CN110045182A - 一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，涉及电网供电分析领域。目前的窃电情况很难发现，窃电给电力公司造成了一定的损失，靠人力去现场进行逐一排查，成本高。本发明包括步骤：获取电表数据，当|i1‑i0|>s0且|i1‑i0|>s1，则把向量<t1,u0,i0,u1,i1>加入阻抗计算记录表；当记录表中的记录数大于或等于设定值n时，则把|i1‑i0|最小的向量从记录表中删除，并把当前向量加入记录表，记录按照电流突变量(|i1‑i0|)从大到小的顺序排列，并计算阻抗，阻抗计算结果＝|(u0‑u1)|/|(i1‑i0)|；当计算的阻抗值大于阻抗设定值时，对用户进行分析。本技术方案可提前发现故障类型并定位，及时安排现场检修，通过阻抗在线监测可以避免低压回路断线故障，减少设备故障时间，提升工作效率及用户满意度。

Description

一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法
技术领域
本发明涉及电网供电分析领域，尤其涉及一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法。
背景技术
目前的窃电情况很难发现，窃电给电力公司造成了一定的损失，靠人力去现场进行逐一排查，成本高。为了解决这一问题，公开号为CN107167662，名称为一种通过智能电表测量用户回路阻抗的方法，采用了电能表电流在Ib点时的阻抗回路方法来进行窃电情况的分析。但该技术方案存在以下问题：
(1)该专利只公布了一种电能表电流在Ib点时的阻抗回路方法，实际使用中用户电流离散性比较大，因此该方法不能满足实际使用，另外该公式也存在阻抗计算出来小于零的情况。
(2)由于现实中存在多用户同时用电，会对每户的回路计算存在不同程度的影响，该专利的存在计算出来的回路阻抗不准确、不适用。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，以达到满足实际情况实现窃电判断的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，包括以下步骤：
1)获取电表数据，包括t时刻的电流值i、电压值u；
2)当|i1-i0|>s0且|i1-i0|>s1，则把向量<t1,u0,i0,u1,i1>加入阻抗计算记录表；t0为前一时刻，u0为t0时刻的电压值，i0为t0时刻的电流值；t1为当前时刻，u1为t1时刻的电压值，i1为t1时刻的电流值；s0表示产生阻抗计算记录的最小电流突变量，s1表示当前阻抗计算记录表中，最小的电流突变量，每天初始值为0；
3)当记录表中的记录数大于或等于设定值n时，则把|i1-i0|最小的向量从记录表中删除，并把当前向量加入记录表；s1＝记录表中最小的|i1-i0|；并返回步骤1)，直至到达设定时间结束当天记录；
4)记录按照电流突变量(|i1-i0|)从大到小的顺序排列，并计算阻抗，阻抗计算结果＝|(u0-u1)|/|(i1-i0)|；
5)当计算的阻抗值大于阻抗设定值时，对用户进行分析；检查同一时刻电网中其他用户电压、电流、供电回路阻抗的变化情况，通过这些数据横向对比分析来判断供电回路阻抗大的原因，原因包括线路老化、电网电压波动、窃电。
作为优选技术手段：在步骤4)中，供电回路阻抗每天采取中位数进行记录。
作为优选技术手段：阻抗设定值为0.03Ω。
作为优选技术手段：获取的电能表的电压有效值的小数位大于或等于3位。
作为优选技术手段：在步骤5)中，
线路老化的判断：在其他用户负载投切、电线老化和窃电都会导致供电回路阻抗升高，通过同一台区下供电回路阻抗变化规律、历史数据进行对比分析排查是否是线路老化；
电网电压波动的判断：以统一台区下其他用户的供电回路阻抗记录的电压、电流、阻抗情况进行大数据排查，进行横向分析是否为其他用户负荷投切造成；
窃电的判断：当该电能表数据电流为0，通过电能表数据管理系统进行大数据排查时在分析其他用户供电回路阻抗，滤除线路老化和因其他用户负荷投切造成的电网电压波动后，判定该用户存在通过短接电能表或者私自改制电能表内部采样电路窃电的可能。
有益效果：
(1)本发明专利通过判定两次电流变化是否超出阻抗记录电流切换阀值计算出来的，因此供电回路阻抗是比较贴近实际应用。以解决现有技术中计算算法存在回路阻抗为0或者无穷大的可能。
(2)本技术方案对供电回路阻抗计算出来的异常数据进行分析，进行窃电分析时排除线路老化及电网波动的影响，提高窃电分析的准确性。避免供电回路阻抗计算容易受其他用户用电情况的影响，每次计算出来的供电回路阻抗也可能存在波动的情况。
(3)本技术方案不限定用户电流范围，增大适用范围，有利于窃电情况的发现，减小损失。解决了现有技术只适用于单一电能表电流值的窃电分析的问题。
(4)本技术方案可以计算出供电网络用户每天的阻抗，可定位出线路老化或故障点。提前发现故障类型并定位，及时安排现场检修，通过阻抗在线监测可以避免低压回路断线故障，减少设备故障时间，提升工作效率及用户满意度。线路检修安排可以更具有针对性、更集中、更高效开展，从而实现主动运维，提高供电可靠性。同时对接入同一配变的客户供电回路阻抗进行分析可以发现共性故障。
(5)中性线故障造成触电事故一直是常见安全隐患，本技术方案通过供电回路阻抗测试减少中性线断线对人身造成的伤害，同时也减少中性线测试开支。
(6)本技术方案通过回路阻抗进行用电监测，监测的发现的异常种类多，在多种用电异常中包括：绕开电能表，在电能表前端短接线路进行窃电；打开电能表，对电能表内部采样电路进行更改，调整电能表精度进行窃电；电能表设备计量异常：断线、采样电路故障等；。
(7)本技术方案能结合电能表停电监测系统，通过大数据分析，判定是变压器故障、线路故障、电能表设备故障或者事件误报等。
附图说明
图1是供电线路结构示意图。
图2是低压用户配电网线路图。
图3是用户1的供电回路阻抗图。
图4是本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示为供电线路结构图。其中，供电回路阻抗包含变压器内部阻抗RV、供电线入户前的线路阻抗RL和入户线到电能表间的线路阻抗RU，即电能表前端回路等效阻抗，本发明通过供电回路阻抗的计算来进行低压台区供电回路异常分析。
如图4所示，本发明包括以下步骤：
1)获取电表数据，包括t时刻的电流值i、电压值u；
2)当|i1-i0|>s0且|i1-i0|>s1，则把向量<t1,u0,i0,u1,i1>加入阻抗计算记录表；t0为前一时刻，u0为t0时刻的电压值，i0为t0时刻的电流值；t1为当前时刻，u1为t1时刻的电压值，i1为t1时刻的电流值；s0表示产生阻抗计算记录的最小电流突变量，s1表示当前阻抗计算记录表中，最小的电流突变量，每天初始值为0；
3)当记录表中的记录数大于或等于设定值n时，则把|i1-i0|最小的向量从记录表中删除，并把当前向量加入记录表；s1＝记录表中最小的|i1-i0|；并返回步骤1)，直至到达设定时间结束当天记录；
4)记录按照电流突变量(|i1-i0|)从大到小的顺序排列，并计算阻抗，阻抗计算结果＝|(u0-u1)|/|(i1-i0)|；
5)当计算的阻抗值大于阻抗设定值时，对用户进行分析；检查同一时刻电网中其他用户电压、电流、供电回路阻抗的变化情况，通过这些数据横向对比分析来判断供电回路阻抗大的原因，原因包括线路老化、电网电压波动、窃电；
线路老化的判断：在其他用户负载投切、电线老化和窃电都会导致供电回路阻抗升高，通过同一台区下供电回路阻抗变化规律、历史数据进行对比分析排查是否是线路老化；
电网电压波动的判断：以统一台区下其他用户的供电回路阻抗记录的电压、电流、阻抗情况进行大数据排查，进行横向分析是否为其他用户负荷投切造成；
窃电的判断：当该电能表数据电流为0，通过电能表数据管理系统进行大数据排查时在分析其他用户供电回路阻抗，滤除线路老化和因其他用户负荷投切造成的电网电压波动后，判定该用户存在通过短接电能表或者私自改制电能表内部采样电路窃电的可能。
三相表的每一相按照此规则计算分析。计算供电回路阻抗时电流范围限定，在电流有效值全范围都可以做回路阻抗监测，不特定限制在某个电流值。
供电回路阻抗记录算法，在通过短接电能表窃电、同一线路用户大功率负载投切、线路老化、中性线断线等可能的多种情况下，通过区域阻抗记录分析和电能表供电阻抗记录变化速率进行判定。
为提高数据的准确性，滤除阻抗记录中波动导致的阻抗不准确性，在步骤4)中，供电回路阻抗每天采取中位数进行记录。
一般情况下每100米供电回路阻抗增加0.03Ω，从阻抗计算公式看，目前电能表电压有效值是1位小数，从下表可以看出电压1位小数对回路阻抗的影响还是比较明显的，鉴于此电能表的电压有效值需要从目前的1位小数调整到3～4位小数。目前电流有效值已是3位小数，满足供电回路阻抗计算要求。如下表所示：
ΔU ΔI 回路阻抗
实际 0.199 2.000 0.0995
现状 0.1 2.000 0.05
在实际运行中，从如图2所示的典型配电线路来看，每户在电网回路中都不是单独存在的，每户用电设备的投切都会造成同一配变下电网电压的波动。
如下表所示：
供电回路阻抗
用户1的供电回路阻抗如图3所示，从图中可以看出在其他用户投切用电设备较大时对供电回路阻抗计算影响比较大，由于电能表本身是不具备分析其他用户用电情况，因此这些变化比较大的供电回路阻抗，由供电回路阻抗系统或者电能表数据管理系统采用大数据分析的方式，检查同一时刻电网中其他用户电压、电流、供电回路阻抗的变化情况，通过这些数据横向对比分析是供电回路阻抗老化还是电网电压波动造成的。
供电回路阻抗不对电流做范围限定，在电流有效值全范围都可以做供电回路阻抗监测，不特定限制在某个电流值。
以单相电能表为例，目前国网智能电能表Ib(标定电流)为5A，Imax(最大电流)为60A，为12倍电能表，实际在设计时，选择计量芯片的量程要远远大于该范围，以锐能微公司RN8209G计量芯片为例，在1000:1的动态范围内，电流有效值误差<0.1％。
电流通道最大输入采样值为±1000mV。
电流通道选择16倍增益。
电流通道最大模拟输入采样值＝1000/16＝62.5mV。
锰铜选择250μΩ。
电流通道满量程输入0.0625/250*10-6＝250A。
因此在电流输入1000:1的动态范围内，即电流范围250A:0.25A是能够满足误差0.1％的要求；在Istart(启动电流)到5％Ib(0.25A)这段范围内，通过轻载电流校准的方式也可以做到电流有效值误差在1％以内，所以在计算供电回路阻抗时电流有效值引入的误差可以忽略不计，所以本技术方案在设计时采用全电流范围。
供电回路阻抗记录算法，在通过短接电能表窃电、同一线路用户大功率负载投切、线路老化、中性线断线等，可以通过区域阻抗记录分析和供电阻抗记录变化速率进行判定。
供电回路阻抗数据窃电分析
在其他用户负载投切、电线老化和窃电都会导致供电回路阻抗升高，电能表数据管理系统可以通过同一台区下供电回路阻抗变化规律排查是否是线路老化，一般线路老化是一个渐进的过程，通过历史数据可以进行对比分析。其他用户负荷投切，可以统一台区下，其他用户的供电回路阻抗记录的电压、电流、阻抗情况进行大数据排查进行横向分析进行滤除。当用户通过短接电能表进行窃电时，由于该电能表数据电流为0，所以供电回路阻抗会比较大，通过电能表数据管理系统进行大数据排查时在分析其他用户供电回路阻抗后，可以判定该用户存在通过短接电能表或者私自改制电能表内部采样电路窃电的可能。
以上图4所示的一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，其特征在于包括以下步骤：
1)获取电表数据，包括t时刻的电流值i、电压值u；
2)当|i1-i0|>s0且|i1-i0|>s1，则把向量<t1,u0,i0,u1,i1>加入阻抗计算记录表；t0为前一时刻，u0为t0时刻的电压值，i0为t0时刻的电流值；t1为当前时刻，u1为t1时刻的电压值，i1为t1时刻的电流值；s0表示产生阻抗计算记录的最小电流突变量，s1表示当前阻抗计算记录表中，最小的电流突变量，每天初始值为0；
3)当记录表中的记录数大于或等于设定值n时，则把|i1-i0|最小的向量从记录表中删除，并把当前向量加入记录表；s1＝记录表中最小的|i1-i0|；并返回步骤1)，直至到达设定时间结束当天记录；
4)记录按照电流突变量(|i1-i0|)从大到小的顺序排列，并计算阻抗，阻抗计算结果＝|(u0-u1)|/|(i1-i0)|；
5)当计算的阻抗值大于阻抗设定值时，对用户进行分析；检查同一时刻电网中其他用户电压、电流、供电回路阻抗的变化情况，通过这些数据横向对比分析来判断供电回路阻抗大的原因，原因包括线路老化、电网电压波动、窃电。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，其特征在于：在步骤4)中，供电回路阻抗每天采取中位数进行记录。
3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，其特征在于：阻抗设定值为0.03Ω。
4.根据权利要求3所述的一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，其特征在于：获取的电能表的电压有效值的小数位大于或等于3位。
5.根据权利要求4所述的一种基于阻抗计算的低压台区供电回路异常分析方法，其特征在于：在步骤5)中，
线路老化的判断：在其他用户负载投切、电线老化和窃电都会导致供电回路阻抗升高，通过同一台区下供电回路阻抗变化规律、历史数据进行对比分析排查是否是线路老化；
电网电压波动的判断：以统一台区下其他用户的供电回路阻抗记录的电压、电流、阻抗情况进行大数据排查，进行横向分析是否为其他用户负荷投切造成；
窃电的判断：当该电能表数据电流为0，通过电能表数据管理系统进行大数据排查时在分析其他用户供电回路阻抗，滤除线路老化和因其他用户负荷投切造成的电网电压波动后，判定该用户存在通过短接电能表或者私自改制电能表内部采样电路窃电的可能。
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