阅读说明：本技术 一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法 (Voltage sequence change point detection-based user variable relationship verification method ) 是由 唐冬来 张强 欧渊 刘俊 石金平 贺斌 颜涛 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法,本方法在采集了用户电表冻结数据后,首先通过线性插值的办法获得多个用户电表电压曲线的中间点,从而将多个用户电表时间轴校准为一致,然后将用户电表区分为三相用户电表和单相用户电表,对于单相用户电表,通过与电压总表进行突变时刻点变化数据进行比较,通过电压变化趋势和突变时刻点的重合数判断出单相用户电表属于电压总表的三相电压中具体的某一项,最后根据三相用户电表和单相用户电表的户变关系校验,建立户变关系分布矩阵。(The invention provides a method for verifying a user variable relationship based on voltage sequence variable point detection, which comprises the steps of acquiring intermediate points of voltage curves of a plurality of user electric meters by a linear interpolation method after freezing data of the user electric meters are acquired, calibrating time axes of the plurality of user electric meters to be consistent, dividing the user electric meters into three-phase user electric meters and single-phase user electric meters, comparing the single-phase user electric meters with change data of a voltage general table at a sudden change moment, judging that the single-phase user electric meters belong to a specific certain item in three-phase voltages of the voltage general table through a superposition number of voltage change trends and sudden change moment points, and finally verifying the user variable relationship according to the user variable relationship of the three-phase user electric meters and the single-phase user electric meters to establish a user variable relationship distribution matrix.)

一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法

技术领域

本发明属于配电网相位校验技术领域，具体地说，涉及一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法。

背景技术

目前户变关系校验中通过皮尔逊相关系数、KNN算法等方式判断户表之间的电压序列曲线相似性，以校验户变关系的正确性。但上述研究均局限于配电台区量测数据理想状态下的户变关系识别，缺少对电表晶振时钟不一致造成的量测数据错误问题，缺少共用零线台区信号串扰等问题的分析。

在配电台区中，因电力客户用电的不确定性，造成电压频繁波动，通常来说，相同相位下电气距离较近的电表，电压曲线相似度越高，电气距离越远，相似度越低，目前有弗雷歇算法、欧式距离算法进行户变关系校验，但由于两块电表距离较远，校验的准确率低，例如配电变压器总表A相电压变化区间在198V-236V，而末端电表的变化区间在215V-225V，两者变化的幅度不一致，采用电压曲线进行户变关系校验准确率较低。

现有的技术中，针对低压配电网拓扑结构人工校验成本高、实时性不强的问题，提出了一种基于皮尔逊相关系数和KNN算法的低压配电网拓扑结构纯软件在线校验方法。首先用皮尔逊相关系数判断用户电压序列曲线的相似性，通过相关系数算法校验台区户变关系的正确性，找出户变关系不正确的用户，进行再校验。或者采用弗雷歇方法、欧式距离等计算电压曲线相似度的算法来实现识别户变关系识别，存在准确率低的问题，算法计算不同电表电压序列与第一块电表电压序列的弗雷歇距离来判断电表的关系。

而通过皮尔逊相关系数、KNN算法、弗雷歇方法等方式判断户表之间的电压序列曲线相似性，以校验户变关系的正确性。但此类研究局限于配电台区量测数据理想状态下的户变关系识别，即电表内所有的电表时钟都统一，采集的曲线时间轴都一致的情况下的比较，但配电台区实际的情况中，由不同厂商生成的多类型电表，且电表的时钟晶体振荡元件不相同，部分电表电池欠压，时钟较正常的电表慢，从而造成电表电压曲线时间不一致，不能通过电压曲线比对的问题。采用弗雷歇方法识别每块用户电表到配电变压器之间的远近距离来实现，由于事前不知道多块电表排列顺序、各相位(A、B、C三相)电压变化相似度大，户变沿线关系识别不准确；

采用欧式距离等计算电压曲线相似度的算法来实现识别户变关系识别，存在准确率低的问题，算法计算不同电表电压序列与第一块电表电压序列的弗雷歇距离来判断电表的关系，但由于变压器下各电表之间的距离不固定，若两块电表距离较远，校验的准确率低，例如配电变压器总表A相电压变化区间在198V-236V，而末端电表的变化区间在215V-225V，两者变化的幅度不一致，采用电压曲线进行户变关系校验准确率较低。

术语解释：

变点：指的是配电台区内，某一个时刻，电表在此前后的观测数据变化情况；

配电台区：配电台区是指(一台)变压器的供电范围或区域；

户变关系：配电台区内的各相位下电表的连接关系。

发明内容

本发明针对现有技术户变关系校验准确率低的问题，提出了一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法，通过对用户电表的96点电压曲线时间轴进行校准，然后通过电压突变时刻对户变关系准确性进行校验。本发明通过上述操作实现了对配电区电表的户变关系更准确的校验。

本发明具体实现方法如下：

本发明提出了一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法，首先将用户电表的96点电压曲线时间轴进行校准，然后通过电压总表与用户电表之间的电压突变时刻关系来校验户变关系的准确性。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述通过电压总表与用户电表之间的电压突变时刻关系来校验户变关系的准确性，首先需要生成各个用户电表的电压曲线，根据用户电表的电压曲线区分出用户电表中的三相用户电表和单相用户电表。

为了更好地实现本发明，进一步地，在区分出用户电表中的三相用户电表和单相用户电表后，将电压总表每天的96点的三相电压数据分别与配电区内所有的单相用户电表电压的突变时刻点进行比较；比较各突变时刻点之间的数据变换，若单相用户电表和电压总表的电压向相同的方向变化，且变化的时刻对应一致，并且两者突变时刻点重合个数大于突变时刻点总数的90％，则判定所比较的单相用户电表的数据属于电压总表三个相位中的某一相位。

为了更好地实现本发明，进一步地，在对用户电表的96点电压曲线时间轴进行校准之前，首先需要采集用户电表每天96时刻冻结电压数据，作为户变关系校验的基础。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述将用户电表的96点电压曲线时间轴进行校准具体操作为：采用线性插值的方法，获得多个用户电表曲线的中间点，使得多个用户电表的96点电压曲线时间轴完全一致。

为了更好地实现本发明，进一步地，在校验户变关系的准确性后，形成配电台区每个相位下电表由近及远的相关度序列，从而建立户变关系分布矩阵。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)采用了基于电压序列变点检测的户变关系校验方法，解决了配电台区户变关系不准确的问题。目前的方法中，目前的户变沿线关系识别，采用弗雷歇方法识别每块用户电表到配电变压器之间的远近距离来实现，由于事前不知道多块电表排列顺序、各相位(A、B、C三相)电压变化相似度大，户变沿线关系识别不准确，本发明将总表每天96点的三相电压数据分别与配电台区内所有的单相用户电表进行比较，比较的各点之间的数据变化情况，若电压向相同方向变化(降低或升高)，且变化的时刻一致；若总表某相位与户表之间变点时刻重合点数量大于总数的90％，则认为该用户电表属于某一相位，从而获得准确的户变关系；

(2)通过线性插值的方法，获得多个电表曲线的中间点，以使多个电表的96点电压曲线时间轴完全一致，电表内所有的电表时钟都统一，采集的曲线时间轴都一致的情况下的比较。

附图说明

图1为本发明具体流程图；

图2为本发明电压总表与三相用户电表、单相用户电表示意图关系。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作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。

实施例1：

本发明提出了一种基于电压序列变点检测的户变关系校验方法，如图1所示，具体包括以下操作：

一、首先进行数据清洗：

在配电台区中，因电表存在时钟漂移，所以户变关系校验所用的电表15分钟时刻冻结数据将存在时间轴不一致的问题，本发明采用线性插值的方法，获得多个电表曲线的中间点，以使多个电表的96点电压曲线时间轴完全一致。具体步骤举例如下：

首先设用户电表的电压曲线在区间[c,d]上有n个互异点，插值点为{x₁,x₂......x_n}，被插值函数为f(x)，则电压曲线V为：

V＝f(x) (1)；

设插值函数为插值误差ρ(x)为被插值函数f(x)减去插值函数

若插值误差越小，则可得到更精确的电表电压数据清洗结果，设电压曲线在插值点x₁、插值点x₂的值为v₁、v₂，那么电压曲线V表达为：

而插值函数满足下列条件：

求解可得电压曲线V：

所插入的序列为

采用线性插值方法进行电表电压曲线校准，可有效消除电表96点电压数据时间轴偏移对户变关系识别的影响。

二、进行户变关系校验：

在配电台区中，因电力客户用电的不确定性，造成电压频繁波动。通常来说，相同相位下的电表，电压突然变化的时间点相同。综合考虑配电台区不同的接线方式、城农网供电环境等影响户变关系识别的失效因素，本发明比较总表与户表之间的电压突变点时刻是否一致，来校验户变关系的准确性，可以有效的消除同相位下，两块电表距离较远，引起两者变化的幅度不一致，采用电压曲线进行户变关系校验准确率较低的问题。具体操作举例如下：

首先需要根据用户电表的电压曲线判断该用户电表是三相用户电表或者单相用户电表；如图2所示，电压总表为三相电压表，而用户电表根据不同可以分为三相用户电表和单相用户电表；三相用户电表和电压总表显示的都是三相的电压数据，而单相用户电表显示的只是电压总表的三相电源中对应的具体某一相位的电压数据，如三相电压分为A、B、C，单相用户电表可能显示的是A、B、C中任一项的数据，其需要我们进行校验才能户变关系识别才能判断出。在对用户电表为单相用户电表或者三相用户电表的判断中；若判断为三相用户电表，则可直接进行户变关系验证；若判断为单相用户电表，则继续进行下述操作：

设总表的电压为U，采集点数为n个，电压序列为{U₁......U_n}；设有m个户表，户表的电压为U_s，户表的电压压序列为：

设总表为边缘分布样本数F(U)，户表边缘分布样本数为F(U_s)，电压约束条件为取值范围在[0,400]，则总表和被户表电表的约束为：

x(U(t))＝[-400,400] (8)；

y(U_s(t))＝[-400,400] (9)；

假设k^*为变点时刻，构建变点统计量：

变点的估计值为：

将总表每天96点的三相电压数据分别与配电台区内所有的用户电表进行比较，比较的各点之间的数据变化情况，若电压向相同方向变化(降低或升高)，且变化的时刻一致，并且在一天96点内，总表某相位与户表之间变点时刻重合点数量大于总数的90％，则认为该用户电表属于某一相位，从而完成户变关系校验；本方法可以有效的避免同相位下，两块电表距离较远，引起两者变化的幅度不一致，采用电压曲线进行户变关系校验准确率较低的问题。

三、生成户变关系分布矩阵：

在通过了户变关系校验后，建立户变关系分布矩阵，设配电台区每一个相位下的电表和三相电表数为n，每相的单相电表分布为a、b、c，三相电表为d，电表矩阵F_d(n)为：

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。