(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210908401.1 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖八 区华电弄 1号 申请人 国网浙江省电力有限公司 (72)发明人 童力　周金辉　刘家齐　孙翔　 吴栋萁　苏毅方　陆诚　李珺逸　 赵启承　王凯　柴卫健　 (74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 专利代理师 李萌　张建青 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)G06F 17/12(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于数据驱动 的低压配电网网络建模 及其可视化方法 (57)摘要 本发明为一种基于数据驱动的低压配电网 网络建模及其可视化方法， 属于智能配电网技术 领域， 针对现有基于末端量测数据推导低压配电 网参数和拓扑结构的研究辨识精度不足的问题， 本申请提供一种基于数据驱动的低压配电网网 络建模及其可视化方法， 包括基于低压配电网中 高级量测体系采集信息， 引入用户节 点维度齐性 向量， 建立其与配网信息的映射关系； 基于映射 关系， 通过建立低压配电网物理拓扑 ‑阻抗数据 模型实现感知； 基于低压配电网物理拓扑 ‑阻抗 数据模型， 建立数据库并存储对应的节点信息。 用户节点维度齐性向量作为模型输入， 能够消除 数据缺失带来的影响， 克服现有技术的问题， 统 一输入数据的向量维度与数据格式模型适应性 好。 权利要求书4页 说明书13页 附图4页 CN 115455802 A 2022.12.09 CN 115455802 A 1.一种基于数据驱动的低压配电网 网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 包括： S1， 基于低压配电网中高级量测体系采集信息， 引入自由度恒定的用户节点维度齐性 向量， 并建立 其与配网信息的映射关系； S2， 基于步骤1建立的用户节点维度齐性向量及与配网信息的映射关系， 通过建立低压 配电网物理拓扑 ‑阻抗数据模型， 实现对低压配网的整体网架结构与阻抗构成的感知； S3， 基于步骤2建立的低压配电网物理拓扑 ‑阻抗数据模型， 建立数据库并存储对应的 节点信息， 使用node.js框架实现模 型的自适应输入与可视化展示， 进而实现低压配电网参 数的在线估计与监控。 2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的低压配电网网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 步骤S1具体过程为： 引入自由度恒定的第i个用户节点第t个实时量测时间点的用 户节点维度齐 性向量为Xui＝[Xui1,Xui2,...,Xuit,...,XuiT]； 其中X为用户节点维度齐性向量 的表达式， u代表数据类型， 其包括电网相关的量测信息类型； t代表实时量测时间点， T代表 采样时间点总个数， t取值范围为[1,T]； i为用户节点， n为用户节点总个数， i取值范围为 [1,n]。 3.根据权利要求2所述的基于数据驱动的低压配电网网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 步骤S2具体操作： S2.1， 基于自由度恒定用户节点维度齐性向量间的肯德尔相关系数寻找节点之间耦合 特性， 通过最大生成树 算法初步识别出对应的节点连接关系； S2.2， 基于初步识别的节点连接关系建立两种典型低压配电网模型及 设立对应的配电 网线路的上 ‑下游节点回溯模型， 通过逻辑回归算法提取耦合的用户节点维度齐性向量的 特征， 并完成对配网类型的分类； S2.3， 基于配网类型及确定的上 ‑下游节点回溯模型类型， 以谱聚类实现上 ‑下游节点 回溯模型的识别， 并基于电压线性回归特性， 实现低压配电网的阻抗 辨识； S2.4， 基于低压配电网的拓扑 ‑阻抗数据及上 ‑下游节点回溯情况， 实现分支节点潮流 在线估计及分级 线损分段计算。 4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的低压配电网网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 步骤S2.1中， 设第i个用户节点和第j个用户节点的用户节点维度电压齐性向量XVi 和XVj均有两组样本， 在两个样本协同一 致的基础上建立肯德尔相关系数； 利用kruskal算法求解节点相 关性最大的生成树， 实现对应的节点连接关系的初步识 别。 5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的低压配电网网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 步骤S2.2 中， 典型架空线型低压配网 “配变‑电杆‑用户”的干线式拓扑和典型电缆 低压配网“配变－分支 －表箱－用户”的树状拓扑， 通过逻辑回归算法对海量配网数据进 行 模型训练并实现分类功能； 低压配网分类模型表达式 g(x)为： 式中， θi和βi分别为用户节点维度电压齐性向量XVi和用户节点维度功率齐性向量XPi对权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115455802 A 2应的参数； γ为 误差参数。 6.根据权利要求5所述的基于数据驱动的低压配电网网络建模及其可视化方法， 其特 征在于， 步骤S2.3中， 定义wij为用户节点i和用户节点j之间的权重， 对于无向拓扑wij＝wji， 设区域中网络节点的度di为高斯核函数， 则： 式中， Xui和Xuj分别为用户节点i和用户节点j的用户节点维度齐性向量， σ 为Xui和Xuj的 标准差； 所有节点的度构成n ×n的度矩阵D的对角线元素， 节点间的wij构建n×n权重矩阵为 W； 设拉式矩阵L ＝D－W， 则构建标准 化后的拉普拉斯矩阵为D‑1/2LD‑1/2； 用Gb(b＝1,2,…)表示两种典型低压配电网第b层回溯中下游节点总集合， 设其相互独 立的子图为Acut， 为Acut对应的补集， 按Ncut最优切图法划分得到对应子图； 设末端用户的总数量为k1， 计算标准拉普拉斯矩阵D‑1/2LD‑1/2最小的k1个特征值所各自 对应的特 征向量f并标准 化， 最终形成n ×k1维的特征矩阵F； 对特征矩阵F中的每一行通过K ‑means算法进行聚类， 得到第b层节点划分后的下游节 点集合为C(c1,c2..cl...ck2)， k2为第b‑1层上游节点总数量， cl为第b层属 于同一上游节点 下的下游 节点的集 合， l取值范围[1,k2]； 基于下游 节点集合及识别到的上游 节点集合， 建立上 ‑下游节点回溯模型； 针对上‑下游节点间的等效电路建模时忽略电压相角的差异， 电压降落公式近似为： 式中， XVm,t、 XVmi,t分别为上游节点m和下游节点mi在实时量测时间点t的电压幅值； XPmi,t 和XQmi,t分别为下游节点mi的有功功率和无功功率； Ri和Xi分别为以下游节点mi为末节点的 线路的电阻值和电抗 值； 分别为流入下游 节点mi的有功电流和无功电流； 通过计算电路首末端压降， 建立多元线性回归方程； 通过将时间序列中不同时间的采样值代入多元线性 回归方程构 成超定方程组； 计算下 游节点mi(i＝1,2, …,n)为推导起点得到的实时量测时间点t下的上游节点m电压值的平均 值和方差； 各支路电阻和电抗的求取可转化为在整个时间序列内目标函数最小值的求解优化问 题， 在约束条件为电阻和电抗 值均大于零条件下， 建立目标函数Z(x)为： 通过最小二乘法估计进行求解， 实现在未知线路首端电气量的情况下， 通过末端并联 节点的测 量数据构建回归方程求出并联线路阻抗； 在计算出并联线路的阻抗后， 再次根据 多元线性回归方程进一 步推算出 上层上游 节点的电压值： 其中， ε为对应所有并联线路总误差 。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115455802 A 3