具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供分布式拓扑结构的位置识别方法、智能终端及存储介质进一步详细描述。

本申请提出一种分布式拓扑结构的位置识别方法，应用于电缆型配电网，首先对本申请中涉及的名词和符号进行说明。具体如下：

(1)存在拓扑互联的中压线路称为一个馈线组。馈线组内发生任意故障时，故障段的下游负荷和分布式电源均可以经过联络开关转由其它馈线供电。

(2)在中压配电网中配置智能终端。每个智能终端负责一个可隔离区段的监控。一般以一个环网点为单位配置智能终端。图1是本申请馈线组以及智能终端配置一实施例的示意图。

智能终端分为两类，一类是变电站低压侧的智能终端，标识为ST。每个变电站低压母线有一个唯一的终端编号，如图1中的ST1，ST2和ST3。另一类是配电网中的一个个供电区段对应的智能终端，记为SA，如图1中的SA1-7。其中，下述实施例中提到的第一智能终端和第二智能终端的类型都是SA。

(4)每个SA会对监控区域内的环网点开关状态、母线电压和各支路电流进行定时采样，并完成支路有功、无功功率方向和大小的计算。

(5)SA的各种决策都需要依靠与相邻SA的信息交互增强容错性。所谓相邻，是指连接两个智能终端监控母线之间的电网通道不需要经过其它智能终端的监管范围。以图1中的SA1为例，它的相邻终端(简称相邻)包括SA2，SA4和SA6。

(6)每个SA的配置中，均以存储它的相邻SA的编号，以及联通它与相邻终端监控母线的电气通道中己方和相邻方对应的支路开关编号。以图1中的SA1为例，它存有以下配置信息：

表1环网点与相邻环网点的开关配对表

相应的，记智能终端监管的开关支路中与相邻SA/ST有关的子集为N，其它开关构成的子集记为～N。以SA1为例，N＝{k1,k2,k3}，～N＝{k4,k5,k6,k7}。

(7)考虑到配电网拓扑变化的频繁性，在配置时每个SA只需要存储前述相邻编号信息，不需要预先存在馈线组中其它非相邻智能终端的编号，以及拓扑结构信息。比如如图1中，SA1并不需要在配置文件中设置和存储馈线组中的其它智能终端，包括SA1，SA3，SA5，SA7，ST1，ST2，ST3等。馈线组内其它部分的拓扑变化和终端增减均不影响SA1的正常运行。

本申请的目的是在运行过程中，每个智能终端通过自身的判断逻辑以及与相邻的通信，能够在线辨识出当前运行方式下自身所在馈线的拓扑完成拓扑关系和供电通道的上下游关系。

实现上述拓扑关系辨识时有两个关键问题需要解决：

1)每个节点均可能含有分布式电源，因此不能简单的根据有功潮流方向判断上下游关系。

2)每个智能终端的本地量测，包括开关状态和支路电流等可能存在错误，拓扑辨识需要具有一定的容错性。

请参阅图2，图2是本申请分布式拓扑结构的位置识别方法一实施例的流程示意图，在本实施例中，分布式拓扑结构的位置识别方法可以包括步骤S110～S140，各步骤具体如下：

S110：在监控周期内，第一智能终端对本体开关状态、母线电压和支路电流进行采样，并计算出本侧采样结果。

其中，本侧采样结果包括工频有效值、有功功率和无功功率。

步骤S110是本地信号采集步骤。在每个监控周期内(典型值为250ms)，每个第一智能终端SA进行本地开关状态、母线电压和支路电流进行采样，计算工频有效值，计算每条支路的有功功率、无功功率大小和方向。

以第一智能终端SA1为例，它监控的环网点支路中既有纯负荷支路(k4)、分布式电源支路(k7)，也有含有负荷和分布式电源的混合支路(k5,k6)。每个监控周期，第一智能终端SA1的监测量包括：

i)模拟量：

环网母线电压基波有效值：V(SA1)；

支路电流基波有效值：I(SA1-k1)、I(SA1-k2)、I(SA1-k3)、I(SA1-k4)、I(SA1-k5)、I(SA1-k6)、I(SA1-k7)；

支路有功功率：P(SA1-k1)、P(SA1-k2)、P(SA1-k3)、P(SA1-k4)、P(SA1-k5)、P(SA1-k6)、P(SA1-k7)，功率方向流入母线为正，流出为负。

支路无功功率：Q(SA1-k1)、Q(SA1-k2)、Q(SA1-k3)、Q(SA1-k4)、Q(SA1-k5)、Q(SA1-k6)、Q(SA1-k7)，功率方向流入母线为正，流出为负。

ii)开关量：

所有开关分合状态：g(SA1-k1),g(SA1-k2),g(SA1-k3),g(SA1-k4),g(SA1-k5),g(SA1-k6),g(SA1-k7)，开关闭合为1，断开为0。

S120：根据本侧采样结果，对第一智能终端监控的环网点以及第二智能终端监控的环网点之间的连接通道的开断情况进行第一次预判，得到第一预判结果。

其中，第二智能终端为与第一智能终端相邻的智能终端，第一预判结果包括通道双侧开关的开断状态以及相应的状态置信度。可选地，状态置信度由高到低分为1、0.5和0。

每个SA均根据本地量测，对所在环网点与相邻SA监控的环网点之间的连接通道开断情况进行第一次预判。预判分析的对象为SA中属于集合N的每一个开关支路，预判内容包括状态一致性检测和通道双侧开关开断状态的预判。

记进行判断的SA为SAx,需要判断的SAx的开关子集N中的一个开关支路为：本侧开关号SAx-ka，相邻SA为SAy，相邻侧的开关号为SAy-kb。需要得出的预判结果说明如表2所示。

表2 SA预判信息说明

判别规则采用决策树描述，如图3所示，图3是本申请本侧预判通道开关状态的决策树规则图。其中，Σp(SAx-ki)表示智能终端SAx对它监控环网点的所有支路有功功率求和。ε为一个小整数，略大于量测误差则可。Null表示该值未知。

S130：根据第一规则对第一预判结果进行二次判断，获得对通道的通断状态的判断结果。

其中，判断结果包括通道开断状态以及通道置信度。

如果第一预判结果的对侧开关状态为未知，则根据本侧开关状态决定通道开断状态和通道置信度；如果第一预判结果的本侧开关状态和对侧开关状态均为联通，则确定通道开断状态为联通，通道置信度取两个开关状态置信度中的最小值；如果第一预判结果的两个开关状态分别为联通和断开，则确定通道开断状态为断开，通道置信度取开关状态为断开的相应的开关状态置信度。

即步骤S130是形成通道状态判断，并与相邻交换信息，每个SA归纳上一步对通道开关状态的判别，形成对通道通/断状态的判断，第一规则包括以下三条，如下：

【规则1】如果s1(SAy-kb)＝NULL，则通道状态和置信度由本地开关状态决定，即为s1(SAx-ka)的状态和c值。

【规则2】如果量测开关状态均为1，则通道状态为1(联通)，置信度取两个开关状态c值中的最小值。

【规则3】如果量测开关状态分别为1和0，则则通道状态为0(断开)，置信度取开关状态为0者对应的c值。

汇总对每个通道和开关状态的判别结果，SA将形成如下列表信息，并发送给所有相邻SA。其中，标签标识对该通道的判断来自哪个SA。

以图1为例，如果开环运行方式为SA2-k1和SA1-k2断开，所有本地状态采集正确，则SA1本地判断形成的列表如下：

表3 SA1与相邻交换的信息列表示例

S140：根据判断结果，获得第一智能终端在当前运行方式下自身所在馈线的拓扑关系以及在供电通道的上下游关系。

每个第一智能终端均从本环网点开始，采用宽度优先方式，生成无向图拓扑树；找到无向图拓扑树中最靠近变电站侧的第一智能终端，以它为根节点和源节点，调整树形，得出新的带有上下游关系的有向图拓扑树。

本实施例提出分布式拓扑结构的位置识别方法，应用于电缆型配电网，各智能终端能根据自己的状态量测，以及与相邻智能终端之间的信息交互，实现在线的拓扑变化识别，并对少量量测错误具有较高高容错性，从而保障了中压配电网的拓扑更新的实时性和可靠性。

请参阅图4，图4是本申请分布式拓扑结构的位置识别方法另一实施例的流程示意图，在本实施例中，分布式拓扑结构的位置识别方法可以包括步骤S210～S240，本实施例与上述实施例相同的步骤，在此不再赘述，各步骤具体如下：

S210：在监控周期内，第一智能终端对本体开关状态、母线电压和支路电流进行采样，并计算出本侧采样结果；第二智能终端对本体开关状态、母线电压和支路电流进行采样，并计算出外侧采样结果。

S220：根据本侧采样结果，对第一智能终端监控的环网点以及第二智能终端监控的环网点之间的连接通道的开断情况进行第一次预判，得到第一预判结果。

S230：根据外侧采样结果，对第一智能终端监控的环网点以及第二智能终端监控的环网点之间的连接通道的开断情况进行第二次预判，得到第二预判结果。

S240：根据第一规则对第一预判结果进行二次判断，获得对通道的通断状态的判断结果。

可选地，根据第一规则对第一预判结果进行二次判断，获得对通道的通断状态的判断结果之后，还包括：汇总第一预判结果和判断结果，形成第一列表信息；其中，第一列表信息包括通道名、通道开断状态、通道置信度、开关名、开关状态、开关置信度以及标签。

可选地，根据第一规则对第一预判结果进行二次判断，获得对通道的通断状态的判断结果之后，还包括：第二智能终端汇总第二预判结果，形成第二列表信息；第一智能终端获得第二智能终端发送的成第二列表信息。

S250：第一智能终端接收第二智能终端发送的第二预判结果，并根据第二预判结果和第二规则对判断结果进行修正。

如果第一智能终端的本侧开关状态的状态置信度为1，保持原有的本侧开关状态和状态置信度；

如果第二智能终端的对侧开关状态的状态置信度为1，则采用第二智能终端的对侧开关状态及状态置信度；

如果第二智能终端对本侧开关的判断与第一智能终端的不同，且置信度高于第一智能终端，则采用第二智能终端的本地开关状态，并取两个置信度的最小值作为该状态判定的置信度；

如果第一智能终端对对侧开关的判断与第二智能终端的不同，且置信度高于第二智能终端，则采用第一智能终端的对侧开关状态，并取两个置信度的最小值作为该状态判定的置信度。

S260：根据修正后的判断结果，获得第一智能终端在当前运行方式下自身所在馈线的拓扑关系以及在供电通道的上下游关系。

在本实施例中，还可以包括基于相邻信息的联通性修正和信息扩充，每个SA接收来自相邻的列表信息，并针对其中自己与相邻对彼此通道的判断进行相应通道的连通性修正。

每个SA仅对自己与相邻的通道判断进行修正，修正的第二规则包括四条，具体如下：

【规则1】如果自己对本侧开关的判断置信度为1，则继续采用自己对本侧开关的状态和置信度判定。

【规则2】如果对侧SA对对侧开关状态的判断置信度为1，则采用对侧SA对对侧开关状态的判断和置信度判定。

【规则3】如果对侧SA对本侧开关状态的判断与本侧不同，且置信度高于本侧，则采用对侧SA对本侧开关状态的判断，并取两个置信度的最小值作为该状态判定的置信度。

【规则4】如果本侧SA对对侧开关状态的判断与对侧不同，且置信度高于对侧，则采用本侧SA对对侧开关状态的判断，并取两个置信度的最小值作为该状态判定的置信度。

完成更新后，重新应用第(3)步的通道通/断状态判断规则更新对通道状态的判断。

继而将对侧提供的与本侧无相邻关系的其它通道的状态判断扩展到本SA的拓扑信息表中。

仍以前文举例的运行方式为例，第一轮交换时SA1将分别收到来自SA2，SA4和SA6的信息表如表4-6所示。

表4来自SA2的交换信息

表5来自SA4的交换信息

表6来自SA6的交换信息

经过联通性修正和信息表扩充之后，SA1存储的拓扑信息表如下：

表7 SA1存储的拓扑信息表(更新后)示例

与此同时，其它每个SA也都扩展了自己的拓扑信息表。

在其他的一些实施例中，还可以包括周期性的信息表滚动更新、交换。具体地：

进入下一个监控周期。每个SA根据更新后的本地量测重复执行以上步骤2-4。对此需要作以下补充说明：

1)第2步中仅仅考虑SA与自己相邻之间的通道状态预判的更新，但是这个更新是在上一个监控周期第4步中获得的扩充后的拓扑信息表上进行的。做法是保持信息表中由其它SA提供的通道判断不变，仅仅将本SA作出的相邻之间的通道状态预判进行更新。

2)第3步中发送給相邻的也第二步更新后的拓扑信息表，含有其它非相邻SA提供的其它通道信息。

3)第4步中的信息扩充和更新均保持标签列的信息源不变。即，如果本SA的拓扑信息表中已经有该通道的记录，则来自相邻的拓扑记录中必须通道与标签均与原有记录匹配，才用新的状态信息覆盖旧的状态信息。如果出现了本SA的原有拓扑信息表没有的新通道记录，则按第4步的说明扩展一条新通道记录。

仍以前文举例的运行方式为例，经过三个周期的滚动更新后，SA1已经获得了完整的馈线组拓扑信息，形成的信息表如表8所示。

表8三个周期后SA1存储的拓扑信息表示例

紧接着，可以进行定周期的拓扑生成步骤：

拓扑生成可以在累计多个监控周期的滚动更新后进行，即拓扑更新的周期应取监控周期的整数倍。采用这种设置的原因是，每经过一个监控周期，每个SA的感受域都会扩大一级邻域范围，当一个拓扑变化发生后，某个SAi所在的环网点与关变位的环网点之间需要经过K个配有SA的环网点，则需要K个监控周期后，这个拓扑变化才能被SAi感受到。

考虑到一般配电馈线组的主干环网点个数，建议取拓扑生成的周期为4-6个监控周期，即拓扑变化将在1s至1.5s内被所有SA感知。

拓扑生成方式如下：

每个SA均从本环网点开始，采用宽度优先方式，生成无向图拓扑树。生成方式是如果连接本节点的通道状态为闭合，则将通道对侧环网点(用监控该环网点的SA编号表示)。如此一级级类推，即可生成无向图拓扑树。

然后，找到无向图拓扑树中标号为ST的变电站侧智能终端，以它为根节点和源节点，调整树形，得出新的带有上下游关系的有向图拓扑树。其中，有联通关系的通道中上级节点为下节点的上游节点。

仍以前文的运行方式为例，SA1基于表8，按宽度优先搜索得出自己所在的无向图拓扑树如图5所示。以变电站节点为根节点形成的有向图拓扑树如图6所示。

基于上述的分布式拓扑结构的位置识别方法，本申请还提出一种智能终端，如7图所示，图7是本申请智能终端一实施例的结构示意图。智能终端700可以包括存储器71和处理器72，存储器71连接处理器72，存储器71中存储有计算机程序，计算机程序被处理器72执行时实现上述任一实施例的方法。其步骤和原理在上述方法已详细介绍，在此不再赘述。

在本实施例中，处理器72还可以称为CPU(central processing unit，中央处理单元)。处理器72可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器72还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

基于上述的分布式拓扑结构的位置识别方法，本申请还提出一种计算机可读存储介质。请参阅图8，图8是本申请计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。计算机可读存储介质800上存储有计算机程序81，计算机程序81被处理器执行时实现上述任一实施例的方法。其步骤和原理在上述方法已详细介绍，在此不再赘述。

进一步的，计算机可读存储介质800还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存储器(random access memory，RAM)、磁带或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。