台区动态拓扑的构建方法、装置及系统与流程

本发明涉及台区监控，尤其涉及一种台区动态拓扑的构建方法、装置及系统。

背景技术：

1、配电网是电网各领域中直接关联用户的重要环节，低压配电台区的优化与治理和用户的生活息息相关，也会对整个电力系统的安全经济运行产生重大影响。在聚力能源互联网、助力新型电力系统建设的过程中，台区拓扑可视化建设将对配电物联网体系的建立起到关键性的重要作用，通过台区拓扑，研究台区“变-线-户”多源数据融合技术，能够实现对台区的有效治理。

2、目前，在采用台区拓扑对台区进行监管的过程中，常常存在变压器容量满载或超出变压器覆盖范围的情况，需要选取新的位置增加新的变压器。专利cn108898239a公开了一种基于数据分析的配电变压器选址方法，根据变压器自身的相关数据结合环境因素、经济因素和预测负荷对变压器进行选址，但是并未结合当地居民的实际用电情况，使得在新增变压器后构建的拓扑结构并不合理，无法保证居民的用电质量。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种台区动态拓扑的构建方法、装置及系统，可以快速构建目标台区的拓扑结构，同时帮助解决在新增加变压器时构建的拓扑结构不合理的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种台区动态拓扑的构建方法，包括：

3、基于目标区域内每个已安装位置分别与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数，确定第i个候选安装位置对应的已安装位置，其中，目标区域内有n个候选安装位置，1≤i≤n，i和n均为正整数；

4、将第i个候选安装位置对应的已安装位置的变压器的运维参数和第i个候选安装位置对应的已安装位置在当前时刻的居住变化指数输入至预设的台区动态拓扑模型，以确定第i个候选安装位置的选择指数；

5、从所有候选安装位置的选择指数中筛选最大的选择指数，并将最大的选择指数对应的候选安装位置确定为变压器在目标区域内的最佳安装位置，并确定目标区域的台区拓扑。

6、在一种可能的实现方式中，基于目标区域内每个已安装位置分别与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数，确定第i个候选安装位置对应的已安装位置，包括：

7、获取目标区域内所有已安装位置和所有候选安装位置在当前时刻的环境参数，其中，环境参数包括温度、湿度、风速和居住人数中的至少一个参数；

8、分别将目标已安装位置在当前时刻的环境参数和第i个候选安装位置在当前时刻的环境参数输入至预设的环境指数模型中，确定目标已安装位置与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数，其中，目标已安装位置为任意一个已安装位置；

9、将所有目标已安装位置与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数中最大的环境指数对应的目标已安装位置确定为第i个候选安装位置对应的已安装位置。

10、在一种可能的实现方式中，目标区域内所有候选安装位置的确定方法包括：

11、计算目标已安装位置在多个历史时间间隔内的实际用户增长数和预测增长数；

12、当目标历史时间间隔的实际用户增长数与目标历史时间间隔的预测增长数的比值大于预设增长阈值时，则将该目标历史时间间隔对应的变化参量保留；其中，目标历史事件间隔为多个历史时间间隔内的任意一个间隔，变化参量为用户居住模型函数的二阶泰勒展开后的函数的参量，目标历史时间间隔的预测增长数是基于用户居住模型函数的二阶泰勒展开后的函数确定的；

13、当目标历史时间间隔的实际用户增长数与目标历史时间间隔的预测增长数的比值小于预设增长阈值时，则在预设范围内更新变化参量的数值，直至目标历史时间间隔的实际用户增长数与目标历史时间间隔的预测增长数的比值大于预设增长阈值，且目标已安装位置的变压器的容量大于预设容量阈值时停止更新变化参量的数值；

14、基于所有目标历史时间间隔对应的变化参量进行拟合确定目标已安装位置对应的预测居住中心的坐标；

15、基于目标已安装位置对应的预测居住中心的坐标和城市电子地图，确定目标已安装位置对应的候选安装位置；

16、基于所有目标已安装位置对应的候选安装位置，确定目标区域内所有候选安装位置。

17、在一种可能的实现方式中，用户居住模型函数f(x,y)为：

18、

19、用户居住模型函数的二阶泰勒展开后的函数为：

20、

21、居住变化指数α为：

22、

23、

24、其中，f(x，y)为在时间段t内第i个已安装位置处的平均用户数量，q为第i个已安装位置处变压器覆盖范围内的用户居住强度，ξx和ξy分别为第i个已安装位置处变压器的x轴和y轴上的居住参数，(x0，y0)为第i个已安装位置处变压器的居住中心，si为第i个已安装位置处变压器的覆盖范围，t为第i个已安装位置变压器从为第一个用户提供电量到为第n个用户提供电量的时间间隔，(xe，ye)为预设球形搜索区域的中心点，b为变化参量，▽为矢量微分算子，居住变化指数α为第i个已安装位置处变压器的覆盖区域内用户居住数量的变化的度量，f(xe+b)-f(xe)为目标历史时间间隔的实际用户增长数，f*-f(xe)为目标历史时间间隔的预测增长数。

25、在一种可能的实现方式中，环境指数模型β为：

26、

27、其中，l为转置运算，hj为第j个候选安装位置在当前时刻的环境参数，dk为第k个已安装位置在当前时刻的环境参数，j和k均为正整数。

28、在一种可能的实现方式中，台区动态拓扑模型是基于每台已安装变压器的运维参数和每台已安装位置的居住变化指数构建的；其中，每台已安装变压器的运维参数是基于每台已安装变压器的历史维修次数、历史维修间隔和历史维修成本确定的。

29、在一种可能的实现方式中，台区动态拓扑模型δ为：

30、

31、其中，α为第i个候选安装位置对应的已安装位置在当前时刻的居住变化指数，maxu为第i个候选安装位置对应的已安装位置的变压器的历史平均维修时间间隔，maxw为第i个候选安装位置对应的已安装位置的变压器的历史平均维修成本。

32、在一种可能的实现方式中，目标区域内所有已安装位置是基于在每个已安装变压器上安装的位置传感器得到，每个已安装位置在目标时刻的用户数量是基于该变压器的位置传感器、城市电子地图和该已安装位置的拓扑图确定的。

33、第二方面，本发明实施例提供了一种台区动态拓扑的构建装置，包括：

34、第一确定模块，用于基于目标区域内每个已安装位置分别与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数，确定第i个候选安装位置对应的已安装位置，其中，目标区域内有n个候选安装位置，1≤i≤n，i和n均为正整数；

35、第二确定模块，用于将第i个候选安装位置对应的已安装位置的变压器的运维参数和第i个候选安装位置对应的已安装位置在当前时刻的居住变化指数输入至预设的台区动态拓扑模型，以确定第i个候选安装位置的选择指数；

36、确定位置模块，用于从所有候选安装位置的选择指数中筛选最大的选择指数，并将最大的选择指数对应的候选安装位置确定为变压器在目标区域内的最佳安装位置，并确定目标区域的台区动态拓扑。

37、第三方面，本发明实施例提供了一种台区动态拓扑的构建系统，包括台区监测模块和拓扑分析模块，台区监测模块的输出端与拓扑分析模块的输入端连接，台区检测模块用于对目标区域内所有已安装的变压器进行实时监测，拓扑分析模块用于执行第一方面的台区动态拓扑的构建方法。

38、本发明实施例提供一种台区动态拓扑的构建方法、装置及系统，首先，基于目标区域内每个已安装位置分别与第i个候选安装位置在当前时刻的环境指数，确定第i个候选安装位置对应的已安装位置。然后，将第i个候选安装位置对应的已安装位置的变压器的运维参数和第i个候选安装位置对应的已安装位置在当前时刻的居住变化指数输入至预设的台区动态拓扑模型，以确定第i个候选安装位置的选择指数。最后，从所有候选安装位置的选择指数中筛选最大的选择指数，并将最大的选择指数对应的候选安装位置确定为变压器在目标区域内的最佳安装位置，并确定相应的台区拓扑。本发明在确定台区拓扑时充分考虑了环境、用户居住变化以及运维因素对拓扑构建的影响，使得在最优候选安装位置安装的变压器可以保障用户的供电质量，且由于考虑了环境的影响同时也可以降低变压器的运维成本，从而构建的台区拓扑可以更加准确合理地反应当地用户居住变化情况。