基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及配电网故障分析技术领域，公开了一种基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法及系统，其方法通过K

【技术实现步骤摘要】
基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网故障分析
，尤其涉及一种基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，配网台区配用户侧的信息化水平低下、管理混乱，电力用户服务水平仍然存在短板，普遍存在用户停电信息不准确、无法实现主动告警、供电恢复时间长等问题。当低压侧发生故障时，由于台区低压接线信息缺失或不准确，低压台区停电故障多依靠用户电话报障以及抢修人员逐户排查，难以实现低压侧主动抢修，影响了用户用电服务体验。同时，当前低压侧通过加装大量监测装置来实现停电告警的技术方式存在前期投资大和后期维护成本高的问题，难以推广。
[0003]长期以来，停电抢修处理被动，且对停电地点、停电规模等信息获知不准确，甚至存在用户长时间未发现家中停电而导致停电故障延续，对用户财产和设备带来更大损害的情况，进而引发用户投诉或要求供电公司赔偿等问题。
[0004]在电力运维领域中，通过划分最小停电共同分析单元进行停电分析已有研究，其通过接受终端和表计事件，召测设备电量判断设备是否误报；判断是否为台区级终端停电；在排除台区级停电后，根据台区下全部终端或者表计的停电事件判断最小停电共同分析单元，开展最小停电事件共同单元的停电研判；如非最小停电共同单元停电，则从最小停电共同单元下一层级进行判断。最终确认停电事件相关的层级停电以及停电状态，最终得到确认停电的最小停电共同单元。
[0005]其中，对于用户停电相关性的研究，目前已有技术通过连接关系对配电网的停电范围进行分析，并通过系统根据配网设备的连接关系快速地定位出停电范围，而后再根据营销系统数据库查询从而得出停电的影响范围。
[0006]然而，在对停电范围地分析判断中，需要通过配网的连接关系或拓扑结构来定位，但是配网台区配用户侧的信息化水平低下、管理混乱，低压接线信息缺失或不准确，因此，通过配网设备的连接关系从而定位出停电范围存在较大的误差。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法及系统，解决了现有技术对停电范围定位误差较大的技术问题。
[0008]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，包括以下步骤：
[0009]S1、基于用户侧表计获取台区内的各用户在预设时段内的用电量数据；
[0010]S2、采用K
‑
means聚类算法对各用户的用电量数据进行聚类分析，从而将相似度最高的用电量数据归类为同一簇组，得到若干个簇组；
[0011]S3、计算同一簇组内的两两用电量数据之间的停电相关性系数，根据所述停电相
关性系数生成相关系数矩阵，根据所述相关系数矩阵选取停电相关系数最高的用户作为特征用户；
[0012]S4、基于所述特征用户预先发送的停电主动告警信号，采用轮询技术对所述特征用户所处的台区、其所连接的馈线层以及其所处的簇组其它用户进行停用电状态的轮询，从而确定停电范围。
[0013]优选地，本方法还包括：
[0014]根据预设的冻结时间对台区内的各用户的用电量数据进行冻结，将冻结的用电量数据发送至计量中心。
[0015]优选地，步骤S2具体包括：
[0016]S201、将用电量数据组成数据集X＝(x1，x2,
…
,x
n
)，在数据集X＝(x1，x2,
…
,x
n
)中随机选取K个样本作为初始的聚类中心x＝(x1，x2,
…
,x
k
)，定义初始的聚类中心中每个聚类中心对应的簇组的集合为S＝{S1,S2,
…
,S
k
}；
[0017]S202、通过下式1计算数据集中的各样本与初始的聚类中心之间的最短的欧式距离为，
[0018][0019]式1中，D(x)表示最短的欧式距离，x
i
表示数据集中第i个样本，μ
i
表示聚类中心，其中，聚类中心μ
i
表示为，
[0020][0021]S203、根据每个样本以及与初始的聚类中心之间的最短的欧式距离通过下式3计算每个样本被选为下个聚类中心的选择概率P(x)为，
[0022][0023]S204、根据每个样本的选择概率按照轮盘法选择出样本作为下一个聚类中心，重复本步骤，直至选择出k个下一个聚类中心；
[0024]S205、通过式1计算数据集中的各样本与k个下一个聚类中心之间的最短的欧式距离，将每个样本分配至距离最小的聚类中心所对应的簇组中。
[0025]优选地，步骤S3具体包括：
[0026]S301、基于同一簇组内的两两用电量数据生成电量数据矩阵，记为M，M为m
×
b维矩阵，m为电量数据的种类数，b为同簇组内用户个数；
[0027]S302、通过下式4的相关性系数计算公式计算同一簇组内的两两用电量数据之间的停电相关性系数为，
[0028][0029]式4中，ρ表示停电相关性系数，a
t
表示电表a在t时段的用电量数据矩阵，表示电
表a在全时段平均值，T表示总时段，g
t
表示电表g在t时段的用电量数据矩阵，表示电表g在全时段平均值，L
aa
表示电表a在t时段的用电量数据矩阵的均差平方和，L
gg
表示电表g在t时段的用电量数据矩阵的均差平方和，cov(a,g)表示电表a和电表g的协方差，其中，
[0030][0031][0032][0033]S303、根据同一簇组的所述停电相关性系数生成相应的相关系数矩阵；
[0034]S304、根据所述相关系数矩阵选取停电相关系数最高的用户作为特征用户。
[0035]优选地，步骤S4具体包括：
[0036]S401、通过在所述特征用户预先加装的告警电表检测到停电信号时，向所属的集中器发送停电主动告警信号，通过所述集中器上报主站；
[0037]S402、获取所述主站在同一时间裕度内所接收到来自同一台区的停电主动告警信号的数量，若停电主动告警信号的数量等于1，则执行步骤S405；若停电主动告警信号的数量大于1，则执行步骤S403～S405；
[0038]S403、对所述特征用户所处的台区的变压器低压侧出线端所直接接入的所有负荷处的告警电表进行轮询，以获得所有负荷处的用电量数据，从而确定整个台区的停用电状态，所述停用电状态包括正常用电状态和停电状态；
[0039]S404、根据馈线拓扑连接关系确定所述特征用户所连接的所有馈线节点，对各馈线节点的告警电表进行轮询，以获得所有馈线节点的用电量数据，从而确定各馈线节点的停用电状态；
[0040]S405、对特征用户所在的簇组内的剩余其它用户按照与所述特征用户的停电相关系数的大小依次进行轮询，以获得每个剩余其它用户的用电量数据，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于用户侧表计获取台区内的各用户在预设时段内的用电量数据；S2、采用K
‑
means聚类算法对各用户的用电量数据进行聚类分析，从而将相似度最高的用电量数据归类为同一簇组，得到若干个簇组；S3、计算同一簇组内的两两用电量数据之间的停电相关性系数，根据所述停电相关性系数生成相关系数矩阵，根据所述相关系数矩阵选取停电相关系数最高的用户作为特征用户；S4、基于所述特征用户预先发送的停电主动告警信号，采用轮询技术对所述特征用户所处的台区、其所连接的馈线层以及其所处的簇组其它用户进行停用电状态的轮询，从而确定停电范围。2.根据权利要求1所述的基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，其特征在于，还包括：根据预设的冻结时间对台区内的各用户的用电量数据进行冻结，将冻结的用电量数据发送至计量中心。3.根据权利要求1所述的基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S201、将用电量数据组成数据集X＝(x1，x2,
…
,x
n
)，在数据集X＝(x1，x2,
…
,x
n
)中随机选取K个样本作为初始的聚类中心x＝(x1，x2,
…
,x
k
)，定义初始的聚类中心中每个聚类中心对应的簇组的集合为S＝{S1,S2,
…
,S
k
}；S202、通过下式1计算数据集中的各样本与初始的聚类中心之间的最短的欧式距离为，式1中，D(x)表示最短的欧式距离，x
i
表示数据集中第i个样本，μ
i
表示聚类中心，其中，聚类中心μ
i
表示为，S203、根据每个样本以及与初始的聚类中心之间的最短的欧式距离通过下式3计算每个样本被选为下个聚类中心的选择概率P(x)为，S204、根据每个样本的选择概率按照轮盘法选择出样本作为下一个聚类中心，重复本步骤，直至选择出k个下一个聚类中心；S205、通过式1计算数据集中的各样本与k个下一个聚类中心之间的最短的欧式距离，将每个样本分配至距离最小的聚类中心所对应的簇组中。4.根据权利要求1所述的基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，其特征在于，步骤S3具体包括：S301、基于同一簇组内的两两用电量数据生成电量数据矩阵，记为M，M为m
×
b维矩阵，m为电量数据的种类数，b为同簇组内用户个数；
S302、通过下式4的相关性系数计算公式计算同一簇组内的两两用电量数据之间的停电相关性系数为，式4中，ρ表示停电相关性系数，a
t
表示电表a在t时段的用电量数据矩阵，表示电表a在全时段平均值，T表示总时段，g
t
表示电表g在t时段的用电量数据矩阵，表示电表g在全时段平均值，L
aa
表示电表a在t时段的用电量数据矩阵的均差平方和，L
gg
表示电表g在t时段的用电量数据矩阵的均差平方和，cov(a,g)表示电表a和电表g的协方差，其中，用电量数据矩阵的均差平方和，cov(a,g)表示电表a和电表g的协方差，其中，用电量数据矩阵的均差平方和，cov(a,g)表示电表a和电表g的协方差，其中，S303、根据同一簇组的所述停电相关性系数生成相应的相关系数矩阵；S304、根据所述相关系数矩阵选取停电相关系数最高的用户作为特征用户。5.根据权利要求1所述的基于停电相关性聚类簇的停电范围分析方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S401、通过在所述特征用户预先加装的告警电表检测到停电信号时，向所属的集中器发送停电主动告警信号，通过所述集中器上报主站；S402、获取所述主站在同一时间裕度内所接收到来自同一台区的停电主动告警信号的数量，若停电主动告警信号的数量等于1，则执行步骤S405；若停电主动告警信号的数量大于1，则执行步骤S403～S405；S403、对所述特征用户所处的台区的变压器低压侧出线端所直接接入的所有负荷处的告警电表进行轮询，以获得所有负荷处的用电量数据，从而确定整个台区的停用电状态，所述停用电状态包括正常用电状态和停电状态；S404、根据馈线拓扑连接关系确定所述特征用户所连接的所有馈线节点，对各馈线节点的告警电表进行轮询，以获得所有馈线节点的用电量数据，从而确定各馈线节点的停用电状态；S405、对特征用户所在的簇组内的剩余其它用户按照与所述特征用户的停电相关系数的大小依次进行轮询，以获得每个剩余其它用户的用电量数据，从而确定同一时刻对应的簇组内各个用户的停用电状态，执行步骤S406；S406、根据特征用户对应的台区的停用电状态、各馈线节点的停用电状态和簇组内各个用户的停用电状态确定停电范围。
6.基于停电相关性聚类簇的停...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蓓，梁国坚，彭博涛，林文浩，张志强，蔡春元，姜绍艳，魏嘉玮，谢锡铭，胡筱曼，于恒友，张永亮，李宾，梁明光，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司中山供电局，
类型：发明
国别省市：