01
在國家“3060戰略”建設以新能源為主體的新型電力系統的新時代背景下，浙江省響應國家能源局整縣屋頂分布式光伏建設試點工作，選取30個縣（市、區）進行試點示范。在支撐整縣屋頂分布式光伏試點建設工作中，低壓配電網已然成為實踐國網公司“建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”和浙江公司“建設能源互聯網形態下多元融合高彈性電網”戰略的主戰場。依據國網公司總部下發的《國網設備部關于印發2021年臺區智能融合建設應用提升工作方案的通知》（設備配電﹝2021﹞37號）相關工作指導思想，通過建設配電物聯網臺區，利用核心技術裝備——臺區智能融合終端實現對接入設備和分布式電源（光伏）的全景監控，從而支撐公司對分布式電源大規模消納與精益化運行運維及運營管理的業務應用需求。
近期，國網公司召開整縣光伏建設推進工作會指出，對于已接入分布式光伏的臺區，要求完成臺區智能融合終端全覆蓋。到2021年底，全省將完成全省9萬個臺區的智能終端部署工作。為有力支撐整縣屋頂光伏建設工作，浙江公司計劃于2022年在全省11個地市公司開展配電物聯網臺區向下延伸組網及應用規?；痉督ㄔO工作（每個地市公司選取1個供電所實現全覆蓋建設）。為了更好地支撐整縣屋頂低壓分布式光伏接入后的臺區精益運行運維運營管理，需要實現基于臺區智能融合終端的全景狀態感知配電物聯網臺區；其中，拓撲自動辨識技術則是實現配電物聯網臺區全景狀態感知的最核心基礎應用，其重要性不言而喻。
02
配電網電壓等級分為高壓配電電壓(110kV、63kV、35kV)，中壓配電電壓(10kV)和低壓配電電壓(0.4kV)，低壓配電臺區指10kV/0.4kV 配電變壓器的供電范圍或區域。因此，配電臺區拓撲主要聚焦于0.4kV 電壓等級的拓撲關系識別，即“變-戶”關系的識別（這里的“戶”可以專指低壓用戶）。由于技術和管理水平落后，低壓配電網在建設和維護方面較之于輸電網絡存在較大差距。配電臺區內涉及資產較多且連接關系復雜，變壓器、表箱、電能表等資產信息及相互間拓撲連接關系都需要準確錄入信息化系統，以往常常采用人工手動錄入，消耗時間多且難以保證工作質量；且隨著時間的推移，農網改造、表箱更換等施工項目的實施，使得臺區內設備及拓撲圖變更頻繁。
低壓拓撲錯誤
主要表現
● “戶-變”對應關系錯誤，即檔案劃分錯誤，將不是本臺區(一般為鄰近臺區)的電表號加載到本臺區集中器中，影響臺區線損計算的準確性；
● “戶-線”即用戶與分支線關系缺失，缺少用戶與配變之間線路連接信息，當臺區出現故障，無法快速準確判斷故障區間和停電區間。
導致低壓臺區拓撲錯誤的原因
1
由于低壓臺區建設期間用戶電表檔案錯誤，造成低壓配電拓撲錯誤；
2
對臺區重視不足，建設過程中只記錄部分臺區信息，造成低壓臺區拓撲信息缺失；
3
低壓臺區出現故障時，在巡檢搶修中調整接線時沒有記錄或記錄錯誤造成低壓臺區拓撲錯誤。
近年來，圍繞臺區拓撲識別的技術研究工作，涌現了許多技術方法，具體如表1所示。
表1 拓撲識別“戶-變”識別方法比對分析
序號 | 方法 | 識別成功率 | 技術缺陷 | 適用場景 |
1 | 停電識別分析 | 較高 | 影響供電可靠性、識別周期長 | 可停電的臺區 |
2 | 工頻過零序列相關性分析 | 較高 | 識別周期長、受時鐘誤差影響 | 諧波分量少、負荷差異大、接電合規性好臺區 |
3 | 停電記錄相關性分析 | 較高 | 數據通信量大、時標需同步 | 有停電事件的臺區 |
4 | 整點電壓曲線相關性分析 | 較高 | 數據通信量大、時標需同步、 識別周期長 | 臺區內時鐘同步性較好的臺區 |
5 | 工頻畸變設備介入增強臺區特征分析 | 高 | 影響供電質量、長期在線不安全、長臺區效果差、設備無法小型化 | 在線識別困難的 臺區 |
6 | 工頻電壓畸變分析 | 高 | 影響供電可靠、設備無法小型化 | 供電半徑短的臺區 |
7 | 工頻電流畸變分析 | 高 | 影響供電可靠性、難以識別負荷較大臺區、設備無法小型化 | 供電半徑短、負荷較輕的臺區 |
上述方法雖然能較好的實現戶變識別，但是方法2-4基于載波通信原理，受時鐘同步性、采樣誤差、臺區串擾等因素影響，識別準確率相對較低，且適用場景受載波通訊設備的限制，方法5-7需要造成瞬間短路在電壓、電流上產生巨大脈沖，才能實現識別，會引起電網電壓、電流的巨大波動，可能會危害用戶設備和配網的穩定運行，并且難以實現相關設備的小型化，推廣成本高。
另外，大數據方法也是研究比較多的一類技術方案，這類方案主要是基于電表的電氣量數據（電壓、電流、電量、瞬時功率等）進行分析求解，基于一系列啟發式優化算法、隨機模擬算法、最小二乘、回歸優化等算法，得到戶變關系。這類方法無需增加投資成本，但是，受限于電氣量采集的同步性、精度、小表和零表、線路竊電、線損、采集和通信等因素的影響，在實際應用中準確率無法保證，難以實現大范圍推廣。
伴隨著整縣屋頂光伏建設、電動汽車以及分布式儲能、微電網的普及推廣，低壓配電網絡已逐步由無源發展成為有源的網絡結構，繼而對于低壓配電臺區的拓撲信息提出了更高的要求：一方面，“戶”發展成為廣義的“用戶”，包括分布式光伏、充電樁、分布式儲能等其他新增類型的末端節點；另一方面，低壓網絡拓撲的關鍵分支節點，包括分支箱、表箱等，也成為了拓撲識別的對象。而在配電物聯網建設中，臺區拓撲自動辨識是最核心的基礎應用，有了它就好比為配網運維檢修人員提供了“地圖導航”，可呈現直觀、實時的臺區結構及運行、故障情況，促進搶修效率提升，有效縮短停電時間。因此，在滿足浙江公司實際業務需求的基礎上，如何設計出可靠性好、準確率高、抗擾能力強的拓撲識別技術方案，將是推動配電物聯網建設與能源互聯網應用的關鍵所在。
