此不再进行赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵；

S2、根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表，其中，智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体用于描述与智能电表相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体用于描述与变压器相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D；

S3、从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束；

S4、以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表；

S5、直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后返回步骤S4。

2.根据权利要求1所述的低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

获取变压器最大供电半径L、智能电表的数量M和变压器的数量N；

计算每个智能电表到每个变压器的距离；

若智能电表到变压器的距离不大于L，则智能电表与变压器为强相关，

若智能电表到变压器的距离大于L小于等于2L，则智能电表与变压器为弱相关；

若智能电表到变压器的距离不小于2L，则智能电表与变压器为不相关；

根据智能电表与变压器的相关性建立智能电表和变压器间的相关矩阵，其中，建立智能电表和变压器间的相关矩阵中的元素1表示强相关，-1表示弱相关，0表示不相关。

3.根据权利要求1所述的低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，第一阈值为0.8，第二阈值为0.2。

4.根据权利要求1所述的低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

S41、以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序；

S42、若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，判断电压相关系数的最大值对应的变压器描述链表的节点是在强相关变压器集合A中还是在弱相关变压器集合B中，若在强相关变压器集合A中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，强相关智能电表集合S不变，并找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除，若在弱相关变压器集合B中，则在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，在该变压器节点中的强相关智能电表集合S中添加该智能电表，在该变压器节点中的弱相关智能电表集合W中移除该智能电表，同时找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中除该变压器外的其它节点，将该智能电表从这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中移除；

S43、若电压相关系数不满足最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表，这些节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W保持不变。

5.根据权利要求1所述的低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，步骤S5之后，还包括：

S6、对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

S7、根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

S8、获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

6.根据权利要求5所述的低压配电拓扑辨识方法，其特征在于，步骤S8之后，还包括：

S9、根据智能电表定时冻结的电量信息，对台区分支拓扑关系进行核对修正。

7.一种低压配电拓扑辨识系统，其特征在于，包括以下模块：

相关矩阵建立模块，用于根据变压器最大供电半径，计算低压配网中的智能电表与变压器的相关性，建立智能电表和变压器间的相关矩阵；

链表建立模块，用于根据智能电表和变压器间的相关矩阵建立智能电表描述链表和变压器描述链表，其中，智能电表描述链表的每个节点表示一个智能电表结构体，智能电表结构体用于描述与智能电表相关的变压器的集合，包括强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B，变压器描述链表的每个节点表示一台变压器结构体，变压器结构体用于描述与变压器相关的智能电表集合，包括强相关智能电表集合S、弱相关智能电表集合W、已确认集合C和待确认集合D；

相关系数计算模块，用于从变压器描述链表的头节点开始，计算每个节点的强相关智能电表集合S和弱相关智能电表集合W中的智能电表与节点变压器的电压相关系数，根据计算的电压相关系数更新智能电表描述链表中对应的强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B的系数，直到变压器描述链表的尾节点结束；

户变关系判断模块，用于以智能电表描述链表的头节点开始，对强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中的电压相关系数进行排序，若电压相关系数的最大值大于第一阈值且最大值比次大值大第二阈值，则取电压相关系数的最大值对应的变压器作为确认的户变关系，在对应的变压器的已确认集合C中添加电压相关系数的最大值对应的智能电表，否则，找到强相关变压器集合A和弱相关变压器集合B中所有的变压器描述链表的节点，在这些节点的待确认集合D中添加该智能电表；

归属关系确认模块，用于直至智能电表描述链表的尾节点结束，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D为空，则该节点变压器和智能电表的归属关系确认无误，若变压器描述链表中的某节点的弱相关智能电表集合W和待确认集合D非空，则等待一定周期后重新执行户变关系判断模块。

8.根据权利要求7所述的低压配电拓扑辨识系统，其特征在于，相关矩阵建立模块具体用于：

获取变压器最大供电半径L、智能电表的数量M和变压器的数量N；

计算每个智能电表到每个变压器的距离；

若智能电表到变压器的距离不大于L，则智能电表与变压器为强相关，

若智能电表到变压器的距离大于L小于等于2L，则智能电表与变压器为弱相关；

若智能电表到变压器的距离不小于2L，则智能电表与变压器为不相关；

根据智能电表与变压器的相关性建立智能电表和变压器间的相关矩阵，其中，建立智能电表和变压器间的相关矩阵中的元素1表示强相关，-1表示弱相关，0表示不相关。

9.根据权利要求7所述的低压配电拓扑辨识系统，其特征在于，第一阈值为0.8，第二阈值为0.2。

10.根据权利要求7所述的低压配电拓扑辨识系统，其特征在于，还包括分支辨识模块，用于：

对已确认集合C中的智能电表已变压器低压出线总开关出安装的智能电表的北斗位置为中心智能电表，计算各智能电表和中心智能电表的物理距离；

根据各智能电表和中心智能电表的物理距离对智能电表进行一次聚合；

获取各智能电表在同一时段内的电流录波数据，根据电流波形相似性对智能电表进行二次聚合，得到台区分支拓扑关系。

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