CN113985098A - 一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的是一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，该方法包括以下步骤：1、通过电压实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；2、通过电流实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；3、进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为。本发明的有益效果：1)本发明基于统一时间基准依据获得总计量值和各个用户用电采集的数据进行长时间序列的差值相关性分析，改善了电能量差值法由于存在较大的线损误差而造成的误判断或者是无法判断窃电的情况；2)本发明不需要电压智能算法基础上额外增加硬件设备即可对窃电行为进行检测，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，属于防窃电技术领域。
背景技术
窃电方法种类繁多，但根据其原理可分为与计量装置无关的窃电和与计量装置有关的窃电两大类；其中，与计量装置无关的窃电有用户私自增容、短接计量箱进出线窃电等；与计量装置有关的窃电方法有欠压窃电法、欠流窃电法、移相窃电法、扩差窃电法等；针对这两种方式的防窃电技术也可分为两类，一是在电能表计安装的地方、表计上安装各种防窃电硬件措施，达到防止窃电的目的；二是通过配电线路总表电量和各分表电能和的差值来判断是否有窃电行为；其中，针对与计量装置无关的防窃电方法存在一些不足：1)采用多个电表法无疑是最能发现用户窃电行为的措施，但是安装双向电流计量表无疑是增加了电表的硬件投资，而且这部分投资比较大，窃电用户相对非窃电用户毕竟是少数，采用双表法增大了电力系统的投资；2)采用电能总表与分户表电量差值法可以节省大量投资，但存在总表与分户表拓扑关系有错误、低压线损无法精确计算、表计计量误差等因素，造成对窃电不能准确判断。
发明内容
本发明提出的是一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其目的旨在解决对于窃电行为无法监控测量的问题。
一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，该方法包括以下步骤：
1、通过电压实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
2、通过电流实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
3、进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为。
进一步地，所述通过电压实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括：
1-1、建立统一时间戳；
1-2、建立通信接口监测；
1-3、设置电压下降百分比阈值；
1-4、采集用户电表实时的电压信息；
1-5、判断用户电表电压是否下降；
1-6、判断用户电表电压下降百分比是否大于设置的百分比阈值；
1-7、获取同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压；
1-8、判断同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压是否下降；
1-9、若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压没有下降，则判断待检测的用户电表存在窃电行为；若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压下降，则判断待检测的用户电表不存在窃电行为。
进一步地，所述通过电流实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括：
2-1、建立统一的时间戳；
2-2、建立通信接口监测；
2-3、在计量自动化装置安装计量总表，并根据线损情况设置第一差值阈值d2；
2-4、接收计量总表实时发送的电流信息I总；
2-5、接收该计量自动化装置所连接的n个用户电表实时发出的电流信息I1、I2、I3……In，n≥0；
2-6、计算n个用户电表所发出的实时电流之和与计量总表所发出的实时电流信息I总的差值d1；
2-7、判断所述差值d1是否大于预设的第一差值阈值d2，若d1＞d2则发出窃电报警信号；否则判定n个所述用户电表不存在窃电行为；
2-8、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号时的电流值，得到电流数据集P1＝{I1'、I2'、I3'、···、In'}；
2-9、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号上一个周波时的电流值，得到电流数据集P2＝{I1”、I2”、I3”、···、In”}；
2-10、计算数据集P1中的每一个元素与数据集P2中相对应的元素的差值，得到电流差值数据集P3＝{J1、J2、J3、···Jn}，其中J1＝I1”-I1'；J2＝I2”-I2'；···Jn＝In”-In'。
进一步地，所述通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为，具体包括：借助欧式距离公式分析，对初步判定为存在窃电行为的用户电表定义为嫌疑用户，判断嫌疑用户的用电低电量用电时段和历史数据是否属于同一类，若是则为正常生产行为导致的用电量下降，若不是则根据步骤1、步骤2的初步判定结果最终认定嫌疑用户存在窃电行为。
本发明的有益效果：
1)本发明基于统一时间基准依据获得总计量值和各个用户用电采集的数据进行长时间序列的差值相关性分析，改善了电能量差值法由于存在较大的线损误差而造成的误判断或者是无法判断窃电的情况；
2)本发明不需要电压智能算法基础上额外增加硬件设备即可对窃电行为进行检测，成本低；
3)采用电压智能算法就算发现有窃电行为还需要人去排查是哪一户或几户在窃电，本发明能够利用接线拓扑图进行逐点比较，以及用户用电行为模型分析精准定位窃电用户，通过比较确定是哪一户或者几户发生窃电行为，提高效率。
附图说明
附图1是本发明的方法流程示意图。
附图2是通过电压实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定的流程示意图。
附图3是通过电流实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定的流程示意图。
具体实施方式
一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，该方法包括以下步骤：
1、通过电压实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
2、通过电流实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
3、进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为。
假设电网所传输的三相交流电不考虑任何影响因素，则所获取的A相、B相、C相的理想电压可以表示为公式(1)：
公式(1)中的UA、UB、UC分别为获取用户用电信息数据中A相、B相、C相的电压有效值，ω为获取用户用电信息数据中的角频率，可知用电电压为一个与时间密切相关的矢量。
所述通过电压实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括：
1-1、建立统一时间戳；
1-2、建立通信接口监测；
1-3、设置电压下降百分比阈值；
1-4、采集用户电表实时的电压信息；优选利用计量自动化装置采集用户电表实时的用电电压信息；
1-5、判断用户电表电压是否下降；
1-6、判断用户电表电压下降百分比是否大于设置的百分比阈值；
1-7、获取同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压；
1-8、判断同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压是否下降；
1-9、若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压没有下降，则判断待检测的用户电表存在窃电行为；若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压下降，则判断待检测的用户电表不存在窃电行为。
所述建立统一时间戳，具体包括计量表计终端从其通信接口中提取网络时间，将计量表计终端的时间保持一致，建立统一的时间基准。
所述计量表计终端从其通信接口中提取网络时间，具体采用包括以下两种方法中的任一种或两种的结合：
方法1、从通信接口模块调试接口直接获得通信网络时间戳；
方法2、计量表计终端之间互发同步信标，获得同步时间戳。
所述建立通信接口监测，具体包括为：依据重要程度、计算处理能力、通信传输能力设定周期性监测；进一步地，通过监测通信网络接口模块的开关机注册变化、通信网络拓扑位置变化、终端地理位置移动从而触发窃电分析事件。
所述设置电压下降百分比阈值，具体包括：在统一时间基准和通信接口监测基础上，设置计量总表和用户电表用电数据电压之间的电压下降百分比阈值d；
所述总计量采集表数据M为计量总表在某一时间范围内采集到的电压数据的电压下降百分比，所述某一户用电数据N为用户电表在同一时间范围内采集到的电压数据的电压下降百分比。
所述判断用户电表电压是否下降，具体为：若用户电表电压没有下降，则返回步骤1-4继续进行采集用户电表实时的电压信息；若用户电表电压下降，则进行步骤1-6。
所述判断用户电表电压下降百分比是否大于设置的百分比阈值，具体为：若用户电表电压下降百分比与计量总表在同一时间刻度上采集到的电压数据的电压下降百分比作比较，如果不大于设置的百分比阈值d，则返回步骤1-4继续进行采集用户电表实时的电压信息；若大于设置的百分比阈值，则进行步骤1-7。
所述判断同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压是否下降，具体为：若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压没有下降，则判断待检测的用户电表存在窃电行为；若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压下降，则判断待检测的用户电表不存在窃电行为。
所述通过电流实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括：
2-1、建立统一的时间戳；
2-2、建立通信接口监测；
2-3、在计量自动化装置安装计量总表，并根据线损情况设置第一差值阈值d2；
2-4、接收计量总表实时发送的电流信息I总；
2-5、接收该计量自动化装置所连接的n个用户电表实时发出的电流信息I1、I2、I3……In，n≥0；
2-6、计算n个用户电表所发出的实时电流之和与计量总表所发出的实时电流信息I总的差值d1；
2-7、判断所述差值d1是否大于预设的第一差值阈值d2，若d1＞d2则发出窃电报警信号；否则判定n个所述用户电表不存在窃电行为；
2-8、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号时的电流值，得到电流数据集P1＝{I1'、I2'、I3'、···、In'}；
2-9、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号上一个周波时的电流值，得到电流数据集P2＝{I1”、I2”、I3”、···、In”}；
2-10、计算数据集P1中的每一个元素与数据集P2中相对应的元素的差值，得到电流差值数据集P3＝{J1、J2、J3、···Jn}，其中J1＝I1”-I1'；J2＝I2”-I2'；···Jn＝In”-In'；
2-11、将数据集P3中的每一个数据分别减去d1并求绝对值，并判定所得到的绝对值最小的数据所对应的用户电表存在窃电行为。
所述2-1、建立统一的时间戳，2-2、建立通信接口监测分别与1-1、建立统一时间戳，1-2、建立通信接口监测的具体方案相同。
所述进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为，具体包括：借助欧式距离公式分析，对初步判定为存在窃电行为的用户电表定义为嫌疑用户，判断嫌疑用户的用电低电量用电时段和历史数据是否属于同一类，若是则为正常生产行为导致的用电量下降，若不是则根据步骤1、步骤2的初步判定结果最终认定嫌疑用户存在窃电行为。
所述借助欧式距离公式分析，具体如下式(2)：
式(2)中d(x，y)表示的是嫌疑用户在一个周期各个时刻对应的用电量数据xi和上年度对应周期内正常相对应的各个时刻用电量数据yi之间的相关性，如果d(x，y)的值超过本月月平均日电量与上年度同期月平均日电量的涨幅150％，表示xi与yi的偏差较大；若连续N个周期内都出现d(x，y)的值超过本月月平均日电量与上年度同期月平均日电量的涨幅150％的情况，则断定该嫌疑用户没有规范用电，推测存在窃电行为，N≥2；所述周期的时间长度优选为15分钟。
一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，该方法还包括包括向用电管理者发送窃电情报，同时对窃电用户的线路进行如断电的相关手段加以控制。
本发明提出一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，在电力计量自动化基础上，对计量自动化下实时、高频的电力信息进行大数据分析处理发现窃电用户的窃电行为并加以管控，由功率测量与电能计量的基本原理可知，用户负荷功率与电压参量相关，用户负荷消耗电能与负荷运行功率和时间相关，上述实时分析需要电表内部以及不同电表之间建立毫秒级的时间精度；同时，窃电行为通常需要改动电表，而电表的改动通常伴随通信终端的重启，或其他网络参数改变；本发明通过用通信网络提供电信息采集系统监测电压等电气特征参数之间的时间关系，对用户用电数据实时分析，提出电压防窃电方法，能够利用接线拓扑图进行逐点比较，以及用户用电行为模型分析精准定位窃电用户，通过比较确定是哪一户或者几户发生窃电行为，提高了效率。
Claims (10)
1.一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是该方法包括以下步骤：
1、通过电压实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
2、通过电流实时计量进行用户电表是否存在窃电行为的初步判定；
3、进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为。
2.根据权利要求1所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述通过电压实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括以下步骤：
1-1、建立统一时间戳；
1-2、建立通信接口监测；
1-3、设置电压下降百分比阈值；
1-4、采集用户电表实时的电压信息；
1-5、判断用户电表电压是否下降；
1-6、判断用户电表电压下降百分比是否大于设置的百分比阈值；
1-7、获取同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压；
1-8、判断同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压是否下降；
1-9、若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压没有下降，则判断待检测的用户电表存在窃电行为；若同一个计量自动化装置下的其它用户电表电压下降，则判断待检测的用户电表不存在窃电行为。
3.根据权利要求1所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述通过电流实时计量进行用电电表是否存在窃电行为的初步判定，具体包括以下步骤：
2-1、建立统一的时间戳；
2-2、建立通信接口监测；
2-3、在计量自动化装置安装计量总表，并根据线损情况设置第一差值阈值d2；
2-4、接收计量总表实时发送的电流信息I总；
2-5、接收该计量自动化装置所连接的n个用户电表实时发出的电流信息I1、I2、I3……In，n≥0；
2-6、计算n个用户电表所发出的实时电流之和与计量总表所发出的实时电流信息I总的差值d1；
2-7、判断所述差值d1是否大于预设的第一差值阈值d2，若d1＞d2则发出窃电报警信号；否则判定n个所述用户电表不存在窃电行为；
2-8、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号时的电流值，得到电流数据集P1＝{I1'、I2'、I3'、···、In'}；
2-9、获取n个所述用户电表在发出窃电报警信号上一个周波时的电流值，得到电流数据集P2＝{I1”、I2”、I3”、···、In”}；
2-10、计算数据集P1中的每一个元素与数据集P2中相对应的元素的差值，得到电流差值数据集P3＝{J1、J2、J3、···Jn}，其中J1＝I1”-I1'；J2＝I2”-I2'；···Jn＝In”-In'；
2-11、将数据集P3中的每一个数据分别减去d1并求绝对值，并判定所得到的绝对值最小的数据所对应的用户电表存在窃电行为。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述建立统一时间戳，具体包括计量表计终端从其通信接口中提取网络时间，将计量表计终端的时间保持一致，建立统一的时间基准。
5.根据权利要求4所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述计量表计终端从其通信接口中提取网络时间，具体采用包括以下两种方法中的任一种或两种的结合：
方法1、从通信接口模块调试接口直接获得通信网络时间戳；
方法2、计量表计终端之间互发同步信标，获得同步时间戳。
6.根据权利要求2所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述设置电压下降百分比阈值，具体包括：在统一时间基准和通信接口监测基础上，设置计量总表和用户电表用电数据电压之间的电压下降百分比阈值d；
所述总计量采集表数据M为计量总表在某一时间范围内采集到的电压数据的电压下降百分比，所述某一户用电数据N为用户电表在同一时间范围内采集到的电压数据的电压下降百分比。
7.根据权利要求2所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述判断用户电表电压是否下降，具体为：若用户电表电压没有下降，则返回步骤1-4继续进行采集用户电表实时的电压信息；若用户电表电压下降，则进行步骤1-6。
8.根据权利要求2所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述判断用户电表电压下降百分比是否大于设置的百分比阈值，具体为：若用户电表电压下降百分比与计量总表在同一时间刻度上采集到的电压数据的电压下降百分比作比较，如果不大于设置的百分比阈值d，则返回步骤1-4继续进行采集用户电表实时的电压信息；若大于设置的百分比阈值，则进行步骤1-7。
9.根据权利要求1所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述进一步通过用户电量实时计量的变化最终判定用户电表是否存在窃电行为，具体包括：借助欧式距离公式分析，对初步判定为存在窃电行为的用户电表定义为嫌疑用户，判断嫌疑用户的用电低电量用电时段和历史数据是否属于同一类，若是则为正常生产行为导致的用电量下降，若不是则根据步骤1、步骤2的初步判定结果最终认定嫌疑用户存在窃电行为。
10.根据权利要求9所述的一种基于实时计量的提高防窃电分析准确度的方法，其特征是所述借助欧式距离公式分析，具体如下式(2)：
式(2)中d(x，y)表示的是嫌疑用户在一个周期各个时刻对应的用电量数据xi和上年度对应周期内正常相对应的各个时刻用电量数据yi之间的相关性，如果d(x，y)的值超过本月月平均日电量与上年度同期月平均日电量的涨幅150％，表示xi与yi的偏差较大；若连续N个周期内都出现d(x，y)的值超过本月月平均日电量与上年度同期月平均日电量的涨幅150％的情况，则断定该嫌疑用户没有规范用电，推测存在窃电行为，N≥2；所述周期的时间长度为15分钟。
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