一种配电网台户关系辨识方法和系统与流程

1.本发明涉及配电网数据分析技术领域，尤其涉及一种配电网台户关系辨识方法和系统。


背景技术：

2.配电网台区用户数量众多，网络结构复杂，在用户接线改动或者电网公司为了负荷均衡分配而进行线路改造后，会因为记录不及时或权责调整等原因，导致用户进线端与集中器归属关系记录不准确、台户关系与实际不符，以及地缆供电用户的难以界定台区归属等台区档案错乱问题。
3.传统的台户关系辨识方法有人工识别和利用专用的台区识别设备识别方式，人工识别方式需要电力人员到现场逐户排查台区用户的归属情况，效率低下，专用的台区设备识别方式主要是使用载波通信法或脉冲电流法，载波通信法存在“串台区”问题，脉冲电流法无法双向通信，需要载波通信法作为辅助通信配合使用，且采用电流钳进行配电台区用户辨识的过程中存在安全隐患问题，且专用的台区设备成本较高，同样无法满足配电网台区的智能化发展需求。因此，需要提供一种新的配电网台户关系辨识方法，避免传统的台户关系辨识方式存在的问题，提高配电网台户关系辨识的智能化程度。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种配电网台户关系辨识方法和系统，用以解决传统的人工识别和使用专用的台区识别设备进行台户关系辨识的方法智能化程度低，无法满足配电网台区的智能化发展需求的技术问题。
5.有鉴于此，本发明提供了一种配电网台户关系辨识方法，包括以下步骤：
6.s1、获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据；
7.s2、对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗，数据清洗包括数据异常值规范处理和数据缺失值补齐处理；
8.s3、对数据清洗后的配变电压数据和低压用户电压数据进行数据重构，得到符合预置长度的配变电压时间序列和低压用户电压时间序列；
9.s4、根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户与配变的相关系数；
10.s5、根据低压用户和台账变压器的相关系数判断台账是否正确，其中，若低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值，则台账的台户关系正确。
11.可选地，步骤s5之后还包括：
12.s6、若低压用户和台账变压器的相关系数小于第一阈值，则判断低压用户与最相关变压器的相关系数是否大于第二阈值，且比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，同时最相关变压器和台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
13.可选地，步骤s6之后还包括：
14.s7、若低压用户与最相关变压器的相关系数不大于第二阈值，或达不到比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，或最相关变压器和台账变压器不一致，则计算低压用户归属于特定变压器后造成的电压误差，选取误差最小的变压器为计算结果，判断误差最小的变压器是否与台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
15.可选地，步骤s7之后还包括：
16.s8、若步骤s7中误差最小的变压器与台账变压器不一致，则计算已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离，选择距离最近片区对应的变压器，若距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确，其中，已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离定义为1减去低压用户与台账确认片区变压器的相关系数。
17.可选地，步骤s8之后还包括：
18.s9、若步骤s8中距离最近片区对应的变压器与台账变压器不一致，则计算低压用户与低压用户的相关系数，筛选获得与未确定用户相关系数大于第一阈值的所有确定用户，每个确定用户投自己的隶属变压器一票，投票最高的变压器胜出，若投票最高的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
19.可选地，步骤s9之后还包括：
20.s10、若投票最高的变压器与台账变压器不一致，则对于每个未确定用户，选取相关系数最大的变压器，若相关系数最大的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
21.可选地，步骤s9之后还包括：
22.s10、若投票最高的变压器与台账变压器不一致，则对于每个未确定用户，选取相关系数最大的变压器，若相关系数最大的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
23.可选地，步骤s4中，低压用户与配变的相关系数为皮尔逊相关系数。
24.可选地，步骤s2中，数据清洗还包括归一化处理和主成分分析处理；
25.归一化处理采用z-score标准化。
26.本发明第二方面还提供了一种配电网台户关系辨识系统，包括以下模块：
27.数据获取模块，用于获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据；
28.数据清洗模块，用于对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗，数据清洗包括数据异常值规范处理和数据缺失值补齐处理；
29.数据重构模块，用于对数据清洗后的配变电压数据和低压用户电压数据进行数据重构，得到符合预置长度的配变电压时间序列和低压用户电压时间序列；
30.相关系数计算模块，用于根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户与配变的相关系数；
31.台户关系识别模块，用于根据低压用户和台账变压器的相关系数判断台账是否正确，其中，若低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值，则台账的台户关系正确。
32.可选地，台户关系识别模块还用于：
33.若低压用户和台账变压器的相关系数小于第一阈值，则判断低压用户与最相关变压器的相关系数是否大于第二阈值，且比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，同时
最相关变压器和台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
34.从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
35.本发明实施例提供的配电网台户关系辨识方法，获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据，在对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗和数据重构之后，计算低压用户和台账变压器的相关系数，根据低压用户和台账变压器的相关系数来判断台账的台户关系是否正确，不需要人工进行辨识，也不需要依靠专用的识别设备使用载波通信法或脉冲电流法来进行辨识，智能化程度高，解决了传统的人工识别和使用专用的台区识别设备进行台户关系辨识的方法智能化程度低，无法满足配电网台区的智能化发展需求的技术问题。
附图说明
36.图1为本发明实施例中提供的一种配电网台户关系辨识方法的一个流程示意图；
37.图2为本发明实施例中提供的一种配电网台户关系辨识方法的另一个流程示意图；
38.图3为本发明实施例中提供的一种配电网台户关系辨识系统的结构示意图。
具体实施方式
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种配电网台户关系辨识方法的实施例，包括以下步骤：
41.s1、获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据；
42.s2、对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗，数据清洗包括数据异常值规范处理和数据缺失值补齐处理；
43.s3、对数据清洗后的配变电压数据和低压用户电压数据进行数据重构，得到符合预置长度的配变电压时间序列和低压用户电压时间序列；
44.s4、根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户与配变的相关系数；
45.s5、根据低压用户和台账变压器的相关系数判断台账是否正确，其中，若低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值，则台账的台户关系正确。
46.需要说明的是，本发明实施例中，首先获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据，然后对配电网配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗，数据清洗一方面包括数据异常值规范处理，规范异常数据至其上下限之间，另一方面是数据缺失值补齐，按照台账对应的配变数据进行补缺。数据清洗还可以包括对数据进行归一化处理和主成分分析处理。考虑到低压用户用电惯性，电力数据的均值的方差一般不会有较大改变，且在分类、聚类算法中需要使用距离来度量相似性的时候，或者使用主成分分析技术进行降维时，z-score标准化具有更好的表现性，因此，采用z-score标准化进行归一化处理，即：
[0047][0048]
其中，x
*
为归一化后的样本值，x为归一化前的样本值，μ为所有样本数据的均值，σ为所有样本数据标准差。
[0049]
针对数据维度较大，导致计算量较大的问题，可通过降维技术把多维的电压数据化为少数几个主成分来进行分析，降维后的成分能够很好地表达原来多维数据的大部分信息。进行主成分分析处理的具体过程如下：
[0050]
(1)将台区变压器低压侧电压数据和低压用户电表电压数组成矩阵：
[0051][0052]
其中，表示第1～l个变压器的电压数据，表示第1～m个低压用户的电压数据。
[0053]
(2)将所有的电压数据进行去中心化：
[0054][0055]
其中，x'为所有去中心化的电压数据组成的新的样本矩阵，x
id
为第i类电压数据的第d个电压数据。
[0056]
(3)计算样本的协方差矩阵c：
[0057]
c＝x'x'
t
[0058]
(4)对协方差矩阵c进行特征值分解。
[0059]
(5)取出最大的n'个特征值对应的特征向量(w1,...w
n'
)，将所有的特征向量标准化后组成特征向量矩阵w。
[0060]
(6)对样本集中的每一个样本x，转化为新的样本z＝w
t
x，得到降维后的矩阵其中，zf＝[z
f1
,z
f2
,...,z
fn
]
t
,f∈[1,l]∪[1,m]，z
f1
～z
fn
为表征降维后的电压数值的元素。
[0061]
矩阵z中各行向量分别可很好地表达原矩阵x中各对应行向量(变压器及用户电表电压数据)的大部分信息，即后续可用z矩阵进行分类分析，从而实现台区用户识别。
[0062]
对数据清洗后的数据进行数据重构，即数据分割和数段分段。每台配变、每个低压用户采用整点数据，按照1个月30天，每天24个点，每个数据指标得到长度为720的电压时间序列。
[0063]
根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户与配变的相关系数，采用皮尔逊相关系数，计算公式为：
[0064][0065]
其中，r
ij
为第i个用户的电压与第j个用户的电压数据的相关系数，xi为第i个用户的电压向量，xj为第j个用户的电压向量，为第j个用户的电压向量，为第j个用户的电压向量，为单位行向
量。
[0066]
在计算出低压用户与配变的相关系数之后，采用宽松判据来对台账的台户关系正确性进行判断，宽松判据为：若低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值，则台账的台户关系正确。第一阈值取值为0.8。
[0067]
本发明实施例提供的配电网台户关系辨识方法，获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据，在对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗和数据重构之后，计算低压用户和台账变压器的相关系数，根据低压用户和台账变压器的相关系数来判断台账的台户关系是否正确，不需要人工进行辨识，也不需要依靠专用的识别设备使用载波通信法或脉冲电流法来进行辨识，智能化程度高，解决了传统的人工识别和使用专用的台区识别设备进行台户关系辨识的方法智能化程度低，无法满足配电网台区的智能化发展需求的技术问题。
[0068]
请参阅图2，在一个实施例中，步骤s5之后还可以包括：
[0069]
s6、若低压用户和台账变压器的相关系数小于第一阈值，则判断低压用户与最相关变压器的相关系数是否大于第二阈值，且比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，同时最相关变压器和台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
[0070]
在步骤s5之后，对于低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值的情况，可判定台账的台户关系是正确的，但是对于低压用户和台账变压器的相关系数小于第一阈值的情况，可采用相关系数判据进行进一步判断，即当低压用户与最相关变压器的相关系数大于第二阈值(取0.7)，且比次相关变压器的相关系数大预置差值(取0.08)以上，并且该最相关变压器和台账变压器一致，则认为台账的台户关系正确。
[0071]
请参阅图2，在一个实施例中，在步骤s6之后，还可以包括：
[0072]
s7、若低压用户与最相关变压器的相关系数不大于第二阈值，或达不到比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，或最相关变压器和台账变压器不一致，则计算低压用户归属于特定变压器后造成的电压误差，选取误差最小的变压器为计算结果，判断误差最小的变压器是否与台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
[0073]
在步骤s6之后，对于误差最小的变压器与台账变压器一致的情况，可判定台账的台户关系是正确的，但是对于误差最小的变压器与台账变压器不一致的情况，可采用误差判据进行进一步判断，即计算低压用户归属于特定变压器后造成的电压误差，选取误差最小的变压器为计算结果，判断误差最小的变压器是否与台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
[0074]
根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户归属于特定变压器后造成的电压误差，计算公式为：
[0075][0076]
其中，e
ij
为第i个电压时间序列与第j个电压时间序列的误差，xi为第i个低压用户电压时间序列，yj为第j个配变电压时间序列，diag(xi)为，在对角线上的元素为xi，不在对角线上的元素全为0的对角阵。
[0077]
请参阅图2，在一个实施例中，在步骤s7之后，还可以包括：
[0078]
s8、若步骤s7中误差最小的变压器与台账变压器不一致，则计算已经确认台账正
确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离，选择距离最近片区对应的变压器，若距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确，其中，已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离定义为1减去低压用户与台账确认片区变压器的相关系数。
[0079]
在步骤s7之后，对于距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致的情况，可判定台账的台户关系是正确的，但是对于距离最近片区对应的变压器与台账变压器不一致的情况，可采用距离判据进行进一步判断，即计算已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户(指经过步骤s5、s6和s7之后仍无法判定台账的台户关系正确的用户)之间的距离，选择距离最近片区对应的变压器，若距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0080]
请参阅图2，在一个实施例中，在步骤s8之后，还可以包括：
[0081]
s9、若步骤s8中距离最近片区对应的变压器与台账变压器不一致，则计算低压用户与低压用户的相关系数，筛选获得与未确定用户相关系数大于第一阈值的所有确定用户，每个确定用户投自己的隶属变压器一票，投票最高的变压器胜出，若投票最高的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0082]
在步骤s8之后，对于距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致的情况，可判定台账的台户关系是正确的，但是对于距离最近片区对应的变压器与台账变压器不一致的情况，可采用手拉手判据进行进一步判断，即筛选获得与未确定用户相关系数大于第一阈值的所有确定用户，每个确定用户投自己的隶属变压器一票，投票最高的变压器胜出，若投票最高的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0083]
请参阅图2，在一个实施例中，在步骤s9之后，还可以包括：
[0084]
s10、若投票最高的变压器与台账变压器不一致，则对于每个未确定用户，选取相关系数最大的变压器，若相关系数最大的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0085]
在步骤s9之后，对于投票最高的变压器与台账变压器一致的情况，可判定台账的台户关系是正确的，但是对于投票最高的变压器与台账变压器不一致的情况，可采用单手判据进行进一步判断，即对于每个未确定用户，选取相关系数最大的变压器，若相关系数最大的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0086]
本发明中提供的配电网台户关系辨识方法，提供了6个判据进行判断，依据顺序判断的方式使用6个判据，判据顺序为：1.宽松判据、2.相关系数判据、3.误差判据、4.距离判据、5.手拉手判据、6.单手判据，本领域技术人员可根据实际需求依次选择判据的数量，只要当前判据满足，即停止判断，返回结果：台账正确；若当前判据不满足，继续进行一下判断；若到最后一个判据，仍无法判定台账正确，至此，判定台账错误，即返回结果：台账错误。基于多维度判据的台户关系辨识能够在保证算法精度的基础上，减少对样本大小的要求，得到比较符合工程实际的预测和分析结果。
[0087]
为了便于理解，请参阅图3，本发明中提供了配电网台户关系辨识系统的实施例，包括以下模块：
[0088]
数据获取模块301，用于获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据；
[0089]
数据清洗模块302，用于对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗，数据
清洗包括数据异常值规范处理和数据缺失值补齐处理。数据清洗还包括归一化处理和主成分分析处理，归一化处理采用z-score标准化。
[0090]
数据重构模块303，用于对数据清洗后的配变电压数据和低压用户电压数据进行数据重构，得到符合预置长度的配变电压时间序列和低压用户电压时间序列；
[0091]
相关系数计算模块304，用于根据配变电压时间序列和低压用户电压时间序列计算低压用户与配变的相关系数，相关系数为皮尔逊相关系数。
[0092]
台户关系识别模块305，用于根据低压用户和台账变压器的相关系数判断台账是否正确，其中，若低压用户和台账变压器的相关系数不小于第一阈值，则台账的台户关系正确。
[0093]
台户关系识别模块305还用于：
[0094]
若低压用户和台账变压器的相关系数小于第一阈值，则判断低压用户与最相关变压器的相关系数是否大于第二阈值，且比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，同时最相关变压器和台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
[0095]
台户关系识别模块305还用于：
[0096]
若低压用户与最相关变压器的相关系数不大于第二阈值，或达不到比次相关变压器的相关系数大预置差值以上，或最相关变压器和台账变压器不一致，则计算低压用户归属于特定变压器后造成的电压误差，选取误差最小的变压器为计算结果，判断误差最小的变压器是否与台账变压器一致，若是，则台账的台户关系正确。
[0097]
台户关系识别模块305还用于：
[0098]
若误差最小的变压器与台账变压器不一致，则计算已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离，选择距离最近片区对应的变压器，若距离最近片区对应的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确，其中，已经确认台账正确的片区和未确定台户关系的低压用户之间的距离定义为1减去低压用户与台账确认片区变压器的相关系数。
[0099]
台户关系识别模块305还用于：
[0100]
若距离最近片区对应的变压器与台账变压器不一致，则计算低压用户与低压用户的相关系数，筛选获得与未确定用户相关系数大于第一阈值的所有确定用户，每个确定用户投自己的隶属变压器一票，投票最高的变压器胜出，若投票最高的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0101]
台户关系识别模块305还用于：
[0102]
若投票最高的变压器与台账变压器不一致，则对于每个未确定用户，选取相关系数最大的变压器，若相关系数最大的变压器与台账变压器一致，则台账的台户关系正确。
[0103]
本发明实施例提供的配电网台户关系辨识系统，获取配电网配变电压数据和低压用户电压数据，在对配变电压数据和低压用户电压数据进行数据清洗和数据重构之后，计算低压用户和台账变压器的相关系数，根据低压用户和台账变压器的相关系数来判断台账的台户关系是否正确，不需要人工进行辨识，也不需要依靠专用的识别设备使用载波通信法或脉冲电流法来进行辨识，智能化程度高，解决了传统的人工识别和使用专用的台区识别设备进行台户关系辨识的方法智能化程度低，无法满足配电网台区的智能化发展需求的技术问题。
[0104]
本发明实施例中提供的配电网台户关系辨识系统，用于执行前述实施例中的配电网台户关系辨识方法，其工作原理与前述实施例中的配电网台户关系辨识方法相同，可取得相同的技术效果，在此不再进行赘述。
[0105]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。