CN111426905B - 一种配电网同母线变关系异常诊断方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电网同母线变关系异常诊断方法、装置及***,包括计算出原属于某馈线的各配变的功率占比,按照功率占比顺序对配变排序;按照配电排序进行:计算出配变原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,典型变化时间窗内的配变原始功率数据为典型功率特征数据;计算典型变化时间窗内配变典型功率特征数据与各馈线的功率数据的相关系数指标值,将配变修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,判定该配变在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。本发明计算简单,能够帮助运行人员及时发现同一母线下不同馈线相互之间存在的线变关系错误,进一步挖掘配网信息,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于配电网线变关系异常诊断领域,具体涉及一种配电网同母线变关系异常诊断方法、装置及***,尤其涉及一种基于功率跳变特征的配电网同母线变关系异常诊断方法,该方法可用于中压配电网。
背景技术
中压配电网线变关系由中压馈线、配电变压器负荷、联络开关和输电线路等相互连接组成,由人工维护至能量管理***(Power Management System,PMS)。由于人工维护主观性强和现场分析手段滞后的影响,使得实际现场与PMS中线变关系不一致,进而将引发线路检修安全隐患大、中压线损率计算误差高、可靠性分析准确性低等业务痛点。
此外,变电站同一母线下连接了多条馈线,每条馈线下连接了多台配电变压器负荷,这些馈线的电压相同,因此传统依赖电压变化相似性来区分同一母线下多条馈线之间存在的线变关系错误存在困难。本发明转换传统依赖于电压变化的思维,首次考虑配电变压器功率发生较大变化时与对应馈线功率变化趋势的相似性,即考虑配电变压器功率的突然增大或减少将会在馈线功率中得以体现的特征。
研究中压配电网线变关系诊断有助于夯实电网运维基础,推动深层次管理改革,减轻基层人员负担。因此,中压配电网同母线变关系异常诊断是一个重要的研究课题,研究成果可以帮助运行人员及时发现同母线变关系错误,进一步挖掘配网信息。
发明内容
针对当前中压配电网络线变关系连接复杂、同一母线下不同馈线相互之间存在线变关系错误难以分辨的问题,本发明提出一种配电网同母线变关系异常诊断方法、装置及***,可用于识别任意规模的中压配电网同母线变关系错误,该方法计算简单,原理明确,可帮助配网运行人员及时发现同母线变关系错误。
为了实现上述技术目的,达到上述技术效果,本发明通过以下技术方案实现:
第一方面,本发明提供了一种配电网同母线变关系异常诊断方法,包括:
计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;
按照各配电变压器的排序,顺次对各配电进行以下操作:
计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
可选地,所述基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线步骤之后,还包括:
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线相同,则判定该配电变压器未挂接错误,同时从该配电变压器所属的馈线的功率数据中减去该配电变压器的原始功率数据。
可选地,配电网某一母线F下连接了n条馈线,构建了母线集合F={F1,F2,…,Fi,…,Fn},其中馈线Fi下挂接了m台配电变压器,构成了馈线Fi的配电变压器集合TFi={Ti,1,Ti,2,…,Ti,j,…,Ti,m},因此Ti,j表示第i条馈线下的第j个配电变压器,所述功率占比的计算公式为:
可选地,所述典型功率特征数据的计算方法具体包括以下子步骤:
对于某配电变压器Ti,j,设定时间窗长度为k,各时间窗依次为[i,k+i-1],其中i=1,2,…,l-k,l为配电变压器Ti,j原始功率数据的长度,Ti,j表示第i条馈线下的第j个配电变压器
依次计算配电变压器原始功率数据在各时间窗内的方差,选择对应方差最大的时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器Ti,j在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据Pi,′j,取出馈线集合F中各馈线Fi在该时间窗内对应的功率数据为
可选地,所述相关系数指标值的计算公式为:
可选地,所述针对配电网中与母线相连的各馈线,分别计算属于它配电变压器的功率占比步骤之前还包括:
获取配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据;
对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,获得去噪后的配电变压器与馈线的相关功率数据。
可选地,所述对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,具体为:
采用二维小波阈值去噪方法对获得的中压配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理。
第二方面,本发明提供了一种配电网同母线变关系异常诊断装置,包括:
计算单元,用于计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;
判断单元,用于按照各配电的排序,顺次对各配电进行以下操作:
计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
可选地,所述判断单元还用于:
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线相同,则判定该配电变压器未挂接错误,同时从该配电变压器所属的馈线的功率数据中减去该配电变压器的原始功率数据。
可选地,配电网某一母线F下连接了n条馈线,构建了母线集合F={F1,F2,…,Fi,…,Fn},其中馈线Fi下挂接了m台配电变压器,构成了馈线Fi的配电变压器集合TFi={Ti,1,Ti,2,…,Ti,j,…,Ti,m},因此Ti,j表示第i条馈线下的第j个配电变压器,所述功率占比的计算公式为:
可选地,所述典型功率特征数据的计算方法具体包括以下子步骤:
对于某配电变压器Ti,j,设定时间窗长度为k,各时间窗依次为[i,k+i-1],其中i=1,2,…,l-k,l为配电变压器Ti,j原始功率数据的长度,Ti,j表示第i条馈线下的第j个配电变压器
依次计算配电变压器原始功率数据在各时间窗内的方差,选择对应方差最大的时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器Ti,j在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据Pi,′j,取出馈线集合F中各馈线Fi在该时间窗内对应的功率数据为
可选地,所述相关系数指标值的计算公式为:
第三方面,本发明提供了一种配电网同母线变关系异常诊断***,包括:存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据第一方面中任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明避免了传统利用电压变化难以分辨同一母线下不同馈线相互之间线变关系错误的问题。
(2)本发明首次利用配电变压器典型功率变化与馈线功率变化的相似性,有效解决同母线变关系错误的难题。
(3)本发明计算简单,原理明确,可帮助配网运行人员及时发现同母线变关系错误,具有良好的应用前景。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中:
图1为本发明的配电网同母线变关系异常诊断方法的流程图;
图2为二维小波阈值去噪的原理图;
图3为两个配电变压器Tj和Tk连接在同一个联络点的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图1所示。本发明实施例中提供了一种配电网同母线变关系异常诊断方法,具体包括以下步骤:
(1)计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器(简称配变)的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;;
(2)计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
(3)计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,假设(中压)配电网某一母线下连接了n条馈线,构建了馈线集合F={F1,F2,…,Fi,…,Fn},其中F1馈线Fi下挂接了m台配电变压器,构成了馈线Fi的配电变压器集合TFi={Ti,1,Ti,2,…,Ti,j,…,Ti,m},因此Ti,j表示第i条馈线下的第j个配电变压器,如图3所示。所述功率占比序列的建立方法包括:
获取各配电变压器Ti,j与其原始所属的馈线Fi之间的功率占比计算公式,所述相关指标计算公式为:
基于所述相关指标计算公式,计算出各配电变压器Ti,j与其原始所属的馈线Fi之间的功率占比,考虑到配电变压器对应的功率占比越大,其功率的变化引起馈线上功率变化越明显,因此,按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序。
对于同属于母线F的其他馈线,原始属于各馈线的配电变压器也按照上述步骤进行排序。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述典型功率特征数据的计算方法具体包括以下子步骤:
以配电变压器Ti,j为例,设定时间窗长度为k,各时间窗依次为[i,k+i-1],其中i=1,2,…,l-k,l为配电变压器Ti,j原始功率数据的长度;
依次计算配电变压器原始功率数据在这l-k个时间窗内的方差;选择对应方差最大的时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器Ti,j在典型变化时间窗内对应的原始功率数据Pi,′j为典型功率特征数据,时间窗内对应的各条馈线功率数据为
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据与对应馈线功率数据之间的相关系数指标,将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误,具体包括以下步骤:
取出典型变化时间窗内,配电变压器的典型功率特征数据和馈线集合中各条馈线功率数据;
基于皮尔逊相关系数法,获得配电变压器典型功率特征数据和各条馈线功率数据之间的相关系数指标计算公式,所述相关系数指标计算公式为:
基于所述相关系数指标计算公式,计算出各配电变压器Ti,j与馈线集合中各馈线之间的相关系数指标值,将配电变压器修正到相关系数指标值最大的馈线中;
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线对应馈线不同,则判定该配电变压器为同一母线下不同馈线相互之间线变关系错误的配电变压器。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别在于:
所述针对配电网中与母线相连的各馈线,分别计算属于它配电变压器的功率占比步骤之前还包括:
获取配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据;
对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,获得去噪后的配电变压器与馈线的相关功率数据。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述获取配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据,具体为:
在设备管理***(该***为现有技术中存在的***)中选择待处理的中压配电网某一条母线,取出存储的“母线-馈线-配电变压器负荷”的线变关系,导出该母线下的每15min采样一次的配电变压器与馈线的功率数据,前述的每15min采样一次的采样频率可以根据实际情况进行修改。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,具体为:
采用二维小波阈值去噪方法对获得的中压配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理。
所述采用二维小波阈值去噪方法对原始采集数据作去噪处理,其基本思想是对原始采集数据做小波分解,得到一组小波系数并进行阈值处理,最后根据处理后的小波系数进行重构,重构后的数据即为去噪后的数据,其基本原理图如图2所示,本发明利用全局阈值去噪方法来确定阈值门限T:
其中,λ为噪声标准,l为配电变压器原始功率数据的长度。
选取半软阈值函数作为阈值函数,该阈值函数不但连续而且大于阈值门限的小波域内有连续的高阶导数,适用于处理具有一定变化特性的功率数据的去噪。
式中:ωj,k为原始小波系数;为去噪后小波系数;μ为加权因子;sgn(·)为符号函数。二维小波阈值去噪的效果可以通过参数T来控制,T越大,则去噪后的原始数据越平滑。经此方法处理后,获得去噪后的配电变压器与馈线量测数据。
实施例3
基于与实施例1相同的发明构思,本发明实施例中提供了一种配电网同母线变关系异常诊断装置,包括:
第一计算单元,用于计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;
判断单元,用于按照各配电的排序,顺次对各配电进行以下操作:
计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
在本发明实施例的一种具体实施方式中,所述判断单元还用于:
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线相同,则判定该配电变压器未挂接错误,同时从该配电变压器所属的馈线的功率数据中减去该配电变压器的原始功率数据。
其余部分均与实施例1相同。
实施例4
基于与实施例1相同的发明构思,本发明实施例中提供了一种配电网同母线变关系异常诊断***,包括:存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据实施例1中任一项所述方法的步骤。
综上所述:
(1)本发明的基于功率跳变特征的中压配电网同母线变关系异常诊断方法,避免了传统利用电压变化难以分辨同一母线下不同馈线相互之间线变关系错误的问题。
(2)本发明的基于功率跳变特征的中压配电网同母线变关系异常诊断方法,首次利用配电变压器典型功率变化与馈线功率变化的相似性,有效解决同母线变关系错误的难题。
(3)本发明的基于功率跳变特征的中压配电网同母线变关系异常诊断方法,计算简单,原理明确,可帮助配网运行人员及时发现同母线变关系错误,具有良好的应用前景。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (13)
1.一种配电网同母线变关系异常诊断方法,其特征在于,包括:
计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;
按照各配电变压器的排序,顺次对各配电进行以下操作:
计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
2.根据权利要求1所述的一种配电网同母线变关系异常诊断方法,其特征在于:所述基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线步骤之后,还包括:
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线相同,则判定该配电变压器未挂接错误,同时从该配电变压器所属的馈线的功率数据中减去该配电变压器的原始功率数据。
6.根据权利要求1所述的一种配电网同母线变关系异常诊断方法,其特征在于:所述针对配电网中与母线相连的各馈线,分别计算属于它配电变压器的功率占比步骤之前还包括:
获取配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据;
对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,获得去噪后的配电变压器与馈线的相关功率数据。
7.根据权利要求6所述的一种配电网同母线变关系异常诊断方法,其特征在于:所述对获得的配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理,具体为:
采用二维小波阈值去噪方法对获得的中压配电网中的配电变压器与馈线的相关功率数据进行去噪处理。
8.一种配电网同母线变关系异常诊断装置,其特征在于,包括:
计算单元,用于计算出原始属于第i根馈线的各配电变压器的功率占比,并按功率占比从大到小的顺序对各配电变压器进行排序,i=1,2…n,n为属于母线F的馈线总数;
判断单元,用于按照各配电的排序,顺次对各配电进行以下操作:
计算出配电变压器原始功率数据在各设定的时间窗内的方差,取方差最大时间窗为典型变化时间窗,选择配电变压器在典型变化时间窗内对应的原始功率数据为典型功率特征数据;
计算典型变化时间窗内,配电变压器典型功率特征数据分别与属于母线F的各馈线的功率数据之间的相关系数指标值,并基于计算出的各相关系数指标值将配电变压器修正到最有可能所属的馈线,若修正后所属的馈线与原始所属的馈线不同,则判定该配电变压器在同一母线下不同馈线相互之间挂接错误。
9.根据权利要求8所述的配电网同母线变关系异常诊断装置,其特征在于,所述判断单元还用于:
若修正后所属的馈线与原始所属的馈线相同,则判定该配电变压器未挂接错误,同时从该配电变压器所属的馈线的功率数据中减去该配电变压器的原始功率数据。
13.一种配电网同母线变关系异常诊断***,其特征在于,包括:存储介质和处理器;
所述存储介质用于存储指令;
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1~7中任一项所述方法的步骤。
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