一种低压供电线路健康状态评估方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低压供电线路健康状态评估方法及系统，此方法包括步骤：1)获取低压供电线路的等效电路图；2)依据等效电路图，采集电压电流发生变化前后的电压电流值；3)通过变化前后的电压电流值得到回路阻抗；4)利用FCM聚类算法对单个用户的回路阻抗进行聚类分析，找出有可能出现健康异常状态的数据；5)基于欧式距离对上述有可能出现健康异常状态的数据再次分析，进一步确定线路是否发生异常情况。本发明专利技术具有阻抗数据测量准确，工作量少，保障用户正常供电等优点。障用户正常供电等优点。障用户正常供电等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种低压供电线路健康状态评估方法及系统


[0001]本专利技术主要涉及电力系统
，具体涉及一种低压供电线路健康状态评估方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会生产生活的发展，人们的各项需求也随之变大，这其中就需要各行各业之间相互联系，电力行业作为联系各部门的中间纽带，起着不可或缺的作用。近年来，对电能的需求变得越来越大，在使用电能方面也衍生出一系列的用电安全问题，而低压供电线路作为电力系统的终端环节，其健康状态极大的影响着人们的生产和生活。其中线路阻抗参数是表征线路健康度和电力系统稳定性的有效参数，中高压线路的阻抗参数相对于低压线路来说比较固定，而低压供电母线的阻抗参数比较繁杂，测量方法也各种各样，同时还存在丢失数据以及不准确信息的情况。
[0003]在电力系统中，对阻抗的研究常用的方法有经验法、实际测量方法以及等值模型估计等方法。其中经验法相对来讲误差较大。实际测量法需要相应测量设备，操作复杂。等值模型估计法依赖线路的整体的电路结构，与实际生产中的线路不是完美匹配，所以计算起来也会有相应偏差。鉴于以上几种方法的缺陷，所以用上述方法的测量结果来评判线路的健康状态也会不准确。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种测量精准、工作量少的低压供电线路健康状态评估方法及系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0006]一种低压供电线路健康状态评估方法，包括步骤：
[0007]1)获取低压供电线路的等效电路图；
[0008]2)依据等效电路图，采集电压电流发生变化前后的电压电流值；
[0009]3)通过变化前后的电压电流值得到回路阻抗；
[0010]4)利用FCM聚类算法对单个用户的回路阻抗进行聚类分析，找出有可能出现健康异常状态的数据；
[0011]5)基于欧式距离对上述有可能出现健康异常状态的数据再次分析，进一步确定线路是否发生异常情况。
[0012]优选地，步骤4)的具体过程为：
[0013]4.1)获取每个用户线路的阻抗数据，并进行预处理，绘制阻抗曲线；
[0014]根据台区内各用户的阻抗情况，将历史正常阻抗数据作为参考值而得到基准阻抗曲线；
[0015]4.2)设置聚类类别以及相应误差阈值；
[0016]4.3)将单个用户的阻抗曲线与多条基准阻抗曲线，作为FCM聚类算法的输入数据，
进行聚类分析，一类为线路阻抗发生了健康异常情况，另一类则没有发生健康异常情况，得到相应的聚类结果；
[0017]4.4)对于聚类结果中聚类中心较低的数据如果大于设定值，则可以确定用户的阻抗出现健康异常。
[0018]优选地，对应的聚类分析过程为：
[0019]4.3.1)输入每个再电气能源消费终端的用电量曲线，并加入多条全零日用电量；
[0020]4.3.2)初始化隶属度矩阵：采用随机生成n
×
c个0到1之间的随机数，并使其每一行的和为1，表示每条数据对不同聚类中心的隶属度和为1；其中n表示数据的个数；c表示聚类类别数；
[0021]设置初始隶属度中心
[0022][0023]上述式中，b＝1，表示初始化隶属度矩阵，表示第j条数据对第i簇的归属度；m表示模糊权重指数，通常取m∈[1.5,2.5]；x
j
表示第j条数据，表示初始聚类中心；
[0024]4.3.3)进一步得到更新隶属度矩阵
[0025][0026]上述式子，表示第b+1次更新后的隶属度矩阵，表示第j条数据对第i簇的归属度；c表示聚类类别数；表示第b次更新后的第j条数据与第i簇的中心的欧氏距离；表示第b次更新后的第j条数据与第l簇的中心的欧氏距离；
[0027]4.3.4)根据当前隶属度矩阵再次更新聚类中心，如下公式：
[0028][0029]其中，表示第b+1更新后，第i簇的聚类中心；表示第b+1次更新后的隶属度矩阵，表示第j条数据对第i簇的归属度；
[0030]4.4.4)判断是否满足阈值条件：当Vb和Vb+1的欧氏距离差不小于设定的阈值条件时，重复对应步骤，继续循环迭代更新隶属度矩阵和聚类中心，直到满足阈值条件；标准化隶属度矩阵U，当i定时，u
ij
(j＝1,2,
…
,c)中最大的值为1，其它值为0，使第i条数据完全隶属于第j类；
[0031]4.4.5)最后输出标准化后的隶属度矩阵和聚类中心；
[0032]4.4.6)输出聚类结果。
[0033]优选地，步骤5)的具体过程为：根据上述得到的有可能出现健康异常状态的数据，计算该数据与正常数据的欧式距离；如果两条曲线的欧式距离大于正常曲线与m倍的阻抗曲线的欧式距离时，则认为该条数据为线路阻抗健康异常数据，其中m小于1。
[0034]优选地，在步骤2)中，在采集电压电流发生变化前后的电压电流值之后，对电压电流值进行标准化处理。
[0035]优选地，在步骤3)中，通过变化前后的电压电流值得到回路阻抗的计算公式为：
[0036][0037]其中R为回路阻抗，ΔU为电压变化量，ΔI为电流变化量。
[0038]本专利技术还公开了一种低压供电线路健康状态评估系统，包括：
[0039]第一模块，用于获取低压供电线路的等效电路图；
[0040]第二模块，用于依据等效电路图，采集电压电流发生变化前后的电压电流值；
[0041]第三模块，用于通过变化前后的电压电流值得到回路阻抗；
[0042]第四模块，用于利用FCM聚类算法对单个用户的回路阻抗进行聚类分析，找出有可能出现健康异常状态的数据；
[0043]第五模块，用于基于欧式距离对上述有可能出现健康异常状态的数据再次分析，进一步确定线路是否发生异常情况。
[0044]本专利技术进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的低压供电线路健康状态评估方法的步骤。
[0045]本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的低压供电线路健康状态评估方法的步骤。
[0046]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0047]本专利技术通过监测电流和电压的的变化量来计算线路的回路阻抗，与线路的基准阻抗作为输入数据，运用FCM算法，进行聚类分析，找到线路阻抗可能出现健康异常的数据，并再次基于欧式距离进行分析判断，相对于传统的监测线路阻抗的方法，此方法具有阻抗数据测量准确，清洁廉价，不需要用其他很多额外的设备等优点，而且极大的减少工作量。由于对台区阻抗异常数据能够进行精准提取，与现代社会日新月异的技术相匹配，能够预防很多由于阻抗异常而发生的各种不良事故，对于保障用户正常供电，确保供电企业的稳定运行具有及其重要的意义。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压供电线路健康状态评估方法，其特征在于，包括步骤：1)获取低压供电线路的等效电路图；2)依据等效电路图，采集电压电流发生变化前后的电压电流值；3)通过变化前后的电压电流值得到回路阻抗；4)利用FCM聚类算法对单个用户的回路阻抗进行聚类分析，找出有可能出现健康异常状态的数据；5)基于欧式距离对上述有可能出现健康异常状态的数据再次分析，进一步确定线路是否发生异常情况。2.根据权利要求1所述的低压供电线路健康状态评估方法，其特征在于，步骤4)的具体过程为：4.1)获取每个用户线路的阻抗数据，并进行预处理，绘制阻抗曲线；根据台区内各用户的阻抗情况，将历史正常阻抗数据作为参考值而得到基准阻抗曲线；4.2)设置聚类类别以及相应误差阈值；4.3)将单个用户的阻抗曲线与多条基准阻抗曲线，作为FCM聚类算法的输入数据，进行聚类分析，一类为线路阻抗发生了健康异常情况，另一类则没有发生健康异常情况，得到相应的聚类结果；4.4)对于聚类结果中聚类中心较低的数据如果大于设定值，则可以确定用户的阻抗出现健康异常。3.根据权利要求2所述的低压供电线路健康状态评估方法，其特征在于，在步骤4.3)中，对应的聚类分析过程为：4.3.1)输入每个再电气能源消费终端的用电量曲线，并加入多条全零日用电量；4.3.2)初始化隶属度矩阵：采用随机生成n
×
c个0到1之间的随机数，并使其每一行的和为1，表示每条数据对不同聚类中心的隶属度和为1；其中n表示数据的个数；c表示聚类类别数；设置初始隶属度中心上述式中，b＝1，表示初始化隶属度矩阵，表示第j条数据对第i簇的归属度；m表示模糊权重指数，通常取m∈[1.5,2.5]；x
j
表示第j条数据，表示初始聚类中心；4.3.3)进一步得到更新隶属度矩阵
上述式子，表示第b+1次更新后的隶属度矩阵，表示第j条数据对第i簇的归属度；c表示聚类类别数；表示第b次更新后的第j条数据与第i簇的中心的欧氏距离；表示第b次更新后的第j条数据与第l簇的中心的欧氏距离；4.3.4)根据当前隶属度矩阵再次更新聚类中心，如下公式：其中，表示第b+1更新后，第i簇的聚类中心；表示第b+1次更新后的隶属度矩阵，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：余敏琪，申利曼，黄瑞，刘谋海，贺星，陈浩，王智，杨茂涛，柳青，曾文伟，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司供电服务中心计量中心国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：