一种配网拓扑结构校验方法的设计

一种配网拓扑结构校验方法的设计

刘当武，郑高峰,刘朋熙,肖家锴

(国网安徽省电力有限公司运营监测（控）中心安徽合肥230061)

摘要:配电网拓扑结构是一项基础内在关联数据，营配调贯通、配电网线损计算、配电网故障抢修等业务均依托该基础数据，如何准确把握配电网系统拓扑结构的实时动态，打通线上数据与线下数据的一致、静态数据与动态数据的联动、数据治理与业务管理的衔接、数据挖掘与作用发挥的匹配等一系列困扰公司已久的难题，是亟待解决的现实问题。

关键字:配网线路、配网台区、配网拓扑

分类号：TP391文献标志码：A

4.引言

随着社会经济的发展，居民用电需求日益增加，配电网结构也随着用电需求不断优化调整。配电网作为电力运行终端的电力网，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户，其拓扑结构的正确性直接影响居民用电稳定性。同时电力营配调贯通、配电网线损计算、配电网故障抢修等业务均依托配电网拓扑结构，而配电网结构调整后用电信息采集系统中的相关信息通常都是通过人工方式来校验和更新的,既耗时又耗力还无法保证拓扑数据的正确性。

本文通过安徽省电力公司大数据平台，融合数据挖掘技术，利用配电网运行时产生的海量运行数据，如配变出口电压等，提出了基于配电网运行数据的配电网拓扑结构校验与应用方法，利用数据挖掘技术结合算法模型，自动发现配电网拓扑结构。切实发现和解决关键业务问题，提升运营检测能力，固化业务运行模式，发挥运监中心事前引导、事中纠偏、事后评价的作用。

5.配网拓扑结构校验工具设计

本工具所涉及的配网拓扑结构识别与量化分析其基本思想是利用电压曲线之间的相似性通过系统聚类来判断线台关系的正确性，因配网台区数据多，配电网结构是动态调整的、配电网拓扑是动态变化的，显然依靠传统人工方式校验配电网拓扑结构，耗时、耗力且难以保障实时性。通过台区电压曲线之间的相似性，发现异常线台关系的数据，并通过模型算法，计算其所属正确线路。

（1）数据预处理模块

在配网拓扑结构发现中，海量的台区日测量点电压数据中存在着少量不完整、不一致、有异常的数据，严重影响到配网拓扑结构发现的正确率，甚至可能导致拓扑发现结果的偏差，所以进行数据清洗就显得尤为重要，数据清洗完成后接着进行或者同时进行数据集成、变换、规约等一系列的处理，该过程就是我们的数据预处理。

（2）三相负荷不平衡台区出口电压归算模块

计算线路下任意两个台区相关系数时，配网台区由于存在三相负荷不平衡现象，配变的高压侧中性点会发生偏移，导致两个台区的三项电压相似度不高，影响配网拓扑关系的计算。因此本算法中提出一种三相负荷不平衡台区出口电压归算方法。

为解决三相不平衡导致两个台区的三项电压相似度不高的问题，需要对出现三相不平衡现象的台区电压数据做归算处理。所谓归算，就是将台区A/B/C三相电压数据，通过迭代法和余弦定理求出三相平衡时的理论出口电压。理论上配变三相负荷平衡时，配变出口三相电压大小相等，这样就可用其中一相电压来代表配变出口电压。

三相不平衡的理论示意图

如上图所示，假设图中A、B、C代表台区电压三相，AN、BN、CN线段表示三相负荷平衡时配变出口三相电压的大小。AN′、BN′、CN′线段表示三相负荷不平衡时配变出口三相电压的大小；三角形ABC为等边三角形；AB、AC、BC线段表示配变出口线电压大小。下面通过理论推导可以得到AN′、BN′、CN′与AN、BN、CN之间存在的关系。

假设AN=BN=CN=x，则AB=x，根据余弦定理可知：

最终计算出三相不平衡时理论三相平衡的配变电压曲线。

（3）台区电压曲线相关性系数计算模块

我们假设单线路任意两台区电压曲线之间相关性系数较大，只有小部分台区之间相关性系数较小。因为10KV母线电压的缺失，我们必须对台区电压曲线关系进行系统聚类。系统聚类是将每个样品分成若干类的方法，其基本思想是：先将各个样品各看成一类，然后规定类与类之间的距离，选择距离最小的一对合并成新的一类，计算新类与其他类之间的距离，再将距离最近的两类合并，这样每次减少一类，直至所有的样品合为一类为止。为了实现系统聚类，我们必须规定类与类之间的最小距离，即我们所说的相关性系数。

因为缺少母线电压数据，我们将单线路的任意台区按照最短距离聚成若干类。利用排序方法，对所聚若干类按距离进行排序，排序距离离最多类的距离最远的一类理论上认为与其他所聚的所有类的相关性不强。也就是我们认定的有问题的台区。

（4）异常台区正确线路的最大相似度计算模块

基于异常台区的系统聚类分析，假设系统聚类中的第一类（相关系数较高的一类）为正确的台区线路拓扑关系。将相关性不强的一类与该变电站下其他线路的正确类逐一匹配进行皮尔逊相关性分析，发现相关性程度最高的线路即为我们认为台区所属的正确线路。

6.总结

本模块的主要成果是发现异常台区以及异常台区对应的正确10KV配网线路，当配网自动化各联络台区电压数据接入后，对电网拓扑结构动态的识别效率将进入分钟级；当各配网设备的经纬度坐标也接入其中进行关联，可实现电网拓扑地理信息的可视化展现，成为电网拓扑结构的“全息扫描仪”,至此电网拓扑结构的动态变化将“一切尽在掌握之中”。

参考文献：

[1]唐泽洋、周鲲鹏、曹侃、万黎、忻俊慧、饶渝泽，基于配电网运行数据的线变关系校验方法，高电压技术，2018,44(4):1059-1068

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[3]张靠社,何优琪,刘福潮,等，基于曲线相似性的负荷分类方法及其应用研究[J].电网与清洁能源,2014(7):32-37