一种基于TLCC的台区拓扑关系识别方法、装置及计算机设备与流程

一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法、装置及计算机设备
技术领域
1.本发明涉及低压配电网拓扑识别技术领域，尤其涉及一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法、装置及计算机设备。


背景技术：

2.低压配电网络是直接面向用户的末端供电网络，是电网的重要组成部分。低压配电网络的拓扑关系对于识别台区与表箱、支路与表箱、表箱与用户之间的拓扑结构，实现低压配电网络的精细化管理至关重要。
3.相关技术中，一般采用直接计算相关系数来判断电能表数据的电压相似度，以获得用户电能表和配电台区变压器的连接关系，从而识别电能表对应的低压配电网络拓扑关系。
4.然而，在低压配电网络中，通信方式不同的用户电能表可能会存在采集数据不同步的现象，直接采用相关系数判断不同用户之间的相似度会导致计算结果误差较大，最终导致拓扑关系的识别效果不好。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法，通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，解决了低压配电网络中各节点的数据采集时间不同步的问题，准确地确定不同时间序列之间的相似性，提高拓扑识别的准确率。
6.本发明的第二个目的在于提出一种基于tlcc的台区拓扑关系识别装置。
7.本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。
8.本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
9.为达到上述目的，本发明第一方面实施方式提出了一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法，应用于低压配电网络，所述低压配电网络包括若干个监测模块，以及与所述监测模块连接的电能表；其中，所述监测模块采集的第一电压序列与所述电能表采集的第二电压序列之间存在时间滞后；所述若干个监测模块包括主节点监测模块、标记节点监测模块；该基于tlcc的台区拓扑关系识别方法包括：确定滞后搜索范围以及所述若干个监测模块的标记节点监测模块；其中，所述标记节点监测模块位于所述主节点监测模块的子节点上；在所述滞后搜索范围内对所述第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列；利用所述移动后电压序列、所述第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合；基于所述相似度集合进行聚类处理，得到所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系，以确定与所述标记节点监测模块位于同一电网分支上的电能表。
10.根据本发明实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法，基于监测模块和电能表的电压数据采样间隔，确定电能表电压数据的滞后搜索范围，然后基于滞后搜索范围计算电能表和监测模块之间的电压相似度，得到时间滞后互相关性的相似度集合，基于相似
度集合进行聚类处理，根据聚类处理的结果可以确定出监测模块和电能表之间的拓扑关系。本发明实施方式通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，可以有效地刻画不同时间序列之间的相似性，提高了拓扑识别的准确率。
11.根据本发明的一个实施方式，所述标记节点监测模块的确定方式，包括：确定第一平均相关矩阵；其中，所述第一平均相关矩阵中的元素与所述若干个监测模块中除所述主节点监测模块之外任意两个监测模块对应，为所述若干个监测模块中除所述主节点监测模块之外任意两个监测模块之间的平均相关系数；基于所述第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果；其中，所述第一分簇结果中包括若干第一分簇；根据所述主节点监测模块与所述第一分簇所包括的监测模块之间的相关系数，在所述第一分簇所包括的监测模块中确定所述标记节点监测模块。
12.根据本发明的一个实施方式，所述确定第一平均相关矩阵，包括：基于所述若干个监测模块中除所述主节点监测模块之外的任意两个监测模块所采集的第一电压序列，确定相关系数矩阵；在所述相关系数矩阵中确定目标元素；其中，所述目标元素用于表示所述任意两个监测模块所采集的第一电压序列中同相上的单相电压序列之间的相关程度；利用所述目标元素以及有效相位数进行平均计算，确定所述第一平均相关矩阵中的元素；其中，所述有效相位数用于表示处于有效状态的目标元素的数量。
13.根据本发明的一个实施方式，对所述第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到所述第一分簇结果，包括：采用亲和传播算法或轮廓系数法，对所述第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到所述第一分簇结果。
14.根据本发明的一个实施方式，所述滞后搜索范围是根据所述第二电压序列与所述第一电压序列的滞后样点间隔确定的；所述在所述滞后搜索范围内对所述第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列，包括：按照所述滞后搜索范围内的预设步长对第二电压序列进行移动处理，得到多个所述移动后电压序列。
15.根据本发明的一个实施方式，所述利用移动后电压序列、所述第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合，包括：获取任一所述移动后电压序列与所述第一电压序列中的单相电压序列之间的序列相关系数；在所述序列相关系数中确定满足预设条件的目标序列相关系数；基于所述目标序列相关系数构建所述相似度集合。
16.根据本发明的一个实施方式，所述基于所述相似度集合进行聚类处理，得到所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系，包括：基于所述相似度集合确定所述第二电压序列与所述第一电压序列中的单相电压序列之间的等效距离集合；对所述等效距离集合进行层次聚类处理，得到所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系。
17.根据本发明的一个实施方式，所述对所述等效距离集合进行层次聚类处理，得到所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系，包括：按照预设分簇数对所述等效距离集合进行层次聚类处理，得到第二分簇结果；其中，所述第二分簇结果包括若干第二分簇；在所述第二分簇结果中确定需要划分处理的待处理分簇；其中，所述待处理分簇中的电能表数量小于电能表数量阈值，或者，所述待处理分簇中没有包括所述标记节点监测模块；将所述待处理分簇中的电能表加入至所述第二分簇结果中包括一个所述标记节点监测模块的第二分簇中，得到新的第二分簇结果；基于新的第二分簇结果，确定所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系。
18.根据本发明的一个实施方式，基于所述相似度集合进行聚类处理得到有若干第二分簇，所述第二分簇包括的电能表与所述第二分簇中包括的标记节点监测模块位于同一电网分支上，所述第二分簇中包括的标记节点监测模块所属的第一分簇记为目标分簇；所述方法还包括：将所述第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位作为所述第二分簇对应的目标相位；其中，所述第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为所述目标相位；根据所述目标分簇中的监测模块在所述目标相位上的单相电压序列、所述第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列进行相关性计算，得到所述目标分簇中的监测模块与所述第二分簇中包括的电能表之间在所述目标相位上的相关系数；基于在所述目标相位上的相关系数，确定所述第二分簇中包括的电能表与所述目标分簇中的监测模块在所述目标相位上具有拓扑关系。
19.为达到上述目的，本发明第二方面实施方式提出了一种基于tlcc的台区拓扑关系识别装置，应用于低压配电网络，所述低压配电网络包括若干个监测模块，以及与所述监测模块连接的电能表；其中，所述监测模块采集的第一电压序列与所述电能表采集的第二电压序列之间存在时间滞后；所述若干个监测模块包括主节点监测模块、标记节点监测模块；所述装置包括：确定模块，用于确定滞后搜索范围以及所述若干个监测模块的标记节点监测模块；其中，所述标记节点监测模块位于所述主节点监测模块的子节点上；移动处理模块，用于在所述滞后搜索范围内对所述第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列；相关性计算模块，用于利用所述移动后电压序列、所述第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合；聚类处理模块，用于基于所述相似度集合进行聚类处理，得到所述标记节点监测模块与所述电能表之间的拓扑关系，以确定与所述标记节点监测模块位于同一电网分支上的电能表。
20.根据本发明实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别装置，基于监测模块和电能表的电压数据采样间隔，确定电能表电压数据的滞后搜索范围，然后基于滞后搜索范围计算电能表和监测模块之间的电压相似度，得到时间滞后互相关性的相似度集合，基于相似度集合进行聚类处理，根据聚类处理的结果可以确定出监测模块和电能表之间的拓扑关系。本发明实施方式通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，可以有效地刻画不同时间序列之间的相似性，提高了拓扑识别的准确率。
21.为达到上述目的，本发明第三方面实施方式提出了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述中任一项实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法。
22.根据本发明实施方式的计算机设备，在处理器执行计算机程序时，通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，可以有效地刻画不同时间序列之间的相似性，提高了拓扑识别的准确率。
23.为达到上述目的，本发明第四方面实施方式提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法。
24.根据本发明实施方式的计算机可读存储介质，在计算机程序被处理器执行时，通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，可以有效地刻画不同时间序列之间的相似性，提高了拓扑识别的准确率。
25.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.图1为根据本说明书一个实施方式提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法的应用场景示意图。
27.图2为根据本说明书一个实施方式提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法的流程图。
28.图3为根据本说明书一个实施方式提供的标记节点监测模块确定方法的流程图。
29.图4为根据本说明书一个实施方式提供的第一平均相关矩阵确定方法的流程图。
30.图5为根据本说明书一个实施方式提供的相关性量化计算方法的流程图。
31.图6为根据本说明书一个实施方式提供的标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系识别方法的流程图。
32.图7a为根据本说明书一个实施方式提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法的流程图。
33.图7b为根据本说明书一个实施例提供的低压配电网络拓扑结构示意图。
34.图7c为根据本说明书一个实施例提供的低压配电网络拓扑结构示意图。
35.图8为根据本说明书一个实施方式提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别装置的结构框图。
36.图9为根据本说明书一个实施方式提供的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
37.下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
38.低压配电网络中主要的电能表类型有hplc电能表和rs485电能表两种，两种电能表由于通信原理的差别，导致其在数据同步和拓扑计算时存在一定的区别。hplc电能表是基于电力线载波通信的电能表，该类电能表通过时钟同步保证采集到的电流、电压等用电信息是同一时刻的。rs485电能表是基于rs485串口通信的电能表，该类电能表通过串口和二级采集器进行控制交互和数据传输。由于rs485本身通信速率较低，同时二级采集器需要分时对下属的电能表进行控制，导致同一个二级采集器接收到的上报的电压、电流等用电数据可能并不是同一个时刻的。通常出现一定的采集延迟，导致部分电能表上一采集时刻的数据可能在下一时刻才会上报。通常来说在对含有rs485电能表的配电网络进行拓扑计算时，不能直接计算相关系数，否则时间的偏差会导致计算结果大相径庭，识别效果非常差。因此，这种情况下的拓扑计算，需要考虑先对采集到的数据进行时间序列对齐。
39.相关技术中还采用了计算动态时间弯曲距离(dynamic time warping,dtw)来判断电压曲线相似度的识别方法，来避免时间不对齐序列间的距离度量问题。但是低压配电网中，相同相位和不同相位的电压曲线间的dtw距离可能并没有明显的分簇和距离差异，结果不能刻画真实的曲线相似性，导致计算效果差。
40.图1是本说明书提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法应用的场景示意图。以居民区为例，通常情况下居民区中都会配有低压配电网络用于向用电居民输送电力资源，为了保障低压配电网络的正常运行，会在低压配电网络的各个分支节点设置监测模块，用于对低压配电网络进行电气监测、故障监测、温度传感等。图1是以包括变压器、分支线和表箱三层拓扑的低压配电网络为例的示意图。如图1所示，在台区变压器设置有变压器监测模块，在多个分支线分别设置有分支线监测模块，在多个表箱中分别设置有表箱监测模块以及与表箱监测模块连接的多个单相电能表。其中，变压器监测模块、分支线监测模块和表箱监测模块可以分别为本说明书实施方式中的监测模块。比如，变压器监测模块可以是主节点监测模块，分支线监测模块可以是标记节点监测模块，表箱监测模块可以是位于标记节点监测模块的子节点上的监测模块。在本场景示例中，单相电能表可以包含基于rs485串口通信的rs485电能表。
41.在一些可实现的方式中，监测模块可以为ltu(line terminal unit)，可以采集被监测线路上的三相电压序列。在本场景示例中，采用a相、b相和c相来表示三相电压。
42.在本场景示例中，首先对监测模块之间的拓扑关系进行计算，然后根据电能表与监测模块(不包括主节点监测模块)的电压序列的时间滞后互相关性，计算得到电能表与监测模块之间的拓扑关系，最终得到低压配电网络的完整拓扑关系。
43.示例性说明如何对监测模块之间的拓扑关系进行计算。低压配电网络中设置有若干个监测模块，将其中的除去主节点监测模块(变压器监测模块)以外的任意两个监测模块分别记为监测模块l1和监测模块l2。将监测模块l1采集的电压序列记为u1，包括在a相上的a相电压序列l
a1
，在b相上的b相电压序列l
b1
，以及在c相上的c相电压序列l
c1
。将监测模块l2采集的电压序列记为u2，包括在a相上的a相电压序列l
a2
，在b相上的b相电压序列l
b2
，以及在c相上的c相电压序列l
c2
。
44.根据任意两个监测模块采集到的相位电压序列计算任意两个单相电压序列之间的相关系数，构成相关系数矩阵。示例性地，根据监测模块l1采集的电压序列u1和监测模块l2采集的电压序列u2，计算电压序列l
a1
与电压序列l
a2
之间的相关系数，记为p
a1a2
；计算电压序列l
b1
与电压序列l
b2
之间的相关系数，记为p
b1b2
；电压序列l
c1
与电压序列l
c2
之间的相关系数，记为p
c1c2
。示例性地，得到监测模块l1采集的电压序列u1和监测模块l2采集的电压序列u2之间的相关系数矩阵如下。
[0045][0046]
取相关系数矩阵中同相上的单相电压序列相关系数作为目标元素。示例性地，取相关系数矩阵p中同相上的单相电压序列相关系数p
a1a2
，p
b1b2
以及p
c1c2
作为目标元素。统计目标元素中的有效相位数n。需要说明的是，监测模块在采集电压序列时，可能存在没有采集到某个相位上的电压序列，或者采集到的某个相位上的电压序列值为异常值的情况。在本说明书的实施方式中，由于对监测模块采集的电压数据进行采样时去除了空值和异常值的电压值，因此没有采集到电压序列的相位或者采集到异常值的相位可以理解为无效相位。示例性地，若监测模块l1在a相上没有采集到a相电压序列，或者采集到的a相电压序列为异常值，则电压序列l
a1
为无效相位的电压序列，可以置为0。可以理解的是，目标元素中，
2，-1，0，1，2}。将电压序列v中第一采样时刻t1的数据记为v
t1
，第二采样时刻t2的数据记为v
t2
，第三采样时刻t3的数据记为v
t3
，以此类推。将电压序列v中的元素分别按步长s做数据移动，例如，当步长s取-1时，表示电压序列v中的元素集体向前一时刻移动一位，得到移动后的电压序列v’。在移动后的电压序列v’中，第一采样时刻t1的数据为v
(t-1)1
，第二采样时刻t2的数据为v
(t-1)2
，第三采样时刻t3的数据为v
(t-1)3
，以此类推。在一些情况中，移动后的电压序列v’中，某些采样时刻对应的采样数据可能会有缺省，在做移动处理后，可以在对应缺省位置插入数值0，以保证在计算移动后的电压序列v’与第一电压序列u的相关系数时，两个序列中的元素个数是一致的，避免计算出现异常情况。对于本身具有时钟同步功能以保证电能表和台区分支线路采集到的电流、电压等用电信息是同一时刻的电能表，可以取滞后间隔为0。
[0057]
分别计算多个移动后的电压序列与另一个电压序列的相关系数。示例性地，分别计算电能表电压序列v按移动步长s＝{-2，-1，0，1，2}移动后的5个序列与标记节点监测模块电压序列u中a相电压序列的相关系数。在计算得到的5个相关系数中，将最大值的相关系数作为电能表电压序列v与标记节点监测模块电压序列u中a相电压序列的相似度。电能表电压序列v与标记节点监测模块电压序列u中b相和c相电压序列的相似度可以按照同样的方法计算得到。
[0058]
根据低压配电网络中电能表电压序列与标记节点监测模块电压序列在单相上的相关系数，生成三相相关系数集合，用于对电能表和标记节点监测模块进行聚类识别，可以得到电能表和标记节点监测模块之间的拓扑关系。需要说明的是，基于三相相关系数进行聚类处理的电能表，电能表可以被划分到标记节点监测模块的a、b、c三相中的任意一相聚类分簇中。在本场景示例中，通过统计电能表采样和监测模块采样之间的滞后样点间隔，并利用搜索空间拓展因子确定滞后搜索范围，用于计算电能表采集的数据与监测模块采集的数据之间的滞后相关性，避免了dtw等其他相似性度量存在的问题，有效地刻画了存在采样时间滞后的不同序列之间的相似性。
[0059]
至此，已经得知电能表和标记节点监测模块之间的拓扑关系，即与标记节点监测模块位于同一电网分支的目标电能表。需要进一步地确定这些目标电能表与表箱监测模块的拓扑关系。具体地，对这些目标电能表的电压数据和通过前述拓扑关系计算确定的表箱监测模块的电压数据进行采样。在标记节点监测模块的分簇中，标记节点监测模块所在的聚类分簇包括有标记节点监测模块和若干表箱监测模块，这些表箱监测模块可以位于标记节点监测模块的子节点上。计算这些目标电能表的电能表电压序列和该若干表箱监测模块电压序列在单相上的相关系数，确定电能表与表箱监测模块之间的拓扑关系。
[0060]
本场景示例中，从一个角度看，结合前文已经确定的“变压器监测模块-分支线监测模块-表箱监测模块的拓扑关系”，可以在此基础上增加电能表与表箱监测模块之间的拓扑关系，得到低压配电网络的完整拓扑关系。从另一个角度看，结合前文已经确定的“变压器监测模块-分支线监测模块-表箱监测模块的拓扑关系”，而且可以基于前文已经确定的“电能表和标记节点监测模块之间的拓扑关系”，确定与标记节点监测模块在同一电网分支的目标电能表，可以结合电能表与表箱监测模块之间的拓扑关系，将目标电能表与对应的表箱监测模块连接起来，得到低压配电网络的完整拓扑关系。在本场景示例中，采用先对监测模块先聚类成大簇，再对电能表聚类为小簇的方法，避免了台区内部电压相似度距离密
度不均衡的问题。
[0061]
图2是根据本说明书实施方式提供的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法的流程图。本说明书实施方式提供一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法，应用于低压配电网络。低压配电网络包括若干个监测模块，以及与监测模块连接的电能表。其中，监测模块采集的第一电压序列与电能表采集的第二电压序列之间存在时间滞后。若干个监测模块包括主节点监测模块、标记节点监测模块；参考图2所示，该方法可以包括以下步骤。
[0062]
s210、确定滞后搜索范围以及若干个监测模块的标记节点监测模块；其中，标记节点监测模块位于主节点监测模块的子节点上。
[0063]
其中，滞后搜索范围用于表示电压序列的移动步长取值范围。在一些情况下，低压配电网络中配有基于串口通信的电能表，由于通信方式本身可能存在通信速率较低的情况，导致某一时刻监测模块接收到的此类电能表上报的电压、电流等用电数据可能并不是当前时刻的，通常出现一定的采集延迟。通常来说，在对监测模块和电能表进行拓扑计算时，不能直接计算两者的相关系数，否则数据采集的时间偏差会导致计算结果大相径庭，最终导致识别效果较差。因此，需要确定滞后搜索范围，来帮助更准确地刻画监测模块采集到的电压序列与电能表采集的电压序列之间的时间滞后相关性。在一些实施例中，滞后搜索范围可以根据第二电压序列与第一电压序列的滞后样点间隔确定。
[0064]
其中，标记节点监测模块可以是用于表示低压配电网络中与主节点监测模块的相似性最大的监测模块。主节点监测模块可以是用于表示台区变压器的变压器监测模块。为了确定标记节点监测模块与电能表的连接关系，需要在若干个监测模块中确定标记节点监测模块。具体地，若干个监测模块包括主节点监测模块、标记节点监测模块，计算各监测模块与主节点监测模块之间的相似性，根据计算得到的相似性确定标记节点监测模块。
[0065]
s220、在滞后搜索范围内对第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列。
[0066]
其中，第二电压序列可以是电能表在单日预设时间段内采集的单相电压时序数据。示例性地，第二电压序列可以是电能表在单日内某5分钟内或15分钟内的电压数据，采集电压的时刻不少于70个，例如采集样点数为80，则可获取到台区中所有电能表在同一日相同时间段内采集的电压数据，每个电压序列分别包括80个电压值。
[0067]
具体地，按照滞后搜索范围内的步长取值将第二电压序列中的电压值向前时刻或后时刻移动对应的时刻数，可以得到多个不同步长取值下对应的移动后的电压序列。需要说明的是，多个移动后电压序列可以具有相同的长度。
[0068]
s230、利用移动后电压序列、第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合。
[0069]
其中，第一电压序列中的单相电压序列可以是监测模块采集的在a相上的a相电压序列，在b相上的b相电压序列以及在c相上的c相电压序列中的任一个。第一电压序列可以是监测模块在单日预设时间段内采集的三相电压数据。具体地，可以是监测模块在单日内某5分钟内或15分钟内的三相电压数据，采集电压的时刻不少于70个，例如采集样点数为80，则可获取到台区中所有监测模块在同一日相同时间段内采集的三相电压数据，每个单相电压序列分别包括80个电压值。
[0070]
其中，相关性量化计算表示分别计算每一个移动后电压序列与第一电压序列中的a相、b相和c相电压序列的相关系数，可以得到由所有移动后电压序列与第一电压序列在三
个相位上的相关系数构成的相似度集合。
[0071]
在一些情况中，线路上任意节点电压幅值与该相母线电压、节点距首端的电气距离、线路负荷分布有关。相邻时刻，线路上任意节点的电压变化量(方向与幅度)主要与上游各段线路的流过有功功率变化量(线路总体负荷时间特性)、上游各段线路长度和上游节点电压幅值相关。低压配电网络中同一分支上各节点的电压收到阻抗和负载功率影响，阻抗反应为电气距离时，相同有功负载下，电气距离越近，电压相似性越高；相同电气距离时，有功负载越大，电压相似性约高。单电源线路，同一时刻断面下，沿线节点电压幅值呈现逐渐递减的变化规律。当线路间的总体负荷特性存在差异时，位于相同出线且电气距离较近的用户相似性将高于其与位于不同出线的用户间的相似性，且电气距离越近，用户间的相似性越高。在一些实施例中，考虑到避免电压绝对值差异对计算结果的影响，可以引入皮尔逊相关系数来衡量电压变化的相似性。
[0072]
皮尔逊相关系数r(x，y)的反映了2个序列x和y之间的线性相关程度的统计：
[0073][0074]
其中，cov(x，y)的为序列x和序列y的协方差；σ(x)和σ(y)分别为序列x和序列y的标准差。对电压的相关性进行量化计算，同时考虑电压的时序变化，节点u、v的电压时序曲线的皮尔逊相关系数为：
[0075][0076]
其中，u
u,t
、u
v,t
分别为节点u、v的电压时序曲线在t时间断面的电压。本说明书实施方式中的监测模块和电能表可以是用于计算皮尔逊相关系数的节点。
[0077]
s240、基于相似度集合进行聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，以确定与标记节点监测模块位于同一电网分支上的电能表。
[0078]
其中，相似度集合表示经过s230步骤计算得到的电能表电压序列与标记节点监测模块的电压序列在三个相位上的相似度集合。聚类处理表示对电能表进行聚类处理，以使电能表可以根据其电压序列与标记节点监测模块的电压序列的相似性进行聚类分簇。具体地，可以根据标记节点监测模块的数量与相位项数设定用于电能表聚类的分簇数，并基于上述相似度集合对电能表进行聚类，以得到与标记节点监测模块在单相相位上相似性最大的电能表分簇。其中，相位项数可以取3。单相相位可以是a相、b相、c相中的任一个。
[0079]
标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，表示将电能表进行聚类处理得到聚类分簇后，将电能表分簇中的电能表连接至对应的相似性最大的标记节点监测模块的分支线路上，得到电能表的归属关系，从而可以得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。具体地，可以将聚类处理后得到的电能表分簇中的电能表按照与标记节点监测模块相似性最大的相位连接至标记节点监测模块的对应相位的分支线路上。
[0080]
确定与标记节点监测模块位于同一电网分支上的电能表，表示将标记节点监测模块所在分支线路作为低压配电网络的电网分支，根据得到的标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，可以确定电能表所属的电网分支。具体地，可以根据电能表所在的标记节点监测模块的分支线路将电能表纳入到该标记节点监测模块所在的电网分支。需要说明的
是，标记节点监测模块所在分支线路可以为低压配电网络中以标记节点监测模块为主节点的分支线路，标记节点监测模块的分支线路可以为标记节点监测模块的子节点所在的分支线路。
[0081]
在一些实施方式中，参考图3所示，标记节点监测模块的确定方式，可以包括以下步骤。
[0082]
s310、确定第一平均相关矩阵。
[0083]
其中，第一平均相关矩阵中的元素与若干个监测模块中除主节点监测模块之外任意两个监测模块对应，为若干个监测模块中除主节点监测模块之外任意两个监测模块之间的平均相关系数。
[0084]
其中，平均相关系数表示低压配电网络中除主节点监测模块之外的任意两个监测模块的电压序列在有效的同相相位上的平均相关性。在一些情况中，监测模块采集数据时，可能存在没有采集到某个相位上的电压序列，或者采集到的某个相位上的电压序列值为异常值的情况，使得在计算监测模块之间的相关性时，可能因相位异常导致相关系数计算错误，因而，通过平均相关系数以消除相位异常对监测模块之间相关性计算的影响。具体地，根据任意两个监测模块采集的所有相位上的电压序列计算得到该两个监测模块的相关系数矩阵，其次取该相关系数矩阵中同相上的相关系数并求和得到求和后的相关系数，然后根据该两个监测模块的有效相位数对求和后的相关系数做平均计算得到该两个监测模块的平均相关系数。
[0085]
对低压配电网络中除主节点监测模块之外的任意两个监测模块计算平均相关系数，可以组成第一平均相关矩阵。
[0086]
s320、基于第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果；其中，第一分簇结果中包括若干第一分簇。
[0087]
其中，基于第一平均相关矩阵进行聚类处理，表示基于任意两个监测模块之间的平均相关系数对监测模块进行聚类分簇，以使相似性大的监测模块被划分到一起。第一分簇结果，表示聚类处理后得到的监测模块的聚类分簇和分簇数。第一分簇表示对监测模块进行聚类分簇后得到的监测模块分簇，簇内任意两个监测模块之间的相似性大于簇间任意两个监测模块之间的相似性。
[0088]
在一些情况中，低压配电网络中位于相同出线且电气距离较近的用户相似性将高于其与位于不同出线的用户间的相似性。因此，可以利用分支线相关性对监测模块进行亲和性聚类。具体地，可以采用亲和传播算法或轮廓系数法评估，基于第一平均相关矩阵将监测模块按照彼此之间的平均相似性进行划分，最终得到划分效果最优的监测模块分簇和分簇数，分簇数可以用于设定对电能表进行聚类分簇的分簇数。
[0089]
s330、根据主节点监测模块与第一分簇所包括的监测模块之间的相关系数，在第一分簇所包括的监测模块中确定标记节点监测模块。
[0090]
其中，标记节点监测模块表示第一分簇中与主节点监测模块相似性最大的监测模块。在一些情况中，低压配电网络中同一分支上各节点的电压受到阻抗和负载功率影响，阻抗反应为电气距离时，相同有功负载下，电气距离越近，电压相似性越高；相同电气距离时，有功负载越大，电压相似性越高。单电源线路，同一时刻断面下，沿线节点电压幅值呈现逐渐递减的变化规律。因此，低压配电网络中同一分支上，有功负载相同时，第一分簇中与主
节点监测模块的电气距离最近的监测模块为标记节点监测模块；电气距离相同时，第一分簇中有功负载最大的监测模块为标记节点监测模块。
[0091]
在一些实施例中，计算主节点监测模块与第一分簇中包含的监测模块之间的相关系数可以采用计算皮尔逊相关系数的方式。将主节点监测模块与第一分簇所包括的监测模块之间的最大相关系数所对应的监测模块确定为标记节点监测模块。
[0092]
上述对监测模块之间的拓扑关系进行识别的方法，采用了平均相关系数来衡量任意两个监测模块之间的相似性，避免了相位异常导致的相关系数错误。
[0093]
在一些实施方式中，参考图4所示，确定第一平均相关矩阵，可以包括：
[0094]
s311、基于若干个监测模块中除主节点监测模块之外的任意两个监测模块所采集的第一电压序列，确定相关系数矩阵。
[0095]
其中，相关系数用于表示任意两个监测模块所采集的第一电压序列的曲线相似度。
[0096]
具体地，任意两个监测模块包括第一监测模块和第二监测模块。分别对第一监测模块采集的任一个单相电压序列和第二监测模块采集的任一个单相电压序列进行皮尔逊相关系数计算。在一个示例中，在第一监测模块和第二监测模块采集的三相电压序列中的a相、b相和c相上的单相电压序列均为有效数据的情况下，则经过皮尔逊相关系数计算后，可得到第一监测模块和第二监测模块之间的9个皮尔逊相关系数，即第一监测模块的a相电压序列分别与第二监测模块的a相电压序列、b相电压序列和c相电压序列之间的皮尔逊相关系数，第一监测模块的b相电压序列分别与第二监测模块的a相电压序列、b相电压序列和c相电压序列之间的皮尔逊相关系数，以及第一监测模块的c相电压序列分别与第二监测模块的a相电压序列、b相电压序列和c相电压序列之间的皮尔逊相关系数。基于上述计算理论，可得到台区中任意两个监测模块之间的多个皮尔逊相关系数，所有皮尔逊相关系数可以构成相关系数矩阵。
[0097]
s313、在相关系数矩阵中确定目标元素；其中，目标元素用于表示任意两个监测模块所采集的第一电压序列中同相上的单相电压序列之间的相关程度。
[0098]
具体地，以上述第一监测模块和第二监测模块为例，目标元素可以包括第一监测模块和第二监测模块所采集的电压序列在a相上的a相相关系数、在b相上的b相相关系数和在c相上的c相相关系数。
[0099]
s315、利用目标元素以及有效相位数进行平均计算，确定第一平均相关矩阵中的元素；其中，有效相位数用于表示处于有效状态的目标元素的数量。
[0100]
在本说明书的实施方式中，监测模块在采集电压序列时，可能在某个相位上采集到的电压序列值为空值或者异常值，则该相位为无效相位，计算出的对应相位的相关系数也是无效的。有效相位数可基于任意两个监测模块分别对应的三相电压时序数据中的有效相位的数量来得到。在一种可实现的方式中，监测模块无效的相位对应计算得出的所有相关系数可用数值0代替。
[0101]
具体地，以上述第一监测模块和第二监测模块为例，计算第一监测模块和第二监测模块之间的平均相关系数包括：在相关系数矩阵中获取第一监测模块和第二监测模块之间的a相相关系数、b相相关系数以及c相相关系数作为目标元素。若三个相关系数中有一个值为0，则第一监测模块和第二监测模块的有效相位数为2。在一个示例中，第一监测模块采
集的电压序列中a相电压序列为空值，第二监测模块采集的三相电压序列均为有效数据，在计算第一监测模块与第二监测模块之间的相关系数时，第一监测模块的a相电压序列与第二监测模块的a相电压序列、b相电压序列和c相电压序列之间的相关系数值均为0，其余相关系数均是有效数据，则第一监测模块与第二监测模块之间的a相相关系数为0，是无效状态的目标元素，b相相关系数和c相相关系数均为处于有效状态的目标元素，则有效相位数为2。
[0102]
然后计算第一监测模块和第二监测模块的a相相关系数、b相相关系数、c相相关系数三者之和，记为同相相关系数和，将同相相关系数和与有效相位数的商作为第一监测模块与第二监测模块之间的平均相关系数。
[0103]
基于上述计算过程，可以计算得到台区中任意两个监测模块之间的平均相关系数，所有的平均相关系数构成第一平均相关矩阵。
[0104]
上述方法采用了电压序列的三相相关系数和有效相位数来计算监测模块之间的平均相关系数，避免了相位异常导致的相关系数错误。
[0105]
在一些实施方式中，基于第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果，可以包括：采用亲和传播算法或轮廓系数法，对第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果。
[0106]
具体地，根据第一平均相关矩阵，可以采用亲和传播算法对若干个监测模块进行聚类分簇，得到划分效果最优的监测模块分簇和分簇数，以保证簇内任意两个监测模块之间的相似性大于簇间任意两个监测模块之间的相似性。
[0107]
在一些实施方式中，滞后搜索范围是根据第二电压序列与第一电压序列的滞后样点间隔确定的；在滞后搜索范围内对第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列，可以包括：按照滞后搜索范围内的预设步长对第二电压序列进行移动处理，得到多个移动后电压序列。
[0108]
其中，滞后搜索范围的确定可以通过统计电能表和标记节点监测模块之间数据的最大滞后采样间隔，并根据搜索空间拓展因子拓展该最大滞后采样间隔以得到滞后搜索范围。具体地，统计电能表和标记节点监测模块之间数据的滞后采样时刻记为滞后样点间隔ni，统计得到最大滞后间隔n＝max(ni)，i为样本编号。根据最大滞后间隔设置电压序列的滞后搜索范围为scope＝[-w*n，w*n]。
[0109]
滞后搜索范围内的预设步长表示电压序列中的元素向前时刻或后时刻移动的时刻数。
[0110]
示例性地，第一电压序列可以包括电压序列u，第二电压序列可以包括电压序列v。比如，通常电能表序列滞后1个采样时刻，则最大滞后间隔n可以取1。w为搜索空间拓展因子，通常可以取2，则滞后搜索范围scope＝[-2，2]。对于该滞后搜索范围，预设步长可以是s＝{-2，-1，0，1，2}。将电压序列v中第一采样时刻t1的数据记为v
t1
，第二采样时刻t2的数据记为v
t2
，第三采样时刻t3的数据记为v
t3
，以此类推。将电压序列v中的元素分别按步长s做数据移动，例如，当步长s取-1时，表示电压序列v中的元素集体向前一时刻移动一位，得到移动后的电压序列v’。在移动后的电压序列v’中，第一采样时刻t1的数据为v
(t-1)1
，第二采样时刻t2的数据为v
(t-1)2
，第三采样时刻t3的数据为v
(t-1)3
，依此类推。在一些情况中，移动后的电压序列v’中，某些采样时刻对应的采样数据可能会有缺省，在做移动处理后，可以在
对应缺省位置插入数值0，以保证在计算移动后的电压序列v’与第一电压序列u的相关系数时，两个序列中的元素个数是一致的，避免计算出现异常情况。在另一些实施例中，对于本身具有时钟同步功能以保证采集到的电流、电压等用电信息是同一时刻的电能表，比如对于hplc电能表，可以取滞后间隔为0。
[0111]
基于滞后搜索范围内每一个预设步长的取值，对第二电压序列进行移动处理，可以得到多个移动后电压序列。
[0112]
在一些实施方式中，参考图5所示，利用移动后电压序列、第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合，可以包括：
[0113]
s231、获取任一移动后电压序列与第一电压序列中的单相电压序列之间的序列相关系数。
[0114]
具体地，以上述第一电压序列u和第二电压序列v为例，获取移动后电压序列v’与电压序列u中的单相电压序列之间的序列相关系数包括：分别计算单相电压序列v’与三相电压序列u在a相上的a相相关系数、在b相上的b相相关系数以及在c相上的c相相关系数，可以得到3个单相相关系数。基于上述计算步骤，可以得到任意移动后电压序列与第一电压序列之间的单相相关系数。
[0115]
s233、在序列相关系数中确定满足预设条件的目标序列相关系数。
[0116]
其中，预设条件表示在算法中预先设定的从上述得到的相关系数中获取的数据需要满足的条件。目标序列相关系数表示根据预设条件从上述相关系数中获取得到的数据。在一些实施例中，预设条件可以是取出序列相关系数中值最大的相关系数。
[0117]
s235、基于目标序列相关系数构建相似度集合。
[0118]
其中，相似度集合可以是由目标序列相关系数构成的相关系数矩阵。
[0119]
在一些实施例中，对任意电能表采集的单相电压序列在滞后搜索空间内按照某步长移动后可以得到一个移动后电压序列，计算该移动后电压序列与任意监测模块采集的任一单相电压序列的皮尔逊相关系数，可以得到该移动后电压序列与该监测模块采集的电压序列在三个相位上的相关系数。重复该步骤，可以得到任意电能表的单相电压序列在滞后搜索空间内移动后得到的多个移动后电压序列与任意监测模块的电压序列之间的皮尔逊相关系数集合r_offset＝{rj}，其中j为搜索范围编号。取所有电能表对应的{rj}集合中最大的相关系数构成电能表与监测模块的相似度集合。
[0120]
具体地，以上述第二电压序列v和第一电压序列u为例，将第二电压序列v按滞后搜索范围内的预设步长s＝{-2，-1，0，1，2}分别移动后得到5个移动后电压序列，分别计算移动后电压序列与电压序列u在a相、b相和c相上的皮尔逊相关系数，可以得到15个皮尔逊相关系数，构成该电能表与电压序列u对应的监测模块之间的相关系数集合。设置预设条件为取该相关系数集合中最大的相关系数作为该电能表与电压序列u对应的监测模块之间的相似度，比如在该相关系数集合中，第二电压序列v按步长s＝-1移动得到的移动后电压序列与电压序列u在a相上的皮尔逊相关系数是最大的，则将该相关系数作为目标序列相关系数，放入电能表与监测模块的相似度集合p。
[0121]
上述相似度计算方法考虑了实际电能表采集数据时主要是数据上报延迟而采集时间偏差较小的情况，利用电压序列在时间对齐时刻相关性最大，且同相的相关性大于不同相的相关性，通过滞后相关系数计算和动态搜索，可以大大降低dtw等方法计算不同步时
间序列时的运算量，可以方便在边缘设备中部署。
[0122]
在一些实施方式中，参考图6所示，基于相似度集合进行聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，可以包括：
[0123]
s241、基于相似度集合确定第二电压序列与第一电压序列中的单相电压序列之间的等效距离集合。
[0124]
其中，等效距离可以用于衡量电能表分布的空间距离关系和负荷分布对电能表聚类的影响。在一些实施例中，等效距离可以基于电能表与监测模块之间的相似度得到。具体地，以上述步骤s235得到的电能表与监测模块的相似度集合p为例，可以采用等效距离d＝1-p计算得到任意电能表采集的第二电压序列与任意监测模块采集的第一电压序列之间的等效距离集合。
[0125]
s243、对等效距离集合进行层次聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。
[0126]
基于上述得到的等效距离集合对电能表进行层次聚类处理，具体地，可以包括：(1)将所有电能表放入一个初始簇。将分裂簇和原始簇作为两个对象簇置空；(2)在所有簇中选取具有最大直径的簇，找出该簇中与其他元素平均距离最大的一个元素放入分裂簇，剩余的放入原始簇；(3)不断地在原始簇中找出一个元素，使该元素与分裂簇中元素的最小距离小于等于该元素与原始簇中其他元素的最小距离。把该元素放入分裂簇中，直到原始簇中找不到满足上述条件的元素为止。此时，分裂簇和原始簇与其他簇一起形成新的簇集合；(4)重复第2步和第3步，直到簇的数目达到终止的条件。其中，最大平均距离和最小距离可以基于等效距离集合进行计算得到。
[0127]
在一些实施方式中，对等效距离集合进行层次聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，可以包括：按照预设分簇数对等效距离集合进行层次聚类处理，得到第二分簇结果；其中，第二分簇结果包括若干第二分簇。在第二分簇结果中确定需要划分处理的待处理分簇；其中，待处理分簇中的电能表数量小于电能表数量阈值，或者，待处理分簇中没有包括标记节点监测模块。将待处理分簇中的电能表加入至第二分簇结果中包括一个标记节点监测模块的第二分簇中，得到新的第二分簇结果。基于新的第二分簇结果，确定标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。
[0128]
其中，第二分簇表示与标记节点监测模块在同相相位上的电压相似性最大的电能表分簇。
[0129]
在一个实施例中，用于层次聚类的预设分簇数可以是通过本说明书实施方式提供的一种基于tlcc的台区拓扑关系识别方法中的步骤s320得到的监测模块的分簇数，以及相位项数确定的。具体地，通过步骤s320得到监测模块的分簇数k，监测模块采集的电压序列可以包括三个相位的电压序列，则相位项数可以为3，根据该分簇数k和相位项数可以设定对电能表进行层次聚类的分簇数为3k。上述基于等效距离集合对电能表进行层次聚类处理的过程在分簇数达到了预设分簇数条件3k时终止聚类，可以得到将电能表按照与标记节点监测模块的单相相位电压序列相似性进行聚类划分的第二分簇结果，单相相位可以包括a相、b相、c相中的任一个。
[0130]
上述方法将监测模块有效的分簇数用于电能表的初次聚类，而不是直接采用表数作为聚类数对电能表进行聚类，避免了空间上物理距离靠近不同电能表之间的皮尔逊相关
系数可能比物理距离远的不同电能表之间的皮尔逊相关系数更大和皮尔逊相关系数大小与负荷分布有关引入的识别错误问题。
[0131]
在一些情况中，由于计算误差等原因，通过聚类处理得到的电能表分簇结果可能并不理想，需要对结果不理想的分簇中的电能表重新进行聚类识别。本说明书的实施方式中，预先设置一个电能表的待处理分簇，用于存放前述聚类处理后结果不理想的分簇中的电能表。在一个示例中，通过聚类分簇后的电能表可能存在孤立值。其中，孤立值表示通过聚类后的电能表数量远小于预设期望值的分簇。需要对该分簇中的电能表重新进行聚类识别。具体地，可以设置孤立数阈值m，当分簇中的电能表数量少于m时，去除该分簇，将该分簇中的电能表放入待处理分簇。在另一个示例中，通过聚类处理后的分簇中的电能表可能没有划分到任意监测模块的任一相位分支线中，则去除该分簇，将该分簇中的电能表放入待处理分簇。
[0132]
在一些实施例中，将待处理分簇中的电能表加入至第二分簇结果中，可以包括：计算待处理分簇中的电能表与其他分簇的相关性，根据相关性确定将待处理分簇中的电能表放入某个分簇中。具体地，可以分别计算待处理分簇中的电能表与其他分簇中的电能表的平均相关性，根据得到的最大的平均相关性将待处理分簇中的电能表放入对应的分簇中。还可以计算待处理分簇中的电能表与其他分簇中的任一电能表的相关性，根据得到的最大的相关性将待处理分簇中的电能表放入对应的分簇中。最终得到所有电能表的新的第二分簇结果。
[0133]
在一些实施例中，基于新的第二分簇结果，确定标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，可以包括：将新的第二分簇结果中的电能表分簇放入与其相关性最大的标记节点监测模块所在分簇中，并将电能表分簇中的电能表连接至标记节点监测模块的分支线路上，可以得到电能表与标记节点监测模块之间的拓扑关系。具体地，可以分别计算新的第二分簇中电能表采集的单相电压序列与任意标记节点监测模块的三相电压序列在a相、b相和c相上的平均相关系数。根据计算得到的在某个相位上的最大平均相关系数，将新的第二分簇中的电能表放入对应的标记节点监测模块所在分簇下的该相位分簇中，并将该第二分簇中的电能表连接至标记节点监测模块的该相位分支线路上，可以得到电能表与标记节点监测模块之间的拓扑关系。
[0134]
在一些情况中，通过聚类处理后的分簇中的电能表可能被划分到多个相位分簇中，包括被划分到同一个标记节点监测模块的一个以上相位分簇中，或者被划分到多个不同的标记节点监测模块的多个相位分簇中。在本说明书的实施方式中，可以将该簇中电能表被划分到的相位分簇的数量作为电能表在簇内重新聚类的分簇数，对该簇中的电能表重新聚类。示例性地，假设一个电能表分簇被同时划分到同一个监测模块的a相和b相的相位分簇中，则该电能表分簇被划分到的相位分簇的数量为2，将分簇数设为2，对该电能表分簇重新进行聚类处理，得到分别只对应于一个相位分簇的2个新的电能表分簇，最终可以得到电能表与标记节点监测模块的单相拓扑关系。
[0135]
通过上述方法识别标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系，采用了先对监测模块聚类成大簇，再对电能表聚类为小簇的方法，避免了台区内部电压相似度距离密度不均衡的问题。未直接采用表数作为分簇数对电能表进行聚类，避免了空间上物理距离靠近不同电能表之间的皮尔逊相关系数可能比物理距离远的不同电能表之间的皮尔逊相关系
数更大，以及皮尔逊相关系数大小与负荷分布有关引入的识别错误问题。
[0136]
在一些实施方式中，参考图7a所示，基于相似度集合进行聚类处理得到有若干第二分簇，第二分簇包括的电能表与第二分簇中包括的标记节点监测模块位于同一电网分支上，第二分簇中包括的标记节点监测模块所属的第一分簇记为目标分簇。该基于tlcc的台区拓扑关系识别方法还可以包括以下步骤：
[0137]
s410、将第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位作为第二分簇对应的目标相位。
[0138]
其中，第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为目标相位。
[0139]
其中，以3k为分簇数进行聚类得到的若干第二分簇，各第二分簇中包括一项标记节点监测模块的单相电压序列。比如，第二分簇中包括标记节点监测模块的a相电压数据。第二分簇中包括标记节点监测模块的b相电压数据。第二分簇中包括标记节点监测模块的c相电压数据。具体地，遍历第二分簇，检查第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位，作为连接至该标记节点监测模块的分支线路下的第二分簇中电能表的相位。
[0140]
示例性地，若检查到第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位为a相，则确定a相作为第二分簇对应的目标相位，且第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为a相。
[0141]
示例性地，若检查到第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位为b相，则确定b相作为第二分簇对应的目标相位，且第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为b相。
[0142]
示例性地，若检查到第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位为c相，则确定c相作为第二分簇对应的目标相位，且第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为c相。
[0143]
s420、根据目标分簇中的监测模块在目标相位上的单相电压序列、第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列进行相关性计算，得到目标分簇中的监测模块与第二分簇中包括的电能表之间在目标相位上的相关系数。
[0144]
其中，在一些实施例中，监测模块可以是在目标分簇中除标记节点监测模块之外的表箱监测模块，且表箱监测模块为标记节点监测模块的子节点。具体地，参考图7b所示，对于具有“主节点监测模块-标记节点监测模块-表箱监测模块-电能表”的四层级低压配电网络拓扑结构，标记节点监测模块可以是与二级采集器对应的ltu。在对除主节点监测模块以外的监测模块进行聚类分簇得到第一分簇，以及在步骤s330中在第一分簇中确定标记节点监测模块以后，可以进一步确定第一分簇中除标记节点监测模块以外的监测模块为表箱监测模块。表箱监测模块位于标记节点监测模块的子节点上，从而可以得到表箱监测模块与标记节点监测模块的拓扑关系，也就可以得到“主节点监测模块-标记节点监测模块-表箱监测模块”之间的拓扑关系，需要进一步确定电能表和表箱监测模块之间的拓扑关系，即可最终确定低压配电网络的拓扑关系。
[0145]
在另一些实施例中，监测模块可以是在目标分簇中包括标记节点监测模块的表箱检测模块。具体地，参考图7c所示，对于具有“主节点监测模块-表箱监测模块-电能表”的三层级低压配电网络拓扑结构，在第一分簇中确定的标记节点监测模块表示位于主节点监测模块同一出线分支上的表箱检测模块中与主节点监测模块相似性最大的监测模块。在确定
标记节点监测模块以后，可以确定“主节点监测模块-表箱监测模块”之间的拓扑关系，需要进一步确定电能表和所有表箱监测模块之间的拓扑关系，即可最终确定低压配电网络的拓扑关系。
[0146]
在前文已经确定了标记节点监测模块、确定了位于同一电网分支上的电能表与标记节点监测模块的条件下，需要进一步确定第二分簇中电能表和目标分簇中监测模块的拓扑关系(或者说直接连接关系)。具体地，计算第二分簇中电能表的电压序列与目标分簇中的监测模块的电压序列的相似性。需要说明的是，目标相位上的单相电压序列的相位是已经确定的，在计算相似性时，计算在该相位下的电能表和监测模块的电压序列相似性。进一步的，采用滞后相关性计算方法计算第二分簇中电能表的电压序列与目标分簇中的监测模块的单相电压序列在该相位上的相关系数。
[0147]
示例性地，将任一第二分簇记为分簇f，分簇f中包括标记节点监测模块x中的任一相的单相电压序列、电能表采集的第二电压序列。分簇f中包括的标记节点监测模块x所属的第一分簇记为目标分簇，分簇f对应的目标相位为a相，将该目标分簇中的表箱监测模块在a相上的单相电压序列、分簇f中的电能表采集的第二电压序列进行相关性计算，得到若干相关系数。在此不再赘述b相、c相的具体情况。
[0148]
s430、基于在目标相位上的相关系数，确定第二分簇中包括的电能表与目标分簇中的监测模块在目标相位上具有拓扑关系。
[0149]
具体地，根据在目标相位下计算得到的第二分簇中电能表的电压序列与目标分簇中的监测模块的电压序列的相关系数，可以得到在监测模块的不同目标相位下与该监测模块相似性最大的电能表集合。将该集合中的电能表连接到对应的监测模块的相位分支线路，可以得到第二分簇中的电能表与目标分簇中的监测模块在目标相位上的拓扑关系。
[0150]
示例性地，分簇f中包括标记节点监测模块x，包括标记节点监测模块x所属的目标分簇包括表箱ltu1、表箱ltu2。若分簇f中包括标记节点监测模块x采集的a相电压序列、电能表1采集的第二电压序列、电能表2采集的第二电压序列、电能表3采集的第二电压序列、电能表4采集的第二电压序列。则获取表箱ltu1采集的a相电压序列，获取表箱ltu2采集的a相电压序列。
[0151]
计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的a相电压序列之间的相关系数c11，计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的a相电压序列之间的相关系数c12。若相关系数c11大于相关系数c21，则将电能表1连接在表箱ltu1采集的a相上。
[0152]
计算电能表2采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的a相电压序列之间的相关系数c21，计算电能表2采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的a相电压序列之间的相关系数c22。若相关系数c21小于相关系数c22，则将电能表2连接在表箱ltu2采集的a相上。
[0153]
计算电能表3采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的a相电压序列之间的相关系数c31，计算电能表3采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的a相电压序列之间的相关系数c32。若相关系数c31大于相关系数c32，则将电能表3连接在表箱ltu1采集的a相上。
[0154]
计算电能表4采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的a相电压序列之间的相关系数c41，计算电能表4采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的a相电压序列之间的相关系数c42。若相关系数c41小于相关系数c42，则将电能表4连接在表箱ltu2采集的a相上。
[0155]
需要说明的是，若相关系数c11小于相关系数c21，则将电能表1连接在表箱ltu2采
集的a相上。在此不再赘述。可以理解的是，电能表1、电能表2、电能表3、电能表4分别采集a相的第二电压序列的。
[0156]
示例性地，分簇f包括标记节点监测模块x，标记节点监测模块x所属的目标分簇包括表箱ltu1、表箱ltu2。若分簇f中包括标记节点监测模块x采集的b相电压序列、电能表1采集的第二电压序列、电能表2采集的第二电压序列、电能表3采集的第二电压序列、电能表4采集的第二电压序列，则获取表箱ltu1采集的b相电压序列，获取表箱ltu2采集的b相电压序列。进一步地计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的b相电压序列之间的相关系数，计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的b相电压序列之间的相关系数，如上文所描述，在此不再赘述。
[0157]
示例性地，分簇f包括标记节点监测模块x，标记节点监测模块x所属的目标分簇包括表箱ltu1、表箱ltu2。若分簇f中包括标记节点监测模块x采集的c相电压序列、电能表1采集的第二电压序列、电能表2采集的第二电压序列、电能表3采集的第二电压序列、电能表4采集的第二电压序列，则获取表箱ltu1采集的c相电压序列，获取表箱ltu2采集的c相电压序列。进一步地计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu1采集的c相电压序列之间的相关系数，计算电能表1采集的第二电压序列与表箱ltu2采集的c相电压序列之间的相关系数，如上文所描述，在此不再赘述。
[0158]
上述实施方式中，采用了监测模块簇内最大相关性同相分配方法，支持将电能表拓扑识别到最小分支单位，有效提高了拓扑识别的准确率。该方法只需电压数据进行分析，大大降低了电力通信网络的采集压力和运算单元的算力需求。
[0159]
本说明书的实施方式还提供了一种基于tlcc的台区拓扑关系识别装置800，应用于低压配电网络，低压配电网络包括若干个监测模块，以及与监测模块连接的电能表；其中，监测模块采集的第一电压序列与电能表采集的第二电压序列之间存在时间滞后；若干个监测模块包括主节点监测模块、标记节点监测模块。如图8所示，基于tlcc的台区拓扑关系识别装置800包括：确定模块810、移动处理模块820、相关性计算模块830以及聚类处理模块840。
[0160]
其中，确定模块，用于确定滞后搜索范围以及若干个监控单元的标记节点监控单元；其中，所述标记节点监控单元位于所述主节点监控单元的子节点上。
[0161]
移动处理模块，用于在滞后搜索范围内对第二电压序列进行移动处理，得到移动后电压序列。
[0162]
相关性计算模块，用于利用移动后电压序列、第一电压序列中的单相电压序列进行相关性量化计算，得到相似度集合。
[0163]
聚类处理模块，用于基于相似度集合进行聚类处理，得到标记节点监控单元与电能表之间的拓扑关系。
[0164]
在一些实施例中，确定模块具体用于：确定第一平均相关矩阵；其中，第一平均相关矩阵中的元素与若干个监测模块中除主节点监测模块之外任意两个监测模块对应，为若干个监测模块中除主节点监测模块之外任意两个监测模块之间的平均相关系数；基于第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果；其中，第一分簇结果中包括若干第一分簇；根据主节点监测模块与第一分簇所包括的监测模块之间的相关系数，在第一分簇所包括的监测模块中确定标记节点监测模块。
[0165]
在一些实施例中，确定模块还具体用于：确定第一平均相关矩阵。包括：基于若干个监测模块中除主节点监测模块之外的任意两个监测模块所采集的第一电压序列，确定相关系数矩阵；在相关系数矩阵中确定目标元素；其中，目标元素用于表示任意两个监测模块所采集的第一电压序列中同相上的单相电压序列之间的相关程度；利用目标元素以及有效相位数进行平均计算，确定第一平均相关矩阵中的元素；其中，有效相位数用于表示处于有效状态的目标元素的数量。
[0166]
在一些实施例中，确定模块还具体用于：根据第二电压序列与第一电压序列的滞后样点间隔确定滞后搜索范围。
[0167]
在一些实施例中，移动处理模块具体用于：按照滞后搜索范围内的预设步长对第二电压序列进行移动处理，得到多个移动后电压序列。
[0168]
在一些实施例中，相关性计算模块具体用于：获取任一移动后电压序列与第一电压序列中的单相电压序列之间的序列相关系数；在序列相关系数中确定满足预设条件的目标序列相关系数；基于目标序列相关系数构建相似度集合。
[0169]
在一些实施例中，聚类处理模块具体用于：基于相似度集合确定第二电压序列与第一电压序列中的单相电压序列之间的等效距离集合；对等效距离集合进行层次聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。
[0170]
在一些实施例中，聚类处理模块还用于对等效距离集合进行层次聚类处理，得到标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。具体包括：按照预设分簇数对等效距离集合进行层次聚类处理，得到第二分簇结果；其中，第二分簇结果包括若干第二分簇；在第二分簇结果中确定需要划分处理的待处理分簇；其中，待处理分簇中的电能表数量小于电能表数量阈值，或者，待处理分簇中没有包括标记节点监测模块；将待处理分簇中的电能表加入至第二分簇结果中包括一个标记节点监测模块的第二分簇中，得到新的第二分簇结果；基于新的第二分簇结果，确定标记节点监测模块与电能表之间的拓扑关系。
[0171]
在一些实施例中，聚类处理模块还用于对第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果。具体包括：采用亲和传播算法或轮廓系数法，对第一平均相关矩阵进行聚类处理，得到第一分簇结果。
[0172]
在一些实施例中，基于相似度集合进行聚类处理得到有若干第二分簇，第二分簇包括的电能表与第二分簇中包括的标记节点监测模块位于同一电网分支上，第二分簇中包括的标记节点监测模块所属的第一分簇记为目标分簇；该装置还可以包括目标相位确定模块、相位系数确定模块、相位识别模块。
[0173]
目标相位确定模块，用于将第二分簇中包括的标记节点监测模块对应的相位作为第二分簇对应的目标相位；其中，第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列的相位类别为目标相位。
[0174]
相位系数确定模块，用于根据目标分簇中的监测模块在目标相位上的单相电压序列、第二分簇中包括的电能表采集的第二电压序列进行相关性计算，得到目标分簇中的监测模块与第二分簇中包括的电能表之间在目标相位上的相关系数。
[0175]
相位识别模块，用于基于在目标相位上的相关系数，确定第二分簇中包括的电能表与目标分簇中的监测模块在目标相位上具有拓扑关系。
[0176]
根据本说明书实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别装置，通过时间滞后互相
关计算电压相似度的算法，解决了低压配电网络中各节点的数据采集时间不同步的问题，避免了dtw等其他相似性度量方法存在的问题，有效地刻画了不同序列之间的相似性。同时采用了先对监测模块聚类成大簇，再对电能表聚类为小簇的方法，避免了台区内部电压相似度距离密度不均衡的问题，有效提高了拓扑识别的准确率。该方法只需电压数据进行分析，大大降低了电力通信网络的采集压力和运算单元的算力需求。
[0177]
本说明书的实施方式还提供了一种计算机设备。图9是根据本说明书一个实施方式的计算机设备的结构框图，如图9所示，该计算机设备900包括存储器910、处理器920及存储在存储器910上并可在处理器920上运行的计算机程序930，处理器920执行计算机程序930时，实现前述任一实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法。
[0178]
根据本说明书实施方式的计算机设备，通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，解决了低压配电网络中各节点的数据采集时间不同步的问题，避免了dtw等其他相似性度量方法存在的问题，有效地刻画了不同序列之间的相似性。同时采用了先对监测模块聚类成大簇，再对电能表聚类为小簇的方法，避免了台区内部电压相似度距离密度不均衡的问题，有效提高了拓扑识别的准确率。该方法只需电压数据进行分析，大大降低了电力通信网络的采集压力和运算单元的算力需求。
[0179]
本说明书的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现前述任一实施方式的基于tlcc的台区拓扑关系识别方法。
[0180]
根据本说明书实施方式的计算机可读存储介质，通过时间滞后互相关计算电压相似度的算法，解决了低压配电网络中各节点的数据采集时间不同步的问题，避免了dtw等其他相似性度量方法存在的问题，有效地刻画了不同序列之间的相似性。同时采用了先对监测模块聚类成大簇，再对电能表聚类为小簇的方法，避免了台区内部电压相似度距离密度不均衡的问题，有效提高了拓扑识别的准确率。该方法只需电压数据进行分析，大大降低了电力通信网络的采集压力和运算单元的算力需求。
[0181]
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0182]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0183]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0184]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0185]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0186]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。