一种低压配网台区的拓扑网络识别方法及系统与流程

本发明属于电力系统，具体涉及一种低压配网台区的拓扑网络识别方法及系统。

背景技术：

1、低压配电网又称为台区，是电力系统中与用户连接的最后环节，随着智能电网的规模不断发展，电力系统网络结构的规划设计以及梳理变得尤为重要。在电网以往的发展过程中，有许多电网拓扑结构不清晰不正确，导致现有电网拓扑结构可能存在不稳定因素或安全隐患；为获得精准的台区拓扑网络，现有技术中提出了如下解决方法，如袁超在中国硕士论文“低压配电网络台区识别技术的研究与开发”公开了一种新型台区识别系统，该系统在供电网络的一端注入载波通信信号，若在用户电表接收到同波形的载波通信信号，则表明两者为同一环路。又例如中国专利申请“cn116011158a”公开了一种低压台区的拓扑识别方法、系统及装置，该方法首先采集低压台区中的量测数据，并对量测数据进行预处理，然后将预处理后的量测数据输入相关聚类模型以实现低压台区拓扑中户变关系与相位关系的识别，基于户变关系与相位关系，对低压台区用户进行排序，以确定低压台区拓扑中的用户上下游关系，最后基于户变关系、相位关系和用户上下游关系，生成低压台区拓扑。

2、然而，上述第一种方案需要在线缆上增加外挂设备，且由于设备需要载波通信信号在传递过程中容易受到干扰，致使接收到的波形紊乱，使其无法识别；上述第二种方案需要使用聚类算法，聚类算法精度容易受到模型参数和数据噪声的影响，需要事先对数据进行预处理，并在聚类过程中不断调整参数，不确定因素较多。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种低压配网台区的拓扑网络识别方法及系统，以实现在不增加外挂设备的情况下对低压配网台区拓扑结构的正确性进行验证。

2、为了达到上述的发明目的，本发明提出一种低压配网台区的拓扑网络识别方法，包括：

3、步骤s1：确定目标变压器，获取所述目标变压器的拓扑网络图，基于所述拓扑网络图获取与所述目标变压器连接的用户电表，将获取到的所述用户电表划分为测试组；

4、步骤s2：采集所述目标变压器和所述用户电表的电压数据，绘制第一曲线和第二曲线，第一曲线和第二曲线分别为所述目标变压器和所述用户电表电压数值随时间变化的曲线，设定第一阈值，从所述测试组内抽取与所述目标变压器距离小于所述第一阈值的所述用户电表，获取所述目标变压器第一曲线与各个所述用户电表第二曲线的第一相似度，将与所述目标变压器所述第一相似度大于第二阈值的所述用户电表定义为第一电表；

5、步骤s3：设定抽取条件，所述抽取条件为抽取对象与设定对象的距离小于第三阈值，分别以各个所述第一电表为所述设定对象，从所述测试组内抽取满足所述抽取条件的所述用户电表，将所述第一电表与对应抽取的所述用户电表划分为关联小组，获取所述关联小组内，所述第一电表第二曲线和各个所述用户电表第二曲线的第二相似度，将与所述第一电表所述第二相似度大于第四阈值的所述用户电表定义为第二电表；

6、步骤s4：获取各个所述关联小组中重复出现的所述第二电表，保留所述第二相似度最高的所述第二电表，并将其余所述第二电表删除，重复所述步骤s3和所述步骤s4，直至所述测试组内不再存在满足所述抽取条件的所述用户电表；

7、步骤s5：将所述目标变压器和抽取出的各个所述用户电表设置为节点，使用连接线将所述第一电表对应的节点与所述目标变压器对应的节点连接，以及位于同一所述关联小组内，所述用户电表对应节点与所述设定对象对应节点连接，构成连接节点拓扑图，所述连接线内存储有两个节点之间的所述第一相似度或所述第二相似度；

8、步骤s6：获取各个节点至所述目标变压器对应节点的路径，获取路径内包括的所述连接线，基于第一公式计算各个节点的评分β，所述第一公式为：β＝α1×α2×…×αn1，其中，αn为路径内第n1条所述连接线存储的所述第一相似度或所述第二相似度，对所述评分小于第五阈值节点对应的所述用户电表进行排查，以确定所述用户电表的连接关系。

9、进一步的，所述步骤s2中，获取所述目标变压器第一曲线与各个所述第一电表第二曲线的所述第一相似度包括以下步骤：

10、步骤s21：将所述目标变压器第一曲线划分为多个区段q1,q2,…,qn2，各个所述第一电表第二曲线划分为多个区段p1,p2,…,pn2,获取区段q1和区段p1内各个坐标点的坐标，基于坐标获取区段q1对应的第一子函数和各个区段p1对应的第二子函数；

11、步骤s22：计算所述第一子函数和所述第二子函数的子相似度φ1，筛选与区段q1子相似度φ1低于第六阈值的区段p1，将其对应的所述用户电表从所述测试组内删除，继续获取区段q2与各个区段p2的子相似度φ2，重复本步骤，直至完成区段qn2的对比，基于第二公式计算所述第一相似度ε，所述第二公式为：其中，ωm为预设的权重，且所述目标变压器与对比的所述用户电表距离越近，所述权重ωm的数值越小。

12、进一步的，将第一曲线划分为多个区段包括以下步骤：

13、将所述目标变压器第一曲线划分为多个初始区段q1,q2,…qn3，获取第一曲线在初始区段q1内的坐标点，基于坐标点进行拟合，获得拟合曲线，在第一曲线和所述拟合曲线上设置多个横坐标相同的对比点，计算包含相同横坐标所述对比点之间的距离，将计算出的所有距离相加，获得曲线匹配度，若所述曲线匹配度大于第七阈值，则缩短初始区段q1的长度，当所述曲线匹配度小于所述第七阈值时，将初始区段q1设置为区段q1，重复执行本步骤，直至完成对第一曲线的划分。

14、进一步的，计算所述第一子函数和所述第二子函数的子相似度φ1包括以下步骤：

15、定义参考函数，设置所述参考函数的形式，基于所述参考函数拟合区段q1，以及区段p1，分别获取所述第一子函数和所述第二子函数，抽取所述第一子函数和所述第二子函数各个项的系数，对其进行归一化处理，并基于第三公式计算子相似度φ1，所述第三公式为：φ1＝(γ1-γ'1)+(γ2-γ'2)+…+(γn4-γ'n4)，其中，γn4和γ'n4分别为归一化后，所述第一子函数和所述第二子函数第n4项的系数。

16、进一步的，在所述步骤s2之前，基于以下步骤对所述测试组进行筛选：

17、采集所述目标变压器与各个所述用户电表的地理距离，将所述地理距离大于预设第八阈值的所述用户电表定义为异常电表，分别以各个所述异常电表为圆心，绘制多个圆形区域，所述圆形区域以极限距离为半径，若在所述圆形区域内检测到其他变压器，则获取所述圆形区域圆心对应的所述异常电表，将检测到的变压器，设置为与所述异常电表对应的候选变压器，同时将所述异常电表从所述测试组中剔除。

18、本发明还提供了一种低压配网台区的拓扑网络识别系统，该系统用于实现上述所述的一种低压配网台区的拓扑网络识别方法，该系统主要包括：

19、采集模块，确定目标变压器，获取所述目标变压器的拓扑网络图，基于所述拓扑网络图获取与所述目标变压器连接的用户电表，将获取到的所述用户电表划分为测试组；

20、第一确定模块，采集所述目标变压器和所述用户电表的电压数据，绘制第一曲线和第二曲线，第一曲线和第二曲线分别为所述目标变压器和所述用户电表电压数值随时间变化的曲线，设定第一阈值，从所述测试组内抽取与所述目标变压器距离小于所述第一阈值的所述用户电表，获取所述目标变压器第一曲线与各个所述用户电表第二曲线的第一相似度，将与所述目标变压器所述第一相似度大于第二阈值的所述用户电表定义为第一电表；

21、第二确定模块，设定抽取条件，所述抽取条件为抽取对象与设定对象的距离小于第三阈值，分别以各个所述第一电表为所述设定对象，从所述测试组内抽取满足所述抽取条件的所述用户电表，将所述第一电表与对应抽取的所述用户电表划分为关联小组，获取所述关联小组内，所述第一电表第二曲线和各个所述用户电表第二曲线的第二相似度，将与所述第一电表所述第二相似度大于第四阈值的所述用户电表定义为第二电表；

22、筛选模块，获取各个所述关联小组中重复出现的所述第二电表，保留所述第二相似度最高的所述第二电表，并将其余所述第二电表删除；

23、生成模块，将所述目标变压器和抽取出的各个所述用户电表设置为节点，使用连接线将所述第一电表对应的节点与所述目标变压器对应的节点连接，以及位于同一所述关联小组内，所述用户电表对应节点与所述设定对象对应节点连接，构成连接节点拓扑图，所述连接线内存储有两个节点之间的所述第一相似度或所述第二相似度；

24、评分计算模块，获取各个节点至所述目标变压器对应节点的路径，获取路径内包括的所述连接线，基于第一公式计算各个节点的评分β，所述第一公式为：β＝α1×α2×…×αn1，其中，αn为路径内第n1条所述连接线存储的所述第一相似度或所述第二相似度，对所述评分小于第五阈值节点对应的所述用户电表进行排查，以确定所述用户电表的连接关系。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

26、本发明首先获取目标变压器的拓扑结构，通过拓扑结构获取与该变压器连接的用户电表，之后收集变压器和用户电表中，电压随时间变化的数据，并绘制成第一曲线和第二曲线，通过对比曲线的相似度来获得变压器与各个用户电表之间、用户电表和用户电表之间关联程度，在获得相似度之后，基于变压器与用户电表的地理位置管理生成连接节点拓扑图，最后通过计算第一台区拓扑图中各个节点的评分来发现异常节点，对异常节点进行实际验证，以确定该异常节点对应用户电表的连接关系；因此，通过本发明可以对已经构建完成的拓扑台区进行校验，从而发现其中的异常结构，通过对异常结构进行修正，从而获得更加精准的网络拓扑结构。