1. 研究目的与意义
1、选题背景
配电网作为电力输送的最后环节，长期存在拓扑缺失、错误的情况，随着配电网中可调控资源的增加，正确的户变关系模型对台区的在线管理显得愈加重要。依靠人工的方式进行排查不仅成本高，而且在台区复杂的接线与节点环境下排查效率低。因此亟需一种高效、准确率高的户变关系识别方法。而配电物联网的建设使得用户的电能数据可以在线采集，馈线处也安装了更多的监测设备，为基于数据的方式研究配电网信息提供了条件。
2. 课题关键问题和重难点
1、本课题关键问题
低压配电线路由于网络结构复杂多变，无法掌握配电线路的工作状态，且低压配电线路的配电设备和配电线路在长期使用过程中容易老化线路阻抗，进而对故障定位、线损计算、短路电流计算、故障分析的最终结果产生影响。
从“建设成本、施工量、辨识精度、拓扑发生变化后是否能自动更新”等多个角度，需要多种拓扑辨识方法，需要根据不同的需求和情境采用不同的方法。目前，还未找到一种施工简单、能100%精确识别“户—线—变”关系及分支层级关系，且拓扑发生变化后能自动完成拓扑辨识的方法，目前采用的各种方式均有其优缺点和适用情境。因此，需要对各种方法进行对比，有助于工程化的选型，并为多种方法融合提供参考及依据。
3. 国内外研究现状（文献综述）
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1．前言 随着社会经济的不断发展和人民生活水平的提高，电力需求呈现出持续增长的趋势。为了满足不断增长的电力需求，电力公司需要对电力系统进行全面、精细的管理和控制。在实际生产中，电力公司需要准确地预测用户的用电量，以便调整电力供应方案，保证电网的安全稳定运行。然而，由于不同用户的用电行为各异，传统的用电预测方法存在一定的局限性。在电力系统中，户变关系是电力公司管理和控制的重要信息之一。然而，由于电力用户数量庞大，户变关系数量繁多，传统的手工识别方法已经无法满足电力公司对户变关系的快速准确识别的需求。因此，开发一种基于数据挖掘的户变关系辨识技术是必要的。 2．户变关系识别问题概述 图 1 为实际电力系统中的台区结构。低压配电系统中的台区是指一台变压器的供电范围，它是低压配电网的基本供电单元和数据源头。现有的低压配电台区主要以树状结构为主，由“配变-线路分支箱-表箱-终端用户”四级连接关系组成。上级电网传输的能量经由低压配变分配至不同台区，再经分支箱、表箱逐级送至供电区域内的终端用户。因而低压配电台区户变关系识别问题本质上是确定配变的供电范围及所供电的终端用户。在实际台区中(如图 1)，台区的供电范围普遍重叠，电气距离相近的用户也有可能隶属于不同台区，这意味着它们可能会有更加类似的电压波动特性，仅利用电压时序波动曲线可能无法准确判断户变连接关系。这也是造成实际工程中台区户变关系排查困难，单电压特征辨识能力有限的客观因素。 低压配电台区户变关系异常主要包括：1) 用户档案信息系统中记录的户变关系与现场实际情况不符，其原因可能为人工录入出错、配变检修时负荷转移；用户私自改变设备与电网连接线路等；2) 用户的台区所属未知。这种多发生于低压配网改造和扩建后户变未及时维护的情况，尤其是近些年来电动汽车充电桩等新用电设备的不断建设使得台区户变连接关系更加混乱。 因此，户变关系异常时电力公司很可能无法及时感知；即便初始户变关系正确，随着后期变化，户变关系也可能会出现错误，需要不定期的排查和检验。
3．低压配电网拓扑识别研究现状 低压配电网拓扑结构识别基本可以分为两类:低压用户所属台区识别，即户变关系识别；低压用户所属分支识别，及层次识别。 在配电网络拓扑识别方面，国内外目前已经开展研究，但由于配电网相关信息缺乏的原因，实用化程度较差。目前，配电网络中的实时测量设备仍然非常有限，通常仅在馈线的根节点处才具有电压测量和功率测量等(某些配电网络在一些重要的分支或开关上还配备有电流测量，例如联络开关)，这导致在分析配电网络的拓扑结构时需要使用其他测量信息[2]。目前，国内外对低压侧配电台区拓扑识别的研究才刚刚开始，有关这一领域的文献还比较有限，但是在输电变电网拓扑识别和配网中压侧拓扑识别的研究已经取得了一些成果，在研究过程中可供参考。 国外方面，美国电力专家提出了一种用于配电网拓扑识别的迭代贝叶斯公式方法。具体地说，将对运行有重要影响的网络拓扑预先存储在模型库中，然后基于相同的实时测量和相应的伪测量，在不同拓扑下同时进行基于montecarlo方法的状态估计。最后，利用每个模型的状态估计结果和实时测量结果，用贝叶斯公式迭代计算每个模型的可能性，并选择最有可能的一个作为最终的拓扑结果。这种方法的优点是计算量小，可以存储大量的网络结构模型[3-4]。文献[5]提出了利用正则化残差来发现和辨识网络拓扑错误的方法。文献[6]在此方法上进行了改进，提出了利用正则化拉格朗日乘数来辨识网络拓扑错误的方法，此类方法假定状态估计结果中的大残差是由拓扑错误造成的，具有一定的合理性。文献[7-8]提出了基于规则法的拓扑结构检错，规则法简单快速，在实际电网中得到了应用。但由于大规模电网十分复杂且变化频繁，难以建立完备的规则库，一些复杂的拓扑错误难以用简单的规则加以描述，此外，规则间的冲突也是一个不易解决的难点，使其应用效果受到了一定限制。缺点是在定量评估中很难确定重要的网络拓扑，只能根据运行经验来判断。在基于物理链路的网络拓扑分析方面，相关文献很少。以往的研究主要集中在对现有固态PLC调制技术和芯片的扩展和发展上。一些学者已经注意到了电网拓扑在电力系统分析中的重要性，并开始在这一领域进行研究。 国内方面随着电网规模的迅速发展和电力用户的快速增长，构建强大的智能电网已成为我国电力工业发展的新目标。城市乡镇电网的深度改造过程中，在用户侧和配电变压器侧需要安装智能电表、智能配变终端等设备。但是，在一些老城区特别是一些乡镇地区，低压配电网中的用户信息混乱、丢失或不准确，严重限制了智能配电网的建设。在一些老城区，随着用电量的不断增加，供电公司需要加装新的变压器或增加变压器的容量，在布线变更或负载平衡分配发生变化后，信息如果无法及时更新，就会导致用户信息与实际情况不一致。由于上述原因，需要对低压台区拓扑结构进行识别，以校验和更正相关的台账信息。 综上所述，现有文献中的台区拓扑方法不能很好地适应我国目前的台区现状，不适应现场大规模应用。针对现有技术问题，本文通过研究一种基于物联网架构，可适应不同台区，且可以大规模应用的拓扑识别方法，进且能为低压配电网的精益化管理提供技术支撑。 4．参考文献 [1]严永辉， 李新家， 周瑞雪， 刘飞， 吴甲，低压线路的阻抗计算及拓扑识别方法研究［A］，微型电脑应用２０２２年第３８卷第９期，１００７－７５７Ｘ（２０２２）０９－０１８７－０４，187-190 [2]陈治宇.基于量测数据的电网拓扑识别方法研究「D].湖南大学，2019. [3]罗群，刘春雨，顾强，张志龙，吴莉萍，葛磊蛟.基于最优匹配回路功率的配电网拓扑辨 识方法[J].电测与仪表，2019,56(19):1-6. [4]高泽璞，赵云，余伊兰，罗永建，徐紫薇，张莲梅.基于知识图谱的低压配电网拓扑结构 辨识方法[J].电力系统保护与控制,2020,48(02):34-43. [5] Singh R, Manitsas E, Pal B C, etal. A recursive Bayesian approach for identification of network configuration changes in distribution system state estimation[J].IEEE Transactions on Power Systems, 2010, 25(3): 1329一1336. [6] Baran M E, Jung J, McDermott TE. Topology error identification using branch current state estimation for distribution systems[C],Transmissionamp;Distribution Conference amp;Exposition: Asia and Pacific, 2009. IEEE, 2009: 1-4. [7] Pegoraro P A, Sulis S.Robustness-Oriented Meter Placement for Distribution System State Estimation in Presence of Network Parameter Uncertainty[J]. IEEETransactions on Instrumentation and Measurement, 2013,62(5):954-962. [8] Singh R, Pal B C, Jabr R A, etal. Meter placement for distribution system state estimation: An ordinal optimization approach[J]. IEEE Transactions onPower Systems, 2011， 26(4): 2328-2335.
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4. 研究方案
5. 工作计划
第1周：初步弄清毕业设计题目的背景和需要展开的工作。学会利用学校现有资源，搜集自己需要的关于毕业设计题目的研究现状资料，明确接下来的工作任务及重点，撰写开题报告。
第2周：完成开题报告。
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