[发明专利]一种低压配电网络拓扑生成方法及装置

权利要求书

1.一种低压配电网络拓扑生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取低压台区下各用户电表采集的电气量数据，从电气量数据中提取采集信息，根据采集信息生成时序电压数据矩阵U；其中，采集信息包括电表ID、电压幅值、数据采集时间；

从时序电压数据矩阵中筛选异常采集数据，对筛选获得的异常采集数据进行重新赋值；

赋初值给t-SNE算法的输入参数，将时序电压数据矩阵U作为t-SNE算法的输入数据集，并运行t-SNE算法，获得低维电压特征数据集Y^T；

赋初值给DBSCAN算法的输入参数，将低维电压特征数据集Y^T作为DBSCAN算法的输入数据集，并运行DBSCAN算法，获得所有的簇类集合C以及二维电压特征聚类图；

赋初值给LLE算法的输入参数，将时序电压数据矩阵U作为LLE算法的输入数据集，并运行LLE算法，获得在簇类标签C分类下的二维电压特征图；

计算特征图中簇类中心与总表簇之间的欧氏距离关系并排序，输出排序结果，表示不同用户分支与总表间的相对电气距离关系；

基于DBSCAN算法和LLE算法得到的拓扑识别信息生成节点邻接矩阵；

将节点邻接矩阵可视化生成低压配电网络节点连接拓扑图。

2.根据权利要求1所述的一种低压配电网络拓扑生成方法，其特征在于，所述时序电压数据矩阵U的表达式为：

式中，任一电压数据U_i,tj表示为电表i在t_j时刻所测得的电压幅值；m表示所有台区用户数量；n表示表计在某一时段内采集的该用户的电压采样点数目；时序电压数据矩阵U的任一行向量U_i表示同一用户表计在采样时段内测量的所有时刻的时序电压数据，任一列向量U_tj表示同一时刻下各电表采集的不同用户的电压数据。

3.根据权利要求1所述的一种低压配电网络拓扑生成方法，其特征在于，通过以下方式对筛选获得的异常采集数据进行重新赋值：

式中，为电压矩阵中某一采样时序t_err电表采集的异常电压数据；与分别表示同一时序电压序列中距离异常采集数据最近的且采样时序早于时序t_err与晚于时序t_err的正常电压数据。

4.根据权利要求1所述的一种低压配电网络拓扑生成方法，其特征在于，所述t-SNE算法的输入参数包括n_components，perplexity，learning_rate；其中，n_components表示目标降维维度，perplexity表示困惑度，learning_rate表示学习率；

t-SNE算法的运行步骤如下：

A1、将高维电压数据点的欧式距离转换成联合概率来表达各点之间的相关性，其中在高维空间下使用高斯分布函数进行转换，分别计算条件概率p_j|i，p_i|j以及联合概率分布p_ij；

A2、采用正态分布N(0,10^-4I)随机初始化目标低维数据集Y⁰＝{y₁,y₂,...,y_n}；

A3、在低维空间下使用t分布函数进行转换，计算低维空间下数据的联合概率分布q_ij；

A4、使概率分布p_ij＝q_ij，对两个概率分布之间的KL散度进行优化，建立目标函数；迭代计算梯度，根据计算获得的梯度对目标低维数据集Y^t进行更新；

A5、判断迭代次数是否达到n_iter次；若达到，执行步骤A6；若没有达到，返回执行步骤A3；

A6、得到KL散度最小的低维特征数据集，作为高维数据集的t-SNE特征表示Y^T＝{y₁,y₂,...,y_n}以及二维电压特征图。