一种台区电气拓扑自识别方法及系统与流程

本申请涉及配电网自动化，特别涉及一种台区电气拓扑自识别方法及系统。

背景技术：

1、随着配电网数字化转型的深入推进，台区作为电力系统最末端的供电单元，其精确拓扑信息是线损分析、故障定位和电能质量治理的基础数据支撑。然而，大量台区存在拓扑图纸缺失或与实际不符的问题，严重制约了配电网精细化管理水平的提升。

2、现有台区拓扑识别主要采用以下技术方案，即人工现场勘查核对法、信号注入法、停电-送电逐级确认法以及电压相关性聚类法。

3、在相关的台区拓扑识别技术方案中，人工勘查法成本高效率低且无法持续动态跟踪；信号注入法需要专用设备到现场操作，无法远程自动辨识；停电确认法影响供电可靠性；电压相关性聚类法仅利用电压幅值的静态相似度，只能判断户变归属关系，无法精确确定台区内各支路的具体连接关系、分支节点位置和线路电气距离。上述方案均未利用电气量波动在网络中传播和响应的动态时域特征来推断拓扑结构。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供一种台区电气拓扑自识别方法及系统，能够仅利用台区融合终端已有的电压电流采集能力，通过对自然波动的时序相关性分析提取传播时延特征和衰减特征，自动识别台区完整电气拓扑结构。

2、在一些实施例中，通过台区智能融合终端对台区内各监测点的电压和/或电流进行同步采集，获取电气量时序数据；从时序数据中检测由台区正常运行产生的自然波动事件，对检测到的各自然波动事件进行信号质量评估，筛选有效带宽超过预设带宽阈值的高质量波动事件；对各监测点之间的波动数据进行时序相关性分析，通过互相关函数亚采样插值提取波动传播时延特征，并根据互相关峰值幅度确定衰减特征；对多次高质量波动事件提取的波动传播时延特征进行监测点间时钟偏差的自估计与消除，并对消除时钟偏差后的多组传播时延值进行统计融合，得到融合后的波动传播时延特征；利用传播特征-拓扑关联映射信息，根据融合后的波动传播时延特征确定电气距离，根据衰减特征确定支路连接关系，并利用拓扑推断算法重建台区电气拓扑结构。

3、在该实施例中，通过利用台区正常运行产生的自然波动作为拓扑探测信号源，完全基于被动观测方式实现拓扑识别，无需注入专用信号、无需停电操作，且所利用的传播时延特征和衰减特征蕴含的拓扑信息维度远超电压静态相似度。

4、在一些实施例中，时序相关性分析通过计算互相关函数实现，将互相关函数峰值对应的时间偏移量确定为传播时延特征，根据峰值幅度确定衰减特征，并利用峰值显著性阈值判定有效传播关联路径。

5、在该实施例中，互相关函数结合亚采样周期插值技术能够从波动信号中提取精度远优于采样间隔的时间偏移量；结合利用波动源分别位于监测点对两侧的事件组对监测点间时钟偏差进行自估计与消除，使时延测量精度不受粗同步精度的限制；显著性阈值有效排除无直接连接的监测点对。

6、在一些实施例中，利用响应时延-电气距离映射模型（即配电线路信号传播速度模型，包含线路类型参数与信号传播速度之间的对应关系）将传播时延特征转换为电气距离，并利用已知电气距离的参考监测点对进行模型的传播速度参数自校准。

7、在该实施例中，自校准机制使系统适应不同线路类型和运行条件，消除模型初始偏差对距离估计精度的影响。

8、在一些实施例中，对传播特征进行持续监测，在特征偏差量超过拓扑变更检测阈值时触发拓扑重新识别；利用多次波动事件的统计融合和三角不等式约束验证数据一致性。

9、在该实施例中，持续监测实现拓扑动态跟踪更新，统计融合通过大量独立事件的积累将有效时延分辨精度提升至单次采样间隔的数十分之一，三角不等式约束剔除异常数据。

10、在一些实施例中，通过电压/电流变化率超过预设波动检测阈值检测自然波动事件，在累积事件数量达到充分性阈值时执行拓扑推断。

11、在该实施例中，数据充分性判断机制保证后续统计融合具有足够样本量以达到所需的时延分辨精度。

12、根据本申请的第二方面，提供一种台区电气拓扑自识别系统，包括数据采集模块、波动检测模块、时序关联分析模块和拓扑推断模块。

13、根据本申请的第三方面，提供一种电子装置，包括存储器及处理器。

14、根据本申请的第四方面，提供一种台区智能融合终端，包括电气量采集单元和上述自识别系统。

15、根据本申请的第五方面，提供一种计算机可读存储介质。

16、综上所述，本申请提供的台区电气拓扑自识别方法及系统，至少具有以下有益效果：

17、1.被动感知实现零干扰拓扑识别：通过利用台区正常运行中自然发生的电压电流波动作为拓扑探测信号源，实现了无需注入专用信号、无需停电操作的自动拓扑识别，相比现有技术中信号注入法需额外设备和停电确认法影响可靠性的缺陷，本发明在不影响正常供电的前提下完成拓扑识别。本发明的创造性要点在于认识到拓扑信息隐含在各监测点电气量的时序关联模式中，并设计了基于互相关分析和亚采样插值的非平凡提取方法，超出了本领域技术人员的惯常设计选择。

18、2.动态时域特征实现精确拓扑重建：通过提取波动传播时延特征和衰减特征进行联合分析，利用暂态扰动在网络中传播和响应的时域差异确定支路连接关系和电气距离，相比现有电压相关性聚类法仅能判断户变归属的不足，本发明实现了完整拓扑结构的自动重建，拓扑识别精度和信息维度显著提升。

19、3.无需专用附加硬件降低实施成本：所依赖的电压电流采集能力为台区融合终端的固有功能，通过互相关亚采样插值、监测点间时钟偏差自估计与消除以及多事件统计积累，实现远优于采样间隔且不受粗同步精度限制的有效时延分辨精度，无需升级为mhz级高速采集硬件，也无需为各监测点配置gps或ieee1588级高精度授时装置，部署边际成本极低。

20、4.持续动态跟踪与自适应更新：通过持续监测传播特征变化实现拓扑动态跟踪，多事件统计融合和三角不等式约束保证识别可靠性，相比人工核查时效性差的缺陷，能够自动响应台区拓扑的动态变化。

1.一种台区电气拓扑自识别方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各监测点之间进行时序相关性分析，通过互相关函数亚采样插值提取任意两个监测点之间的波动传播时延特征，并根据互相关峰值幅度确定波动衰减特征包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据融合后的所述波动传播时延特征确定各监测点之间的电气距离信息包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述电气量时序数据中检测由台区正常运行产生的自然波动事件包括：

6.一种台区电气拓扑自识别系统，其特征在于，用于执行如权利要求1-5任意一项所述的方法，包括：

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

8.一种电子装置，其特征在于，包括：

9.一种台区智能融合终端，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的方法。