(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 202210850308.X (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 广东电网有限责任公司佛山供电局 地址 528000 广东省佛山市禅城区汾江南 路1号 (72)发明人 李锦焙　王圣　凌忠标　区然清　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 任文生 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06K 9/62(2022.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建 方法和系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于改进谱聚类的低压 用户拓扑构建方法和系统， 其中本发 明的方法通 过首先对台区内的单相用户进行相序识别， 对于 同相用户， 基于动态时间弯曲距离构建用户之间 的相似度矩阵， 利用该矩阵进行聚类分析， 得到 属于同一开 关回路的用户集合； 对于该用户集合 进一步进行聚类 分析并对其排序， 然后利用物理 距离和电压信息相关度的关系确定每个集合电 源点T接位置， 从而实现对台区拓扑结构的构建。 本发明可以对 供电回路、 供电相互位置以及分支 线供电电源点进行全面分析， 构建出全面的低压 拓扑图， 且利用改进的谱聚类算法实现了对用户 相似度矩阵进行分类， 更加适用于对用户供电信 息相关性进行分析。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115081933 A 2022.09.20 CN 115081933 A 1.一种基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建方法， 其特 征在于， 包括： 对台区内所有单相用户的供电相序进行识别； 基于每一用户的 电压和相序信息， 利用动态时间弯曲距离构建相似度矩阵， 基于所述 相似度矩阵聚类分析每一用户的所属回路； 对同一回路内的用户， 再次构建所述相似度矩阵并聚类得到若干个供电位置相邻的用 户集合； 根据电压值的大小次序对每 个集合内的用户从大到小 进行排列； 对于排列后的用户进行相关性分析， 基于物理距离和电量信 息相关度的关系确定每个 集合电源点的T出位置； 基于经过排列后的所述用户集 合以及对应的电源点的T出位置进行拓扑构建。 2.根据权利要求1所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建方法， 其特征在于， 基于 每一用户的电压和相序信息， 利用动态 时间弯曲距离构建相似度矩阵， 基于所述相似度矩 阵聚类分析每一用户的所属回路， 具体包括： 获取台区下 各用户电表的运行电压、 相位时间序列参数； 对电压与相位时间序列参数初始化处 理； 将初始化后的电压与相位两个时间序列参数采用动态时间弯曲距离构建相似度矩阵； 对所述相似度矩阵采用全连接法进行稀疏化处理， 得到邻接矩阵， 再将所述邻接矩阵 转换为度矩阵； 利用所述邻接矩阵和所述度矩阵构建归一 化的拉普拉斯矩阵； 求取所述拉普拉斯矩阵的特征值， 将特征值从小到大排序， 取前k个特征值， 并计算前k 个特征值对应的特 征向量， 形成k ×k的特征矩阵； 对所述特征矩阵进行K ‑means聚类计算， 根据 聚类算法评价指标戴维森堡丁指数和轮 廓系数确定最佳聚类数k， 最后得到聚类结果， 其中每个簇代表由同一回路供电的用户集 合。 3.根据权利要求2所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建方法， 其特征在于， 将初 始化后的电压与相位两个时间序列参数采用动态时间弯曲距离构建相似度矩阵， 具体包 括： 采用所述动态时间弯曲距离的计算式计算每个用户之间的相序和电压相似度， 得到相 似度矩阵； 对同一序列的所述相似度矩阵进行比较， 同一位置取最小值后将相序和电压相似度矩 阵合并得到最终相似度矩阵。 4.根据权利要求1所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建方法， 其特征在于， 对台 区内所有单相用户的供电相序进行识别， 具体为： 利用皮尔逊计算台区内每个单相用户与每个三相用户之间的相关度， 构建每个所述单 相用户的相序相关度矩阵； 基于所述相序相关度矩阵确定每 个所述单相用户的供电相序。 5.根据权利要求1所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建方法， 其特征在于， 基于 物理距离和电量信息相关度的关系确定每 个集合电源点的T出位置， 具体为： 计算电源点T接位置待确定的集合内首个用户与其他集合内各用户的相关性， 形成相权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081933 A 2关性矩阵； 判断所述相关性矩阵中相关性数值最大的元素所处位置， 将所述电源点T接位置确定 在所述元 素在对应集 合中对应位置的用户处。 6.一种基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建系统， 其特 征在于， 包括： 相序识别单 元， 用于对台区内所有单相用户的供电相序进行识别； 拓扑分析单元， 用于基于每一用户的 电压和相序信息， 利用动态时间弯曲距离构建相 似度矩阵， 基于所述相似度矩阵聚类分析每一用户的所属回路； 还用于对同一回路内的用 户， 再次构建所述相似度矩阵并聚类得到若干个供电位置相邻的用户集合； 还用于根据电 压值的大小次序对每个集合内的用户从大到小进 行排列； 还用于对于排列后的用户进 行相 关性分析， 基于物理距离和电量信息相关度的关系确定每 个集合电源点的T出位置； 拓扑构建单元， 用于基于经过排列后的所述用户集合以及对应的 电源点的T出位置进 行拓扑构建。 7.根据权利要求6所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建系统， 其特征在于， 在所 述拓扑分析单元中， 基于每一用户的电压和相序信息， 利用动态 时间弯曲距离构建相似度 矩阵， 基于所述相似度矩阵聚类分析每一用户的所属回路， 具体包括： 获取台区下 各用户电表的运行电压、 相位时间序列参数； 对电压与相位时间序列参数初始化处 理； 将初始化后的电压与相位两个时间序列参数采用动态时间弯曲距离构建相似度矩阵； 对所述相似度矩阵采用全连接法进行稀疏化处理， 得到邻接矩阵， 再将所述邻接矩阵 转换为度矩阵； 利用所述邻接矩阵和所述度矩阵构建归一 化的拉普拉斯矩阵； 求取所述拉普拉斯矩阵的特征值， 将特征值从小到大排序， 取前k个特征值， 并计算前k 个特征值对应的特 征向量， 形成k ×k的特征矩阵； 对所述特征矩阵进行K ‑means聚类计算， 根据 聚类算法评价指标戴维森堡丁指数和轮 廓系数确定最佳聚类数k， 最后得到聚类结果， 其中每个簇代表由同一回路供电的用户集 合。 8.根据权利要求7所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建系统， 其特征在于， 在所 述拓扑分析单元中， 将初始 化后的电压与相位两个时间序列参数采用动态时间弯曲距离构 建相似度矩阵， 具体包括： 采用所述动态时间弯曲距离的计算式计算每个用户之间的相序和电压相似度， 得到相 似度矩阵； 对同一序列的所述相似度矩阵进行比较， 同一位置取最小值后将相序和电压相似度矩 阵合并得到最终相似度矩阵。 9.根据权利要求6所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建系统， 其特征在于， 在所 述相序识别单 元中， 对台区内所有单相用户的供电相序进行识别， 具体为： 利用皮尔逊计算台区内每个单相用户与每个三相用户之间的相关度， 构建每个所述单 相用户的相序相关度矩阵； 基于所述相序相关度矩阵确定每 个所述单相用户的供电相序。 10.根据权利要求6所述的基于改进谱聚类的低压用户拓扑构建系统， 其特征在于， 在权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081933 A 3