CN115902435A

CN115902435A - 基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法

Info

Publication number: CN115902435A
Application number: CN202211329910.5A
Authority: CN
Inventors: 靳飞; 洪海敏; 占兆武; 蔡义
Original assignee: China Gridcom Co Ltd; Shenzhen Zhixin Microelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: China Gridcom Co Ltd; Shenzhen Zhixin Microelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2022-10-27
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明涉及一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法、装置、设备及存储介质。其中，方法包括：根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，电压时序数据包括若干单相电压时序数据；针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇；其中，相位分簇对应有相位标签；基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。本方法通过两次聚类，减少因电压数据相位异常或缺相等导致的聚类效果差的问题，提高对三相设备相序识别的鲁棒性。

Description

基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法

技术领域

本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

背景技术

在低压配电网络中，对于三相设备的相序检测可用于解决低压配电网中三相设备接线错误导致的维护困难和电力大数据分析中数据相位的纠正。

相关技术中，对于低压配电网络的三相设备进行相序检测时，基于数据驱动检测电路的方法容易受特征提取的准确性或电压自身的幅值变化等的影响，相序识别效果有待提高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，依赖电压数据便可完成设备的相序识别，且通过两次聚类，可减少因电压数据相位异常或缺相等导致的聚类效果差的几率，提高了对三相设备相序识别的鲁棒性。

本发明的第二个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第三个目的在于提出电子设备。

本发明的第四个目的在于提出一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，台区设置有若干个三相设备；三相设备用于采集电压时序数据；该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法包括：根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，电压时序数据包括若干单相电压时序数据；针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇；其中，相位分簇对应有相位标签；基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；其中，目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。

根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，首先依据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到三相设备的若干个设备分簇。再针对每个设备分簇，对设备分簇中的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到每个设备分簇对应的相位分簇。相位分簇对应有相位标签，根据相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，最后可确定出每个三相设备的正确相序。本发明实施例仅依赖三相设备采集的电压时序数据，通过两次聚类加上对相位顺序的统计，便可完成台区设备相序的识别。而且先对三相设备进行一次谱聚类，可得到有拓扑连接关系三相设备的设备分簇，在针对每个设备分簇进行相位聚类，可减少因三相设备之间距离远或负载差别过大导致的电压时序数据相关性低的导致相位聚类效果差的问题，从而可以提高设备相序的鲁棒性。

在本发明的一些实施例中，基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序，包括：基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签；根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签；将目标相序标签表示的相位顺序，设置为目标相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

在本发明的一些实施例中，相序标签中除目标相序标签之外的相序标签记为其他相序标签；以相序标签的统计数量为参考，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签之后，该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法还包括：按照其他相序标签表示的相位顺序，对其他相序标签对应的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，得到其他相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

在本发明的一些实施例中，根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签，包括：根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量最大的多个待定相序标签；确定待定相序标签对应的三相设备的迹；其中，待定相序标签对应的任意两个三相设备采集的电压时序数据之间具有相关系数；迹是由待定相序标签对应的三相设备对应的相关系数之和决定的；将最大迹对应的待定相序标签，确定为目标相序标签。

在本发明的一些实施例中，基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：依照相位分簇对应的相位标签，确定任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签；根据任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，根据任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：统计相位标签的种类数量，得到任一设备分簇内的三相设备的标签计数；其中，标签计数对应有相序匹配策略；执行相序匹配策略，确定任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，三相设备包括第一类三相设备、第二类三相设备、第三类三相设备、第四类三相设备；其中，第一类三相设备为标签计数为1的三相设备；第二类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为3的三相设备；第三类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为2的三相设备；第四类三相设备为标签计数为3的三相设备；执行相序匹配策略，确定任一设备分簇内的三相设备的相序标签，至少包括以下之一：将预设相序标签确定为第一类三相设备的相序标签；将预设相序标签确定为第二类三相设备的相序标签；根据第三类三相设备的2个相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签；根据第四类三相设备的3个相位标签，生成第四类三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇，包括：根据三相设备采集的电压时序数据确定三相设备之间的相关系数矩阵；相关系数矩阵中的相关系数用于表示任意两个三相设备采集的电压时序数据之间的相关程度；基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

在本发明的一些实施例中，任意两个三相设备记为第一三相设备和第二三相设备；相关系数矩阵中的相关系数是基于第一三相设备采集的电压时序数据中与第二三相设备采集的电压时序数据中在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数得到的。

在本发明的一些实施例中，根据三相设备采集的电压时序数据确定三相设备之间的相关系数矩阵，包括：基于任意两个三相设备所采集的电压时序数据，确定初始设备相关矩阵；其中，初始设备相关矩阵中的相关系数用于表示电压时序数据所包括的单相电压时序数据之间的相关程度；根据初始设备相关矩阵中的目标系数以及有效数进行平均计算，得到相关系数矩阵；其中，目标系数用于表示电压时序数据中同相上的单相电压时序数据之间的相关程度；有效数用于表示处于有效状态的目标系数的数量。

在本发明的一些实施例中，若干个三相设备包括处于一级节点上的一级三相设备、处于二级节点上的二级三相设备；在基于所述相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇之前，方法还包括：从相关系数矩阵中，删除一级三相设备对应的相关系数，得到部分相关系数矩阵；基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇，包括：对部分相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序，该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序被处理器执行时，实现上述任一项实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序被处理器执行时，仅依赖三相设备采集的电压时序数据，通过两次聚类加上对相位顺序的统计，便可完成台区设备相序的识别。而且先对三相设备进行一次谱聚类，可得到有拓扑连接关系三相设备的设备分簇，在针对每个设备分簇进行相位聚类，可减少因三相设备之间距离远或负载差别过大导致的电压时序数据相关性低的导致相位聚类效果差的问题，从而可以提高设备相序的鲁棒性。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序，处理器执行基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序时，实现上述任一项实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

根据本发明实施例的电子设备，处理器执行基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序时，仅依赖三相设备采集的电压时序数据，通过两次聚类加上对相位顺序的统计，便可完成台区设备相序的识别。而且先对三相设备进行一次谱聚类，可得到有拓扑连接关系三相设备的设备分簇，在针对每个设备分簇进行相位聚类，可减少因三相设备之间距离远或负载差别过大导致的电压时序数据相关性低的导致相位聚类效果差的问题，从而可以提高设备相序的鲁棒性。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置，台区设置有若干个三相设备；三相设备用于采集电压时序数据；该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置包括：第一聚类模块，用于根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，电压时序数据包括若干单相电压时序数据；第二聚类模块，用于针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇；其中，相位分簇对应有相位标签；统计模块，用于基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；其中，目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。

根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置，首先依据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到三相设备的若干个设备分簇。再针对每个设备分簇，对设备分簇中的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到每个设备分簇对应的相位分簇。相位分簇对应有相位标签，根据相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，最后可确定出每个三相设备的正确相序。本发明实施例仅依赖三相设备采集的电压时序数据，通过两次聚类加上对相位顺序的统计，便可完成台区设备相序的识别。而且先对三相设备进行一次谱聚类，可得到有拓扑连接关系三相设备的设备分簇，在针对每个设备分簇进行相位聚类，可减少因三相设备之间距离远或负载差别过大导致的电压时序数据相关性低的导致相位聚类效果差的问题，从而可以提高设备相序的鲁棒性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的台区设备拓扑的场景示意图。

图2是根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法的流程图。

图3是根据本发明一个实施例的台区监控单元之间拓扑的示意图。

图4是根据本发明一个实施例的确定目标相位顺序的方法的流程图。

图5是根据本发明一个实施例的确定目标相序标签的方法的流程图。

图6是根据本发明一个具体实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法的流程图。

图7是根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置的结构框图。

图8是根据本发明实施例的电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明场景示例的台区拓扑的场景示意图。以居民区为例，通常情况下居民区中都会配有有低压配电网用于向用电居民输送电力资源，为了保障低压配电网的正常运行，会在低压配电网的各个分支节点设置有低压监控单元、智能短路器或电能表等，用于对低压配电网进行电气监测、故障监测、温度传感等。在本发明实施例中，将低压配电网中可用于采集三相上的电压时序数据的三相低压监控单元、智能断路器和三相电能表等设备统称为三相设备。例如图1中位于第一层级的变压器监控单元、位于第二层级的表箱监控单元和智能断路器以及位于第三层级的三相电能表，都属于本发明实施例中的三相设备。三相设备上通常会设置有A相、B相和C相三个接线，用于与配电网线路中的A相、B相和C相三个接口对应连接，采集三相上的电压时序数据。但是工人在对三相设备进行接线的过程中，难免会出现接线错误的情况，这样会导致三相设备采集到的电压时序数据的相位错乱，带来配电网维护困难或电压数据的分析结果错误等问题。本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，可以应用于低压配电网络中三相设备的相序确认的场景中，为后期线路维护和数据分析等提供保障。

在场景示例中，首先基于三相设备采集的电压时序数据，对台区中的三相设备进行谱聚类，得到若干个设备分簇；然后针对任一个设备分簇，以设备分簇中的三相设备采集的电压时序数据作为样本，以预设相位数作为分簇数，对电压时序数据进行谱聚类，得到相位分簇，相位分簇对应有相位标签；再根据相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序。

示例性的说明对三相设备进行谱聚类。台区中设置有若干个三相设备，三相设备用于采集电压时序数据，电压时序数据包括若干单元电压时序数据，即可以包括在A相、B相和C相上的单相电压时序数据，记为A相电压时序数据、B相电压时序数据和C相电压时序数据。通常情况下，三相设备采集的电压时序数据包括这三个单相电压时序数据。但因三相设备在采集电压数据时，可能会出现采集的某相电压时序数据为空值或异常值过多的情况。故在数据清洗后，有的三相设备的电压时序数据只包括这三个单相电压时序数据中的一相或两相数据。在一些实施例中，根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，包括，根据三相设备采集的电压时序数据确定三相设备之间的相关系数矩阵；相关系数矩阵中的相关系数用于表示任意两个三相设备采集的电压时序数据之间的相关程度；基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

示例性的，根据电压时序数据计算任意两个三相设备之间的相关系数可以为：计算任意两个三相设备的电压时序数据中单相电压时序数据之间的相关系数，将得到的相关系数求和算平均值作为任意两个三相设备之间的相关系数；也可计算任意两个三相设备的电压时序数据中在某一相上的单相电压时序数据之间的相关系数作为这两个三相设备之间的相关系数；还可以计算任意两个三相设备的电压时序数据中在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数，求和取平均，将平均值作为这两个三相设备之间的相关系数。计算得到任意两个三相设备之间的相关系数后，便得到了三相设备之间的相关系数矩阵，再基于谱聚类的方式对相关系数矩阵进行聚类处理，得到若干个设备分簇。

对相关系数矩阵进行谱聚类处理后，得到若干个设备分簇。位于同一个设备分簇中的三相设备在台区中可能存在拓扑连接关系。因此同一设备分簇的三相设备的电压时序数据中同相上的单相电压时序数据是相关性较高的，为后续做相位聚类提供了准确的数据基础，从而提高相位聚类的准确度，进而提升了台区设备相序识别的鲁棒性。

示例性的，针对任一设备分簇，对设备分簇内三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到若干相位分簇。设备分簇中的三相设备的电压时序数据之间相关性更高，因此在本发明实施例中相位聚类是针对每个设备分簇进行的。电压相位包括A相、B相和C相，因此相位分簇的意义在于，三相设备的三个单相电压时序数据经聚类后，分到对应相的分簇中。故在本发明实施例的相位聚类中，预设相位数可以设置为3，以3作为分簇数，针对任一设备分簇，以设备分簇中三相设备的电压时序数据作为聚类样本，对电压时序数据进行谱聚类，得到3个相位分簇。其中，相位分簇对应有相位标签。

示例性的，针对其中一个设备分簇，该设备分簇包括三相设备X和三相设备Y。三相设备X的电压时序数据U_X包括A相电压时序数据A_X、B相电压时序数据B_X以及C相电压时序数据C_X；电压时序数据U_Y包括A相电压时序数据A_Y、B相电压时序数据B_Y以及C相电压时序数据C_Y。以3作为分簇数，对A_X、B_X、C_X、A_Y、B_Y、C_Y进行谱聚类，得到3个相位分簇，3个相位分簇对应的相位标签分别为1、2、3。则可基于相位分簇对应的相位标签，确定出三相设备的每个单相电压时序数据所对应的相位标签。

示例性的，基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序。继续以设备分簇包括三相

设备X和三相设备Y进行说明。假设进行相位聚类后，相位标签为1的相位分簇中包括A_X和B_Y两个单相电压时序数据，相位标签为2的相位分簇中包括B_X和A_Y两个单相电压时序数据，相位标签为3的相位分簇中包括C_X和C_Y两个单相电压时序数据。则对三相设备的相位顺序进行统计，可以得到三相设备X在A相、B相和C相的单相电压时序数据对应的相位标签为1、2、3；三相设备Y在A相、B相和C相的单相电压时序数据对应的相位标签为2、1、3。示例性的，假设相位标签1对应于低压配电网络中电压的A相、相位标签2对应于低压配电网络中电压的B相、相位标签3对应于低压配电网络中电压的C相。则三相设备X采集的电压时序数据的相序是正确相序；而三相设备Y采集的电压时序数据中，A相电压时序数据和B相电压时序数据是发生错相的。三相设备Y的B相电压时序数据实际应对应于低压配电网电压的A相，A相电压时序数据实际应对应于低压配电网电压的B相，因此三相设备Y的目标相位顺序应该为对应相位标签顺序为1、2、3的B相电压时序数据、A相电压时序数据、C相电压时序数据。

通过两次聚类加相位顺序的确认，可完成台区中所有三相设备相序的识别。识别相序之后，将发生错相的三相设备的电压时序数据进行相应的调整，可得到其正确相序的电压时序数据，为后期线路维护和数据分析等提供了数据保障。

图2是根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法的流程图。如图2所示，本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法包括以下步骤：

S210，根据所三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

其中，电压时序数据包括若干单相电压时序数据。

在本发明实施例中，台区设置有若干个三相设备，三相设备可用于采集电压时序数据。电压时序数据包括A相电压时序数据、B相电压时序数据和C相电压时序数据中的任一个单相电压时序数据。其中，A相电压时序数据、B相电压时序数据和C相电压时序数据分别为三相设备采集的位于A相上的、B相上的和C相上的电压时序数据。为保证电压时序数据的同步性，可采用HPLC同步采集技术、电力线载波通信的同步机制进行三相设备的电压时序数据的采集，保证了采集数据的时间对齐。为保证数据的时效性和相关性，在获取电压时序数据时，可以获取三相设备在单日预设时间段内采集的电压时序数据。其中，数据采集样点数不少于预设数量，即在预设时间段内采集电压的时刻不少于预设数量。在一个示例中，可获取三相设备在同一日内某5分钟内或15分钟内的电压数据，采集样点数可以设置为80，则可获取到台区中所有三相设备在同一日相同时间段内采集的电压时序数据，电压时序数据中每个单相电压时序数据分别包括80个电压值。

进一步地，因三相设备在采集电压时序数据时，可能会存在采集的电压数据为空值或异常值的情况。因此，在获取到三相设备采集的电压时序数据后，还可以对电压时序数据进行数据清洗。比如，将电压时序数据中序列为空值或异常值的占比超出预设比例的电压时序数据记为对应三相设备的无效相。其中，异常值包括过大或过小的电压值、超出预设数量的重复数据。在一个示例中，三相设备X在某日预设时间段内采集到电压时序数据。其中A相电压时序数据为正常电压值序列，B相电压时序数据中的电压值均为空值，C相电压时序数据中的重复的电压值占整个序列的百分之56，百分之56是超出预设比例的，因此对于该三相设备，其有效相为A相，而B相和C相均为该三相设备的无效相。因此在获取到三相设备采集的电压时序数据时，也确定出了每个三相设备的电压时序数据中无效的相。

在一些可实现的方式中，根据电压时序数据计算任意两个三相设备之间的相关系数可以为：计算任意两个三相设备的电压时序数据中单相电压时序数据之间的相关系数，将得到的相关系数求和算平均值作为任意两个三相设备之间的相关系数；也可计算任意两个三相设备的电压时序数据中在某一相上的单相电压时序数据之间的相关系数作为这两个三相设备之间的相关系数；还可以计算任意两个三相设备的电压时序数据中在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数，求和取平均，将平均值作为这两个三相设备之间的相关系数。

具体地，任意两个三相设备包括第一三相设备和第二三相设备，将第一三相设备记为三相设备X，将第二三相设备记为三相设备Y。三相设备X的电压时序数据U_X包括A相电压时序数据A_X、B相电压时序数据B_X以及C相电压时序数据C_X；电压时序数据U_Y包括A相电压时序数据A_Y、B相电压时序数据B_Y以及C相电压时序数据C_Y。三相设备X和三相设备Y之间的相关系数由两者采集的电压时序数据中在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数得到的。示例性的，三相设备X和三相设备Y之间的相关系数可以由电压时序数据U_X中A相电压时序数据A_X与电压时序数据U_Y中A相电压时序数据A_Y之间的相关系数表示，或者由电压时序数据U_X中B相电压时序数据B_X与电压时序数据U_Y中B相电压时序数据B_Y之间的相关系数表示，或者由电压时序数据U_X中C相电压时序数据C_X与电压时序数据U_Y中C相电压时序数据C_Y之间的相关系数表示，或者由上述任意两项相关系数的平均值表示，或者由上述三相相关系数的平均值表示。

在一些实施例中，根据三相设备采集的电压时序数据确定三相设备之间的相关系数矩阵，可以包括：基于任意两个三相设备所采集的电压时序数据，确定初始设备相关矩阵；其中，初始设备相关矩阵中的相关系数用于表示电压时序数据所包括的单相电压时序数据之间的相关程度；根据初始设备相关矩阵中的目标系数以及有效数进行平均计算，得到相关系数矩阵；其中，目标系数用于表示电压时序数据中同相上的单相电压时序数据之间的相关程度；有效数用于表示处于有效状态的目标系数的数量。

在一些情况中，三相设备采集的电压时序数据可能存在缺相或者相位错乱的情况。因此若直接将三相设备的电压时序数据中某个单相电压时序数据之间的相关系数作为三相设备之间的相关系数，在单相电压时序数据为异常情况时，会导致三相设备之间的相关系数与其真实相关系数差别较大，影响三相设备相关性判断，导致对三相设备的聚类识别率较低。因此可在初始设备相关矩阵中选取两个三相设置之间的目标系数，根据其对应的有效数进行平均计算，得到三相设备之间的目标相关系数，组成三相设备的相关系数矩阵。这种方式可以使对台区中三相设备的聚类识别率提高至接近百分之百，也可减少了因电压时序数据缺相或相位错乱等问题造成的聚类效果差的问题。

具体地，继续以上述三相设备X和三相设备Y为例进行解释，计算任意两个三相设备采集的电压时序数据所包括的单相电压时序数据之间的相关系数，确定初始设备相关矩阵P。示例性的，计算电压时序数据A_X与电压时序数据B_Y之间的相关系数P_AB。计算电压时序数据A_X与电压时序数据A_Y之间的相关系数P_AA。计算电压时序数据B_X与电压时序数据B_Y之间的相关系数P_BB。计算电压时序数据C_X与电压时序数据C_Y之间的相关系数P_CC。示例性的，初始设备相关矩阵如下所示。

进一步地，将初始设备相关矩阵P中的P_AA、P_BB、P_CC确定为目标系数。可以理解的是，目标系数可以用于表示电压时序数据中同相上的单相电压时序数据之间的相关程度。统计目标系数P_AA、P_BB、P_CC中处于有效状态的相关系数数量m。需要说明的是，因三相设备在采集电压时序数据时，可能会存在某相上的数据未采集到或采集的数据为异常值等情况，故会存在电压时序数据缺相的可能，则处于有效状态的目标系数的数量m可以等于3，可以等于2，也可以等于1。在一种可实现的方式中，在获取到三相设备的电压时序数据，进行数据清理时，可将采集的数据为空或异常值超出预设比例的单相电压时序数据用null表示，则值为null的单相电压时序数据计算得到的相关系数也可用null表示。在确定有效数时，可通过判断两个三相设备的目标系数的值是否为null来判断目标系数是否为处于有效状态的，将值不为null的目标系数的数量作为两个三相设备的有效数m。

继而，按照如下公式计算三相设备X和三相设备Y之间的平均相关系数Pavg。

按照如上计算三相设备X和三相设备Y之间的平均相关系数Pavg的过程，确定任意两个三相设备之间的平均相关系数，得到相关系数矩阵。

在一些情况中，相邻时刻，线路上任意节点的电压变化量(方向与幅度)主要与上游各段线路的流过有功功率变化量(线路总体负荷时间特性)、上游各段线路长度和上游节点电压幅值相关。低压配电网络中同一分支上各节点的电压受到阻抗和负载功率影响，阻抗反应为电气距离时，相同有功负载下，电气距离越近，电压相似性越高；相同电气距离时，有功负载越大，电压相似性越高。单电源线路，同一时刻断面下，沿线节点电压幅值呈现逐渐递减的变化规律。当线路间的总体负荷特性存在差异时，位于相同出线且电气距离较近的用户相似性将高于其与位于不同出线的用户间的相似性，且电气距离越近，用户间的相似性越高。而皮尔逊相关系数有一个重要的数学特性是，两个变量的位置和尺度的变化并不会引起皮尔逊系数的改变。也就是说，如果把X移动到a+bX和把Y移动到c+dY，其中a、b、c和d是常数，并不会改变两个变量的相关系数。因此为了减少出线电压、电气距离和负荷分布的影响，可引入皮尔逊相关系数来计算单相电压时序数据之间的相关系数。

具体地，皮尔逊相关系数的计算方式为：

其中，Cov(X，Y)为序列X和序列Y的协方差；σ(X)，σ(Y)分别为序列X、Y的标准差。

对电压的相关性进行量化计算，同时考虑电压的时序变化，节点u、v的电压时序曲线的皮尔逊相关系数为：

U_u,t、U_v,t分别为节点u、v的电压时序曲线在t时间断面的电压。其中，本发明实施例中的三相设备对应于皮尔逊相关系数中的节点，三相设备的单相电压时序数据对应于皮尔逊相关系数中的序列X或序列Y。

基于上述方式得到三相设备之间的相关系数矩阵后，再基于谱聚类的方式对相关系数矩阵进行聚类处理，得到若干个设备分簇。

其中，谱聚类的过程包括两步：第一步为构图，根据相关系数矩阵，构造台区中所有三相设备之间的拓扑图G(V，E)。其中V表示拓扑图中的点，E表示点与点之间的边。如图3所示，任意两个三相设备之间均是相连的。其中两个三相设备之间的E的权重值可以为这两个三相设备之间的相关系数。第二步为切图，将第一步构造出来的拓扑图按照一定的切边准则，切分成不同的子图，切分得到的子图即为聚类结果。谱聚类是通过对所有三相设备组成的图进行切图，让切图后不同的子图间边权重和尽可能的低，而子图内的边权重和尽可能的高，从而来达到聚类的目的。为了减少孤立点并保证图分割的内部边权重平衡，本发明实施例可基于NCUT(Normalized cut)划分准则进行切图处理，子图数量可通过轮廓系数法或引入楼栋数量确定。

具体地，以图3为例，假设通过轮廓系数法确定出聚类分簇k即子图数量为2，则需将图3切割为两个子图。为了将图G(V，E)划分为两个分支G₁和G₂，使图G分割后断开的边的权重值之和最小，计算方式为

其中，i和j表示断开的边对应的三相设备，w(i，j)表示三相设备i和三相设备j之间的边权重，边权重在本申请实施例中可以为三相设备i和三相设备j之间的相关系数。为了减少孤立点并保证图分割的内部边权重平衡，采用NCUT(Normalized cut)作为图G的划分准则，其划分方式通过以下公式计算得出：

其中，d₁表示G₁内所有的边权重值之和加上Cut(G₁,G₂)；d₂表示G₂内所有的边权重值之和加上Cut(G₁,G₂)；c₁和c₂均为常数；向量q表示为

q^TLq作为损失函数。

基于上述理论基础，对相关系数矩阵进行谱聚类处理，可得到三相设备的若干个设备分簇。位于同一个设备分簇中的三相设备在台区中可能存在拓扑连接关系，因此同一设备分簇的三相设备的电压时序数据中同相上的单相电压时序数据是相关性较高的。因此先对三相设备进行谱聚类处理可为后续做相位聚类提供了准确的数据基础，从而提高相位聚类的准确度，进而可以提升台区设备相序识别的鲁棒性。

在一些实施例中，若干个三相设备包括处于一级节点上的一级三相设备；在基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇之前，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法还包括：从相关系数矩阵中，删除一级三相设备对应的相关系数，得到部分相关系数矩阵；基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇，包括：对部分相关系数矩阵进行谱聚类，得到所述若干个设备分簇。

在一些情况中，因处于一级节点上的一级三相设备可以为台区中变压器监控单元，属于台区入线节点，其与各个分支上的三相设备相关性均较大。因此为了减小设备聚类分割错误的概率，提高设备聚类成功率，可在进行设备聚类之前，从相关系数矩阵中将一级三相设备对应的行和列去除，对剩余的三相设备进行设备聚类，得到若干个除一级三相设备之外的其他三相设备的设备分簇。

具体地，在相关系数矩阵中，删除一级三相设备所在的行和列，即删除一级三相设备对应的所有相关系数，得到部分相关系数矩阵。然后根据轮廓系数法确定出对部分相关系数矩阵的聚类分簇数k，基于NCUT(Normalized cut)划分原则对部分相关系数矩阵对应的拓扑图进行谱聚类，得到k个设备分簇。

S220，针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对所任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇。

其中，相位分簇对应有相位标签。

在本发明实施例中，一个设备分簇中的三相设备之间相关性是较大的，同理，其采集的电压时序数据中在同相上的电压时序数据相关性也会相对较大。因此可以对每个设备分簇分别进行相位聚类，以得到三相设备的单相电压时序数据对应的相位标签。

低压配电网络的电压有A相、B相和C相三个相位，三相设备采集的电压时序数据也是包括三个相位上的单相电压时序数据。对三相设备的单相电压时序数据进行相位聚类，意义在于将三相设备的电压时序数据中，同相上的单相电压时序数据聚到同一个分簇中。因此，在本发明实施例进行相位聚类时，其预设相位数可设置为3，针对每个设备分簇，对设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类后，可得到3个相位分簇。

具体地，以对一个设备分簇进行相位聚类为例，假设该设备分簇中包括三相设备X、三相设备Y和三相设备Z共三个三相设备，每个三相设备的电压时序数据都包括有A相电压时序数据、B相电压时序数据和C相电压时序数据，分别计算这九个单相电压时序数据之间的相关系数。基于NCUT(Normalized cut)划分准则对这九个单相电压时序数据进行谱聚类，得到三个相位分簇。因同相电压时序数据的相关性较大，故在每个相位分簇中可包含三个不同三相设备的单相电压时序数据，在同一个相位分簇中的三个单相电压时序数据为同相上的电压时序数据。需要说明的是，这里的谱聚类与上述对三相设备进行谱聚类方式相同，在此不再赘述。

其中，一个设备分簇对应的三个相位分簇的相位标签，可通过该相位分簇的单相电压时序数据中占比最高的相来设置。示例性的，若想将相位标签设置用1、2、3来表示，则可将A相电压时序数据的数量占比最高的相位分簇的相位标签设置为1，则相位标签1可表示A相；将B相电压时序数据的数量占比最高的相位分簇的相位标签设置为2，则相位标签2可表示B相；将C相电压时序数据的数量占比最高的相位分簇的相位标签设置为3，则相位标签3可表示C相。

示例性的，三相设备X的电压时序数据U_X包括A相电压时序数据A_X、B相电压时序数据B_X以及C相电压时序数据C_X；三相设备Y的电压时序数据U_Y包括A相电压时序数据A_Y、B相电压时序数据B_Y以及C相电压时序数据C_Y；三相设备Z的电压时序数据U_Z包括A相电压时序数据A_Z、B相电压时序数据B_Z以及C相电压时序数据C_Z。基于皮尔逊相关系数计算方法，分别计算这九个单相电压时序数据之间的皮尔逊相关系数，得到单相电压时序数据的皮尔逊相关系数矩阵，再基于NCUT(Normalized cut)划分准则对单相电压时序数据进行谱聚类，得到三个相位分簇，每个相位分簇中可包括三个单相电压时序数据。理论来讲，位于同一相位分簇中的三个单相电压时序数据是这九个单相电压时序数据中相关性最大的三个单相电压时序数据，故这三个单相电压时序数据应为低压配电网线路电压的同一相上的电压时序数据。示例性的，在第一个相位分簇中包括A_X、A_Y和B_Z，第二个相位分簇中包括B_X、B_Y和A_Z，第三个相位分簇中包括C_X、C_Y和C_Z。可设置第一个相位分簇对应的相位标签为1，第二个相位分簇对应的相位标签为2，第三个相位分簇对应的相位标签为3。则可以得到，示例性的，三相设备X的A相电压时序数据A_X对应的相位标签为1，三相设备Y的B相电压时序数据B_Y对应的相位标签为2，三相设备Z的B相电压时序数据B_Z对应的相位标签为1。

需要说明的是，在对所有设备分簇做完相位聚类后，其相位标签的设置方式需要一致，才可保证后续相序统计的正确性。

S230，基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序。

其中，目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。

在本发明实施例中，对三相设备的相序进行确定，并将错误连接导致相序错乱的三相设备识别出来，将其电压时序数据中单相电压时序数据的相位进行重新排序，才能得到台区中三相设备的正确相序的电压时序数据，为后续数据分析或线路维护提供数据保障。因此，在相位聚类后，可基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，根据统计结果可确定出任一设备分簇中三相设备的目标相位顺序，这里的目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。正确相序可以为三相设备的A相接线与低压配电网线路中的A相接口相对应，采集的为线路A相上的单相电压时序数据；B相接线与低压配电网线路中的B相接口相对应，采集的为线路B相上的单相电压时序数据；C相接线与低压配电网线路中的C相接口相对应，采集的为线路C相上的单相电压时序数据。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到所任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序，包括：

S410，基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

具体地，在上述针对每个设备分簇进行相位聚类得到每个设备分簇对应的相位分簇后，基于相位分簇对应的相位标签，针对每个设备分簇中的三相设备，生成其相序标签。在一些实施例中，基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：依照相位分簇对应的相位标签，确定任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签；根据任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。示例性的，其中一个设备分簇中的三相设备X，其A相电压时序数据位于相位标签为1的相位分簇中，B相电压时序数据位于相位标签为2的相位分簇中，C相低压时序数据位于相位标签为3的相位分簇中，则三相设备的相序标签可以为123、132、213、231、321或312。

在本发明实施例中，为保证相序确定的准确性，可根据同一种统计相序标签的方式，确定出每个三相设备的相序标签。例如，可根据三相设备的A相电压时序数据、B相电压时序数据、C相电压时序数据所对应的相位标签顺序生成任一设备分簇中三相设备的相序标签。

在本发明一些实施例中，根据任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：统计相位标签的种类数量，得到任一设备分簇内的三相设备的标签计数；其中，标签计数对应有相序匹配策略；执行相序匹配策略，确定任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

在一些情况中，三相设备在采集电压时序数据时，可能存在采集的某相上的单相电压时序数据为空或异常值过多，造成三相设备的电压时序数据只包括一相或两相上的单相电压时序数据的情况。也会存在对每个设备分簇进行相位聚类时，聚类效果差或聚类失败的情况。故在相位聚类后，依据上述方式统计的三相设备的相序标签不一定包括三个相位标签，其相位标签数量可能为1，可能为2，也可能为3。因此针对电压数据缺相、相位聚类效果差或聚类失败的情况，可设置相应的相序匹配策略，来确定三相设备的相序标签。

具体地，针对任一设备分簇的相位聚类结束后，统计三相设备的相位标签的种类数量，记为三相设备的标签计数，即统计三相设备的三个单相电压时序数据所对应的相位标签的种类的数量为1、为2还是为3。示例性的，若三相设备的相位标签包括有1、2、3，则其标签计数为3；若统计到的三相设备的相位标签只包括2和3，则其标签计数为2；若统计到的三相设备的相位标签包括2、2、3，则其标签计数为2。不同的标签计数对应有不同的相序匹配策略，根据统计得到的标签计数执行对应的相序匹配策略，以此来确定三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，三相设备包括第一类三相设备、第二类三相设备、第三类三相设备、第四类三相设备。其中，第一类三相设备为标签计数为1的三相设备。第二类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为3的三相设备。第三类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为2的三相设备。第四类三相设备为标签计数为3的三相设备。执行所述相序匹配策略，确定任一设备分簇内的三相设备的相序标签，至少包括以下之一。

将预设相序标签确定为第一类三相设备的相序标签。

将预设相序标签确定为第二类三相设备的相序标签。

根据第三类三相设备的2个相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

根据第四类三相设备的3个相位标签，生成第四类三相设备的相序标签。

具体地，根据三相设备的相位标签的数量和标签计数，可将三相设备进行分类，得到四类三相设备。将标签计数为1的三相设备记为第一类三相设备。第一类三相设备的确定至少包括以下的情况：三相设备的电压时序数据中只存在一个处于有效状态的单相电压时序数据，则在相位聚类后，该三相设备只能得到一个相位标签，对应的标签计数为1；三相设备的电压时序数据中包括两个或三个处于有效状态单相电压时序数据，在对该三相设备所在的设备分簇进行相位聚类时，聚类效果差或聚类失败，导致该三相设备的所有单相电压时序数据都被分到一个相位分簇中，这种情况下，该三相设备能得到两个或三个相位标签，但相位标签的种类都是相同的，则其对应标签计数也为1。

将标签计数为2，且相位标签数量为3的三相设备记为第二类三相设备。第二类三相设备的确定至少包括以下的情况：三相设备的电压时序数据中三个单相电压时序数据都是出于有效状态的，但是在该三相设备所在的设备分簇进行相位聚类时，聚类效果差或聚类失败，导致该三相设备的两个单相电压时序数据被分到相同的相位分簇中，这时，统计到的三相设备的相位标签包括三个，其中两个是相同种类的，例如，像112、122、133、233、322这样的相位标签的三相设备为第二类三相设备。

将标签计数为2，且相位标签数量为2的三相设备记为第三类三相设备。第三类三相设备至少包括以下的情况：三相设备的电压时序数据包括两个处于有效状态的单相电压时序数据，在对该三相设备所在的设备分簇进行相位聚类成功的情况下，三相设备的两个单相电压时序数据被分到不同的相位分簇中，则可统计到该三相设备的两个相位标签，且两个相位标签不同。

将标签计数为3的三相设备记为第四类三相设备。第四类三相设备至少包括以下的情况：三相设备的电压时序数据中三个单相电压时序数据均是出于有效状态的，在对该三相设备所在的设备分簇的相位聚类成功的情况下，可统计得到该三相设备的三个相位标签，且三个相位标签不同。

针对不同类型的三相设备，其相序标签的确定方式也不同。具体地，第一类三相设备和第二类三相设备，都是无法通过聚类后的相位标签统计结果来推算其相序标签的。因此可直接采用预设相序标签来作为第一类三相设备和第二类三相设备的相序标签。其中预设相序标签可以依据上述S410所述的三相设备的三个相位接线成功且相位聚类成功的情况下，可得到的相位标签顺序作为预设相序标签。针对第三类三相设备，其缺相的单相电压时序数据所对应的相位标签可通过已得到的两个相位标签推算出来，再依据相位标签的统计顺序便可确定出第三类三相设备的相序标签。针对第四类三相设备，其相序标签的生成方式参照上述S410的过程，在此不再赘述。

S420，根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签。

统计台区中所有三相设备的相序标签的种类及不同种类对应的数量，将数量满足预设阈值条件的相序标签作为目标相序标签，一般情况中，台区中三相设备与线路错相连接的情况较小，也就是说，三相设备采集的电压时序数据相序错乱的可能较小，因此三相设备的电压时序数据相序正确的比重是最大的。由此可知，可将预设阈值条件设置为数量最大或者设置为比重阈值，例如，可将预设阈值条件设置为占比超出90％，若台区中包括30个三相设备，则30个三相设备对应有30个相序标签，若其中，相序标签为123的数量有28个，则其在所有相序标签中占比为93.3％，超出90％，则相序标签为123的即目标相序标签。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签，包括：

S510，根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量最大的多个待定相序标签。

具体地，预设阈值条件被设置为统计数量最大，根据对相序标签的统计数量，确定出统计数量最大的相序标签作为待定相序标签，待定相序标签可以为1个，可以为多个。当待定相序标签为1个时，可直接将待定相序标签作为目标相序标签。但当待定相序标签为多个时，待定相序标签在相序标签中所占的比重是相同的，无法直接确定哪个可以作为目标相序标签，此时，可采用S520的方式来确定出待定相序标签中的目标相序标签。

S520，确定待定相序标签对应的三相设备的迹；其中，待定相序标签对应的任意两个三相设备采集的电压时序数据之间具有相关系数；迹是由待定相序标签对应的三相设备对应的相关系数之和决定的。

S530，将最大迹对应的待定相序标签，确定为目标相序标签。

在一些情况中，因在对三相设备进行设备聚类时，对任意两个三相设备之间都计算有相关系数，而相关系数是通过两个三相设备在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数计算得到的。因此相关系数越大，证明两个三相设备的电压时序数据之间的相关性越大，其在同相上的单相电压时序数据之间的相关性就越大。两个三相设备在同相上的单相电压时序数据的相关性越大，则在进行相位聚类时，聚类效果就越好，统计得到的三相设备的相位标签越准确。因此，可通过确定出待定相序标签对应的三相设备的迹，即计算待定相序标签中所对应的三相设备之间的相关系数之和，将最大迹所对应的待定相序标签作为目标相序标签。其中，每个待定相序标签中所对应的三相设备的数量是相同的。

S430，将目标相序标签表示的相位顺序，设置为目标相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

目标相序标签可以理解为，三相设备的每个相位标签所对应的单相电压时序数据的相位是与线路中电压的相位相对应的，即目标相序标签表示的相位顺序是其对应三相设备的正确相序。示例性的，目标相序标签为123的相序标签，其中相位标签1表示A相、相位标签2表示B相、相位标签3表示C相。则目标相序标签对应的A相、B相、C相即相序标签为123的三相设备的目标相位顺序，表示该三相设备采集的A相电压时序数据对应于低压配电网线路中的A相，采集的B相电压时序数据对应于低压配电网线路中的B相，采集的C相电压时序数据对应于低压配电网线路中的C相，说明标签为123的三相设备其三个相位接线都是正确的。

在本发明的一些实施例中，相序标签中除目标相序标签之外的相序标签记为其他相序标签；以相序标签的统计数量为参考，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签之后，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法还包括：

按照其他相序标签表示的相位顺序，对其他相序标签对应的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，得到其他相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

在一些情况中，三相设备的三个相位接线和线路中三个相位接口在连接时，难免存在接线错误的情况，导致三相设备采集的电压时序数据的相序发生错乱。示例的，三相设备的A相接线被接到线路中B相接口时，三相设备采集的A相电压时序数据实际对应的是线路中B相上的电压时序数据，此时这个三相设备采集的电压时序数据的相序就是错乱的。在相位聚类后，其相序标签与正确连接的三相设备的相序标签不同，在这记为其他相序标签。因此可在统计出相序标签的数量后，对其他相序标签对应的三相设备的电压时序数据的相位进行重新排序，得到三相设备的正确相序。

示例性的，记目标相序标签为123，其相位标签分别对应ABC相序，则除123外的相序标签都记为其他相序标签。假设三相设备Y的相序标签为213，证明三相设备Y采集的A相电压时序数据被分到相位标签为2的相位分簇中，B相电压时序数据被分到相位标签为1的相位分簇中，而相位标签1对应A相，相位标签2对应B相，因此可以知道三相设备Y的A相接线接到了线路中的B相接口，三相设备的B相接线接到了线路的A相接口。三相设备Y采集的A相电压时序数据实际为线路中B相上的电压时序数据，B相电压时序数据实际为线路中A相上的电压时序数据，因此可按照三相设备Y的相序标签213表示的相位顺序BAC，对三相设备Y的A相电压时序数据和B相电压时序数据的初始相位进行重新排序，将A相电压时序数据和B相电压时序数据的相位进行调整，即可得到三相设备Y的目标相位顺序。

综上所述，根据本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，首先依据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到三相设备的若干个设备分簇。在对三相设备进行谱聚类时，考虑到三相设备采集的电压时序数据的有效相数，采用了计算三相设备之间平均相关系数的方式来作为设备聚类的基础，可减少因缺相或相位错乱导致的聚类效果差的问题，从而提高设备聚类的准确性。其次，针对每个设备分簇，对设备分簇中的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到每个设备分簇对应的相位分簇，相位分簇对应有相位标签。最后，根据相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，可确定出每个三相设备的正确相序。本方法基于数据驱动分析的方法，仅依赖三相设备采集的电压时序数据，对相关性进行分析就能计算得到三相设备的相序信息，大大降低了电力通信网络的采集压力和运算单元的算力需求，且无需硬件改造，对电网无扰。而且本方法通过两次谱聚类，可减少因三相设备间的拓扑距离和负载差别过大对相位聚类的干扰，能够应用于设备较多的台区，同时采用了谱聚类的方式进行聚类处理，考虑了子图的比例和子图间边权重情况，可以减少孤立节点和分簇不平衡的问题。谱聚类适用于数据量不大的情况中，低压台区三相设备的数量相对较少，因此本方法处理速度快，能够方便部署于能源控制器、融合终端等低压配电网络边缘设备中，也可以方便的部署于服务器端和移动终端。并且在聚类之后，考虑了相序的统计特征，通过统计特征得到最优的相序结果，通过考虑异常情况的处理，具有较高的鲁棒性。

在一个具体实施例中，如图6所示，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法可以包括：

S610，根据所三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

S620，针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对所任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇。

S630，基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

S640，根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量最大的待定相序标签。

S650，若待定相序标签为1个，则将待定相序标签表示的相位顺序，设置为对应的三相设备的目标相位顺序。

S660，若待定相序标签为多个，则确定待定相序标签对应的三相设备的迹；其中，待定相序标签对应的任意两个三相设备采集的电压时序数据之间具有相关系数；迹是由待定相序标签对应的三相设备对应的相关系数之和决定的。

S670，将最大迹对应的待定相序标签，确定为目标相序标签。

S680，相序标签中除目标相序标签之外的相序标签记为其他相序标签；按照其他相序标签表示的相位顺序，对其他相序标签对应的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，得到其他相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

综上所述，根据三相设备采集的电压时序数据，首先完成设备聚类，在针对每个设备分簇进行相位聚类，对相位聚类后三相设备的相位标签进行统计，最终确定出台区三相设备中相序正确的三相设备，并将相序发生错乱的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，也可得到其正确相序。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置，台区设置有若干个三相设备；三相设备用于采集电压时序数据；如图7所示，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置包括：第一聚类模块710、第二聚类模块720以及统计模块730。

其中，第一聚类模块710，用于根据三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，电压时序数据包括若干单相电压时序数据。

第二聚类模块720，用于针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于分簇数的若干相位分簇；其中，相位分簇对应有相位标签。

统计模块730，用于基于相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；其中，目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。

在本发明的一些实施例中，统计模块730具体用于基于相位分簇对应的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签；根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签；将目标相序标签表示的相位顺序，设置为目标相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

在本发明的一些实施例中，相序标签中除目标相序标签之外的相序标签记为其他相序标签，基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置还包括：校准模块，用于按照其他相序标签表示的相位顺序，对其他相序标签对应的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，得到其他相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

在本发明的一些实施例中，统计模块730还具体用于根据相序标签的统计数量，在相序标签中确定统计数量最大的多个待定相序标签；确定待定相序标签对应的三相设备的迹；其中，待定相序标签对应的任意两个三相设备采集的电压时序数据之间具有相关系数；迹是由所述待定相序标签对应的三相设备对应的相关系数之和决定的；将最大迹对应的待定相序标签，确定为目标相序标签。

在本发明的一些实施例中，统计模块730还具体用于：依照相位分簇对应的相位标签，确定任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签；根据任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，统计模块730还具体用于统计相位标签的种类数量，得到任一设备分簇内的三相设备的标签计数；其中，标签计数对应有相序匹配策略；执行相序匹配策略，确定任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，三相设备包括第一类三相设备、第二类三相设备、第三类三相设备、第四类三相设备；其中，第一类三相设备为标签计数为1的三相设备；第二类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为3的三相设备；第三类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为2的三相设备；第四类三相设备为标签计数为3的三相设备。统计模块730还具体用于将预设相序标签确定为第一类三相设备的相序标签；将预设相序标签确定为第二类三相设备的相序标签；根据第三类三相设备的2个相位标签，生成任一设备分簇内的三相设备的相序标签；根据第四类三相设备的3个相位标签，生成第四类三相设备的相序标签。

在本发明的一些实施例中，第一聚类模块710具体用于根据三相设备采集的电压时序数据确定三相设备之间的相关系数矩阵；相关系数矩阵中的相关系数用于表示任意两个三相设备采集的电压时序数据之间的相关程度；基于相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

在本发明的一些实施例中，第一聚类模块710还具体用于基于任意两个三相设备所采集的电压时序数据，确定初始设备相关矩阵；其中，初始设备相关矩阵中的相关系数用于表示电压时序数据所包括的单相电压时序数据之间的相关程度；根据初始设备相关矩阵中的目标系数以及有效数进行平均计算，得到相关系数矩阵；其中，目标系数用于表示所述电压时序数据中同相上的单相电压时序数据之间的相关程度；有效数用于表示处于有效状态的目标系数的数量。

在本发明的一些实施例中，若干个三相设备包括处于一级节点上的一级三相设备。基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置还包括删除模块，用于从相关系数矩阵中，删除一级三相设备对应的相关系数，得到部分相关系数矩阵。第一聚类模块还用于对部分相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

需要指出的是，上述对基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法的实施例和有益效果的解释说明，也适应本发明实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置，为避免冗余，在此不作详细展开。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序，该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序被处理器执行时实现上述实施例的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

对应上述实施例，本发明的实施例还提供了一种电子设备。

图8是根据本发明一个实施例的电子设备的结构框图，如图8所示，该电子设备800包括存储器802、处理器804及存储在存储器802上并可在处理器804上运行的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序806，处理器804执行基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序806时，实现前述的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。

在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法，其特征在于，台区设置有若干个三相设备；所述三相设备用于采集电压时序数据；所述方法包括：

根据所述三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，所述电压时序数据包括若干单相电压时序数据；

针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对所述任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于所述分簇数的若干相位分簇；其中，所述相位分簇对应有相位标签；

基于所述相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到所述任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；其中，所述目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到所述任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序，包括：

基于所述相位分簇对应的相位标签，生成所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签；

根据所述相序标签的统计数量，在所述相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签；

将所述目标相序标签表示的相位顺序，设置为所述目标相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述相序标签中除所述目标相序标签之外的相序标签记为其他相序标签；所述以所述相序标签的统计数量为参考，在所述相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签之后，所述方法还包括：

按照所述其他相序标签表示的相位顺序，对所述其他相序标签对应的三相设备的单相电压时序数据的初始相位进行重新排序，得到所述其他相序标签对应的三相设备的目标相位顺序。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相序标签的统计数量，在所述相序标签中确定统计数量满足预设阈值条件的目标相序标签，包括：

根据所述相序标签的统计数量，在所述相序标签中确定统计数量最大的多个待定相序标签；

确定所述待定相序标签对应的三相设备的迹；其中，所述待定相序标签对应的任意两个三相设备采集的电压时序数据之间具有相关系数；所述迹是由所述待定相序标签对应的三相设备对应的相关系数之和决定的；

将最大迹对应的待定相序标签，确定为所述目标相序标签。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位分簇对应的相位标签，生成所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：

依照所述相位分簇对应的相位标签，确定所述任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签；

根据所述任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据的相位标签，生成所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签，包括：

统计相位标签的种类数量，得到所述任一设备分簇内的三相设备的标签计数；其中，所述标签计数对应有相序匹配策略；

执行所述相序匹配策略，确定所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三相设备包括第一类三相设备、第二类三相设备、第三类三相设备、第四类三相设备；其中，所述第一类三相设备为标签计数为1的三相设备；所述第二类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为3的三相设备；所述第三类三相设备为标签计数为2，且相位标签数量为2的三相设备；所述第四类三相设备为标签计数为3的三相设备；所述执行所述相序匹配策略，确定所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签，至少包括以下之一：

将预设相序标签确定为第一类三相设备的相序标签；

将预设相序标签确定为第二类三相设备的相序标签；

根据所述第三类三相设备的2个相位标签，生成所述任一设备分簇内的三相设备的相序标签；

根据所述第四类三相设备的3个相位标签，生成所述第四类三相设备的相序标签。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇，包括：

根据所述三相设备采集的电压时序数据确定所述三相设备之间的相关系数矩阵；所述相关系数矩阵中的相关系数用于表示任意两个所述三相设备采集的电压时序数据之间的相关程度；

基于所述相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，任意两个所述三相设备记为第一三相设备和第二三相设备；所述相关系数矩阵中的相关系数是基于所述第一三相设备采集的电压时序数据中与所述第二三相设备采集的电压时序数据中在同相上的单相电压时序数据之间的相关系数得到的。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述三相设备采集的电压时序数据确定所述三相设备之间的相关系数矩阵，包括：

基于任意两个三相设备所采集的电压时序数据，确定初始设备相关矩阵；其中，所述初始设备相关矩阵中的相关系数用于表示所述电压时序数据所包括的单相电压时序数据之间的相关程度；

根据所述初始设备相关矩阵中的目标系数以及有效数进行平均计算，得到相关系数矩阵；其中，所述目标系数用于表示所述电压时序数据中同相上的单相电压时序数据之间的相关程度；所述有效数用于表示处于有效状态的目标系数的数量。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述若干个三相设备包括处于一级节点上的一级三相设备；在所述基于所述相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇之前，所述方法还包括：

从所述相关系数矩阵中，删除所述一级三相设备对应的相关系数，得到部分相关系数矩阵；

所述基于所述相关系数矩阵进行谱聚类，得到若干个设备分簇，包括：

对所述部分相关系数矩阵进行谱聚类，得到所述若干个设备分簇。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序，该基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序被处理器执行时，实现权利要求1-11中任一项所述的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

13.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序，所述处理器执行所述基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测程序时，实现权利要求1-11中任一项所述的基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测方法。

14.一种基于谱聚类的低压配电网络三相设备相序检测装置，其特征在于，所述台区设置有若干个三相设备；所述三相设备用于采集电压时序数据；所述装置包括：

第一聚类模块，用于根据所述三相设备采集的电压时序数据进行谱聚类，得到若干个设备分簇；其中，所述电压时序数据包括若干单相电压时序数据；

第二聚类模块，用于针对任一设备分簇，以预设相位数为分簇数，对所述任一设备分簇内的三相设备的单相电压时序数据进行谱聚类，得到数量等于所述分簇数的若干相位分簇；其中，所述相位分簇对应有相位标签；

统计模块，用于基于所述相位分簇对应的相位标签进行相位顺序的统计，得到所述任一设备分簇内的三相设备的目标相位顺序；其中，所述目标相位顺序用于表示三相设备的正确相序。