臺(tái)區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自動(dòng)繪制方法研究

張 瑋，楊祥勇，孫文靜

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

本文結(jié)合地理信息（GIS）、計(jì)量自動(dòng)化、配網(wǎng)自動(dòng)化、配網(wǎng)生產(chǎn)和配網(wǎng)工程等技術(shù)，設(shè)計(jì)出企業(yè)公共信息模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)10 kV變電站的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)自動(dòng)拓?fù)洌M(jìn)而實(shí)現(xiàn)供電管理、客戶(hù)停電時(shí)間統(tǒng)計(jì)、配網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度[1]。

1 總體設(shè)計(jì)

首先，在線路終點(diǎn)安裝匯聚終端（TTU），線路分支安裝信息采集終端（CTU），綜合各端點(diǎn)的饋線信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)母線特征信號(hào)的檢測(cè)[2]。集成設(shè)備依據(jù)CTU收集的脈沖序列信號(hào)，進(jìn)行不同信號(hào)相似度分析，最后利用遍歷搜索算法進(jìn)行節(jié)點(diǎn)關(guān)系分析，最終實(shí)現(xiàn)電氣物理拓?fù)涞淖詣?dòng)辨識(shí)[3-4]。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 低壓臺(tái)區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析原理

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)繪制需要進(jìn)行如下4個(gè)步驟：（1）表箱聚類(lèi)；（2）數(shù)據(jù)采集；（3）拓?fù)溆?jì)算；（4）模型構(gòu)建。

2.1 表箱聚類(lèi)

表箱聚類(lèi)通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備調(diào)整發(fā)射功率H功率，以擴(kuò)大本表箱內(nèi)電能表的覆蓋范圍K范圍，實(shí)現(xiàn)表箱內(nèi)電能表自動(dòng)聚類(lèi)功能G自動(dòng)聚類(lèi)。設(shè)備通過(guò)對(duì)表箱中HPLC模塊中的無(wú)線發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此判斷各表箱的位置和信息Zi位置{i=1…n,n為位置}，最終實(shí)現(xiàn)表箱的分區(qū)和聚類(lèi)。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.2 數(shù)據(jù)采集

利用無(wú)線通需設(shè)備采集用戶(hù)表和低壓分支的J電壓、J電流、J功率，并獲得通信模塊上的表箱聚類(lèi)信息Z。

2.3 拓?fù)溆?jì)算

對(duì)終端獲得各分支點(diǎn)的電能數(shù)據(jù)和表箱聚類(lèi)信息進(jìn)行匯總，比較表箱和低壓分支的J電壓、J電流、J功率，計(jì)算分支線路與表箱之間的拓?fù)潢P(guān)系Z表箱之間。

2.4 構(gòu)建模型

假設(shè)M個(gè)表箱分配到N條分支上，為了保證各分支獲得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，采用量子粒子群優(yōu)化法，對(duì)各分支采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行有限次迭代求解，完成表箱歸屬判斷。

假設(shè)表箱為k（k=1,2,…M,，M表示表箱數(shù)量）在第t分支向量為，其中N為分支數(shù)量，Pbestk,t表示粒子k的歷史最優(yōu)位置，Gbestt為拓?fù)湮恢谩１硐湓诘^(guò)程中，會(huì)以既往拓?fù)湮恢煤头N最佳拓?fù)湮恢玫募訖?quán)平均位置Pk,t為吸引點(diǎn)，并趨向于該點(diǎn)。具體的加權(quán)平均位置（即吸引子）為：

其中，α為加權(quán)因子，服從均勻分布，即α～U(0,1)。

所有表箱既往最優(yōu)位置的均值（平均最優(yōu)位置）為：

為了更新表箱的位置，需要將表箱由上級(jí)位置變?yōu)橄录?jí)位置，采用蒙特卡洛隨機(jī)模擬得到下一級(jí)的表箱位置：

由薛定諤方程，體系狀態(tài)不能用具體的值確定，需要用波函數(shù)來(lái)描述，表箱k在第j分支上在以點(diǎn)Pk,t為中心的δ勢(shì)阱中運(yùn)動(dòng)，其波函數(shù)ψ可描述為：

粒子k在第j表箱的概率密度函數(shù)為：

通過(guò)式（1）、式（2）、式（3）迭代求解，即可得到最優(yōu)值。

3 實(shí)際案例分析

以A變電站電表分支歸為對(duì)象，進(jìn)行實(shí)際案例分析。

3.1 初始條件

第一，每天采集53塊表（注：6個(gè)異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，2個(gè)01開(kāi)頭的表數(shù)據(jù)無(wú)法測(cè)量，4個(gè)表常年為0）和三條分支的三相電流，以及53塊表（包含三相表和單相表）的有功。同時(shí)，剔除分支和53塊表的異常數(shù)據(jù)點(diǎn)，保證二者數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。最后處理好的數(shù)據(jù)記入模型中，以待下一步運(yùn)算。

第二，判斷各分支對(duì)應(yīng)電表。將k=53，t=3帶入式（1）中，依據(jù)式（2）～式（6），得到迭代收斂后的最優(yōu)指標(biāo)，并選取集合里最小的15組數(shù)據(jù)作為判斷指標(biāo)，記錄結(jié)果與電表對(duì)應(yīng)的表號(hào)迭代過(guò)程如表1所示。

表1 各分支與電表對(duì)應(yīng)情況

ε4、ε11、ε13、ε14和ε15數(shù)據(jù)特征仍舊良好，則保留該組數(shù)據(jù)，ε2、ε3和ε6數(shù)據(jù)特征陡然變差，則說(shuō)明出現(xiàn)過(guò)度擬合，剔除該組數(shù)據(jù)。通過(guò)重新迭代計(jì)算，最終得到所有電表的分支結(jié)果。針對(duì)不一致的結(jié)果超過(guò)選擇閾值，進(jìn)入動(dòng)態(tài)修正過(guò)程進(jìn)行判斷，計(jì)算結(jié)果如下。

首先，除6塊異常表外，47塊表判斷正確44塊，錯(cuò)誤3塊，正確率為93.6%。

其次，考慮6塊異常表的分支歸屬（各分支對(duì)應(yīng)異常表數(shù)目），53塊表判斷正確47塊，錯(cuò)誤6塊，正確率為88.7%。（注意：分支代號(hào)1不代表對(duì)應(yīng)分支線路1，只是說(shuō)明代號(hào)1的所有表計(jì)為同一條線路。）

再次，錯(cuò)誤分析：‘011600607622’‘011600607627’兩塊表數(shù)據(jù)無(wú)法正常抄讀，對(duì)判斷準(zhǔn)確性造成影響；讀數(shù)為零的表對(duì)分支各表電流之和無(wú)影響，但是對(duì)所有表判斷準(zhǔn)確性造成影響；由于無(wú)功電流的存在，使得各電表電流之和與分支總電流不相等，對(duì)判斷準(zhǔn)確性造成影響。

最后，數(shù)據(jù)持續(xù)驗(yàn)證：利用求解算法重復(fù)求解，經(jīng)持續(xù)驗(yàn)證，正確率基本穩(wěn)定在區(qū)間范圍內(nèi)。

4 結(jié) 論

依據(jù)臺(tái)區(qū)測(cè)試結(jié)果，各個(gè)電表分支εk判斷的正確率具備一定可靠性，其在帶電狀態(tài)下對(duì)各個(gè)分支的潮流、功率進(jìn)行分析，就可以檢測(cè)臺(tái)區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，并生成相應(yīng)的拓?fù)鋱D，大大簡(jiǎn)化了人工的操作程序，提高了電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)效果。