CN104424603A - 用于处理配电网络中的用电量计量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电网络领域，提供了一种用于处理配电网络中的用电量计量的方法和装置。该方法包括：获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值；根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降；获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系；根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。通过所述方法和装置，可以帮助配电系统识别可能的窃电行为。

Description

用于处理配电网络中的用电量计量的方法和装置

技术领域

本发明涉及配电网络，尤其涉及用于处理配电网络中的用电量计量的方法和装置。

背景技术

窃电是配电系统一直以来需要面对的一个问题。每年由于窃电而导致的能源损失可高达上千万千瓦时。由于配电网络极其复杂，并且配电系统所面对的客户量非常大，现在并没有一个有效的机制来帮助配电系统检测或识别可能的窃电行为。

发明内容

因此，需要一种能够帮助配电系统识别可能的窃电行为的解决方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于处理配电网络中的用电量计量的方法，其中，所述配电网络包括通过同一馈线与母线相连的多个用户节点。该方法包括：获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值；根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降；获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系；以及，根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于处理配电网络中的用电量计量的装置，其中，所述配电网络包括通过同一馈线与母线相连的多个用户节点。所述装置包括：计量值获取模块，被配置为获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值；压降获取模块，被配置为根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降；馈线相关性矩阵获取模块，被配置为获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系；以及，计量确定模块，被配置为根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

通过本发明的方法和装置，可以帮助配电系统识别可能的窃电行为。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图；

图2显示了一个示例性的配电网络的示意图；

图3显示了一个根据本发明的实施例的用于处理配电网络中的用电量计量的方法的流程图；

图4显示了一个根据本发明的实施例的用于处理配电网络中的用电量计量的装置的方框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

下面将参照本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，这些计算机程序指令通过计算机或其它可编程数据处理装置执行，产生了实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的指令装置(instruction means)的制造品(manufacture)。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框图中的方框中规定的功能/操作的过程。

图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图1未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、—个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

在目前的配电网络中，由于数据量庞大，并且种种环境的变迁，配电公司往往没有关于配电网络准确的接线拓扑，也不知道各段线路的电阻情况。但由于计费的需要，配电公司一般知道该线路为哪些用户配电，即该线路下面有哪些用电节点。

并且，在配电网络中，由于用电量计量涉及到计费，电压测量涉及到用户的电能质量，所以这两个量是智能电表中最重要的测量量，对精度有很高的要求。由于过低的电压会导致用户设备损坏，电网要保证用户的电压质量，用户的电压与标准电压不能差距太大，一般要求在5％之内。如果差距较大，则认为是电能质量故障，需要进行修理。一般认为电表电压的测量值与该用户电压的真实值一致，窃电技术一般不在电压测量上进行作弊，否则很容易发现。

基于上面的事实，可以认为，在目前的配电网中电表对用电量和电压的计量值是真实准确的。

本发明主要针对配电网中的馈线线路。馈线是配电网中的一个概念，其与母线的概念是相对的，一般来说，配电网中相对于母线的支路都可称之为馈线。如果同一段线路带有很多的分支的话，这一段就叫母线，其中的分支为馈线。

图2显示了一个示例性的配电网络的示意图。其中，A、B、C、D、E、F、G七个用电节点通过同一馈线和母线连接。

电力系统中一般将维护非常标准非常稳定的母线电压，在图2的示例中，母线电压为10KV，由于线路本身存在电阻，电流流经电线时会发生损耗，A、B、C、D、E、F、G的实际电压会低于10KV，我们将各节点不足10KV的部分记为△V_A、△V_B、△V_C、△V_D、△V_E、△V_F、△V_G。

在A、B、C、D、E、F、G处均配备了智能电表，可以记录一个计量周期内的用电量Q_A、Q_B、Q_C、Q_D、Q_E、Q_F、Q_G和平均电压V_A、V_B、V_C、V_D、V_E、V_F、V_G。该计量周期一般为一个月，当然，计量周期也可以是设定的任何时间周期，例如一周，一天，等等。由于母线电压是稳定的，因此相应地可以获得各个节点处相对于母线的压降△V_A、△V_B、△V_C、△V_D△V_E、△V_F、△V_G。

本发明的发明人发现，各个节点处的压降与其用电量之间是存在线性关系的。电压压降与流经线路的电流和线路电阻成正比，由于配电线路本身的电阻是几乎恒定的，因此电压压降正比于流经线路的电流，也相应地正比于实际使用的用电量。

下面将以图2所示的配电线路为例，详细描述压降与用电量之间的线性关系推导。

对节点D，在时刻t，存在关系：

△v_D(t)＝I₁(t)*R₁+I₃(t)*R₃+I₅(t)*R₅+I₁₀(t)*R₁₀+I₁₂(t)*R₁₂

其中△v_D(t)是节点D在时刻t相对于母线的压降，I_i(t)为第i段线路中的t时刻的电流，R_i为第i段线路电阻。

对I_i(t)而言，存在关系：

I₁(t)＝I_A(t)+I_B(t)+I_C(t)+I_D(t)+I_E(t)+I_F(t)+I_G(t)

I₃(t)＝I_B(t)+I_C(t)+I_D(t)+I_E(t)+I_F(t)+I_G(t)

I₅(t)＝I_C(t)+I_D(t)+I_E(t)+I_F(t)+I_G(t)

I₁₀(t)＝I_C(t)+I_D(t)

I₁₂(t)＝I_D(t)

其中I_A(t)为A用户在t时刻的用电电流，依此类推。

由上述两者关系，可以得出：

△v_D(t)＝I_A(t)*R₁+I_B(t)*(R₁+R₃)+I_C(t)*(R₁+R₃+R₅+R₁₀)

+I_D(t)*(R₁+R₃+R₅+R₁₀+R₁₂)+I_E(t)*(R₁+R₃+R₅)

+I_F(t)*(R₁+R₃+R₅)+I_G(t)*(R₁+R₃+R₅)

其他节点也有类似线性关系，可用矩阵表示为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{v}_A\left(t\right)\\ \mathrm{\Δ}{v}_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{v}_G\left(t\right)\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}{I}_A\left(t\right)\\ I_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ I_G\left(t\right)\end{array}\right\},$

其中R代表该线性关系，该线性关系是不随时间变化而变化的。

进一步推导，由上述公式可以得出：

$\left\{\begin{array}{c}{v}_A\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_A\left(t\right)\\ v_b\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ v_G\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_G\left(t\right)\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}{v}_A\left(t\right)I_A\left(t\right)\\ v_B\left(t\right)I_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ v_G\left(t\right)I_G\left(t\right)\end{array}\right\}$

对上式在一个计量周期T中进行积分，可以得到：

$\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}\left\{\begin{array}{c}{v}_A\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_A\left(t\right)\\ v_b\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ v_G\left(t\right)\mathrm{\Δ}{v}_G\left(t\right)\end{array}\right\}\mathrm{dt}=\underset{t=0}{\overset{\text{T}}{\text{\∫}}}R\left\{\begin{array}{c}{v}_A\left(t\right)I_A\left(t\right)\\ v_B\left(t\right)I_B\left(t\right)\\ \·\·\·\\ v_G\left(t\right)I_G\left(t\right)\end{array}\right\}\mathrm{dt}$

记母线电压为V₀，上式进一步表示为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}(V_0\mathrm{\Δ}{v}_A\left(t\right)-\mathrm{\Δ}{v}_A{\left(t\right)}^2)\mathrm{dt}\\ \underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}(V_0\mathrm{\Δ}{v}_B\left(t\right)-\mathrm{\Δ}{v}_B{\left(t\right)}^2)\mathrm{dt}\\ \·\·\·\\ \underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}(V_0\mathrm{\Δ}{v}_G\left(t\right)-\mathrm{\Δ}{v}_G{\left(t\right)}^2)\mathrm{dt}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}{v}_A\left(t\right)I_A\left(t\right)\mathrm{dt}\\ \underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}{v}_B\left(t\right)I_B\left(t\right)\mathrm{dt}\\ \·\·\·\\ \underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}{v}_G\left(t\right)I_G\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right\}$

即：

$\left\{\begin{array}{c}{V}_0\mathrm{\Δ}{V}_{A}T-\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}\mathrm{\Δ}{v}_A{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}\\ V_0\mathrm{\Δ}{V}_{B}T-\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}\mathrm{\Δ}{v}_B{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}\\ \·\·\·\\ V_0\mathrm{\Δ}{V}_{G}T-\underset{t=0}{\overset{T}{\∫}}\mathrm{\Δ}{v}_G{\left(t\right)}^2\mathrm{dt}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}{Q}_A\\ Q_B\\ \·\·\·\\ Q_G\end{array}\right\}$

其中Q_A、Q_B、Q_C、Q_D、Q_E、Q_F、Q_G分别为节点A，B，C，D，E，F，G在一个计量周期内的用电量。

忽略第一部分中的二次项，得到：

$V_{0}T\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{V}_A\\ \mathrm{\Δ}{V}_B\\ \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_G\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}{Q}_A\\ Q_B\\ \·\·\·\\ Q_G\end{array}\right\}$

由于V₀T为常量，合并到R中，仍然记为R。

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{V}_A\\ \mathrm{\Δ}{V}_B\\ \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_G\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{c}{Q}_A\\ Q_B\\ \·\·\·\\ Q_G\end{array}\right\}$

从上式可以看出，馈线中用户节点处的压降与其用电量之间是存在相关性的。本发明的发明人根据该线性关系，利用测量出的用户节点处的平均压降，计算出各个节点的理论用电值，并与用电量的计量值进行比较，从而推测是否可能存在窃电行为。

下面将参考图3描述根据本发明的一个实施例的方法的流程图。其中，配电网络包括通过同一馈线与母线相连的多个用户节点，在各个节点处安装有电表，该电表可以测量用户节点的用电量和电压。

在步骤S310，获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值。该电压和用电量的计量值可以由所述用户节点处的电表提供。根据本发明的一个实施例，电压的计量值可以是在一个计量周期内获得的电压值的平均值，用电量的计量值则是在该计量周期内累积的用电量。该计量周期可以是任意周期时间，例如为一个月、一周、一天等等。根据本发明的一个实施例，在各个电表时钟同步的情况下，也可以采用某一特定时刻的电压和功率的计量值，作为该节点处的计量值。

在步骤S320，根据电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降。正如前面所介绍的，电力系统中的母线电压是非常稳定的，因此，可以通过将电表电压的计量值与母线电压进行比较，获得该用户节点相对于母线的压降。

在步骤S330，获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系。根据本发明的一个实施例，可以根据馈线上的用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据，来获得该馈线相关性矩阵R。

需要注意的是，虽然这里将步骤S330描述为在步骤S310、S320之后进行，本领域技术人员可以理解的是，步骤S330也可以在步骤S310、S320之前或之间或与步骤S310、S320同时进行，其同样能够实现本发明的实施例。

在步骤S340，根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

根据本发明的一个实施例，可以根据所述馈线相关性矩阵R以及所述压降，估计用户节点处的用电量的理论值，并且，将所估计的用电量的理论值与来自电表的用电量的计量值相比较，以确定用电量的计量是否存在异常。例如，可以将所述用电量的理论值与所述用电量的计量值之间的差值与一个阈值进行比较，如果该差值超过该特定阈值，则确定该用电量的计量存在异常。其中，该特定阈值是可以根据配电网络的具体情况预先确定。

根据本发明的另一个实施例，还可以根据所述馈线相关性矩阵R、所述压降以及所述用电量的计量值，估计用户节点的平均电量值残差，如果平均电量值残差大于一个特定阈值，则可判定该用电量计量存在异常。

在发现用电量计量存在异常的情况下，可以根据需要派出现场作业人员，对相应节点进行调查取证，进一步确定是否存在窃电行为。

下面将以示例方式描述利用历史数据获取馈线相关性矩阵R的步骤的一个实施例。该步骤可以在系统初始化时进行，之后也可以在需要时反复进行，并且，可以利用不断获得的新的计量周期的计量值，来更新该相关性矩阵。

首先，通过查找历史用电记录，获取各计量电表的统计信息。例如，如果配电网络内有m个用户节点(在前面的例子里m＝7)，则需要至少m个计量周期内的计量数据，假设采集n组数据，其中(n>m)，包括用电量数据Q_1i、Q_2i、Q_3i、...、Q_mi ^(i=1...n)及该计量周期内相对于母线的平均压降△V_1i、△V_2i、△V_3i、...、ΔV_mi。

根据前面推导的原理，这些数据之间存在下面关系：

$\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}$

例如可以利用最小二乘法，求解R矩阵

$R=\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...\·& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}{\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}}^{-1}$

从而获得该馈线的馈线相关性矩阵R。

通过该馈线相关性矩阵R，可以在没有准确电网拓扑的条件下，利用已有的计量数据，获得该馈线上的各个用户节点的压降和用电量之间的相关性。

下面将进一步描述根据馈线相关性矩阵R确定电表测量结果是否存在异常的实施例。

根据本发明的一个实施例，通过智能电表，获取本计量周期内的计量数据，包括该计量周期的用电量Q₁₀、Q₂₀、Q₃₀、...、Q_m0和平均电压V₁₀、V₂₀、V₃₀、...、V_m0，并通过与母线电压比较，相应地获得相对于母线的平均压降△V₁₀、△V₂₀、△V₃₀、...、△V_m0，其中m表示该馈线上的用户节点数目。

根据平均压降，根据下面公式计算各节点的用电量的理论值

$\left\{\begin{array}{c}{Q_{10}}^{\′}\\ {Q_{20}}^{\′}\\ \·\·\·\\ {Q_{m0}}^{\′}\end{array}\right\}=R^{-1}\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{V}_{10}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{20}\\ \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m0}\end{array}\right\}$

从而获得该计量周期内各节点的用电量理论值Q₁₀’、Q₂₀’…Q_m0’。

通过对比各个节点的用电量理论值Q_A0、Q_B0...Q_G0和用电量计量值Q₁₀、Q₂₀...Q_m0，发现某个节点或某些节点用电量的差距超过了一个特定阀值，即可判定该节点有可能发生窃电，需要派出现场作业人员取证。

上面的实施例是通过利用历史数据计算出馈线相关性矩阵，然后利用当前计量周期的计量数据，计算出用电量的理论值，并与用电量的计量值进行比较来进行验证。

或者，根据本发明的另一个实施例，如果用户进行了窃电，由于每次窃电电量会有较大差异，则电量计量数据与压降之间的线性关系将出现较大偏差，由此也可以判断该用户节点的计量存在异常。

首先，获取包括本计量周期内的计量数据以及历史数据在内的m个用户节点的n组数据，计算电量值残差：

$\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{Q}_{11}& \mathrm{\Δ}{Q}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{Q}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{Q}_{21}& \mathrm{\Δ}{Q}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{Q}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{Q}_{m1}& \mathrm{\Δ}{Q}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{Q}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}=R^{-1}\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}-\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& {...}_{}& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}$

计算每个用户节点的平均用电量残差

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{Q}_A}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_{\mathrm{Ai}}$

上述的用户节点的平均用电量残差反映的是该用户节点在一段时期内的用电行为，作为一个稳定的用电用户，即使由于某些因素的影响，导致某次的计量值与理论值之间出现差异，但长期以来的计量值与用电量的理论值之间应该是保持一致的。也就是说，其平均用电量残差是很小的，因此，如果平均电量残差大于一个阈值，即可判定该节点的计量存在异常，有可能发生窃电，需要派出现场作业人员取证。

根据本发明的一个实施例，如果确定在该计量周期内的用电量的计量不存在异常，则可以认为该用户节点的用电是正常的，可以利用此次计量结果、即该多个用户节点的用电量的计量值以及所获得的相对于母线的压降，更新馈线相关性矩阵R，从而使得该馈线相关性矩阵R能够更准确地反映该馈线上的用户节点的压降与用电量之间的相关性，以供将来参考。

前面已经参考附图描述了实现本发明的方法的各个实施例。本领域技术人员可以理解的是，上述方法可以以软件方式实现，也可以以硬件方式实现，或者通过软件与硬件相结合的方式实现。并且，本领域技术人员可以理解，通过以软件、硬件或者软硬件相结合的方式实现上述方法中的各个步骤，可以提供一种用于处理配电网络中的用电量计量的装置。即使该装置在硬件结构上与通用处理设备相同，由于其中所包含的软件的作用，使得该装置表现出区别于通用处理设备的特性，从而形成本发明的各个实施例的装置。下面将参考附图4具体描述根据本发明的各个实施例的用于处理配电网络中的用电量计量的装置。

如图4所示，装置400包括计量值获取模块410、压降获取模块420、馈线相关性矩阵获取模块430以及计量确定模块440。其中，计量值获取模块410被配置为获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值。压降获取模块420被配置为根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降。馈线相关性矩阵获取模块430被配置为获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系。计量确定模块440被配置为根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

根据本发明的一个实施例，所述电压和用电量的计量值由所述用户节点处的电表提供。

根据本发明的一个实施例，计量值获取模块410被配置为获取所述多个用户节点在一个计量周期内的电压和用电量的计量值。

根据本发明的一个实施例，所述馈线相关性矩阵R是根据所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据获得的。

根据本发明的一个实施例，馈线相关性矩阵获取模块430被配置为：

获取所述多个用户节点的n组用电量及其相对于母线的压降的历史数据Q_1iQ_2i、Q_3i、...、Q_mi ^(i＝1...n)和△V_1i、△V_2i、△V_3i、...、△V_mi其中m表示用户节点的个数，其中n>m，所述数据存在如下关系：

$\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& \·\·\·& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& \·\·\·& Q_{2n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ Q_{m1}& Q_{m2}& \·\·\·& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\};$

求解R矩阵，以获得所述馈线的馈线相关性矩阵R：

$R=\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& \·\·\·& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}{\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& \·\·\·& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& \·\·\·& Q_{2n}\\ \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·& \·\·\·\\ Q_{m1}& Q_{m2}& \·\·\·& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}}^{-1}.$

根据本发明的一个实施例，计量确定模块440被配置为：根据所述馈线相关性矩阵R以及所述多个用户节点相对于母线的压降，估计所述多个用户节点的用电量的理论值；以及，将所估计的用电量的理论值与所述用电量的计量值相比较，以确定所述用电量的计量是否存在异常。

根据本发明的一个实施例，计量确定模块440被配置为：响应于所述用电量的理论值与所述用电量的计量值之间的差值超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。

根据本发明的一个实施例，装置400进一步包括历史数据获取模块(图中未显示)，历史数据获取模块被配置为获取所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据。其中，计量确定模块440被配置为：根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值以及所述历史数据，估计所述用户节点的用电量的平均电量残差；以及，响应于所述用电量的平均电量残差超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。。

根据本发明的一个实施例，馈线相关性矩阵获取模块430进一步被配置为，响应于所述用电量的计量不存在异常，根据所获得的所述多个用户节点的用电量的计量值以及所述多个用户节点相对于母线的压降，更新所述馈线相关性矩阵R。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和／或流程图中的每个方框、以及框图和／或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (18)

1.一种用于处理配电网络中的用电量计量的方法，其中，所述配电网络包括通过同一馈线与母线相连的多个用户节点，包括：

获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值；

根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降；

获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系；以及

根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述电压和用电量的计量值由所述用户节点处的电表提供。

3.如权利要求1所述的方法，其中，获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值包括获取所述多个用户节点在一个计量周期内的电压和用电量的计量值。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述馈线相关性矩阵R是根据所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据获得的。

5.如权利要求4所述的方法，获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R包括：

获取所述多个用户节点的n组用电量及其相对于母线的压降的历史数据Q_li、Q_2i、Q_3i、...、Q_mi ^(i=l…n)和△V_1i、△V_2i、△V_3i、...、△V_mi，其中m表示用户节点的个数，其中n>m，所述数据存在如下关系：

$\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\};$

求解R矩阵，以获得所述馈线的馈线相关性矩阵R：

$R=\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}{\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}}^{-1}.$

6.如权利要求1-5中任一个所述的方法，其中，根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常包括：

根据所述馈线相关性矩阵R以及所述多个用户节点相对于母线的压降，估计所述多个用户节点的用电量的理论值；以及

将所估计的用电量的理论值与所述用电量的计量值相比较，以确定所述用电量的计量是否存在异常。

7.如权利要求6所述的方法，其中，将所估计的用电量的理论值与所述用电量的计量值相比较，以确定所述用电量的计量是否存在异常包括：

响应于所述用电量的理论值与所述用电量的计量值之间的差值超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。

8.如权利要求1-5中任一个所述的方法，进一步包括，获取所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据，

其中，根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常包括：

根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值以及所述历史数据，估计所述用户节点的用电量的平均电量残差；以及

响应于所述用电量的平均电量残差超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。

9.如权利要求1-5中任一个所述的方法，进一步包括，响应于所述用电量的计量不存在异常，根据所获得的所述多个用户节点的用电量的计量值以及所述多个用户节点相对于母线的压降，更新所述馈线相关性矩阵R。

10.一种用于处理配电网络中的用电量计量的装置，其中，所述配电网络包括通过同一馈线与母线相连的多个用户节点，包括：

计量值获取模块，被配置为获取所述多个用户节点的电压和用电量的计量值；

压降获取模块，被配置为根据所述电压的计量值，获得所述多个用户节点相对于母线的压降；

馈线相关性矩阵获取模块，被配置为获取所述多个用户节点所在馈线的馈线相关性矩阵R，其中，所述馈线相关性矩阵R表示所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降与其用电量之间的线性关系；以及

计量确定模块，被配置为根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值，确定所述用电量的计量是否存在异常。

11.如权利要求10所述的装置，其中，所述电压和用电量的计量值由所述用户节点处的电表提供。

12.如权利要求10所述的装置，其中，计量值获取模块被配置为获取所述多个用户节点在一个计量周期内的电压和用电量的计量值。

13.如权利要求10所述的装置，其中，所述馈线相关性矩阵R是根据所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据获得的。

14.如权利要求13所述的装置，馈线相关性矩阵获取模块被配置为：

获取所述多个用户节点的n组用电量及其相对于母线的压降的历史数据Q_1i、Q_2i、Q_3i、...、Q_mi ^(i=1...n)和△V_1i、△V_2i、△V_3i、...、△V_mi，其中m表示用户节点的个数，其中n>m，所述数据存在如下关系：

$\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}=R\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\};$

求解R矩阵，以获得所述馈线的馈线相关性矩阵R：

$R=\left\{\begin{array}{cccc}\mathrm{\Δ}{V}_{11}& \mathrm{\Δ}{V}_{12}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{1n}\\ \mathrm{\Δ}{V}_{21}& \mathrm{\Δ}{V}_{22}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ \mathrm{\Δ}{V}_{m1}& \mathrm{\Δ}{V}_{m2}& ...& \mathrm{\Δ}{V}_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}{\left\{\begin{array}{cccc}{Q}_{11}& Q_{12}& ...& Q_{1n}\\ Q_{21}& Q_{22}& ...& Q_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ Q_{m1}& Q_{m2}& ...& Q_{\mathrm{mn}}\end{array}\right\}}^{-1}.$

15.如权利要求10-14中任一个所述的装置，其中，所述计量确定模块被配置为：

根据所述馈线相关性矩阵R以及所述多个用户节点相对于母线的压降，估计所述多个用户节点的用电量的理论值；以及

将所估计的用电量的理论值与所述用电量的计量值相比较，以确定所述用电量的计量是否存在异常。

16.如权利要求15所述的装置，其中，所述计量确定模块被配置为：

响应于所述用电量的理论值与所述用电量的计量值之间的差值超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。

17.如权利要求10-14中任一个所述的装置，进一步包括，历史数据获取模块，被配置为获取所述馈线上的所述多个用户节点相对于母线的压降和用电量的历史数据，

其中，所述计量确定模块被配置为：

根据所述馈线相关性矩阵R、所述多个用户节点相对于母线的压降以及所述用电量的计量值以及所述历史数据，估计所述用户节点的用电量的平均电量残差；以及

响应于所述用电量的平均电量残差超过一个阈值，确定所述用电量的计量存在异常。

18.如权利要求10-14中任一个所述的装置，其中，所述馈线相关性矩阵获取模块进一步被配置为，响应于所述用电量的计量不存在异常，根据所获得的所述多个用户节点的用电量的计量值以及所述多个用户节点相对于母线的压降，更新所述馈线相关性矩阵R。