一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法技术

一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法。本方法首先借助AMI用户节点提供的负荷量测信息，得出同一配电变压器下的各负荷所属耦合节点电压相关性强弱，进行相关性分析，即相关性强的负荷同属于同一馈线，进而确定各负荷所属的馈线；之后根据负荷的耦合节点电压幅值大小，以及树状拓扑特性，确定各负荷在所属馈线中的上下游关系，最后通过相关性分析结果以及负荷的耦合节点电压分布，完成低压配电网络拓扑的快速辨识或修正。本发明专利技术用于低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别。压配电网高频量测数据处理与拓扑识别。压配电网高频量测数据处理与拓扑识别。

【技术实现步骤摘要】
一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法

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[0001]本专利技术涉及一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法。

技术介绍
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[0002]正确的配电网拓扑结构是保证配电网安全分析和控制决策的重要基础。随着技术的发展，智能监测设备已有对高压和中压电网信息的准确监控，但由于低压的智能设备部署不完整，且低压用户存在频繁的线路更改、地下布线不易检查、人为私自改动线路、配电网线路数目庞大等问题，导致配电网拓扑结构经常出现错误，使得电力调度人员无法及时掌握正确的拓扑关系，进而严重影响配电系统的运行和管理。配电网拓扑识别技术可以更新开关状态的变化，形成新的拓扑结构，为配电网管理系统中的高级应用如状态估计、故障诊断、潮流计算、无功优化、电网重构等提供必要的网络结构数据。
[0003]近年来，高比例可再生能源大规模并网，其发电出力具有较强的随机性，这对电力系统不确定性分析与优化提出了更高的要求。随着智能电网建设的不断推进，高级量测体系(advanced meter infrastructure，AMI)在配电网中配置越来越多，其最直观的变化就是用户侧智能电表量测数据粒度的大幅度提升，这使得数据的量测、传输与存储具有较好积累，为配网拓扑关系的识别提供了有效的数据信息。另一方面，数据分析与处理技术近年来飞速发展，全球各行各业在对数据的获取、分析与处理这一全新维度上，已经进行了大量的投入并展开了激烈的竞争，高频的低压配网量测数据在为配网提效升级提供机遇的同时，也为配网数据驱动方法的性能带来了巨大挑战。
[0004]现阶段，如何高效处理分析低压配网高频量测数据，并进而改善目前配电网频繁的更新、配线复杂等因素导致的配电网拓扑辨识困难，亟待解决。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种保证电网的经济、安全、稳定运行的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法。
[0006]上述的目的通过以下的技术方案实现：
[0007]一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，本方法首先借助AMI用户节点提供的负荷量测信息，得出同一配电变压器下的各负荷所属耦合节点电压相关性强弱，进行相关性分析，即相关性强的负荷同属于同一馈线，进而确定各负荷所属的馈线；之后根据负荷的耦合节点电压幅值大小，以及树状拓扑特性，确定各负荷在所属馈线中的上下游关系，最后通过相关性分析结果以及负荷的耦合节点电压分布，完成低压配电网络拓扑的快速辨识或修正。
[0008]所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，本方法包括高频数据处理、时间序列相关性分析、拓扑快速辨识三个部分，所述的高频数据处理模块，具有较高运算能力，对分钟级乃至秒级用户节点量测数据进行运算分析，内置有效序列时间窗定位算法和高频时序数据时间断面同步算法；
[0009]所述的时间序列相关性分析模块，内置时间序列相似性度量算法，进而对不同量测单元上传的时间序列进行相关性分析；
[0010]所述的拓扑快速辨识模块，负责对已完成分析的量测阶段相关性进行排序，并据此利用加权树生成算法以及电压幅值关系，完成对目标区域的拓扑辨识。
[0011]所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，所述的高频数据处理，步骤一，选取有效时间序列时间窗口，作为数据分析窗口；在使用之前进行数据预处理；数据预处理针对不同的任务和数据集属性的不同而不同；对于所采集的低压配电网用户节点智能电表的时间序列电压幅值信息数据，计算其相互之间的关联关系，确保各个用户节点时间序列中数据点一一对应；遍历目标区域每一用户，当所有用户数据均没有连续缺失问题时开始截取数据，反之则跳过该时段，直至截取所需数量的同时段电压数据，形成数据为U＝{U1,
…
,U
i
,
…
,U
n
}，使用500
‑
1000个时间截面，作为识别低压配电台区拓扑的输入；
[0012]步骤二：对所获得低压配电台区用户智能电表的时间序列电压幅值信息数据进行时间断面同步处理；采用样条插值法对采样时刻不同的用户量测数据进行填补，使得各用户数据时间断面保持同步。
[0013]所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，所述的时间序列相关性分析，由于不同用户间量测数据为同步时间断面序列，采用距离度量法或信息熵法对各个时间序列相关性进行分析；
[0014]以互近似熵为例，首先定义信息熵：
[0015]H(x)＝E[I(x
i
)]＝E[log(2,1/P(x
i
))]＝
‑
∑P(x)log(2,P(x
i
))
ꢀꢀ
(1)
[0016]则互近似熵的计算公式为：
[0017][0018]所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，所述的拓扑快速辨识，利用信息熵法(Chow
‑
Liu)算法，根据相关性信息使用克鲁斯卡(Kruskal)算法构造最大权重生成树；按照权重的降序，一次构建一条边，如果所有权重都大于0，则会得到一个连接的结果；同理，若采用距离度量法，则相关信息为一组时间序列{X,Y}间的相似性度量，
[0019]使用相关性信息的计算公式分别计算所有用户之间的互相关性得到互相关性矩阵；依次计算用户之间的互信息存入用户互相关性集合Θ；定义Θ为组成最大加权生成树的集合，将互相关性的集合Θ降序排列，并且剔除相同的数值；
[0020]遍历Θ，如果在Θ中检测到一组节点(i,j)则继续，否则把这组节点(i,j)加入Θ中，如果Θ中的节点对数目达到n
‑
2个停止；
[0021]取前n
‑
2个互相关性的值所对应节点对放入集合Θ中，最终生成低压配电网拓扑的两两组合的节点集合；
[0022]定义各个支路，所对应的V
i
，V
j
表示支路i和支路j的时序电压，且i,j∈{1,2,
…
,N}，N为连接到某相线上的所有支路的总数；设连接到A相的支路共有6个，则根据6个支路的
电压相关系数得到一个6
×
6的对称方阵矩阵，这里令或且a
i,j
＝a
j,i
，因为这两个值均为支路i和支路j时序电压间的相关系数；所得出的表示各个支路时序电压间的相关系数矩阵形式为
[0023][0024]利用上述矩阵，根据其相关性强弱，以及先验互相关性信息，完成有向无环贝叶斯网络学习，选取距离变压器电气距离最近的支路i为始发点，利用电压幅值信息对个节点上下游关系进行整定，同时间断面内幅值愈大，则距离根节点越近；将全部6个支路都连接到线路中，所得到的是属于A相的用户的网络拓扑逻辑结构。
[0025]所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，同理得到属于相位B和相位C的用户的网络拓扑结构，并根据所得结果，以作为基准的母线的电压间相关系数大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，其特征是:本方法首先借助AMI用户节点提供的负荷量测信息，得出同一配电变压器下的各负荷所属耦合节点电压相关性强弱，进行相关性分析，即相关性强的负荷同属于同一馈线，进而确定各负荷所属的馈线；之后根据负荷的耦合节点电压幅值大小，以及树状拓扑特性，确定各负荷在所属馈线中的上下游关系，最后通过相关性分析结果以及负荷的耦合节点电压分布，完成低压配电网络拓扑的快速辨识或修正。2.根据权利要求1所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，其特征是:本方法包括高频数据处理、时间序列相关性分析、拓扑快速辨识三个部分，所述的高频数据处理模块，具有较高运算能力，对分钟级乃至秒级用户节点量测数据进行运算分析，内置有效序列时间窗定位算法和高频时序数据时间断面同步算法；所述的时间序列相关性分析模块，内置时间序列相似性度量算法，进而对不同量测单元上传的时间序列进行相关性分析；所述的拓扑快速辨识模块，负责对已完成分析的量测阶段相关性进行排序，并据此利用加权树生成算法以及电压幅值关系，完成对目标区域的拓扑辨识。3.根据权利要求2所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，其特征是:所述的高频数据处理，步骤一，选取有效时间序列时间窗口，作为数据分析窗口；在使用之前进行数据预处理；数据预处理针对不同的任务和数据集属性的不同而不同；对于所采集的低压配电网用户节点智能电表的时间序列电压幅值信息数据，计算其相互之间的关联关系，确保各个用户节点时间序列中数据点一一对应；遍历目标区域每一用户，当所有用户数据均没有连续缺失问题时开始截取数据，反之则跳过该时段，直至截取所需数量的同时段电压数据，形成数据为U＝{U1,
…
,U
i
,
…
,U
n
}，使用500
‑
1000个时间截面，作为识别低压配电台区拓扑的输入；步骤二：对所获得低压配电台区用户智能电表的时间序列电压幅值信息数据进行时间断面同步处理；采用样条插值法对采样时刻不同的用户量测数据进行填补，使得各用户数据时间断面保持同步。4.根据权利要求2所述的一种低压配电网高频量测数据处理与拓扑识别方法，其特征是:所述的时间序列相关性分析，由于不同用户间量测数据为同步时间断面序列，采用距离度量法或信息熵法对各个时间序列相关性进行分析；以互近似熵为例，首先定义信息熵：H(x)＝E[I(x
i
)]＝E[log(2,1/P(x
i
))]＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚成飞，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司唐山供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：