一种低压台区供电网络电气拓扑实时构建装置及方法与流程

本发明属于电网拓扑构建，具体涉及一种低压台区供电网络电气拓扑实时构建装置及方法。

背景技术：

1、低压配电网处于电网结构的末端，承担着连接输变电网络和直接面向客户供电的重要职责，是保证供电服务质量的最重要一环。但由于其涉及区域较大，结构复杂，设备众多，自动化水平较低等原因，造成低压配电网管理盲区较多。

2、现有技术中，主要采用人工摸查方式确定低压台区拓扑结构，该方式存在以下不足：(1)操作人员工作量巨大，造成了人力物力浪费，缺乏对低压台区拓扑结构的验证机制；(2)由于低压台区拓扑结构会发生变动，仅通过人工摸查无法及时监测，导致低压台区拓扑结构识别不精准或更新不及时，进而影响低压台区供电网络故障定位准确率。

3、基于以上，本技术提供了解决上述技术问题的技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术中仅通过人工摸查确定低压台区拓扑结构费时费力，缺乏对低压台区拓扑结构的验证机制，导致低压台区拓扑结构通常会识别不精准或更新不及时的技术问题，现提供一种低压台区供电网络电气拓扑实时构建装置及方法，以至少解决一个上述提及的技术问题。

2、在本发明的较佳实施方式中，本技术实施例提供了一种低压台区供电网络电气拓扑实时构建装置，所述装置包括：

3、集线器，所述集线器中设置有远程通信单元；

4、高速载波cco通信模块，所述高速载波cco通信模块内设置有高速电力线载波通信单元、数据存储单元、数据处理单元及报警单元，所述数据处理单元中设置有智能电表电气物理量转移信息计算程序以及智能电表电气物理量的皮尔逊积矩相关系数计算程序，所述高速载波cco通信模块上设置有高速载波通信接口；

5、智能电表，所述智能电表内设置有高速电力线载波通信单元，所述智能电表数量为m个，其中，m≥2；

6、低压电力线，所述低压电力线通过所述高速载波cco通信模块上的高速载波通信接口与集线器通信连接，基于所述低压电力线能够使得所述高速载波cco通信模块中的高速电力线载波通信单元与所述智能电表中的高速电力线载波通信单元以实现通信信号收发；

7、所述集线器通过所述远程通信单元与主站进行通信，高速载波cco通信模块通过集线器接口与集线器连接，所述数据存储单元包括第一数据存储单元、第二数据存储单元，在数据存储时，将所述高速载波cco通信模块接收的数据写入第一数据存储单元，将所述数据处理单元计算的结果存入所述第二数据存储单元，并将所述第二数据存储单元的数据经由集线器传输至主站的图像生成模块构建电气拓扑图像。

8、进一步地，所述集线器中的远程通信单元通过无线公网、以太网、电话pstn中的任一种与系统主站进行通信。

9、进一步地，所述无线公网包括gsm、gprs、cdma中的任一种。

10、进一步地，所述系统主站通过高速载波通信对智能电表进行控制。

11、进一步地，所述高速电力线载波通信方式采用ofdm技术。

12、进一步地，所述主站上还设置有低压台区异常监测模块，当所述低压台区异常监测模块发现智能电表工作异常时，所述异常监测模块发起信号通知所述报警单元报警。

13、在本发明的较佳实施方式中，本技术实施例提供了一种低压台区供电网络电气拓扑实时构建方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

14、步骤s1：初始化所述集线器、高速载波cco通信模块、智能电表，建立低压电力线通信网络，通过所述高速载波cco通信模块对所述低压台区中的m个智能电表的数据进行高频同时采集，形成m个数据组，所述数据组存储在高速载波cco通信模块的数据第一存储单元内，数据采集方式基于高速电力线载波通信，所述数据组为所述m个智能电表的同一时序同种属性的电气物理量数据组；

15、步骤s2：对低压配电网侧智能电表归属进行聚类分析，所述聚类分析具体包括：

16、步骤s21：所述数据处理单元访问所述第一存储单元，随机选取第i个智能电表的电气物理量时序数据组，并标记为向量同时选取第j个智能电表，并将第j个智能电表的电气物理量时序数据组标记为向量其中，所述i取值范围为1≤i≤m，所述j的取值范围为1≤j≤m，i≠j；且n≥2；

17、步骤s22：计算所述第i个智能电表与第j个智能电表电气物理量的皮尔逊积矩相关系数ρ，具体公式如下：

18、

19、其中，所述1≤k≤n，当ρ≥0.8时，所述第i个智能电表与所述第j个智能电表归属同一低压台区，否则，所述第i个智能电表与所述第j个智能电表归属不同低压台区；

20、步骤23：历遍除第i个智能电表之外的所有智能电表，以计算其与所述第i个智能电表电气物理量的皮尔逊相关系数ρ，并进行低压台区归属识别，得到m个智能电表低压台区归属聚类分析结果，并将所述分析结果存储在高速载波cco通信模块的第二存储单元内，经由集线器传输至主站的图像生成模块；

21、步骤s3：重构低压台区供电网络电气拓扑，具体如下：

22、步骤s31：所述数据处理单元访问所述第一存储单元，随机选取低压配电网侧的一低压台区，并依据所述步骤s3的分析结果查询该低压台区的智能电表数量数值为w个，若w＝1，则直接得到该低压台区供电网络电气拓扑，若w≥2，则计算所述w个智能电表两两之间的电气物理量转移信息；

23、步骤s32：所述数据处理单元自所述第一存储单元内随机选取该低压台区的两个智能电表的同一时序同种属性的电气物理量数据组，分别标记为集合以及集合其中，l≥2；计算该台区的两个智能电表的电气物理量转移信息i(x',y')，计算公式如下：

24、

25、其中，p(x'r)，p(y't)为两个集合中的任一随机变量分别出现的概率，p(x'r,y't)为两个集合中随机变量x'r,y't同时出现的概率，若i(x',y')为0，则表示该低压台区的两个智能电表的电气物理量不相关，两个智能电表不是相邻节点关系；若i(x',y')为正值，则表示该低压台区的两个智能电表的电气物理量相关，两个智能电表是相邻节点关系；

26、步骤s33：历遍该低压台区所有的智能电表两两组合，并重复步骤32，得出该低压台区的智能电表电气物理量转移信息，并将所述转移信息数据存储在高速载波cco通信模块的第二存储单元内；

27、步骤s34：历遍低压配电网侧所有低压台区，重复执行步骤s31至步骤s33，得到该低压配电网侧所有低压台区的智能电表电气物理量转移信息，并将所述转移信息数据存储在高速载波cco通信模块的第二存储单元内，经由集线器传输至主站的图像生成模块。

28、步骤4：构建低压台区供电网络电气拓扑，具体包括基于智能电表低压台区归属聚类分析结果以及所有智能电表的物理连接关系数据，利用系统主站的图像生成模块构建电气拓扑图像。

29、进一步地，所述智能电表电气物理量包括电压、电流、相角。

30、进一步地，所述智能电表的数据采集频次为相邻两次数据采集间隔不超过15分钟。

31、与现有技术相比，本发明能够带来以下至少一种有益效果：

32、1、通过在同一时间序列同时采集压配电网侧的所有智能电表的同种属性的电气物理量数据，能够为确定智能电表的低压台区归属而进行的聚类分析以及确定智能电表间的物理连接关系提供可靠性高的数据基础。

33、2、通过高频同时采集的智能电表的电气物理量数据，利用皮尔逊相关系数计算对低压配电网侧智能电表归属进行聚类分析，以及通过互信息计算确定低压配电网侧智能电表物理连接关系，可以在消耗较低算力开销的情况下高频重构低压台区供电网络电气拓扑，便于低压台区拓扑结构精准识别和实时更新，节约大量人力物力成本，并能快速定位电气故障点位。