CN115208052A - 一种低压配电网拓扑自动识别方法、设备、介质及产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压配电网拓扑自动识别方法、设备、介质及产品，该方法包括步骤：根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层；获取拓扑层各设备的I D及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系；通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制。本发明能够明确户变对应关系、完整的台区拓扑网络以及精确的配电台区相序关系，清晰、直观地反映台区拓扑结构，实现全方位监控管理台区，加强对低压配网的精益化管理能力，全面提升了用户服务和配网运维管理水平。

Description

一种低压配电网拓扑自动识别方法、设备、介质及产品

技术领域

本发明涉及低压配电网运行控制技术领域，特别涉及一种低压配电网拓扑自动识别方法、设备、介质及产品。

背景技术

低压配电网是配电系统的末端环节，直接服务于用户，它的可靠运行是整个电网运行可靠性链条中的重要组成部分。在日常的配电运维管理工作中，准确的配电网拓扑结构是配电网运行、管理及故障抢修等的基础。但由于配电台区具有分布广、数量多和变化快等特点，当台区拓扑发生变动时，往往不能及时发现问题，造成台区拓扑接线图、单线图质量下降，台区线损不正确，停电定位准确率降低等诸多问题。

针对低压配电网拓扑识别存在的问题，急需一种低压配电网拓扑自动识别方法，有效解决低压台区存在的诸多难题，不断加强对低压配网的精益化管理能力，全面提升用户服务和配网运维管理水平。

发明内容

为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供一种低压配电网拓扑自动识别方法，包括以下步骤：

根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层；

获取拓扑层各设备的I D及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系；

通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制。

进一步地，还包括步骤：对绘制的拓扑图进行展示。

进一步地，所述根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层包括以下步骤：

分别在变压器出线、分支箱出线和电表箱进线位置进行电流监测，逐级算出父节点和子节点；

其中，所述拓扑层包括一级拓扑层、二级拓扑层、三级拓扑层，一级拓扑层为出线柜，二级拓扑层为分支箱，三级拓扑层为电表箱。

进一步地，所述获取拓扑层各设备的ID及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系包括以下步骤：

出线柜与分支箱拓扑识别，设台区下所有采集电流的合集为S＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，对每个分支箱采集的电流进行求和，形成合集S′＝{I′₁,I′₂,I′₃,…,I′_n}，其中最小值记为I′_min，在合集S中删除分支箱分项采集电流值以及所有小于I′_min的电流值，形成新的合集S″＝{I₁,I₂,I₃,…,I_m}，将S″中每个值与I′₁进行求差，根据差值大小取出其中最小若干个值记为

再将S″中每个值与I₂进行求差，根据差值大小取出其中最小的若干个值记为

依次反复，获取

按预设采集频率进行采集，求

的平均值

再求取均方差

根据均方差中最小值确定该分支箱对应的上级出线柜或分支箱；

根据上下级关系，取某一时刻该分支箱进线电流值和对应上级电流值，若上级电流值为某分支箱分项电流值，则判定两个分支箱级联；若上级电流值不属于任一分支箱分项电流值，则判定上级为出线柜；

分支箱与电表箱拓扑识别,根据判断出的分支箱与出线柜上下级关系，在合集S中删除所有分支箱对应的上级出线柜或分支箱的电流值，形成合集S₀＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，取任意两个值的差值，形成合集S₁＝{I₁₂,I₁₃,I₁₄,…,I_1k}，I_1k＝I₁-I_k，S₂＝{I₂₁,I₂₃,I₂₄,…,I_2k}，…，S_k＝{I_k1,I_k2,I_k3,…,I_kk-1}，按预设采集频率进行采集，求S_n中每个值的均方差，根据均方差中最小值确定分支箱出线与电表箱的上下级关系。

进一步地，所述通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制包括以下步骤：

设拓扑数据集为X：

X＝|x_j,j＝1,2,…,m|,

x_j∈R^s,x_j＝(x_j1,x_j2,…,x_js) (1)

式中，m为数据集中元素总数，x_j为拓扑数据集中的数据元素，s为x_j的数据维度，R^s为自然数，x_j1,x_j2,…,x_js为x_j中不同时段的数据值；

智能配电网的拓扑设备类别汇总成集合Z，对z_i进行分类，得到：

Z＝{z_i,i＝1,2,…,n} (2)

z_i为配电网的不同拓扑状态，n为集合Z的可能拓扑状态总数，其类聚中心设为p_zi，定时对拓扑数据进行融合，得到：

p_zi＝(z_i1,z_i2,…,z_is),p_zi∈R^s (3)

在引用图元时，通过基本绘图元素的常用属性和与衍生图元的特性对应的属性进行转换，转换过程如下：

上式中，P为转换前的坐标，P₁为转换后的坐标，R为转换矩阵，θ为rotate角，x、y为坐标数值，将采集到的拓扑数据代入到公式(4)，实现拓扑数据可视化的处理；

运用图数据库将拓扑节点进行一一对应，并通过各维度进行拓扑内容检索。

进一步地，所述对绘制的拓扑图进行展示包括以下步骤：

拓扑图在展示时标明站、线、变、户之间的关系，同时在电网关系图中清晰地展现当前台区线路下所有设备的在线状态，将拓扑图和地图结合使用。

进一步地，所述将拓扑图和地图结合使用包括以下步骤：

计算拓扑节点的地理坐标与屏幕中心点地理坐标的差值，将所述差值乘以地图放大倍率系数，获得与屏幕中心的偏移量，计算出拓扑节点的屏幕坐标，确定拓扑节点的位置，将地图层绘制于屏幕底层，在地图层上叠加绘制的拓扑图层；

检测设备分辨率，通过所述设备分辨率计算拓扑图的显示信息；

利用不同的设备图标标识拓扑图中不同类型的设备及型号，利用不同颜色对拓扑图中的链路状态进行标示。

本发明的第二目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现一种低压配电网拓扑自动识别方法。

本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现一种低压配电网拓扑自动识别方法。

本发明的第四目的是提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现一种低压配电网拓扑自动识别方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

针对低压配电网拓扑识别存在的问题，本发明提出一种低压配电网拓扑自动识别方法。为了解台区拓扑结构，采用直观形象的可视化图形将电网拓扑结构展示出来，为调度人员提供了直观可靠的电网运行信息监控界面，可对低压台区及用户的基础运行数据进行监测分析、电能质量监控、台区需求侧管理、低压配网运维管控，有效解决了低压台区存在诸多难题，不断加强对低压配网的精益化管理能力，全面提升用户服务和配网运维管理水平。

本发明提供的拓扑识别能明确台区中的户变关系，并根据子节点的电流、电压和父节点的电流、电压之间的关系，逐步判别出子节点和父节点，并通过一定量的数据积累验证，理清台区到分支箱、分支箱到表箱之间的关系。

本发明提出的拓扑数据转化为配电台区图形的方法有效融合了配电网各部分的数据，保证了“图实相符”，全面且真实地展示了实际出线柜、分支箱、电表箱的联络关系。

本发明运用拓扑图和地图结合使用实现拓扑可视化，实现了在地图上动态展示网络拓扑状况，可以对拓扑图进行放大和缩小等复杂手势操作，为工作人员提供更加直观的拓扑展示。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为实施例1的一种低压配电网拓扑自动识别方法流程图；

图2为低压配电网拓扑分层图示意图；

图3为实施例2的电子设备示意图；

图4为实施例3的计算机可读存储介质示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

一种低压配电网拓扑自动识别方法，如图1所示，包括以下步骤：

根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层；其中，拓扑层包括一级拓扑层、二级拓扑层、三级拓扑层，一级拓扑层为出线柜，二级拓扑层为分支箱，三级拓扑层为电表箱。

具体地，分别在变压器出线、分支箱出线和电表箱进线位置进行电流监测，从而逐级算出父节点和子节点，其低压配电网拓扑分层图如图2所示。

获取拓扑层各设备的ID及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系；具体地，包括出线柜与分支箱拓扑识别和分支箱与电表箱拓扑识别。

出线柜与分支箱拓扑识别包括步骤：设台区下所有采集电流的合集为S＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，对每个分支箱采集的电流进行求和，形成合集S′＝{I′₁,I′₂,I′₃,…,I′_n}，其中最小值记为I′_min，在合集S中删除分支箱分项采集电流值以及所有小于I′_min的电流值，形成新的合集S″＝{I₁,I₂,I₃,…,I_m}，将S″中每个值与I′₁进行求差，根据差值大小取出其中最小若干个值记为

如根据差值大小取出其中最小3个值记为

再将S″中每个值与I′₂进行求差，根据差值大小取出其中最小的若干个值记为

如根据差值大小取出其中最小的3个值记为

依次反复，获取

如获取

按预设采集频率进行采集，如按15min采集频率，每天可采集96个点，求

的平均值

再求取均方差

根据均方差中最小值确定该分支箱对应的上级出线柜或分支箱；

根据上下级关系，取某一时刻该分支箱进线电流值和对应上级电流值，若上级电流值为某分支箱分项电流值，则判定两个分支箱级联；若上级电流值不属于任一分支箱分项电流值，则判定上级为出线柜。

分支箱与电表箱拓扑识别包括步骤：根据判断出的分支箱与出线柜上下级关系，在合集S中删除所有分支箱对应的上级出线柜或分支箱的电流值，形成合集S₀＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，取任意两个值的差值，形成合集S₁＝{I₁₂,I₁₃,I₁₄,…,I_1k}，I_1k＝I₁-I_k，S₂＝{I₂₁,I₂₃,I₂₄,…,I_2k}，…，S_k＝{I_k1,I_k2,I_k3,…,I_kk-1}，按预设采集频率进行采集，如按15min采集频率，每天可采集96个点，求S_n中每个值的均方差，根据均方差中最小值确定分支箱出线与电表箱的上下级关系。

通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制，为最终生成可视化图形提供基础。

根据电网的拓扑特性，对拓扑数据进行处理。设拓扑数据集为X：

X＝|x_j,j＝1,2,…,m|,

x_j∈R^s,x_j＝(x_j1,x_j2,…,x_js) (1)

式中，m为数据集中元素总数，x_j为拓扑数据集中的数据元素，s为x_j的数据维度，R^s为自然数，x_j1,x_j2,…,x_js为x_j中不同时段的数据值；

智能配电网的拓扑设备类别汇总成集合Z，对z_i进行分类，得到：

Z＝{z_i,i＝1,2,…,n} (2)

z_i为配电网的不同拓扑状态，n为集合Z的可能拓扑状态总数，其类聚中心设为p_zi，定时对拓扑数据进行融合，得到：

p_zi＝(z_i1,z_i2,…,z_is),p_zi∈R^s (3)

在引用图元时，除了要给出基本绘图元素的常用属性外，还需要根据衍生图元的特性给出其他属性，例如一些需要标识出地理位置的图元，需要给出图元所在的横纵坐标以及设备的关键字，以便进行转换，转换过程如下：

上式中，P为转换前的坐标，P₁为转换后的坐标，R为转换矩阵，θ为rotate角，x、y为坐标数值，将采集到的拓扑数据代入到公式(4)，即可实现拓扑数据可视化的处理；

拓扑数据通过上述处理，将数据转化为配电台区图形，运用图数据库将拓扑节点进行一一对应。并通过设备类型、机房、机楼等各维度进行拓扑内容检索，图数据库完成拓扑输出呈现。

对绘制的拓扑图进行展示。具体地，拓扑图在展示时标明站、线、变、户之间的关系，同时在电网关系图中清晰地展现当前台区线路下所有设备的在线状态等，将拓扑图和地图结合使用，能快速获取设备的地理位置信息，同时获取设备的详细信息，为用户提供从面到点的全景视图。

拓扑图要与地图集成显示，通常采用在现有的地图上叠加图层的方法，但叠加过程中必须考虑到叠加图层的屏幕坐标与地理位置坐标转换。本实施例中，将地图层绘制于屏幕底层，在此之上叠加绘制的拓扑图层。

由于拓扑节点的地理坐标与屏幕坐标通常不同，必须通过相应的转换方法将拓扑节点的地理坐标转换为屏幕位置坐标后才能确定拓扑节点的位置。拓扑节点屏幕坐标位置与电子地图地理坐标的映射通常通过第三方电子地图接口实现，电子地图API中提供了相关的转换与映射方法。其基本原理是通过计算拓扑节点的地理坐标与屏幕中心点地理坐标的差值，再将此差值乘以地图放大倍率系数，在获得与屏幕中心的偏移量后计算出拓扑节点的屏幕坐标。

在显示屏幕中，由于存在多种设备分辨率适配问题，因此在控制拓扑图显示比例和字体大小等都采用相对大小布局。在检测到设备分辨率后，通过固定的计算方法得出拓扑图中字体大小、线条粗细以及设备图标显示比例等显示信息。

对于拓扑图中不同类型的设备及型号，利用不同的设备图标标识。拓扑图中的链路中通常存在故障、拥塞、忙碌和通畅4种状态，利用黑、红、黄、绿4种颜色对4种不同链路状态进行标示，以便于用户查看。

本发明能够明确户变对应关系、完整的台区拓扑网络以及精确的配电台区相序关系，清晰、直观地反映台区拓扑结构，实现全方位监控管理台区，加强对低压配网的精益化管理能力，全面提升了用户服务和配网运维管理水平。

实施例2

一种电子设备200，如图3所示，包括但不限于：存储器201，其上存储有程序代码；处理器202，其与存储器联接，并且当程序代码被处理器执行时，实现一种低压配电网拓扑自动识别方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

实施例3

一种计算机可读存储介质，如图4所示，其上存储有程序指令，程序指令被执行时实现的一种低压配电网拓扑自动识别方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

实施例4

一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现一种低压配电网拓扑自动识别方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变换。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例本说明书一个或多个实施例。

Claims (10)

1.一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层；

获取拓扑层各设备的ID及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系；

通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，还包括步骤：对绘制的拓扑图进行展示。

3.根据权利要求1所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，所述根据台区的终端布置情况，确定台区拓扑层包括以下步骤：

分别在变压器出线、分支箱出线和电表箱进线位置进行电流监测，逐级算出父节点和子节点；

其中，所述拓扑层包括一级拓扑层、二级拓扑层、三级拓扑层，一级拓扑层为出线柜，二级拓扑层为分支箱，三级拓扑层为电表箱。

4.根据权利要求3所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，所述获取拓扑层各设备的ID及相同时段的时序电流数据，求解拓扑层分支关系包括以下步骤：

出线柜与分支箱拓扑识别，设台区下所有采集电流的合集为S＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，对每个分支箱采集的电流进行求和，形成合集S'＝{I′₁,I′₂,I′₃,…,I′_n}，其中最小值记为I′_min，在合集S中删除分支箱分项采集电流值以及所有小于I′_min的电流值，形成新的合集S”＝{I₁,I₂,I₃,…,I_m}，将S”中每个值与I′₁进行求差，根据差值大小取出其中最小若干个值记为

再将S”中每个值与I′₂进行求差，根据差值大小取出其中最小的若干个值记为

依次反复，获取

按预设采集频率进行采集，求

的平均值

再求取均方差

根据均方差中最小值确定该分支箱对应的上级出线柜或分支箱；

根据上下级关系，取某一时刻该分支箱进线电流值和对应上级电流值，若上级电流值为某分支箱分项电流值，则判定两个分支箱级联；若上级电流值不属于任一分支箱分项电流值，则判定上级为出线柜；

分支箱与电表箱拓扑识别,根据判断出的分支箱与出线柜上下级关系，在合集S中删除所有分支箱对应的上级出线柜或分支箱的电流值，形成合集S₀＝{I₁,I₂,I₃,…,I_k}，取任意两个值的差值，形成合集S₁＝{I₁₂,I₁₃,I₁₄,…,I_1k}，I_1k＝I₁-I_k，S₂＝{I₂₁,I₂₃,I₂₄,…,I_2k}，…，S_k＝{I_k1,I_k2,I_k3,…,I_kk-1}，按预设采集频率进行采集，求S_n中每个值的均方差，根据均方差中最小值确定分支箱出线与电表箱的上下级关系。

5.根据权利要求4所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于：所述通过数据图元转换将拓扑数据转化为配电台区图形,完成拓扑绘制包括以下步骤：

设拓扑数据集为X：

X＝|x_j,j＝1,2,…,m|,

x_j∈R^s,x_j＝(x_j1,x_j2,…,x_js) (1)

式中，m为数据集中元素总数，x_j为拓扑数据集中的数据元素，s为x_j的数据维度，R^s为自然数，x_j1,x_j2,…,x_js为x_j中不同时段的数据值；

智能配电网的拓扑设备类别汇总成集合Z，对z_i进行分类，得到：

Z＝{z_i,i＝1,2,…,n} (2)

z_i为配电网的不同拓扑状态，n为集合Z的可能拓扑状态总数，其类聚中心设为p_zi，定时对拓扑数据进行融合，得到：

p_zi＝(z_i1,z_i2,…,z_is),p_zi∈R^s (3)

在引用图元时，通过基本绘图元素的常用属性和与衍生图元的特性对应的属性进行转换，转换过程如下：

上式中，P为转换前的坐标，P₁为转换后的坐标，R为转换矩阵，θ为rotate角，x、y为坐标数值，将采集到的拓扑数据代入到公式(4)，实现拓扑数据可视化的处理；

运用图数据库将拓扑节点进行一一对应，并通过各维度进行拓扑内容检索。

6.根据权利要求2所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，所述对绘制的拓扑图进行展示包括以下步骤：

拓扑图在展示时标明站、线、变、户之间的关系，同时在电网关系图中清晰地展现当前台区线路下所有设备的在线状态，将拓扑图和地图结合使用。

7.根据权利要求6所述的一种低压配电网拓扑自动识别方法，其特征在于，所述将拓扑图和地图结合使用包括以下步骤：

计算拓扑节点的地理坐标与屏幕中心点地理坐标的差值，将所述差值乘以地图放大倍率系数，获得与屏幕中心的偏移量，计算出拓扑节点的屏幕坐标，确定拓扑节点的位置，将地图层绘制于屏幕底层，在地图层上叠加绘制的拓扑图层；

检测设备分辨率，通过所述设备分辨率计算拓扑图的显示信息；

利用不同的设备图标标识拓扑图中不同类型的设备及型号，利用不同颜色对拓扑图中的链路状态进行标示。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。

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