一種基於臺區拓撲識別方法、裝置、設備及介質與流程

2024-04-13 12:40:05 1

1.本發明屬於臺區拓撲識別技術領域，具體涉及一種基於臺區拓撲識別方法、裝置、設備及介質。


背景技術：

2.臺區拓撲關係是指臺區內部電錶、表箱、分支箱、出線與變壓器之間的多層級歸屬關係。臺區拓撲關係在電網營銷、配電服務等電網業務中應用廣泛，它是開展防竊電、故障診斷、分段線損計算、無功優化等技術手段的重要前提和依據。
3.但是現有電網，尤其是現有低壓臺區，供電方式複雜多樣，存在諸多不規範供電情況，且隨著配電網的不斷升級，電網線路進行改造，老舊或故障電錶也經常需要進行更換，種種原因造成了臺區拓撲關係時常變更，難以梳理。針對臺區拓撲識別，最直接的方式是人工巡檢梳理，一一排查，理清線路走向，確定電錶歸屬，但該方法耗時耗力，且對於地攬線，排查難度很大，有時還要通過停斷電進行區分，給用戶帶來了極大的不便。現有採用大數據進行臺區拓撲識別的方法，通過採集臺區電流、電壓、功率等數據進行識別，該方法拓撲識別準確率無法保證；也有通過特徵電流投切的方法進行臺區拓撲識別，此類方法大多投切某一頻點的特徵電流信號，識別時在頻域上進行特徵提取，要求投切電流幅值較高，否則抗幹擾能力較差，且需要更換電錶、表箱、分支、出線等整個臺區設備，成本很高。


技術實現要素：

4.本發明的目的在於提供一種基於臺區拓撲識別方法、裝置、設備及介質。以解決現有臺區拓撲識別方法準確性差的技術問題。
5.為實現上述目的，本發明採用如下技術方案予以實現：
6.第一方面，一種基於臺區拓撲識別方法，包括以下步驟：
7.獲取臺區內所有層級上物聯感知終端和集中器的特徵電流信號；
8.根據所述特徵電流信號得到變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係；
9.獲取表箱層物聯感知終端和電錶預設時間間隔的三相電壓數據；
10.採用層次凝聚聚類算法處理所述三相電壓數據得到電錶-表箱歸屬關係；
11.根據所述電錶-表箱歸屬關係和所述變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係得到變壓器-出線-分支側-表箱-電錶的歸屬關係，並生成拓撲圖。
12.本發明的進一步改進在於：所述臺區內所有層級依次為變壓器層、出線層、分支層、表箱層和電錶層。
13.本發明的進一步改進在於：所述根據所述特徵電流信號得到變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係，具體包括以下步驟：根據特徵電流信號得到不同層級間發送特徵電流信號的物聯感知終端和接收特徵電流信號的物聯感知終端或集中器的歸屬關係；
14.根據發送特徵電流信號的物聯感知終端和接收特徵電流信號的物聯感知終端或集中器的歸屬關係，採用自上而下梳理原則得到變壓器-分支-表箱歸屬關係。
15.本發明的進一步改進在於：採用自上而下梳理原則得到變壓器-分支-表箱歸屬關係時，具體包括以下步驟：
16.將集中器設為第0級設備，此時n＝1；
17.將只能被1個第n-1級設備識別到，且第n級設備識別不到的設備作為第n級設備，此時n》0；
18.使n＝n+1，重複上述步驟，直到所有設備層級都確定或者達到最大迭代次數。
19.本發明的進一步改進在於：所述預設時間間隔為15min。
20.本發明的進一步改進在於：所述採用層次凝聚聚類算法處理三相電壓數據得到電錶-表箱歸屬關係時，具體包括以下步驟：
21.將每個電錶和表箱層物聯感知終端的每相電壓數據作為一個初始聚類，並計算每兩個聚類之間的距離；
22.將聚類距離小於第一閾值的聚類進行合併，計算合併後聚類之間的距離；
23.上述步驟直至聚類數到達預設值；
24.若每個聚類中都包括一個物聯感知終端的某一相電壓數據，則聚類完成；否則調整第一閾值，重新進行聚類。
25.本發明的進一步改進在於：所述預設值為表箱數量的三倍。
26.第二方面，一種基於臺區拓撲識別裝置，包括特徵電流信號獲取模塊：用於獲取臺區內所有層級上物聯感知終端和集中器的特徵電流信號；
27.第一歸屬關係確定模塊：用於根據特徵電流信號得到變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係；
28.電壓數據獲取模塊：用於獲取表箱層物聯感知終端和電錶預設時間間隔的三相電壓數據；
29.第二歸屬關係確定模塊：採用層次凝聚聚類算法處理三相電壓數據得到電錶-表箱歸屬關係；
30.拓撲圖生成模塊：用於根據電錶-表箱歸屬關係和變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係得到變壓器-出線-分支側-表箱-電錶的歸屬關係，並生成拓撲圖。
31.第三方面，一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中並可在處理器上運行的電腦程式，處理器執行電腦程式時實現上述的一種基於臺區拓撲識別方法。
32.第四方面，一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質存儲有電腦程式，其特徵在於，電腦程式被處理器執行時實現上述的一種基於臺區拓撲識別方法。
33.與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：
34.1、本發明比傳統的大數據拓撲方法，根據電壓數據採用層次凝聚聚類算法，對數據量要求少，且充分利用表箱側特徵明顯的優勢，聚類效果好，準確性更高；
35.2、本發明相比傳統的特徵電流投切方法，進行時域特徵電流信號投切，特徵信號可攜帶地址信息，解析後簡潔明了，且只需更換表箱側、分支箱側、出線側的低壓物聯感知終端的載波模塊，無須更換電錶的載波模塊，這樣只需要更換少量載波模塊即可實現表箱以上層級的拓撲結構梳理，無疑大大降低了設備投入成本，帶來了良好的經濟效益；
36.3、本發明方法原理清晰明確，系統結構簡潔合理，實現簡單、成本較低，在低壓臺
區具有極高的應用價值。
附圖說明
37.構成本發明的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。
38.在附圖中：
39.圖1為本發明一種基於臺區拓撲識別方法的流程圖；
40.圖2為本發明一種基於臺區拓撲識別方法裝置的系統框圖；
41.圖3為本發明一種基於臺區拓撲識別方法的拓撲結構示意圖。
具體實施方式
42.下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
43.以下詳細說明均是示例性的說明，旨在對本發明提供進一步的詳細說明。除非另有指明，本發明所採用的所有技術術語與本發明所屬領域的一般技術人員的通常理解的含義相同。本發明所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而並非意圖限制根據本發明的示例性實施方式。
44.實施例1
45.一種基於臺區拓撲識別方法，如圖1所示，包括以下步驟：
46.a1、獲取臺區內所有層級上物聯感知終端和集中器的特徵電流信號；
47.臺區層級如圖3所示，包括電錶層、表箱層、分支層、出線層和變壓器層；
48.圖3中為通過本實施例1的方法得到的臺區拓撲結果；
49.變壓器層包括變壓器和集中器s0，集中器s0與出線層相連；
50.出線層包括若干物聯感知終端，圖中為物聯感知終端s1、物聯感知終端s2和物聯感知終端s3；
51.分支層包括物聯感知終端s4、物聯感知終端s5和物聯感知終端s6；
52.表箱層包括物聯感知終端s7、物聯感知終端s8、物聯感知終端s9、物聯感知終端s10、物聯感知終端s11和物聯感知終端s12；
53.電錶層包括電錶m1、電錶m2、電錶m3、電錶m4、電錶m5、電錶m6、電錶m7、電錶m8、電錶m9、電錶m10、電錶m11和電錶m12；
54.電錶m1和電錶m2與物聯感知終端s7相連，電錶m3和電錶m4與物聯感知終端s8相連；物聯感知終端s7和物聯感知終端s8與物聯感知終端s4相連，物聯感知終端s4與物聯感知終端s1相連，物聯感知終端s1與集中器s0相連；
55.電錶m5和電錶m6與物聯感知終端s9相連，電錶m7和電錶m8與物聯感知終端s10相連；物聯感知終端s9和物聯感知終端s10與物聯感知終端s5相連，物聯感知終端s5與物聯感知終端s2相連，物聯感知終端s2與集中器s0相連；
56.電錶m9和電錶m10與物聯感知終端s11相連，電錶m11和電錶m12與物聯感知終端s12相連；物聯感知終端s11和物聯感知終端s12與物聯感知終端s6相連，物聯感知終端s6與物聯感知終端s3相連，物聯感知終端s3與集中器s0相連；
57.a1中特徵電流信號包括同步頭和信息域兩部分，其中同步頭用於信號同步，由1023位pn序列組成，序列中每位信息時長為300微秒，信息域由48位信息組成，每位時長為80毫秒；構成同步頭的1023位pn序列由反饋係數為(3471)8的線性移位寄存器生成，構成信息域的48位信息包括40位壓縮位表地址和8位crc校驗位，共分為4組，每組包括10位表地址和2位crc校驗位。
58.特徵電流信號在電壓過零時才可以獲取，這樣獲取的特徵電流信號在後續提取時便捷性和準確性會得到提升。
59.a2、根據特徵電流信號得到變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係；
60.在a2中具體包括以下步驟：
61.a21、根據特徵電流信號得到不同層級間發送特徵電流信號的物聯感知終端和接收特徵電流信號的物聯感知終端或集中器的歸屬關係；
62.通過對不同層級特徵電流信號的同步頭進行檢測，解析出同步頭中包括的地址信息，從而得到發送特徵電流信號的物聯感知終端與接收特徵電流信號的物聯感知終端或集中器的歸屬關係；
63.a21中的歸屬關係為一對一的歸屬關係；
64.a22、根據發送特徵電流信號的物聯感知終端和接收特徵電流信號的物聯感知終端或集中器的歸屬關係，採用自上而下梳理原則得到變壓器-分支-表箱歸屬關係；
65.在a22中自上而下梳理原則具體包括以下步驟：
66.a221、將集中器設為第0級設備，此時n＝1；
67.a222、將只能被1個第n-1級設備識別到，且第n級設備識別不到的設備作為第n級設備，此時n》0；
68.a223、使a222中n＝n+1，重複a22，直到所有設備層級都確定或者達到最大迭代次數。
69.a3、獲取表箱層物聯感知終端和電錶預設時間間隔的三相電壓數據；
70.作為本發明的一種優選實施例，預設時間間隔為15min；
71.由於不同電錶和表箱層不同物聯感知終端的時鐘同步誤差小於1s，同步誤差過大會導致數據特徵錯亂，聚類結果不準確；同時採集a、b、c三相電壓數據，並且每相至少包含96個15分鐘電壓數據點，保證聚類的有效性。
72.a4、採用層次凝聚聚類算法處理三相電壓數據得到電錶-表箱歸屬關係；
73.層次凝聚聚類算法屬於層級聚類算法，該類算法避免了k-means、em、ap等平面聚類算法要選擇聚類數目及初始點的缺陷。
74.在a4中具體包括以下步驟：
75.a41、將每個電錶和表箱層物聯感知終端的每相電壓數據作為一個初始聚類，並計算每兩個聚類之間的距離；
[0076][0077]
式中，h
ij
表示第i和j個聚類之間的距離，ni和nj表示第i和j個聚類中元素個數，s
(w
p
,wq)表示第p和q組電壓數據的餘弦相似係數，其具體公式為
[0078]
a42、將聚類距離小於第一閾值的聚類進行合併，計算合併後聚類之間的距離；
[0079]
a43、重複a41和a42直至聚類數滿足預設值n；
[0080]
作為本發明的一種優選實時例，預設值n為表箱數量的三倍。
[0081]
a44、若每個聚類中都包括一個物聯感知終端的某一相電壓數據，則聚類完成；否則調整第一閾值，重新進行聚類。
[0082]
a5、根據電錶-表箱歸屬關係和變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係得到變壓器-出線-分支側-表箱-電錶的歸屬關係，並生成拓撲圖。生成的拓撲圖，如圖3所示。
[0083]
作為本發明的一種優選實施例，本方法用於低壓臺區識別效果更準確。
[0084]
在a5中，根據電錶-表箱歸屬關係和變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係得到變壓器-出線-分支側-表箱-電錶的歸屬關係時，根據自上而下梳理原則，具體包括以下步驟：
[0085]
a51、集中器默認為第0級設備，n＝1。
[0086]
a52、找到只能被1個第n-1級設備識別到，且第n級設備識別不到的設備作為第n級設備(n》0)。
[0087]
a53、n＝n+1，重複步驟a52，直到所有設備層級都確定或者達到最大迭代次數。
[0088]
實施例2
[0089]
一種基於臺區拓撲識別裝置，如圖2所示，包括：
[0090]
特徵電流信號獲取模塊：用於獲取臺區內所有層級上物聯感知終端和集中器的特徵電流信號；
[0091]
第一歸屬關係確定模塊：用於根據特徵電流信號得到變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係；
[0092]
電壓數據獲取模塊：用於獲取表箱層物聯感知終端和電錶預設時間間隔的三相電壓數據；
[0093]
第二歸屬關係確定模塊：採用層次凝聚聚類算法處理三相電壓數據得到電錶-表箱歸屬關係；
[0094]
拓撲圖生成模塊：用於根據電錶-表箱歸屬關係和變壓器-出線-分支-表箱歸屬關係得到變壓器-出線-分支側-表箱-電錶的歸屬關係，並生成拓撲圖。
[0095]
實施例3
[0096]
一種計算機設備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中並可在處理器上運行的電腦程式，處理器執行電腦程式時實現實施例1的一種基於臺區拓撲識別方法。
[0097]
實施例4
[0098]
一種計算機可讀存儲介質，計算機可讀存儲介質存儲有電腦程式，電腦程式被處理器執行時實現實施例1的一種基於臺區拓撲識別方法。
[0099]
由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特徵的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，並不是僅有的。所有在本發明範圍內或在等同於本發明的範圍內的改變均被本發明包含。
[0100]
本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實
施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。
[0101]
本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0102]
這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0103]
這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0104]
最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求保護範圍之內。