一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法、系统和计算机设备与流程

本发明涉及低压拓扑识别，特别涉及一种智能配网运营监控系统及其监控方法。

背景技术：

1、随着国内高速电力线载波通信技术的深入应用，逐渐发现电力线拓扑仅实现逻辑拓扑功能，只掌握电力网络的中心节点和用户节点，对上述节点间连接关系不清。目前低压配电系统的台区变压器、表箱、π接箱和分支箱这些通信节点无自动监测手段，电力线物理拓扑关系识别大量依靠人工现场核查，缺乏有效手段进行拓扑分析及校核识别。

2、目前，传统的低压台区拓扑识别方法主要包括注入信号法、数据标签法与数据分析法。

3、注入信号法是在网架中加装了信号设备，通过信号的注入和读取来判断拓扑关系；数据标签法是在配电网各级设备加装编码通信器，建立数据标签，以实现网络中设备的自识别。两者识别准确率较高，但识别均需要增加辅助设备，存在成本高、运维难等问题。数据分析法则基于高级量测体系采集的电压、电流等电气量数据，挖掘用户间潜在的关联关系，进而实现拓扑关系识别。因此，相比前两种方法，数据分析法更顺应环境、改造量和投入产出比更小，成为当前低压拓扑关系识别技术研究的主要方向。但由于数据量较大，识别时间较长，准确率较低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法、系统和计算机设备，能够无需加装硬件，通过软件识别的方式实现拓扑识别，降低成本及实施难度同时提高了识别的速率。

2、具体技术方案如下：

3、一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，包括以下步骤：

4、s1、获取目标区域中至少一个低压台区和所述目标区域中各用户终端的时序电压数据；

5、s2、基于所述时序电压数据利用回归算法得到各低压台区与各用户终端之间的连接关系；

6、s3、通过建立所述低压台区与地理信息系统之间的联系来确定位于所述低压台区内的用户终端的位置信息；

7、s4、计算所述低压台区内的低压配电变压器通过低压电力传输线为用户终端供电的距离信息；

8、s5、以所述用户终端和所述低压配电变压器作为节点、叠加各低压台区与各用户终端之间的连接关系、所述位置信息和所述距离信息，获得所述低压台区的拓扑关系。

9、优选的，上述步骤s2的实现具体包括以下步骤：

10、s21、将所述各低压台区和所述各用户均设为节点；

11、s22、利用智能电表用电量读数、瞬时用电量数据、设定时间段的用电量数据对所述时序电压数据进行处理；

12、s23、基于处理后的时序电压数据利用回归算法得到各节点之间的连接关系矩阵；

13、s24、基于所述连接关系矩阵中非零元素对应的节点得到各低压台区与各用户之间的连接关系。

14、优选的，上述步骤s23的实现具体如下：

15、s231、依次针对每个节点，将除所述每个节点外的其余各节点对应的时序电压数据分别代入线性回归函数，并以预先得到的正则化参数为约束对带入所述其余各节点的时序电压数据的线性回归函数进行求解，以得到所述每个节点与所述其余各节点的关联系数向量；

16、s232、以所有节点的关联系数向量为矩阵元素构建稀疏关系矩阵；

17、s233、将所述稀疏关系矩阵的上三角矩阵和下三角矩阵做and运算，得到各节点之间的连接关系矩阵。

18、优选的，所述正则化参数是基于所述时序电压数据中时间点的个数和节点的个数结合高斯分布函数计算得到的。

19、优选的，上述步骤s3的实现具体如下：

20、s31、驱动所述低压台区内的低压配电变压器通过低压电力传输线向用户终端发送载波测量信号；

21、s32、基于所述载波测量信号计算所述用户终端与所述低压配电变压器之间的距离信息。

22、优选的，所述地理信息系统包括输配电网设计模块、线路信息管理模块、设备信息管理模块、实时信息管理模块、scada通讯接口、故障报修接口以及制图输出模块；

23、所述输配电网设计模块主要实现在地理底图上进行布线，设备分布图编辑、维护、空间数据库的建库以及数据库的维护；

24、所述线路信息管理模块主要实现对线路信息、服务区域信息、停供电情况进行管理；

25、所述设备信息管理模块主要完成输配电网设备的查询、统计分析以及相关专题图信息的管理和处理功能；

26、所述实时信息管理主要完成站点、站名的编辑、遥测遥信信息的实时监控、线路运行状态显示、故障报修信息处理以及负荷监控功能；

27、所述scada通讯接口主要完成与scada系统的通讯，以获取遥测和遥信信息，便于在gis中进行管理；

28、所述故障报修接口主要完成与客户故障报修系统的通讯，以便将故障信息反映在gis中；

29、所述制图输出模块主要实现线路图、设备分布图及各种专题图的叠加输出或分层输出。

30、一种结合地理信息系统低压拓扑识别系统，应用于所述的方法，包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块以及第五模块；

31、所述第一模块用于获取目标区域中至少一个低压台区和所述目标区域中各用户终端的时序电压数据；

32、所述第二模块用于基于所述时序电压数据利用回归算法得到各低压台区与各用户终端之间的连接关系；

33、所述第三模块用于通过建立所述低压台区与地理信息系统之间的联系来确定位于所述低压台区内的用户终端的位置信息；

34、所述第四模块用于计算所述低压台区内的低压配电变压器通过低压电力传输线为用户终端供电的距离信息；

35、所述第五模块用于以所述用户终端和所述低压配电变压器作为节点、叠加各低压台区与各用户终端之间的连接关系、所述位置信息和所述距离信息，获得所述低压台区的拓扑关系。

36、一种计算机设备，包括存储器及处理器，所述存储器内存储有程序，所述程序被所述处理器执行时，执行以上所述方法的方法步骤。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

38、1、本发明中，无需加装硬件，通过软件识别的方式实现拓扑识别，降低成本及实施难度。

39、2、本发明中，对于低压拓扑识别的速率与现有技术相比得到了大大的提高，能够做到ms级别。

技术特征：

1.一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，上述步骤s2的实现具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，上述步骤s23的实现具体如下：

4.根据权利要求3所述的一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，所述正则化参数是基于所述时序电压数据中时间点的个数和节点的个数结合高斯分布函数计算得到的。

5.根据权利要求1所述的一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，上述步骤s3的实现具体如下：

6.根据权利要求1所述的一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法，其特征在于，所述地理信息系统包括输配电网设计模块、线路信息管理模块、设备信息管理模块、实时信息管理模块、scada通讯接口、故障报修接口以及制图输出模块；

7.一种结合地理信息系统低压拓扑识别系统，其特征在于，应用于权利要求1至6任一所述的方法包括第一模块、第二模块、第三模块、第四模块以及第五模块；

8.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器及处理器，所述存储器内存储有程序，所述程序被所述处理器执行时，执行以上权利要求1-6任一项所述方法的方法步骤。

技术总结
本发明公开了一种结合地理信息系统低压拓扑识别方法、系统和计算机设备，属于低压拓扑识别技术领域，包括获取目标区域中至少一个低压台区和目标区域中各用户终端的时序电压数据；基于时序电压数据利用回归算法得到各低压台区与各用户终端之间的连接关系；通过建立低压台区与地理信息系统之间的联系来确定位于低压台区内的用户终端的位置信息；计算低压台区内的低压配电变压器通过低压电力传输线为用户终端供电的距离信息；以用户终端和低压配电变压器作为节点、叠加各低压台区与各用户终端之间的连接关系、位置信息和距离信息，获得低压台区的拓扑关系。本发明中，对于低压拓扑识别的速率与现有技术相比得到了大大的提高，能够做到MS级别。

技术研发人员：陈志君,覃惠玲,罗阳洋,何承瑜,刘裕昆,卢纯颢,林溪桥,吴玥,李俊,李昳,韦俊韬,方明
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15