[發明專利]一種基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法

在審

• 申請號: 202010119754.4
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111313403A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 趙健;李梁;徐明昕;張秋石;王小宇;邊曉燕
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發明公開了一種基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法，該方法包括(1)首先獲取用戶智能電表電壓時間序列及配變TTU電壓時間序列數據，對獲取的數據進行降噪、特征提取等預處理；(2)數據預處理后，利用馬爾可夫隨機場對配電系統網絡結構建模，建立描述配電網中各節點之間相關關系的聯合概率分布；(3)通過最大似然估計法求解聯合概率分布，得到配電網節點間的相關性矩陣，根據節點相關性矩陣，建立配電系統網絡結構的鄰接矩陣，完成配電系統網絡結構的識別，本發明利用歷史電表電壓數據等已知數據對低壓配電網絡結構展開識別，不需要新增設備，減少了投資，具有較高的識別準確率。

技術領域

本發明涉及電力系統配電技術領域，尤其涉及一種基于用戶智能電表歷史數據，利用馬爾可夫隨機場對低壓配電網拓撲進行識別的方法。

背景技術

目前，國內外的中高壓配電系統已經具備了完備的配電管理系統，通過數據采集與監視控制系統和地理信息系統獲取配電網拓撲結構、運行狀態、負荷狀態等一系列數據，實現狀態評估；并以此建立各類配電網分析和決策算法，包括處理配電網中負荷和可再生能源不確定性的配電網隨機優化調度方法、以故障恢復或者三相不平衡治理為目標的配電網重構方法等。

相比之下，低壓配電系統面臨有限信息環境，缺乏有效的系統建模與狀態評估方法，難以展開配電系統潮流計算以及其他配電管理高級功能。尤其是，低壓配電系統的拓撲結構建模，是建立低壓配電系統最優潮流的基礎，也是治理低壓配電系統三相不平衡、網絡損耗、消納可再生能源、接納電動汽車充電負荷、提升用戶用電可靠性等等一系列問題的基礎。因此，識別配電網拓撲是實現低壓配電系統可視化和管理的必備條件。考慮到低壓配電系統中能夠獲取到的運行數據非常有限，如何有效利用智能電表數據以及配變運行數據，實現配電系統拓撲識別，建立配電系統基本運行模型，是當前發展低壓配電系統的首要目的。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明目的是提供一種基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法，其利用歷史電表電壓數據等已知數據對低壓配電網絡結構展開識別，不需要新增設備，減少了投資，具有較高的識別準確率。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：此種基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法包括如下步驟：

(1)獲取用戶智能電表電壓時間序列數據及配變TTU電壓時間序列數據；

(2)對步驟(1)中獲取的電壓數據進行一階差分、分箱處理、獨熱編碼處理；

(3)利用馬爾可夫隨機場對配電系統網絡結構建模，建立描述配電系統網絡結構中各節點之間相關關系的聯合概率分布；

(4)通過最大似然估計法求解聯合概率分布，得到配電系統網絡結構節點間的相關性矩陣；

(5)根據節點相關性矩陣，建立配電系統網絡結構的鄰接矩陣。

作為本發明所述基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法的一種優選方案，其中：所述步驟(1)中，數據采集的要求樣本數在500個時間截面以上。

作為本發明所述基于馬爾可夫隨機場的低壓配電系統網絡拓撲識別方法的一種優選方案，其中：步驟(2)的數據預處理具體包括：

步驟2.1：對步驟(1)中獲取的電壓數據在時序上做一階前向差分，其計算表達式為：