CN111025081B - 一种配电台区的居民电压监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电台区的居民电压监测方法,包括以下步骤:获取配电台区内的用户信息和用电信息采集设备的使能状态;生成按设定周期的用户电压数据采集计划;根据用户电压数据采集计划的设定周期通过用电采集***向用电信息采集设备下发采集电压的用户清单;通过用电采集***获取配电台区的瞬时数据和所述用户清单中用户电压数据;基于配电台区的瞬时数据和用户电压数据,计算用户电压数据与配电台区电压数据的相似性,根据所述相似性调整配电台区用户电压数据采集计划;构建并训练用户电压估计模型,利用用户电压估计模型完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。本发明实现了居民用户电压数据进行全面监测。
Description
技术领域
本发明涉及电网电压检测技术领域,更具体地,涉及一种配电台区的居民电压监测方法。
背景技术
对于电网,电压质量会影响发、输电设备的能力,影响供电可靠性;对于用户,则会影响用电设备使用寿命,甚至烧毁,造成生命财产损失。因此加强电网各关键节点的电压监测,不断提高电网的供电质量,一直是电网企业关注的重点。
随着电力***信息化程度的不断提高和通信技术的发展,供电企业在主、配网各电压监测点已经通过安装电压监测装置建设电压质量监测***等手段实现了电压质量数据的实时自动采集和分析。但在居民用户的电压数据的监测采集,受制于建设维护成本的限制,目前主要采用抽样的方式在电网末端安装电压质量监测装置作为代表性点进行电压监测和评估。而代表性点的选取常常受到各种主客观因素的影响,并不能真实的反映实际的电压质量水平;同时随着国民经济的发展,居民用电设备的种类和数量快速增加,台区供电网络也日趋复杂,特别是分布式发电***的接入,进一步加剧了台区供电的复杂性。电网企业因电压质量导致用户的投诉不断增多,因此而发生的用电事故也屡见不鲜。因此电网企业迫切需要一种高效而低成本的方法实现大多数居民电压监测。
目前用电信息采集***已经基本实现了居民用电信息的全覆盖,在电网公司有专门的部门对用电信息采集设备进行持续的维护而保证***的稳定运行,借助用电信息采集***和居民电表的电压采集功能进行居民电压的监测是一种经济可行的方案。但由于***设计的原因,居民用户电表的电压数据不具备冻结保存的功能,电压数据的上送和保持依赖于采集装置的定时采集,受制于采集装置的存储空间、通信带宽、数据时效等因素影响,同一时间周期内通常只能采集的数量有限的电表的电压数据,而在一个台区下通常为200-400户居民提供供电服务,显然仅仅依靠用电信息采集***无法实现居民电压监测大面积覆盖的需求。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中配电台区居民电压监测无法实现全覆盖的缺陷,提供一种配电台区的居民电压监测方法实现配电台区的居民电压监测全覆盖。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:
一种配电台区的居民电压监测方法,包括以下步骤:
S1.获取配电台区内的用户信息和用电信息采集设备的使能状态;
S2.基于配电台区内用户信息和用电信息采集设备的使能状态,生成按设定周期的用户电压数据采集计划;
S3.根据用户电压数据采集计划的设定周期通过用电采集***向用电信息采集设备下发采集电压的用户清单;
S4.通过用电采集***获取配电台区的瞬时数据,所述瞬时数据包括:分相电压、分相电流、分相有功功率、分相无功功率和所述用户清单中用户电压数据;
S5.基于步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据,计算用户电压数据与台区电压数据的相似性,根据所述相似性调整配电台区用户电压数据采集计划;
S6.构建并训练用户电压估计模型,利用用户电压估计模型完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。
进一步地,步骤S2用户电压数据采集计划具体生成步骤如下:
S201.根据用电信息采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率,计算修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正;
S202.根据配电台区供电用户数N总及修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正计算完成所有用户采集的最小天数TMIN,根据最小天数TMIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划的周期T;
S203.根据用户的平均用电量从小到大的顺序对用户进行排序,每次顺序取N修正个用户进行采集,循环K次,最后生成周期的用户电压数据采集计划。
进一步地,步骤S3的具体步骤包括:
S301.以连续采集系数为周期从配电台区的用户电压数据采集计划中取出下一天需要采集的用户清单;
S302.根据步骤S301用户清单提取用户的户号、计量点编号、电表资产编号、用电信息采集设备逻辑地址发送给用电采集***;
S303.用电采集***在用电信息采集设备每天最后一个采集时刻的电压数据采集完成后,将下一天需要采集的电表信息发送到用电信息采集设备;
S304.用电信息采集设备按照用电采集***下发的电表信息定时采集用户电压数据;
进一步地,步骤S5的具体步骤如下:
S501.按天取一户用户的电压数据及所在配电台区的电压数据分别组成一组数据,按两组数据的时间间隔的最小公倍数抽取并按时间对齐组成两个电压曲线;
S502.利用Dynamic Time Warping(DTW)算法计算两条曲线DTW距离;
S503.取采集周期T内每户用户的电压曲线与配电台区电压曲线的DTW距离计算平均DTW距离;
S504.设步骤S201中N修正的1/3取整为N固定,N修正减去N固定后为N'修正,取最大平均DTW距离的前N固定户设置为每天采集电压数据用户数;
S505.根据配电台区供电用户剔除步骤S504固定采集的用户数N固定及步骤S5-4中N'修正,计算完成配电台区所有用户电压采集的最小天数T'MIN,根据最小天数T'MIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划周期T';
S506.根据用户的平均用电量对剔除后的用户进行排序,按照从大到小的顺序,每天顺序取N'修正用户进行采集,循环K次,最后生成下一计划周期的用户电压数据采集计划。
进一步地,步骤S6的具体步骤如下:
S601.使用XGBoost算法建立用户电压估计模型,所述用户电压估计模型的输入为待估计用户所在配电台区指定时刻的分相电压、分相电流、分相有功功率、分相无功功率、分相功率因数,所述用户电压估计模型的输出为模型输入参数对应时刻的用户电压值;
S602.选取需要估计的用户,使用步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据对用户电压估计模型进行训练,优化模型参数;
S603.将待估计用户对应配电台区的估计时段的瞬时数据输入训练后的用户电压估计模型,生成估计用户对应时段的电压值;
S604.重复步骤S602-S603,完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。
进一步地,所述的用户信息包括用户的户号、用电类型、所在台区的信息、计量点信息、最近三个月的用电量、最近6个月关于电压的投诉信息;
所述所在台区的信息包括:台区编号、供电用户数、额定容量、月平均负载率、月最大负载率;
所述计量点信息包括:计量点编号、电表资产编号、采集设备逻辑地址、计量类型;
所述用电信息采集设备的使能状态包括用电采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:
本发明通过构建并训练用户电压估计模型,利用用户电压估计模型完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计,从而实现了配电台区内用户电压全覆盖监测。
附图说明
图1为本发明一种配电台区的居民电压监测方法的流程示意图。
图2为本发明一种配电台区的居民电压监测方法的用户电压数据采集计划调整示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
一种配电台区的居民电压监测方法,包括以下步骤:
S1.获取配电台区内的用户信息和用电信息采集设备的使能状态;
进一步地,所述的用户信息包括用户的户号、用电类型、所在台区的信息、计量点信息、最近三个月的用电量、最近6个月关于电压的投诉信息;
所述所在台区的信息包括:台区编号、供电用户数、额定容量、月平均负载率、月最大负载率;
所述计量点信息包括:计量点编号、电表资产编号、采集设备逻辑地址、计量类型;
所述用电信息采集设备的使能状态包括用电采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率。
S2.基于配电台区内用户信息和用电信息采集设备的使能状态,生成按设定周期的用户电压数据采集计划;
进一步地,步骤S2用户电压数据采集计划具体生成步骤如下:
S201.根据用电信息采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率,计算修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正;
电表采集的通信带宽通常与通信方式和运行参数有关,在***的运维过程中通常会根据电表的采集成功率进行调整,以保证数据的采集。修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正使用以下公式计算得出:
N修正=K1*K2*N
其中:K1为通信带宽系数,对于光纤、485等有线方式,实际波特率≥9600bps K1取为1,≤1200bps K1取为0.6,其他K1取为0.8;K2为电表采集的成功率,取值范围(0,1];N为采集设备支持的同时进行电压采集的用户数。
S202.根据配电台区供电用户数N总及修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正计算完成所有用户采集的最小天数TMIN,根据最小天数TMIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划的周期T;
配电台区的采集计划周期使用以下公式计算得出:
其中:K为连续采集系数,通常取为2;N总为台区供电用户数;N修正为步骤S201中计算的修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数。
S203.根据用户的平均用电量从小到大的顺序对用户进行排序,每次顺序取N修正个用户进行采集,循环K次,最后生成周期的用户电压数据采集计划。
设定配电台区的用户数为n,N修正为m,按照平均电量排序后的用户顺序为h1,h2,...,hn,那么第1至第K天,采集的用户为h1至hm;第K+1至2*K天采集的用户为hm+1至h2m;依次类推至T天。
S3.根据用户电压数据采集计划的设定周期通过用电采集***向用电信息采集设备下发采集电压的用户清单;
更具体地,步骤S3的具体步骤包括:
S301.以连续采集系数为周期从配电台区的用户电压数据采集计划中取出下一天需要采集的用户清单;
S302.根据步骤S301用户清单提取用户的户号、计量点编号、电表资产编号、用电信息采集设备逻辑地址发送给用电采集***;
S303.用电采集***在用电信息采集设备每天最后一个采集时刻的电压数据采集完成后,将下一天需要采集的电表信息发送到用电信息采集设备;
S304.用电信息采集设备按照用电采集***下发的电表信息定时采集用户电压数据;
S4.通过用电采集***获取配电台区的瞬时数据,所述瞬时数据包括:分相电压、电流、有功功率、无功功率和所述用户清单中用户电压数据;
S5.基于步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据,计算用户电压数据与台区瞬时数据的相似性,根据所述相似性调整配电台区用户电压数据采集计划;
更具体地,步骤S5的具体步骤如下:
S501.按天取一户用户的电压数据及所在配电台区的电压数据分别组成一组数据,按两组数据的时间间隔的最小公倍数抽取并按时间对齐组成两个电压曲线;
S502.利用Dynamic Time Warping(DTW)算法计算两条曲线DTW距离;
S503.取采集周期T内每户用户的电压曲线与配电台区电压曲线的DTW距离计算平均DTW距离;
按照计划完成一个周期的采集后,每户用户可以得到续采集系数K天的电压数据,在步骤S502中计算出K个DTW距离,那么第i居民电压曲线与配电台区电压曲线的平均DTW距离可表达为:
S504.设步骤S201中N修正的1/3取整为N固定,N修正减去N固定后为N'修正,取最大平均DTW距离的前N固定户设置为每天采集电压数据用户数;
S505.根据配电台区供电用户剔除步骤S504固定采集的用户数N固定及步骤S504中N'修正,计算完成配电台区所有用户电压采集的最小天数T'MIN,根据最小天数T'MIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划周期T';
S506.根据用户的平均用电量对剔除后的用户进行排序,按照从大到小的顺序,每次顺序取N'修正用户进行采集,循环K次,最后生成下一计划周期的用户电压数据采集计划。
S6.构建并训练用户电压估计模型,利用用户电压估计模型完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。
更具体地,步骤S6的具体步骤如下:
S601.使用XGBoost算法建立用户电压估计模型,所述用户电压估计模型的输入为待估计用户所在配电台区指定时刻的分相电压、分相电流、分相有功功率、分相无功功率、分相功率因数,所述用户电压估计模型的输出为模型输入参数对应时刻的居民用户电压值;
S602.选取需要估计的用户,使用步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据对用户电压估计模型进行训练,优化模型参数;
S603.将待估计用户对应配电台区的估计时段的瞬时数据输入训练后的用户电压估计模型,生成估计用户对应时段的电压值;
S604.重复步骤S602-S603,完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种配电台区的居民电压监测方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.获取配电台区内的用户信息和用电信息采集设备的使能状态;
S2.基于配电台区内用户信息和用电信息采集设备的使能状态,生成按设定周期的用户电压数据采集计划;
S3.根据用户电压数据采集计划的设定周期通过用电采集***向用电信息采集设备下发采集电压的用户清单;
S4.通过用电采集***获取配电台区的瞬时数据,所述瞬时数据包括:分相电压、分相电流、分相有功功率、分相无功功率和所述用户清单中用户电压数据;
S5.基于步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据,计算用户电压数据与配电台区瞬时数据的相似性,根据所述相似性调整配电台区用户电压数据采集计划;
S6.构建并训练用户电压估计模型,利用用户电压估计模型完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计;
具体步骤如下:
S601.使用XGBoost算法建立用户电压估计模型,所述用户电压估计模型的输入为待估计用户所在配电台区指定时刻的分相电压、分相电流、分相有功功率、分相无功功率、分相功率因数,所述用户电压估计模型的输出为模型输入参数对应时刻的用户电压值;
S602.选取需要估计的用户,使用步骤S4的配电台区的瞬时数据和用户电压数据对用户电压估计模型进行训练,优化模型参数;
S603.将待估计用户对应配电台区的估计时段的瞬时数据输入训练后的用户电压估计模型,生成估计用户对应时段的电压值;
S604.重复步骤S602-S603,完成对配电台区当前采集周期内未采集用户的电压数据的估计。
2.根据权利要求1所述的一种配电台区的居民电压监测方法,其特征在于,步骤S2用户电压数据采集计划具体生成步骤如下:
S201.根据用电信息采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率,计算修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正;
S202.根据配电台区供电用户数N总及修正后的配电台区同时进行电压采集的用户数N修正计算完成所有用户采集的最小天数TMIN,根据最小天数TMIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划的周期T;
S203.根据用户的平均用电量从小到大的顺序对用户进行排序,每次顺序取N修正个用户进行采集,循环K次,最后生成周期的用户电压数据采集计划。
3.根据权利要求2所述的一种配电台区的居民电压监测方法,其特征在于,步骤S3的具体步骤包括:
S301.以连续采集系数为周期从配电台区的用户电压数据采集计划中取出下一天需要采集的用户清单;
S302.根据步骤S301用户清单提取用户的户号、计量点编号、电表资产编号、用电信息采集设备逻辑地址发送给用电采集***;
S303.用电采集***在用电信息采集设备每天最后一个采集时刻的电压数据采集完成后,将下一天需要采集的电表信息发送到用电信息采集设备;
S304.用电信息采集设备按照用电采集***下发的电表信息定时采集用户电压数据。
4.根据权利要求3所述的一种配电台区的居民电压监测方法,其特征在于,步骤S5的具体步骤如下:
S501.按天取一户用户的电压数据及所在配电台区的电压数据分别组成一组数据,按两组数据的时间间隔的最小公倍数抽取并按时间对齐组成两个电压曲线;
S502.利用DTW算法计算两条曲线DTW距离;
S503.取采集周期T内每户用户的电压曲线与配电台区电压曲线的DTW距离计算平均DTW距离;
S504.设定N修正的1/3取整为N固定,N修正减去N固定后为N'修正,取最大平均DTW距离的前N固定户设置为每天采集电压数据用户数;
S505.根据配电台区供电用户剔除步骤S504固定采集的用户数N固定及步骤S504中N'修正,计算完成配电台区所有用户电压采集的最小天数T'MIN,根据最小天数T'MIN及连续采集系数K计算出配电台区的采集计划周期T';
S506.根据用户的平均用电量对剔除后的用户进行排序,按照从大到小的顺序,每次顺序取N'修正用户进行采集,循环K次,最后生成下一计划周期的用户电压数据采集计划。
5.根据权利要求1所述的一种配电台区的居民电压监测方法,其特征在于,所述的用户信息包括用户的户号、用电类型、所在台区的信息、计量点信息、最近三个月的用电量、最近6个月关于电压的投诉信息;
所述所在台区的信息包括:台区编号、供电用户数、额定容量、月平均负载率、月最大负载率;
所述计量点信息包括:计量点编号、电表资产编号、采集设备逻辑地址、计量类型;
所述用电信息采集设备的使能状态包括用电采集设备支持的同时进行电压采集的用户数、电表采集的通信带宽、电表采集的成功率。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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