[发明专利]一种基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法

说明书

本发明公开了一种基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法，该方法包括(1)首先获取用户智能电表电压时间序列及配变TTU电压时间序列数据，对获取的数据进行降噪、特征提取等预处理；(2)数据预处理后，利用马尔可夫随机场对配电系统网络结构建模，建立描述配电网中各节点之间相关关系的联合概率分布；(3)通过最大似然估计法求解联合概率分布，得到配电网节点间的相关性矩阵，根据节点相关性矩阵，建立配电系统网络结构的邻接矩阵，完成配电系统网络结构的识别，本发明利用历史电表电压数据等已知数据对低压配电网络结构展开识别，不需要新增设备，减少了投资，具有较高的识别准确率。

技术领域

本发明涉及电力系统配电技术领域，尤其涉及一种基于用户智能电表历史数据，利用马尔可夫随机场对低压配电网拓扑进行识别的方法。

背景技术

目前，国内外的中高压配电系统已经具备了完备的配电管理系统，通过数据采集与监视控制系统和地理信息系统获取配电网拓扑结构、运行状态、负荷状态等一系列数据，实现状态评估；并以此建立各类配电网分析和决策算法，包括处理配电网中负荷和可再生能源不确定性的配电网随机优化调度方法、以故障恢复或者三相不平衡治理为目标的配电网重构方法等。

相比之下，低压配电系统面临有限信息环境，缺乏有效的系统建模与状态评估方法，难以展开配电系统潮流计算以及其他配电管理高级功能。尤其是，低压配电系统的拓扑结构建模，是建立低压配电系统最优潮流的基础，也是治理低压配电系统三相不平衡、网络损耗、消纳可再生能源、接纳电动汽车充电负荷、提升用户用电可靠性等等一系列问题的基础。因此，识别配电网拓扑是实现低压配电系统可视化和管理的必备条件。考虑到低压配电系统中能够获取到的运行数据非常有限，如何有效利用智能电表数据以及配变运行数据，实现配电系统拓扑识别，建立配电系统基本运行模型，是当前发展低压配电系统的首要目的。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法，其利用历史电表电压数据等已知数据对低压配电网络结构展开识别，不需要新增设备，减少了投资，具有较高的识别准确率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：此种基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法包括如下步骤：

(1)获取用户智能电表电压时间序列数据及配变TTU电压时间序列数据；

(2)对步骤(1)中获取的电压数据进行一阶差分、分箱处理、独热编码处理；

(3)利用马尔可夫随机场对配电系统网络结构建模，建立描述配电系统网络结构中各节点之间相关关系的联合概率分布；

(4)通过最大似然估计法求解联合概率分布，得到配电系统网络结构节点间的相关性矩阵；

(5)根据节点相关性矩阵，建立配电系统网络结构的邻接矩阵。

作为本发明所述基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法的一种优选方案，其中：所述步骤(1)中，数据采集的要求样本数在500个时间截面以上。

作为本发明所述基于马尔可夫随机场的低压配电系统网络拓扑识别方法的一种优选方案，其中：步骤(2)的数据预处理具体包括：

步骤2.1：对步骤(1)中获取的电压数据在时序上做一阶前向差分，其计算表达式为：