一种基于回路阻抗的技术线损计算模型的制作方法

本发明属于配电网监测与线损管理，具体涉及一种基于回路阻抗的技术线损计算模型。

背景技术：

1、低压配电台区普遍存在拓扑档案不清、户-相归属关系混乱、底层量测数据质量差等问题，这导致了依赖精确物理参数的传统线损计算方法失效，管理人员只能通过总表与分表电量简单相减估算损耗，无法区分技术线损与管理线损，更无法定位损耗发生的具体环节。

2、现有的改进方法中，虽然出现了利用信号注入或数据相关性分析进行相位识别，以及利用简化电路模型计算线损的方案，但这些方案往往相互独立；相位识别结果未能有效服务于后续的高精度线损计算，而大多数线损计算模型又过于简化，无法反映实际台区复杂的三相不平衡和互阻抗影响；这种技术流程的割裂，导致了降损决策长期依赖经验，措施缺乏针对性和有效性，造成管理粗放和经济损失；为解决上述问题，开发一种基于回路阻抗的技术线损计算模型很有必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种计算精度高、降损决策精细化、配电网数字化基础质量高的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其通过用户相位识别与回路阻抗精确计算深度融合，实现了技术线损的数字化、高精度计算和精准定位。

2、本发明的目的是这样实现的：一种基于回路阻抗的技术线损计算模型，包括：

3、一数据预处理模块，用于采集台区配电变压器侧及所有用户电表的量测数据，并对其进行清洗与标准化处理；即采集台区变压器低压侧和所有用户智能电表的电压、电流、有功功率等时序量测数据，然后进行去噪、插值和标准化处理，形成高质量的负荷曲线数据集；

4、一相位识别模块，用于基于负荷相关性算法，将所有用户划分至a相、b相和c相，生成户-相拓扑关系；即根据连接在同一相线上的用户其负荷曲线波动具有高度相似性的电气原理，计算所有用户间负荷曲线的皮尔逊相关系数，并构建聚类模型，将所有用户有效划分至a、b、c三相，实现户-相拓扑关系的自动识别与校验；

5、一阻抗矩阵构建模块，用于结合线路物理参数与户-相拓扑关系，构建从变压器二次侧至各用户接入点的线路回路阻抗矩阵z；即结合已知的台区线路型号、长度、截面等物理参数，以及经相位识别模块校准后的户-相连接关系，建立从变压器二次侧至各用户接入点的完整电路模型，并构建一个m阶的回路阻抗矩阵z（m为用户数），精确描述各用户回路之间的自阻抗与互阻抗关系；

6、一线损计算与定位模块，用于基于线路回路阻抗矩阵z和用户的实时量测电流向量i，计算台区总技术线损，并定位线损产生的具体回路和环节；即获取任一时刻所有用户的电流向量i，利用复功率计算公式计算此时刻台区的总技术线损有功功率，并通过对矩阵z的分块和对电流向量i的相位归算，分解计算出各相线及中性线上的损耗，实现分环节的精确定位。

7、优选的，还包括可视化决策支持模块，用于将计算出的总技术线损及分相、分段损耗以图表形式展示，并在某环节损耗超过预设阈值时发出预警。

8、优选的，所述数据预处理模块执行的清洗与标准化处理，具体包括：异常值检测与剔除、缺失值插补、数据时间戳对齐和标幺化处理。

9、优选的，所述限位识别模块，计算所有用户间的负荷曲线相关性系数，并基于相关性系数构建聚类模型进行相位划分；

10、其中负荷曲线相关性系数采用皮尔逊相关系数，计算公式为：

11、；

12、式中，为用户i与用户j的负荷相关性系数，分别为用户i和用户j在时刻t的负荷值，分别为对应负荷序列的均值，n为总采样点数。

13、其中构建聚类模型进行相位划分，具体包括：

14、第一步，将皮尔逊相关系数转换为距离度量，计算公式为；式中为用户i与用户j之间的电气距离；

15、第二步，基于距离度量构建距离矩阵，并采用k-medoids聚类算法将全部用户划分为3个簇；

16、第三步，将3个簇的聚合负荷曲线分别与台区变压器a、b、c三相出口电压曲线进行相关性匹配，完成簇与相别的标定，生成户-相拓扑关系。

17、优选的，所述阻抗矩阵构建模块构建的回路阻抗矩阵z，其主对角元素代表第k个用户所在回路的自阻抗，非主对角元素代表第k个用户与第m个用户回路的互阻抗；该矩阵为复数矩阵，完整描述了单相、两相和三相用户在不同相别下的复杂电气耦合关系。

18、优选的，所述线损计算与定位模块，通过复功率计算公式计算台区总技术线损有功功率，计算公式为：；式中，为复功率损耗，为有功功率损耗即技术线损，为无功功率损耗，i为用户注入电流的向量，为i的共轭转置向量，j为虚数单位。

19、优选的，所述总技术线损有功功率的展开计算公式为：

20、；

21、式中，m为台区用户总数，分别为第k个和第m个用户的注入电流，为的共轭复数，为用户k回路的自电阻即的实部，为用户k与用户m回路的互电阻即的实部。

22、优选的，所述线损计算与定位模块，通过对上述展开式各项进行分相、分段解算，实现对各相线路及各线路段损耗贡献的量化，从而定位线损异常的具体回路和环节。

23、由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

24、（1）本发明基于负荷相关性的相位识别，为线损计算提供了准确的拓扑基础，解决了现有“拓扑不清、底数不明”的问题，且基于回路阻抗的模型考虑了线路的完整参数和互阻抗影响，可将线损计算准确率提升至90%以上；

25、（2）本发明能够清晰、量化地反映出线损产生的具体相线和线路段，为决策层制定降损措施提供了精准的数据依据，彻底改变了传统依赖经验的粗放模式，使降损措施更具针对性和有效性；

26、（3）本发明输出的准确台区拓扑关系和线路阻抗参数，不仅是线损计算的基础，也为三相不平衡治理、故障定位等其他高级应用提供了高质量的数据支撑；

27、总的，本发明具有计算精度高、降损决策精细化、配电网数字化基础质量高的优点，并通过用户相位识别与回路阻抗精确计算深度融合，实现了技术线损的数字化、高精度计算和精准定位。

1.一种基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：还包括可视化决策支持模块，用于将计算出的总技术线损及分相、分段损耗以图表形式展示，并在某环节损耗超过预设阈值时发出预警。

3.根据权利要求1或2所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述数据预处理模块执行的清洗与标准化处理，具体包括：异常值检测与剔除、缺失值插补、数据时间戳对齐和标幺化处理。

4.根据权利要求1或2所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述限位识别模块，计算所有用户间的负荷曲线相关性系数，并基于相关性系数构建聚类模型进行相位划分；

5.其中构建聚类模型进行相位划分，具体包括：

6.根据权利要求1或2所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述阻抗矩阵构建模块构建的回路阻抗矩阵z，其主对角元素代表第k个用户所在回路的自阻抗，非主对角元素代表第k个用户与第m个用户回路的互阻抗；该矩阵为复数矩阵，完整描述了单相、两相和三相用户在不同相别下的复杂电气耦合关系。

7.根据权利要求5所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述线损计算与定位模块，通过复功率计算公式计算台区总技术线损有功功率，计算公式为：；式中，为复功率损耗，为有功功率损耗即技术线损，为无功功率损耗，i为用户注入电流的向量，为i的共轭转置向量，j为虚数单位。

8.根据权利要求6所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述总技术线损有功功率的展开计算公式为：

9.根据权利要求7所述的基于回路阻抗的技术线损计算模型，其特征在于：所述线损计算与定位模块，通过对上述展开式各项进行分相、分段解算，实现对各相线路及各线路段损耗贡献的量化，从而定位线损异常的具体回路和环节。