CN116167891A - 基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、设备、介质 - Google Patents

基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、设备、介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、设备、介质，该方法先获取台区首、末节点的电力数据，然后构建出台区的回路阻抗矩阵，再通过对回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况进行分析，即可推导得出台区线路拓扑。在整个台区拓扑识别过程中，仅需获取台区首末节点的电力数据，而无需获取中间设备数据，通过对各末端节点之间互阻抗的关联性进行分析即可推导出台区线路拓扑，有效解决了线路复杂导致的人工录入效率低、错误率高的问题，同时解决了由于中间节点电力数据逻辑不明导致的拓扑混乱错误的问题。

Description

基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、设备、介质
技术领域
本发明涉及台区拓扑识别技术领域，特别地，涉及一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质。
背景技术
随着智慧电力和智能电网技术的兴起，电网系统管理逐渐走向智能化、远程化。台区是指一个变压器的供电线路覆盖区域，以低压三相电网为例，变压器三相电的每一相均有几十个到几百个的电表，要想实现电网的精细化管理，必须要正确获得每个智能电表的台区隶属关系。但许多台区的分支线路复杂，若采用人工录入的方式效率极低，另外，某些台区变压器与户表之间的各级分支无智能终端设备，无法获取中间拓扑结构的电力数据，或者中间设备之间的逻辑拓扑混乱，中间拓扑的电力数据无法应用于拓扑识别，从而导致无法通过线上数据进行有效的自动拓扑识别。
发明内容
本发明提供了一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法及系统、电子设备、计算机可读取的存储介质，以解决现有采用人工录入台区拓扑的方式存在的效率低，由于缺乏台区中间设备的电力数据而无法进行线路拓扑自识别的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，包括以下内容：
获取台区首、末节点的电力数据；
基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
进一步地，在所述基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑的过程中：
若所述回路阻抗矩阵为对角矩阵，即非对角线元素均为零，则判定所有的末端节点均直接在首端节点下；
若所述回路阻抗矩阵的非对角线元素并非全为零，则采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑。
进一步地，所述采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑的过程包括以下内容：
若回路阻抗矩阵为一般矩阵，即非对角线元素同时存在零值和非零值，根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将回路阻抗矩阵分解为多个第一级子矩阵，其中，第一级子矩阵包括无零值矩阵和单元素矩阵，当第一级子矩阵为单元素矩阵时，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若第一级子矩阵为无零值矩阵，则同时对应创建多个第一级虚拟节点，并记录多个第一级虚拟节点的父节点，第一级虚拟节点的数量与第一级无零值子矩阵的数量相同；
对于每个第一级无零值子矩阵，找出其非对角线元素中的最小值，将矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将第一级无零值子矩阵转换为新矩阵，若新矩阵为对角矩阵，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若新矩阵为一般矩阵，再根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将一般矩阵分解为多个第二级子矩阵，若第二级子矩阵为单元素矩阵，则判断该分支已拓扑至末端，若第二级子矩阵为无零值矩阵，则对应创建多个第二级虚拟节点，并记录第二级虚拟节点对应的父节点，第二级虚拟节点的数量与第二级无零值子矩阵的数量相同；
对于每个第二级无零值子矩阵，再次进行上述转换分解过程，通过逐层转换分解，直至将所有分支拓扑至末端，得到台区线路拓扑。
进一步地，若回路阻抗矩阵为无零值矩阵，即非对角线元素全部为非零值，则找出回路阻抗矩阵的非对角线元素中的最小值，将回路阻抗矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将无零值矩阵转换为一般矩阵。
进一步地，所述基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵的过程包括以下内容：
对于台区的每个相位，构建首端节点到所有末端节点的回路阻抗方程组；
选取首端节点和所有末端节点在不同时刻的电流电压数据对回路阻抗方程组进行求解，得到台区的回路阻抗矩阵。
进一步地，回路阻抗方程组的表达式为：
Figure BDA0003982021460000031
其中，Vs表示首节点的电压数据，Un表示第n个末端节点的电压数据，In表示第n个末端节点的电流数据，Zn表示第n个末端节点到首节点之间的线路阻抗值，Zpn表示第p个末端节点和第n个末端节点到首节点的共同支路阻抗值。
进一步地，还包括以下内容：
一段时间后，再次采集首、末节点的电力数据并重新构建回路阻抗矩阵进行台区拓扑结构推导，以对之前识别的台区线路拓扑结构进行验证，若前后构建的回路阻抗矩阵中某末端节点与其余末端节点的互阻抗始终全为零值，则判定该末端节点位于首节点下单一无分支的线路上，或者该末端节点不属于首节点。
另外，本发明还提供一种基于线路阻抗推导台区拓扑的系统，包括：
数据获取模块，用于获取台区首、末节点的电力数据；
矩阵构建模块，用于基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
拓扑识别模块，用于基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
另外，本发明还提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储基于线路阻抗推导台区拓扑的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
本发明具有以下效果：
本发明的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，先获取台区首、末节点的电力数据，然后构建出台区的回路阻抗矩阵，再通过对回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况进行分析，即可推导得出台区线路拓扑。在整个台区拓扑识别过程中，仅需获取台区首末节点的电力数据，而无需获取中间设备数据，通过对各末端节点之间互阻抗的关联性进行分析即可推导出台区线路拓扑，有效解决了线路复杂导致的人工录入效率低、错误率高的问题，同时解决了由于中间节点电力数据逻辑不明导致的拓扑混乱错误的问题。
另外，本发明的基于线路阻抗推导台区拓扑的系统同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是本发明优选实施例的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法的流程示意图。
图2是图1中步骤S2的子流程示意图。
图3是本发明优选实施例中台区只有一个末端节点时的线路拓扑结构示意图。
图4是本发明优选实施例中台区有两个末端节点时的线路拓扑结构示意图。
图5是本发明优选实施例中某一台区的拓扑结构简化示意图。
图6是图1中步骤S3的子流程示意图。
图7是本发明优选实施例中另一台区的实际线路结构示意图。
图8是本发明优选实施例中对图7中所示台区的第一级分支结构拓扑完成后的示意图。
图9是本发明优选实施例中对图8中所示台区的一级分支节点a下的线路结构拓扑完成后的示意图。
图10是本发明优选实施例中对图9中所示台区的一级分支节点b下的线路结构拓扑完成后的示意图。
图11是本发明优选实施例中对图10中所示台区的一级分支节点c下的线路结构拓扑完成后的示意图。
图12是本发明另一实施例的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法的流程示意图。
图13是本发明另一实施例的基于线路阻抗推导台区拓扑的系统的模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，包括以下内容：
步骤S1：获取台区首、末节点的电力数据；
步骤S2：基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
步骤S3：基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
可以理解，本实施例的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，先获取台区首、末节点的电力数据，然后构建出台区的回路阻抗矩阵，再通过对回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况进行分析，即可推导得出台区线路拓扑。在整个台区拓扑识别过程中，仅需获取台区首末节点的电力数据，而无需获取中间设备数据，通过对各末端节点之间互阻抗的关联性进行分析即可推导出台区线路拓扑，有效解决了线路复杂导致的人工录入效率低、错误率高的问题，同时解决了由于中间节点电力数据逻辑不明导致的拓扑混乱错误的问题。
可以理解，在所述步骤S1中，所述电力数据为电流电压数据，其可以是分钟级数据、秒级数据或者周波级数据。
可以理解，如图2所示，在所述步骤S2中，所述基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵的过程包括以下内容：
步骤S21：对于台区的每个相位，构建首端节点到所有末端节点的回路阻抗方程组；
步骤S22：选取首端节点和所有末端节点在不同时刻的电流电压数据对回路阻抗方程组进行求解，得到台区的回路阻抗矩阵。
可以理解，回路阻抗方程组的表达式为：
Figure BDA0003982021460000061
其中，Vs表示首节点的电压数据，Un表示第n个末端节点的电压数据，In表示第n个末端节点的电流数据，Zn表示第n个末端节点到首节点之间的线路阻抗值，Zpn表示第p个末端节点和第n个末端节点到首节点的共同支路阻抗值。
具体地，在构建台区的回路阻抗方程组时应基于相位进行分开构建，例如，当台区的末端节点为表箱终端时，则需要将首节点的A、B、C三相分别与表箱终端的A、B、C三相一一对应进行计算，而当台区的末端节点为户表时，则将首节点分为A、B、C三相，然后根据每个相位下的所有该相户表对应进行计算。接下来以总表到户表的台区拓扑结构、A相位为例，通过周期性冻结电压U和电流I进行计算。
当台区只有单个末端节点时，如图3所示，台区只存在一条回路，基于基尔霍夫电压定律可知：Vs＝Z11I1，其中，Vs表示总表(即首节点)的电压，I1表示户表1的电流，Z11表示首节点到户表1之间的线路阻抗值与户表1的负荷阻抗值之和。
而当台区有两个末端节点时，如图4所示，台区存在三条线路，分别为：中节点到户表1的线路、中节点到户表2的线路、中节点到首节点的线路(即户表1和户表2到首节点的共同支路)。由基尔霍夫电压定律可知，首节点到户表1、首节点到户表2的每条回路上元件与线路上的压降之和等于首节点电动势代数和，可分别列出从首节点到户表1、首节点到户表2的回路方程：
Figure BDA0003982021460000071
其中，I共＝I1+I2，表示共同支路的电流，Z12表示共同支路的阻抗，Z中1表示中节点到户表1的线路阻抗值与户表1的负荷阻抗值之和，Z中2表示中节点到户表2的线路阻抗值与户表2的负荷阻抗值之和。
将I共＝I1+I2代入上述方程组可得：
Figure BDA0003982021460000072
重新组合得到：
Figure BDA0003982021460000073
令Z11＝(Z12+Z中1)、Z22＝(Z12+Z中2)，Z11表示户表1到首节点的线路阻抗与户表1的负荷阻抗之和，Z22表示户表2到首节点的线路阻抗与户表2的负荷阻抗之和，也称之为自阻抗。从而得到：/>
Figure BDA0003982021460000081
当拓扑区域有n个户表时，则基于基尔霍夫电压定律可以得到：
Figure BDA0003982021460000082
其中，Zii表示第i个户表的自阻抗，Zij(i≠j)为互阻抗，表示第i个户表和第j个户表到首节点的共同支路的阻抗。
然后，将自阻抗Zii拆分成：Zii＝Zl+Zi，其中，Zl表示第i个户表的负荷阻抗值，Zi表示第i个户表到首节点之间的线路阻抗。再加入节点电流得到：ZiiIi＝ZlIi+ZiIi，从而得到：ZiiIi＝Ui+ZiIi。将其代入上述方程组表格将Ui移至左侧可得到台区的回路阻抗方程组：
Figure BDA0003982021460000083
其中，Vs表示总表的电压数据，Un表示第n个户表的电压数据，In表示第n个户表的电流数据，Zn表示第n个户表到总表之间的线路阻抗值，Zpn表示第p个户表和第n个户表到总表的共同支路阻抗值。
然后，对于每个末端节点对应的方程，选取多组不同时刻的数据构成方程组进行求解，从而可以得到回路阻抗矩阵：
Figure BDA0003982021460000084
可以看出，所述回路阻抗矩阵为对称矩阵，其对角线元素是首端节点与末端节点之间的线路阻抗，而非对角线元素则是各末端节点之间的互阻抗。可以理解，为了保证回路阻抗矩阵的准确性和可靠性，可以采用多天数据进行多次计算，从而得到稳定的回路阻抗矩阵。
可以理解，在所述步骤S3中，在所述基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑的过程中：
若所述回路阻抗矩阵为对角矩阵，即非对角线元素均为零，则判定所有的末端节点均直接在首端节点下；若所述回路阻抗矩阵的非对角线元素并非全为零，则采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑。
可以理解，如图5所示，对某一台区的拓扑结构进行简化示意。在该简化台区中，已知首节点s和所有末端节点(1，2，…，n)，框内为首末节点之间的中间拓扑结构。在该简化台区中，从首节点s出发的若干条支路b1、b2、…、bn，各条支路下的户表之间互阻抗值几乎为零，因为其不存在共同支路，而单个支路下的户表之间互阻抗值为该支路节点到首节点的线路阻抗值。例如，末端节点1与末端节点q、末端节点n之间的互阻抗值Z1q、Z1n几乎为零，而末端节点1与末端节点p同在分支b1下，两者之间的互阻抗Z1p则为首节点至分节点b1之间的线路阻抗值。因此，若回路阻抗矩阵为对角矩阵，即非对角线元素均为零，则意味着任意两个末端节点之间不存在共同支路，则判定所有的末端节点均位于同一分支下，即都在首节点下。而当回路阻抗矩阵的非对角线元素并非全为零，即包含非零值，而非对角线元素代表着末端节点之间的位置关系，此时采用分层递进的方式推导台区线路拓扑。
可以理解，如图6所示，所述采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑的过程包括以下内容：
步骤S31：若回路阻抗矩阵为一般矩阵，即非对角线元素同时存在零值和非零值，根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将回路阻抗矩阵分解为多个第一级子矩阵，其中，第一级子矩阵包括无零值矩阵和单元素矩阵，当第一级子矩阵为单元素矩阵时，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若第一级子矩阵为无零值矩阵，则同时对应创建多个第一级虚拟节点，并记录多个第一级虚拟节点的父节点，第一级虚拟节点的数量与第一级无零值子矩阵的数量相同；
步骤S32：对于每个第一级无零值子矩阵，找出其非对角线元素中的最小值，将矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将第一级无零值子矩阵转换为新矩阵，若新矩阵为对角矩阵，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若新矩阵为一般矩阵，再根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将一般矩阵分解为多个第二级子矩阵，若第二级子矩阵为单元素矩阵，则判断该分支已拓扑至末端，若第二级子矩阵为无零值矩阵，则对应创建多个第二级虚拟节点，并记录第二级虚拟节点对应的父节点，第二级虚拟节点的数量与第二级无零值子矩阵的数量相同；
步骤S33：对于每个第二级无零值子矩阵，再次进行上述转换分解过程，通过逐层转换分解，直至将所有分支拓扑至末端，最终得到台区线路拓扑。
可以理解，若回路阻抗矩阵为无零值矩阵，即非对角线元素全部为非零值，则找出回路阻抗矩阵的非对角线元素中的最小值，将回路阻抗矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将无零值矩阵转换为一般矩阵，然后再执行上述步骤S31～步骤S33。
具体地，以图7所示的台区拓扑结构为例，已知首节点S和末段节点1～12，中间节点a～f的拓扑待求解。
首先，根据首末节点的电流电压数据计算得到稳定的回路阻抗矩阵A，如下：
Figure BDA0003982021460000101
其中，矩阵A不满足非对角线全部非0，则根据矩阵A中的零值分布情况进行分类，将末端阶段1～12分为3组，分别为1～5、6～9、10～12，去除零值后，分别得到三个第一级无零值矩阵，分别为：
Figure BDA0003982021460000111
Figure BDA0003982021460000112
Figure BDA0003982021460000113
同时对应创建三个第一级虚拟节点a、b、c，并记录它们的父节点，即首节点S，则得到的第一级分支拓扑结构如图8所示。
然后，对于第一级无零值矩阵B1，找到其非对角线元素中的最小值8.415，将所有元素减去最小值，得到新矩阵：
Figure BDA0003982021460000114
可见，新矩阵B1′为非对角矩阵，则再根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将末端节点1～5分为四组，分别为1～2、3、4、5，并将新矩阵B1′分解为4个第二级子矩阵，分别为：
Figure BDA0003982021460000115
C2＝[16.1]
C3＝[4.6]
C4＝[3.441]
可见，第二级子矩阵C2、C3、C4均为单元素矩阵，即节点3、4、5所在分支已拓扑至末端，同时创建第二级子矩阵C1对应的第二级虚拟节点d，并记录下它们的父节点a。
对于第二级子矩阵C1，找到非对角线元素中的最小值5.355，然后将所有元素减去5.355，得到新矩阵如下：
Figure BDA0003982021460000121
由于新矩阵C1′为对角矩阵，则节点1、2所在分支已拓扑至末端，记录末端节点1、2与其父节点d，至此，将一级分支节点a下的线路结构拓扑完成，如图9所示。
同理，对于第一级无零值矩阵B2，找到非对角线元素中的最小值1.224，将所有元素减去1.224，得到新矩阵如下：
Figure BDA0003982021460000122
由于新矩阵B2′为非对角矩阵，则根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将末端节点6～9分为两组6～8、9，将新矩阵B2′分解为2个第二级子矩阵，分别为：
Figure BDA0003982021460000123
C6＝[4.6]。
可见，第二级子矩阵C6为单元素矩阵，即节点9所在分支已拓扑至末端，同时创建第二级子矩阵C5对应的第二级虚拟节点f，并记录它们的父节点b。
对于第二级子矩阵C5，找到非对角线元素中的最小值4.896，将所有元素减去4.896，得到新矩阵如下：
Figure BDA0003982021460000131
可见，新矩阵C5′为对角矩阵，则节点6～8所在分支已拓扑至末端，记录下它们的父节点f。至此，一级分支节点b下的线路结构拓扑完成，如图10所示。
而对于第一级无零值矩阵B3，找到非对角线元素中的最小值1.53，将所有元素减去最小值，得到新矩阵：
Figure BDA0003982021460000132
可见新矩阵B3′为对角矩阵，则节点10～12所在分支已拓扑至末端，记录下末端节点10、11、12以及它们的父节点c。至此，一级分支节点c下的线路结构拓扑完成，从而台区的所有线路拓扑完成，结果如图11所示。
可以理解，从图7和图11对比可知，推导得到的台区线路拓扑结构与实际结构有差异，推导得到的台区线路拓扑结构中缺少了中间节点e，这是因为中间节点a与末端节点3之间的线路无分支，在实际情况下节点e可看作线路，无分支则不存在拓扑的必要。
可以理解，如图12所示，在本发明的另一实施例中，所述基于线路阻抗推导台区拓扑的方法还包括以下内容：
步骤S4：一段时间后，再次采集首、末节点的电力数据并重新构建回路阻抗矩阵进行台区拓扑结构推导，以对之前识别的台区线路拓扑结构进行验证，若前后构建的回路阻抗矩阵中某末端节点与其余末端节点的互阻抗始终全为零值，则判定该末端节点位于首节点下单一无分支的线路上，或者该末端节点不属于首节点。
可以理解，在推导得到台区拓扑后，再取后续首末节点新的电流电压数据重新构建新的回路阻抗矩阵，并再次进行台区拓扑结构推导，若此次推导得到的台区拓扑结构与之前相同，则验证通过。另外，若在前后构建的回路阻抗矩阵中，某个末端节点相对于其他末端节点的互阻抗始终全是零，则判定该末端节点位于首节点下单一无分支的线路上，或者该末端节点不属于首节点，在实际台区中的表现为：某户表处于变压器下的单一线路上或者该户表的户变关系不成立，对于前一种情况可根据电压波动情况很容易判断。因此，通过构建回路阻抗矩阵可以简单地确定末端节点的户变关系。
另外，如图13所示，本发明的另一实施例还提供一种基于线路阻抗推导台区拓扑的系统，优选采用如上所述的方法，该系统包括：
数据获取模块，用于获取台区首、末节点的电力数据；
矩阵构建模块，用于基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
拓扑识别模块，用于基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
可以理解，本实施例的本实施例的基于线路阻抗推导台区拓扑的系统，先获取台区首、末节点的电力数据，然后构建出台区的回路阻抗矩阵，再通过对回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况进行分析，即可推导得出台区线路拓扑。在整个台区拓扑识别过程中，仅需获取台区首末节点的电力数据，而无需获取中间设备数据，通过对各末端节点之间互阻抗的关联性进行分析即可推导出台区线路拓扑，有效解决了线路复杂导致的人工录入效率低、错误率高的问题，同时解决了由于中间节点电力数据逻辑不明导致的拓扑混乱错误的问题。
另外，本发明的另一实施例一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明的另一实施例一种计算机可读取的存储介质，用于存储基于线路阻抗推导台区拓扑的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
一般计算机可读取存储介质的形式包括：软盘(floppy disk)、可挠性盘片(flexible disk)、硬盘、磁带、任何其与的磁性介质、CD-ROM、任何其余的光学介质、打孔卡片(punch cards)、纸带(paper tape)、任何其余的带有洞的图案的物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可抹除可编程只读存储器(EPROM)、快闪可抹除可编程只读存储器(FLASH-EPROM)、其余任何存储器芯片或卡匣、或任何其余可让计算机读取的介质。指令可进一步被一传输介质所传送或接收。传输介质这一术语可包含任何有形或无形的介质，其可用来存储、编码或承载用来给机器执行的指令，并且包含数字或模拟通信信号或其与促进上述指令的通信的无形介质。传输介质包含同轴电缆、铜线以及光纤，其包含了用来传输一计算机数据信号的总线的导线。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，包括以下内容：
获取台区首、末节点的电力数据；
基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
2.如权利要求1所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，在所述基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑的过程中：
若所述回路阻抗矩阵为对角矩阵，即非对角线元素均为零，则判定所有的末端节点均直接在首端节点下；
若所述回路阻抗矩阵的非对角线元素并非全为零，则采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑。
3.如权利要求2所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，所述采用分层递进的方式推导得到台区线路拓扑的过程包括以下内容：
若回路阻抗矩阵为一般矩阵，即非对角线元素同时存在零值和非零值，根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将回路阻抗矩阵分解为多个第一级子矩阵，其中，第一级子矩阵包括无零值矩阵和单元素矩阵，当第一级子矩阵为单元素矩阵时，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若第一级子矩阵为无零值矩阵，则同时对应创建多个第一级虚拟节点，并记录多个第一级虚拟节点的父节点，第一级虚拟节点的数量与第一级无零值子矩阵的数量相同；
对于每个第一级无零值子矩阵，找出其非对角线元素中的最小值，将矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将第一级无零值子矩阵转换为新矩阵，若新矩阵为对角矩阵，则判定该分支已拓扑至末端，记录对应的末端节点与其父节点，若新矩阵为一般矩阵，再根据非对角线元素中的零值数量和零值分布情况将一般矩阵分解为多个第二级子矩阵，若第二级子矩阵为单元素矩阵，则判断该分支已拓扑至末端，若第二级子矩阵为无零值矩阵，则对应创建多个第二级虚拟节点，并记录第二级虚拟节点对应的父节点，第二级虚拟节点的数量与第二级无零值子矩阵的数量相同；
对于每个第二级无零值子矩阵，再次进行上述转换分解过程，通过逐层转换分解，直至将所有分支拓扑至末端，得到台区线路拓扑。
4.如权利要求3所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，若回路阻抗矩阵为无零值矩阵，即非对角线元素全部为非零值，则找出回路阻抗矩阵的非对角线元素中的最小值，将回路阻抗矩阵中的所有元素均减去最小值，从而将无零值矩阵转换为一般矩阵。
5.如权利要求1所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，所述基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵的过程包括以下内容：
对于台区的每个相位，构建首端节点到所有末端节点的回路阻抗方程组；
选取首端节点和所有末端节点在不同时刻的电流电压数据对回路阻抗方程组进行求解，得到台区的回路阻抗矩阵。
6.如权利要求5所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，回路阻抗方程组的表达式为：
Figure FDA0003982021450000021
其中，Vs表示首节点的电压数据，Un表示第n个末端节点的电压数据，In表示第n个末端节点的电流数据，Zn表示第n个末端节点到首节点之间的线路阻抗值，Zpn表示第p个末端节点和第n个末端节点到首节点的共同支路阻抗值。
7.如权利要求1所述的基于线路阻抗推导台区拓扑的方法，其特征在于，还包括以下内容：
一段时间后，再次采集首、末节点的电力数据并重新构建回路阻抗矩阵进行台区拓扑结构推导，以对之前识别的台区线路拓扑结构进行验证，若前后构建的回路阻抗矩阵中某末端节点与其余末端节点的互阻抗始终全为零值，则判定该末端节点位于首节点下单一无分支的线路上，或者该末端节点不属于首节点。
8.一种基于线路阻抗推导台区拓扑的系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取台区首、末节点的电力数据；
矩阵构建模块，用于基于首、末节点的电力数据构建台区的回路阻抗矩阵；
拓扑识别模块，用于基于回路阻抗矩阵中非对角线元素的零值分布情况推导得到台区线路拓扑。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读取的存储介质，用于存储基于线路阻抗推导台区拓扑的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1～7任一项所述的方法的步骤。
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