一种配电台区的拓扑构建方法、系统、电子设备及介质与流程

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种配电台区的拓扑构建方法、系统、电子设备及介质。

背景技术：

1、配电网作为连接电网与用户的桥梁，其安全、稳定运行是提升用户满意度的前提与基础。清晰的配网拓扑结构才能保证更有效的进行潮流计算、负荷管理以及运行优化。然而，一方面由于配电网的信息监控水平相较于其他网络较为落后，本身无法提供准确的拓扑结构；另外一方面，配电网的分支多、接线复杂、用户繁多、变动频繁，也导致对其进行拓扑结构识别的过程较为困难。配电台区的配网拓扑结构的不清晰，严重阻碍了配电网在此基础上的潮流计算、负荷管理以及运行优化等各种高级应用。

2、现有技术中，由于配电网传感设备安装的限制，其拓扑识别主要依赖于安装额外的测量设备，如线路电流传感器、电路开关的状态设备或者pmu(power management unit，电源管理单元)设备；主要通过在配电网的传输线路上安装这些测量设备来实现对配电网的配电线路的识别判断，从而进行配电台区的拓扑结构的构建过程。但是，这些测量设备的成本和如何确定设置的最佳位置的复杂性是这一方法的缺点。由于配电网接线复杂、用户体量庞大、拓扑变化也较为频繁，大量加装昂贵的测量设备是不符合经济性要求且不切实际的，采用这种方式难以有效实现对配电台区的拓扑结构的构建过程。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种配电台区的拓扑构建方法、系统、电子设备及介质，通过聚类过程减少拓扑识别计算过程中的累积误差造成的节点连接关系判断错误的情况，不需要在配电网中加设额外的测量设备，通过输入用户节点本身的智能电表就可以自下而上逐步还原整个配电网台区的拓扑；提出用户节点先聚类、再计算的办法，尽量减小迭代误差，提高识别结果的准确性，提供了一套完整的基于用户电表识别配电台区拓扑的方法体系。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种配电台区的拓扑构建方法，包括：

3、对于配电台区中任一相序下的用户节点，基于所述用户的用户节点电压、采用聚类算法将所述用户节点进行聚类生成若干个用户簇；

4、基于所述用户的用户节点电压确定所述用户节点之间的连接关系，并基于所述用户节点之间的连接关系将各个所述用户簇一一对应等效为用户簇节点；

5、基于所述用户簇节点等效后的等效电压确定所述用户簇节点之间的连接关系，并基于所述用户簇节点之间的连接关系将若干个所述用户簇节点进行等效，直至将所述用户簇节点等效为一个用户簇节点；

6、基于所述用户节点之间的连接关系和所述用户簇节点之间的连接关系构建所述配电台区的拓扑结构。

7、可选地，对于任意两个用户节点，所述基于所述用户的用户节点电压确定所述用户节点之间的连接关系，包括：

8、利用所述配电台区中的智能电表获取两个所述用户节点的电压、有功功率和无功功率；

9、基于两个所述用户节点的电压、有功功率和无功功率分别确定两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗，所述线路阻抗包括电阻值和电抗值；

10、基于两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗判断两个所述用户节点之间的连接关系以及所述零注入汇流节点是否存在。

11、可选地，所述基于两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗判断两个所述用户节点之间的连接关系以及所述零注入汇流节点是否存在，包括：

12、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗满足第一条件，则所述第一用户节点为所述第二用户节点的父节点，且不存在零注入汇流节点；所述第一条件为第一控制参数和第一用户节点的第一线路阻抗的电阻值的乘积小于第二用户节点的第二线路阻抗的电阻值、所述第一控制参数和所述第一用户节点的第一线路阻抗的电抗值的乘积小于所述第二用户节点的第二线路阻抗的电抗值、且所述第一用户节点的第一线路阻抗的电阻值和所述第一用户节点的第一线路阻抗的电抗值均小于第二控制参数；

13、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗满足第二条件，则所述第二用户节点为所述第一用户节点的父节点，且不存在零注入汇流节点；所述第二条件为所述第一控制参数和所述第一用户节点的第一线路阻抗的电阻值的乘积大于所述第二用户节点的第二线路阻抗的电阻值、所述第一控制参数和所述第一用户节点的第一线路阻抗的电抗值的乘积大于所述第二用户节点的第二线路阻抗的电抗值、且所述第二用户节点的第二线路阻抗的电阻值和所述第二用户节点的第二线路阻抗的电抗值均小于所述第二控制参数；

14、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗不满足所述第一条件以及所述第二条件，则所述第一用户节点和所述第二用户节点为兄弟节点，且存在零注入汇流节点。

15、可选地，对于任一用户簇中的任意两个用户节点，所述基于所述用户节点之间的连接关系将各个所述用户簇一一对应等效为用户簇节点，包括：

16、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗满足第一条件，则两个所述用户节点合并等效为所述第一用户节点；

17、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗满足第二条件，则两个所述用户节点合并等效为所述第二用户节点；

18、若两个所述用户节点与零注入汇流节点之间的线路阻抗不满足所述第一条件以及所述第二条件，则两个所述用户节点合并等效为所述零注入汇流节点。

19、可选地，所述基于所述用户的用户节点电压、采用聚类算法将所述用户节点进行聚类生成若干个用户簇，包括：

20、随机选择a个用户节点作为初始中位点，a为正整数；

21、基于所述用户的用户节点电压将各个所述用户节点分配至距离最近的初始中位点对应的用户簇中；

22、对于任一用户簇，分别计算所述用户簇中各个所述用户节点与除自身外的其他用户节点之间的距离之和；

23、确定最小距离之和对应的用户节点作为对应的用户簇的新的中位点；

24、迭代所述分别计算所述用户簇中各个所述用户节点与除自身外的其他用户节点之间的距离之和的步骤和所述确定最小距离之和对应的用户节点作为对应的用户簇的新的中位点的步骤，直至所述中位点满足预设迭代条件。

25、可选地，所述预设迭代条件为：

26、所述中位点在预设次数的迭代过程中均为同一用户节点；

27、或，

28、所述迭代过程达到预设的迭代次数。

29、可选地，还包括：

30、对于任一用户簇，判断所述用户簇的用户节点的个数是否大于阈值；

31、若是，则需要重新跳转至所述随机选择a个用户节点作为初始中位点的步骤，将用户节点的个数大于阈值的用户簇进行再聚类。

32、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种配电台区的拓扑构建系统，包括：

33、聚类单元，用于对于配电台区中任一相序下的用户节点，基于所述用户的用户节点电压、采用聚类算法将所述用户节点进行聚类生成若干个用户簇；

34、第一等效单元，用于基于所述用户的用户节点电压确定所述用户节点之间的连接关系，并基于所述用户节点之间的连接关系将各个所述用户簇一一对应等效为用户簇节点；

35、第二等效单元，用于基于所述用户簇节点等效后的等效电压确定所述用户簇节点之间的连接关系，并基于所述用户簇节点之间的连接关系将若干个所述用户簇节点进行等效，直至将所述用户簇节点等效为一个用户簇节点；

36、拓扑生成单元，用于基于所述用户节点之间的连接关系和所述用户簇节点之间的连接关系构建所述配电台区的拓扑结构。

37、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括：

38、存储器，用于存储计算机程序；

39、处理器，用于实现如前述所述的配电台区的拓扑构建方法的步骤。

40、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所述的配电台区的拓扑构建方法的步骤。

41、本发明提供了一种配电台区的拓扑构建方法，基于用户节点的电压数据将配电台网中的用户节点进行分裂聚类，将用户节点等效为用户簇，并继续对用户簇进行等效，直至将一个相序中的所有节点均等效为一个用户簇节点，并在等效的过程中基于电压情况确定各个用户节点以及用户簇节点之间的连接关系，从而依次确定出整个配电台网的拓扑结构；通过聚类过程减少拓扑识别计算过程中的累积误差造成的节点连接关系判断错误的情况，不需要在配电网中加设额外的测量设备，通过输入用户节点本身的智能电表就可以自下而上逐步还原整个配电网台区的拓扑；提出用户节点先聚类、再计算的办法，尽量减小迭代误差，提高识别结果的准确性，提供了一套完整的基于用户电表识别配电台区拓扑的方法体系。

42、本发明还提供了一种配电台区的拓扑构建系统、电子设备及计算机可读存储介质，具有与上述配电台区的拓扑构建方法相同的有益效果。