[发明专利]一种配电网拓扑快速感知方法

说明书

本发明公开了一种配电网拓扑快速感知方法，所提出的方法结合使用传统主成分分析方法与K近邻方法，并在传统主成分分析方法的基础上提出了时间连续性的改进。方法的第一部分使用主成分分析方法将配电网中采集到的电压时间序列数据进行降维。对一定时间窗口内的最新采样数据处理，得到该时间点对应的二维数据点。第二部分使用提出的时间连续性改进的方案对降维后的时间序列数据进行变换，消除坐标翻转问题。第三部分使用K近邻方法，统计不同时间点的坐标近邻变化情况，将变化较大者提出预警信号。本发明所提出的配电网拓扑快速感知方法减少了配电网拓扑识别技术所需的数据量，提高了反应的快速程度，提高了拓扑感知的实时性。

技术领域

本发明涉及配电网拓扑识别技术领域，具体涉及一种配电网拓扑快速感知方法。

背景技术

随着智能电网战略的不断推进，高级量测装置(智能电表，umpu等)安装量的不断增加，电力系统尤其是配电网中获取到了海量的数据。这给了通过数据厘清配电网拓扑的有利条件。同时，随着数据处理能力的增强，实时的处理海量数据，从而获得配电网拓扑的实时状态感知成为可能。

传统的数据驱动的配电网拓扑识别方法聚焦于拓扑识别的准确性，致力于通过大量数据来估计出配电网的准确拓扑，然而其中往往需要一些先决条件。比如在数据测量期间拓扑应该是固定不变的等等。如果拓扑由于网络重构或故障等原因发生了改变，则传统的数据驱动类方法无法准确的反映出拓扑的变化情况。

鉴于此，本领域需要在现有的研究基础上，提出更具有实时性的方法，这些方法在不放弃原有的拓扑识别准确性的同时，能够提高拓扑识别的快速性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网拓扑快速感知方法，能提高拓扑感知的实时性，提供与拓扑相关的可视化效果图，并且在无人看守时可以对配电网的拓扑变动提出自动预警。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种配电网拓扑快速感知方法，首先需要对数据进行描述。假设配电网中的总线总数为N，测量数据流的时间窗口长度为T。在时间t处，总线n处的电压幅值测量值为其中表示最新时间总线n上的电压测量值。没有上标的，v_n是在时间窗中被选择的数据的向量。最后，定义一个N行T列的矩阵V＝{v₁；…；v_n}，其中矩阵中的每一行都是之前定义的向量。注意，v_n将在每次进行新测量时更新。

主要过程分为三个部分，详述如下：

第一部分：使用传统PCA方法来获取电压测量时间序列数据的降维表示。该部分主要包括四个主要步骤：

1)、规范化数据。减去V中每个行向量v_n的平均值：

2)、计算协方差矩阵Σ。在此步骤中，将测量矩阵V归一化：

3)、获取转换矩阵。考虑到电压测量值始终是高度共线的(皮尔逊相关系数大概率大于0.9)，使用奇异值分解(SVD)方法，该方法具有更强的数值稳定性。

[U，S，V]＝svd(∑)

其中U是N×N酉矩阵，S是非负对角N×N矩阵，V是是N×N酉矩阵。S中的对角线值按降序排列。

4)、计算降维数据，如下所示：

v_n＝U[:，2]^Tv_n

其中U[:,2]^T是U的前两列的转置。