【《基于皮尔逊相关性的配电网线变关系计算分析》3200字】

基于皮尔逊相关性的配电网线变关系计算分析目录基于皮尔逊相关性的配电网线变关系计算分析 11.1方法介绍及其选择原因 13.2算例分析 23.2.1少量线变关系错误 53.2.2聚两类线变关系 63.2.3线变关系正确 81.2小结 10方法介绍及其选择原因MATLAB软件主要面临科学计算，程序化和高科技计算环境。因为收集了高度实用的功能系统，例如数学计算、矩阵计算、数据可视化和系统建模模拟，因此它为科学研究，工程设计以及工程、科学的许多领域提供了非常实用的方法，并且很大程度上摆脱了传统软件程序的编辑模式。在研究配电网的线变关系时，正是因为MATLAB软件的数值计算功能可以将复杂的数学运算分析简化，使得计算更加方便，并且软件操作界面十分容易掌握，许多通常使用频繁的数学函数都可以直接添加，十分便于操作，相较于复杂的人工计算，MATLAB软件不但可以快速准确计算，而且具有十分完整的的图形处理能力，实现快速计算，可操作性好、很容易拓展，这也是它能够深入到各个领域的重要原因。基于以上分析，考虑到配电网台区配变电压器与所属10kV线路之间数据特性，提出一种使用MATLAB进行基于皮尔逊相关性的配电网线变关系计算，验证配电网台区配变电压器与所属10kV线路之间关系，实现对供电线路与变压器间“线变”关系的实时判别。

3.2算例分析开展配网线变关系校验的基本步骤如下:（1）基于PMS、SCADA、用电信息采集系统的配网基础数据获取，得到2020年6月8号、6月9号、6月10号三天的10840个台区的32520个三相电压数据表，表中含有配电变压器名称、10kV线路名称、运营单位名称、用户账户ID、地区代码、数据时间、相位标志、以及一天每隔15分钟所获得的共96个电压值等一系列数据。具体数据源流转示意图如3.2，获得的部分原始数据如图3.3。图3.1数据流转示意图（2）结合2020年6月8日测量点电压情况进行分析，发现电压数据存在有大量的空白数据，空白数据可能是未采集的、采集异常的、用电负荷造成的，因此，在进行线变关系效验之前，我们应该对原始数据进行筛选，将大量空白数据的台区进行筛选，得到一天96个三相电压都完整的台区数据。所以为避免数据缺失或异常电压值对计算结果的影响，在本文的实例分析中只针对数据完整的台区。最后筛选出九条线路共281个台区的26976组电压值。对无用数据进行清理最后只保留，10kV线路名称，台区名称，以及采集点和ABC三相电压得到如图3.4的台区部分电压数据图。图3.2原始部分台区数据图图3.3台区部分电压数据图（3）因为本文提出的方法是基于MATLAB编程，因此应该将（2）中获得的数据进行处理，转换成MATLAB程序所需要的格式，MATLAB需要将数据处理为矩阵，因此需要将数据进行转置X=Y1,式中：，Yi,tj为台区用户i在tj时刻的三相电压平均值；Nuser为台区下的用户总数；D为分析时段内台区用户电压的采样点数，即台区用户原始电压数据集的特征维度。Y的列向量Ytj表示所有台区用户在tj时刻的电压测量值，Y的行向量Yi图3.4部分台区电压数据表（4）用MATLAB软件进行编程，实现皮尔逊相关性对配变台区线变关系的检验，程序如图3.5，然后将数据分类按线路分类，分为宝桥线、博能线、高芦线、洪家嘴线、射田线、天篁线、文线、张家线、丰丰线。将每条线路下的三相台区电压值单独放入一个表格，方便后期验证同一条线路下的皮尔逊相关性。3.2.1少量线变关系错误下面对博能线的皮尔逊相关系数进行计算，绘图得到图3.5，图中横纵坐标每一行每一列都代表一个配变台区，图中的每一个小方格格都代表一个配变台区与另一个配变台区的皮尔逊相关系数，深黄色代表两个配变台区的相关性极，强皮尔逊系数无限接近或等于1，深蓝色代表两个配变台区的相关性极弱，皮尔逊系数无限接近0，由深黄色、浅黄色、棕色、浅绿、深绿、浅蓝、蓝色等等到最后的深蓝色相关性逐渐减小。因为本方法验证的时两个台区之间两两相关的皮尔逊系数，因此对角线上代表每个台区与自身的皮尔逊值，故对角线上的小方块在图中全为深黄色，皮尔逊系数为1。从图中可以得知，第十四台区与其他台区之间的皮尔逊系数普遍较低，对其求平均值得0.208，因此猜测博能线的二十七个台区中，第十四台区为博能线中的错误台区，不属于10kV博能线，返回筛选出的原始数据表中，通过查表可知第十四台区为博能线高丛林4#公变（旭日所）台区。配电网中，由于各处负荷的不确定性，电压常常在波动。电气距离相近的负荷，其电压曲线相似程度比较接近（相关度高）；而电气距离较远的负荷，其电压曲线相似程度则偏差较大（相关度低）。因此对博能线的一号台区、二号台区、十四号台区的电压平均曲线进行对比，三者的电压曲线图如图3.6，其中蓝色曲线为一号台区电压平均曲线图，棕色为二号台区平均电压曲线图，灰色十四号台区号平均电压曲线图，由图中的曲线相似程度可以看出十四号台区与一号二号台区的相似程度太低，因此更加证实了十四号台区为博能线中的错误台区并且不属于10kV博能线，对实际数据进行分析验证发现，十四号台区的确不属于10kV博能线。图3.5博能线MATLAB皮尔逊相关系数图3.6博能线第一二十四台区平均电压曲线图3.2.2聚两类线变关系下面对10kV线路天篁线所属台区进行分析验证，将天篁线中的十二个配变台区的电压数据用MATLAB计算皮尔逊系数并进行绘图，得到图3.7，从图中可以看出同一条10kV的天篁线路下的台区之间的相关系数大小明显分为2类，可猜测其中一类的线变关系存在错误。通过图3.7可以看出，其中第一类台区的编号为三、四、六、八、九、十、十二为一类，他们相关系数都非常接近于1，皮尔逊相关性较强。第二类台区的编号为一、二、五、七、十，第二类台区的皮尔逊相关系数较低，皮尔逊相关性较弱。表明这十二个台区有部分台区不属于10kV天篁线（如果这十二个台区均属于该10kV线路，那么这些台区配变出口电压曲线的互相关系均非常接近于1）。因此猜测不属于10kV天簧线的台区为第二类台区，再次对天葟线中的一号、二号、三号、四号台区的平均电压进行绘图，得到图3.8，图中蓝色曲线为一号台区平均电压曲线，棕色曲线为二号台区平均电压曲线，灰色曲线为三号台区平均电压曲线，黄色曲线为四号台区平均电压曲线。从图3.8中可以得知一号台区平均电压和二号台区平均电压的电压曲线，无论是波峰还是波谷以及整条曲线整体的相似程度都极高，说明两者在同一条线路的可能性十分大，三号台区和四台区的平均电压曲线相似程度在各方面都极高，说明两者在同一条线路的可能性十分大，因此印证了第二类相关性较低的台区可能为错误台区，并不属于10kV天簧线，对实际数据进行印证，第二类台区的确不属于10kV天簧线。图3.7天簧线皮尔逊相关系数图图3.8天葟线部分台区电压曲线图3.2.3线变关系正确下面对10kV张家嘴线路所属台区进行分析验证，将张家嘴线路中的十七个配变台区的电压数据用MATLAB计算皮尔逊系数并进行绘图，得到图3.7，从图中可以看出同一条10kV的张家嘴线路下的台区之间的相关系数大小明显都趋近于1，因此猜测这条线路上没有错误台区，随机对这条线路上的三个配变台区的平均电压曲线进行绘制，以十四台区、十六台区、十七台区为例绘图，如图3.9。十四台区为蓝色曲线、十六台区为棕色曲线、灰色台区为灰色曲线。有三条曲线可以看出，三者之间电压平均曲线相似度非常高。对实际数据进行印证，张家嘴线路的确不存在错误台区。图3.8张家嘴线皮尔逊相关系数图

图3.9张家嘴线部分台区电压曲线图

小结本章对MATLAB进行介绍，阐述了本文为何使用MATLAB进行线变关系的效验，讲解了从数据库中提取出的数据应如何筛选，转置，又对效验的过程做出讲