一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法与流程

1.本发明涉及配电网拓扑结构校验，更具体地，涉及一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法。


背景技术：

2.目前，配电网拓扑结构数据是电网公司营销、配电以及调控运行相关工作融合的基础。用户与配变的拓扑连接关系数据为营销、配电及调控等工作提供准确的参考数据，是至关重要的基础数据。而其缺失以及不准确则会严重影响客户报修定位、配电网停电故障研判、线损精益化管理等业务的有效开展。
3.现有技术中，随着智能电表及用电信息采集系统推广普及，电网公司积累了海量用户用电监测数据，基于用户用电大数据分析开展用户与变压器拓扑连接关系数据校验是切实可行的。然而，由于电网公司的台区众多、城市台区大量敷设地下电缆，依靠传统人工巡线方式开展用户与变压器拓扑连接关系数据的校验，既耗时耗力、又无法及时实现数据更新，很难达到预期的效果。
4.因此，亟需一种新型的用户与变压器拓扑连接关系数据校验方法。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法，能够快速有效地校验用户与变压器拓扑连接关系数据的正确性。
6.本发明采用如下的技术方案。一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法，包括以下步骤：步骤1，基于用电信息采集系统获取所有台区用户当前时间段内的电压序列数据；步骤2，基于电压序列数据计算电压序列之间的相关距离；步骤3，基于相关距离构建用户相关距离矩阵，以及基于电压序列数据和用户相关距离矩阵计算每一用户电压序列的局部离群点因子；步骤4，基于局部离群点因子的大小，判定局部离群点因子对应的用户与变压器拓扑连接关系的错误概率。
7.优选地，步骤2还包括电压序列之间的相关距离为：
[0008][0009]
其中，d为相关距离，n为电压序列中的电压点数量，x和y为台区用户电压序列数据，和分别表示x和y的均值。
[0010]
优选地，步骤3还包括：以天为单位计算台区中所有不同用户的电压序列数据之间的相关距离，并根据所有不同用户的电压序列数据之间的相关距离构建用户相关距离矩阵。
[0011]
优选地，步骤3还包括：步骤3.1，在给定台区用户集合d中，计算集合中每一用户o的电压序列与其第k个最近邻用户的电压序列之间的k
‑
相关距离dist
k
(o)；步骤3.2，在给定台区用户集合d中，寻找与用户o的电压序列之间的相关距离不超过k
‑
相关距离dist
k
(o)的所有台区用户集合，记为k
‑‑
距离邻域n
k
(o)，且n
k
(o)＝{o
′
|o
′
∈d,dist(o,o
′
)≤dist
k
(o)}；步骤3.3，计算用户o的电压序列到每个邻域用户o
′
的电压序列的可达距离reachdist
k
(o
′←
o)，且reachdist
k
(o
′←
o)＝max{dist
k
(o
′
),dist(o,o
′
)}。步骤3.4，基于可达距离计算用户o电压序列的局部可达密度lrd
k
(o)，局部可达密度计算公式为：
[0012][0013]
其中，|n
k
(o)|为n
k
(o)台区的用户的数量；步骤3.5，基于局部可达密度计算用户o电压序列的局部离群点因子lof
k
(o)，局部离群点因子的计算公式为：
[0014][0015]
优选地，步骤4还包括：对给定台区用户集合d中的所有用户的局部离群点因子进行排序，局部离群点越大其排序越靠前，截取排序中的前n位并将相应的用户确定为拓扑连接关系错误的疑似用户。
[0016]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提供一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法，能够快速有效地校验用户与变压器拓扑连接关系数据的正确性，无需人工现场巡检，准确性高，可操作性强。
附图说明
[0017]
图1为本发明一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法中方法流程示意图；
[0018]
图2为本发明一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法中某台区内所有用户在某一天的电压曲线图。
具体实施方式
[0019]
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
[0020]
图1为本发明一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法中方法流程示意图。如图1所示，一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法，其特征在于，包括步骤1至步骤4。
[0021]
步骤1，基于用电信息采集系统获取所有台区用户当前时间段内的电压序列数据。
[0022]
首先需要从用电信息采集系统提取所有台区用户最近一段时间的电压序列数据。具体的，电压序列可以是当前时间段内的一系列时刻中的每一用户的采集电压值所组成的序列。当用户在当前时间段内的某一时刻的采集电压无效时，可以利用线性插值法填补采
集电压值。
[0023]
图2为本发明一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法中某台区内所有用户在某一天的电压曲线图。如图2所示，电压曲线在不同时刻根据其获取的采集电压值的不同而震荡显示。
[0024]
步骤2，基于电压序列数据计算电压序列之间的相关距离。
[0025]
优选地，电压序列之间的相关距离为：
[0026][0027]
其中，d为相关距离，n为电压序列中的电压点数量，x和y为台区用户电压序列数据，和分别表示x和y的均值。
[0028]
根据上述公式可知，计算得出的相关距离越相似，其代表两个用户之间的电压曲线的波动越相似，两个用户之间相关性越高。
[0029]
步骤3，基于相关距离构建用户相关距离矩阵，以及基于电压序列数据和用户相关距离矩阵计算每一用户电压序列的局部离群点因子。
[0030]
优选地，可以以天为单位计算台区中所有不同用户电压序列数据之间的相关距离，并根据得到的相关距离构建用户相关距离矩阵。
[0031]
表1为台区用户电压曲线相关距离矩阵。如表1中所示，任意两个用户之间都具有一个根据电压序列数据计算得到的相关距离，如用户2和用户3之间的相关距离为0.256，而用户3与用户5之间的相关距离为0.003。这说明用户2和3之间的相关性比用户3与5之间的相关性差一些。
[0032]
表1台区用户电压曲线相关距离矩阵
[0033] 用户1用户2用户3用户4用户5
…
用户100.1220.2180.1520.218
…
用户20.12200.2560.1430.253
…
用户30.2180.25600.1480.003
…
用户40.1520.1430.14800.142
…
用户50.2180.2530.0030.1420
……………………
[0034]
优选地，还可以以相关距离作为各用户电压曲线之间的距离度量，计算每个用户电压曲线的局部离群点因子。计算离群点因子包括步骤3.1至步骤3.5。
[0035]
步骤3.1，在给定台区用户集合d中，计算集合中每一用户o的电压序列与其第k个最近邻用户的电压序列之间的k
‑
相关距离dist
k
(o)；
[0036]
步骤3.2，在给定台区用户集合d中，寻找与用户o的电压序列之间的相关距离不超过k
‑
相关距离dist
k
(o)的所有台区用户集合，记为k
‑‑
距离邻域n
k
(o)，且n
k
(o)＝{o
′
|o
′
∈d,dist(o,o
′
)≤dist
k
(o)}；
[0037]
步骤3.3，计算用户o的电压序列到每个邻域用户o
′
的电压序列的可达距离
reachdist
k
(o
′←
o)，且reachdist
k
(o
′←
o)＝max{dist
k
(o
′
),dist(o,o
′
)}。
[0038]
步骤3.4，基于可达距离计算用户o电压序列的局部可达密度lrd
k
(o)，局部可达密度计算公式为：
[0039][0040]
其中，|n
k
(o)|为n
k
(o)台区的用户的数量；
[0041]
步骤3.5，基于局部可达密度计算用户o电压序列的局部离群点因子lof
k
(o)，局部离群点因子的计算公式为：
[0042][0043]
表2为台区用户电压曲线的局部离群点因子，如表2所示，每一用户的离群点因子被标记为lof(local outlier factor)参数。
[0044]
表2台区用户电压曲线的局部离群点因子
[0045]
用户编号所属台区变压器lof用户22台区xx1.223用户4台区xx1.006用户7台区xx1.002用户17台区xx1.090用户31台区xx1.089用户17台区xx1.071用户43台区xx1.067
………
[0046]
步骤4，基于局部离群点因子的大小，判定局部离群点因子对应的用户与变压器拓扑连接关系的错误概率。
[0047]
优选地，可以对给定台区用户集合d中的所有用户的局部离群点因子进行排序，局部离群点越大其排序越靠前，截取排序中的前n位并将相应的用户确定为拓扑连接关系错误的疑似用户。
[0048]
例如，在表2中，用户22的lof＝1.275，此时该用户排在列表中的第一位，可以根据经验将该用户判断为与变压器拓扑连接关系数据错误的用户。通过电网公司配电人员现场巡查后，发现该用户与变压器拓扑连接关系数据确实错误。
[0049]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提供一种基于离群点检测的用户与变压器拓扑连接关系校验方法，能够快速有效地校验用户与变压器拓扑连接关系数据的正确性，无需人工现场巡检，准确性高，可操作性强。
[0050]
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发
明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。