CN117833479A - 配电线路私自改动监控报警装置 - Google Patents

配电线路私自改动监控报警装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及基于数据分析的报警装置领域，具体为配电线路私自改动监控报警装置，包括数据采集模块、数据存储模块和数据分析模块。采集检测时刻之前的数据组成第一样本集，检测时刻之后的数据组成第二样本集。对每一个馈出回路的第一样本集、第二样本集分别提取第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集。比较第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集的差异样本的数量判断是否出现私自改线私自接线的问题。本发明可以通过大数据分析的方式实现对配电柜内部的配电线路的接线进行检测，判断是否出现私自接线或者私自改线的现象，通过及时的发现线路私自改动的问题避免出现用电事故。

Description

配电线路私自改动监控报警装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及基于数据分析的报警装置领域，具体为配电线路私自改动监控报警装置。
背景技术
变配电站的设计以满足居民用电以及工业用电安全、可靠、稳定的要求为基础。因此在变配电站设计的过程中，各种配电设施的如配电柜、动力柜等等，其中的馈线回路都是经过一系列的勘测、计算确定出来的。在施工的时候根据图纸进行接线安装，此时在运行的时候可以保证用户用电的安全可靠。但是在配电柜安装完毕之后，有些用户可能会出现私搭乱建的现象，就会在没有进行设计更改的情况下，对配电柜内部的线路进行改动，或者私自并线。由于每一个回路的的负荷容量都是准确计算并保留一定余量进行设计的，正常接线可以稳定安全的运行。如果出现线路的调换、或者在原有馈出回路上自私并接一个馈出回路。此时由于不知道并接回路的负荷容量，因此无法保证安全可靠的运行。如果符合较大，则容易导致过流保护引起断电，甚至导致变压器的烧毁。因此私自改动线路会对现有的配电设备造成一定的影响产生一定的损失，甚至是发生人身财产的损失。然而对线路的私自改动多数是无法及时的发现，因此出现私自改动线路的且无法及时发现时就会出现较大的安全隐患。因此设计一种及时发现线路改动排除供电隐患的配电线路私自改动监控报警装置成为一种迫切的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何检测配电线路是否被私自接线或者私自改线。
本发明要解决的技术问题的技术方案是：配电线路私自改动监控报警装置，包括数据采集模块、数据存储模块和数据分析模块；首先设定检测时刻T0；然后通过数据采集模块采集对各配电馈出回路进行数据采集，检测时刻之前的数据组成第一样本集，检测时刻之后的数据组成第二样本集；之后对每一个馈出回路的第一样本集、第二样本集分别提取第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集B2；最后比较第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集B2的差异样本的数量；对每一个馈出回路如果差异样本为零，则没有出现线路私自改动；如果差异样本数小于10则发出预警信息；如果差异样本数大于10则发出报警信息以提示稽查人员到现场勘测。
更好的，所述检测时刻T0为启动检测的时间，且间隔一周或两周的之间启动一次检测。
更好的，所述检测时刻T0为馈出回路的电流为零的时间段的前端点和后端点。
更好的，采集数据前设置采集间隔Tj和跃变标识，采集数据时：
S1、读取T0+Tj时刻的电流数据；
S2、读取下一采集间隔T0-2Tj时刻的电流数据并计算差值δI；
当δI≠0时，如果跃变标识为0则判定为电流跃变中，将跃变标识设定为1，同时记录起始电流Is、开始时间Ts；如果跃变标识为1则重复该步骤；
当δI=0时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te；生成样本数据Yi(Ibi,Tbi,Tqi)，其中跃变电流Ibi=Ie-Is，跃变时间Tbi=Te-Ts，跃变启动时间Tqi=Ts；
S3、采集完所有数据后，将S2中生成的所有样本组成第一样本集；
S4、读取T0-Tj时刻的电流数据；
S5、读取上一采集间隔T0-2Tj时刻的电流数据并计算差值δI；
当δI≠0时，如果跃变标识为0则判定为电流跃变中，将跃变标识设定为1，同时记录起始电流Is、开始时间Ts；如果跃变标识为1则重复该步骤；
当δI=0时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te；生成样本数据Yi(Ibi,Tbi,Tqi)，其中跃变电流Ibi=Ie-Is，跃变时间Tbi=Te-Ts，跃变启动时间Tqi=Ts；
S6、采集完所有数据后，将S5中生成的所有样本组成第二样本集。
更好的，Tj为100ms、500ms或者1s。
更好的，S1、设定跃变电流数据集，数据集中样本的参数包括跃变电流以及跃变电流个数，跃变电流数据集包括第一跃变电流数据集B1和第二跃变电流数据集B2；
S2、遍历第一样本集Y1中的样本数据中的跃变电流；进行查询，如果在跃变电流数据集中没有该跃变电流，则新建该跃变电流的条目，并且其跃变电流个数的计数器加一；如果在跃变电流数据集中有该跃变电流，则将该跃变电流对应的跃变电流个数的计数器加一；
遍历完成后组成第一跃变电流数据集B1；
S3、应用步骤S2的方法生成第二跃变电流数据集B2；
S4、如果B1和B2中的样本的个数相同，则判定为无私自接线；
如果B1和B2中的差异样本的数量小于10则发出预警信息；
如果B1和B2中的差异样本的数量大于10则发出报警信息。
更好的，对于发出预警信息的馈出回路启动二次检测：
首先对于第一样本集Y1和第二样本集Y2中样本进行聚类处理，得到第一设备列表D1和第二设备列表D2；
之后、比对第一设备列表D1和第二设备列表D2中设备是否有差异，如果有差异则判定为具有私自改线的嫌疑；如果没有则判定为没有私自改线。
更好的，将样本的三个特征参数跃变电流、跃变时间以及跃变启动时刻作为输入数据进行聚类，得到不同的类簇，每一个类簇代表一种馈出回路所带负荷中的一个电气设备。
更好的，首先统计第一设备列表D1和第二设备列表D2不同的设备和设备的总数；
之后，计算相似度系数sim。
当sim=1时说明两者的设备列表中的设备是相同的，如果sim小于1则发出报警信息以提示电力稽查人员去现场查看。
本发明的有益效果为：
可以通过大数据分析的方式实现对配电柜内部的配电线路的接线进行检测，判断是否出现私自接线或者私自改线的现象，通过及时的发现线路私自改动的问题避免出现用电事故。
同时，本发明通过数据分析的方式进行检测，不仅可以降低电力稽查人员的工作量，同时还可以提高稽查的效率和准确率，通过这种无接触式、无侵入式的检测方式可以有效的避免违规人员的反侦察，防止在违规人员发现稽查人员且稽查人员在检测其他线路时，违规人员对其违规操作进行拆除，因而可以提高电力稽查的效果。
附图说明
图1是本发明一种实施例的系统组成示意图。
图中：300、数据分析模块；200、数据存储模块；100、数据采集模块。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
配电线路私自改动监控报警装置包括数据采集模块100、数据存储模块200以及数据分析模块300。该装置可以安装在配电柜的内部、也可以设置本地的监控系统中或者是设置在主站的监控系统中。当设置在配电柜的内部时，该装置可以为一个智能的RTU，该RTU内部集成数据采集模块，可以采集各个回路的电流电压的数据。之后将采集的数据存储在数据存储模块中。数据分析模块为设置在RTU内部的分析程序，用来分析数据。当该装置设置在本地监控系统或者主站监控系统中时，可以利用监控系统自身的数据采集模块和数据存储模块实现数据的采集和存储，同时在监控系统内置数据分析模块的应用程序。
步骤1、启动检测。首先设定一个检测时刻T0。通过多检测时刻T0之前和之后的数据进行分析比对来判断是否出现私自改线的情况。
其中检测时刻T0可以是启动检测的时间。在装置运行的过程中为了节约系统内侧、节能环保，可以采用间断时间检测的方式，如一周进行一次检测、两周进行一次检测等等。其中启动检测的时间确定为检测时刻T0。
或者，检测时刻T0可以设置为电流为零的时间段，该时间段前端时间点之前的数据为检测时刻T0之前的数据，该时间段后端时间点之后的数据为检测时刻T0之后的数据。其中出现停电的时刻可能是调度停电、也可能是人为停电，其中人为的停电则可能是进行配电线路私自改动的操作。因此对停电前后的检测和分析判断可以节省大量的资源。
步骤2、获取样本集。配电柜用以分配电能，在配电柜的内部设置有多个馈出回路，每一个馈出回路给不同的负荷提供电源。在检测的过程中，需要对所有的馈出回路进行逐一检测。
其中提取检测时刻T0之前的数据组成第一样本集，提取检测时刻T0之后的数据组成第二样本集。为了得到更加准确的分析结果，可以设定较为短暂的采集间隔Tj。其中采集间隔Tj可以设置为100ms、500ms或者1s。当Tj设置为100ms时采集的数据可以组成细粒度数据，可以调高检测结果的准确度。当设置为1s或者1s以上是则组成粗粒度数据，检测结果的准确度可能降低。
在数据采集的过程中对数据进行样本数据的转换，以其中一个馈线回路为例，具体如下。
S1、读取T0-Tj时刻的电流数据I1。
S2、读取上一采集间隔T0+2Tj时刻的电流数据I2并计算差值δI=I2-I1。同时系统中设定布尔型变量跃变标识，并接跃变标识标记为1，即跃变标识为1是代表在跃变的过程中。
如果δI≠0则判定为电流跃变中，此时，如果跃变标识为0则记录起始电流Is=I1，开始时间Ts=T0+Tj。其中电流差值δI为当前采集间隔的电流与上一采集间隔的电流的差值。起始电流Is为前一采集间隔的电流。如果跃变标识为1则重复该步骤。
如果δI=0则判定为电流未跃变或者电流跃变结束，此时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te=T0+3Tj。此时确定跃变电流Ib1=Ie-Is，跃变时间Tb1=Te-Ts，跃变启动时间Tq1=Ts。此时，如果是获取的第一电流跃变样本，则组成样本数据Y11(Ib1,Tb1,Tq1)。其中电流差值δI为当前采集间隔的电流与上一采集间隔的电流的差值。结束电流Ie为当前采集间隔的电流。
S3、采集完所有数据后，将S2中生成的所有样本组成第一样本集Y1。检测时刻T0为采集的起点，本实施例中采集的数据为检测时刻之前或者之后1-3个月的数据，检测时刻之前和之后的时间段相同。同时检测时刻的确定需要预留出检测时刻T0后的数据时段。
S4、读取T0+Tj时刻的电流数据；
S5、读取下一采集间隔T0-2Tj时刻的电流数据并计算差值δI；
当δI≠0时，如果跃变标识为0则判定为电流跃变中，将跃变标识设定为1，同时记录起始电流Is、开始时间Ts；如果跃变标识为1则重复该步骤；
当δI=0时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te；生成样本数据Y2i(Ibi,Tbi,Tqi)，其中跃变电流Ibi=Ie-Is，跃变时间Tbi=Te-Ts，跃变启动时间Tqi=Ts；
S6、采集完所有数据后，将S5中生成的所有样本组成第二样本集Y2。
步骤3、根据第一样本集Y1和第二样本集Y2中的跃变电流的类型和数量判定是否出现私自改线的嫌疑，具体如下。
S1、设定跃变电流数据集，数据集中样本的特征参数包括跃变电流以及跃变电流个数，跃变电流数据集包括第一跃变电流数据集B1和第二跃变电流数据集B2。
S2、逐一对第一样本集Y1中的样本数据中跃变电流进行查询，如果在跃变电流数据集中没有该跃变电流，则新建该跃变电流的条目，并且其跃变电流个数的计数器加一；如果在跃变电流数据集中有该跃变电流，则将该跃变电流对应的跃变电流个数的计数器加一。
遍历完成后组成第一跃变电流数据集B1。
S3、应用步骤S2的方法生成第二跃变电流数据集B2。
S4、如果B1和B2中的样本的个数相同，则判定为无私自接线。此时，说明在检测时刻T0的前后，馈线线路所带负载的数量没有发生改变，因此没有私自改线的嫌疑。
如果B1和B2中的样本的个数不同，或者差异样本的数量小于10则发出预警信息。此时可能发生私自改线也可能不发生私自改线，因此发出预警信息，可以通过后续的再次检测确定是否发生私自改线的嫌疑。
如果B1和B2中的样本的个数不同，或者差异样本的数量大于10则发出报警信息。此时说明馈线线路所带的负载发生较大的差异，可能存在私自改线的嫌疑，需要到配电现场进行查看。
步骤4、通过重复步骤2和步骤3对其他馈出回路进行检测并确定其是否具有私自改线的问题。
通过上述检测不仅能够判断配电柜内部是否具有私自改线的情况，还可以判断出是哪一个馈出线路或者哪几个馈出线路出现了私自改线的情况，给配电柜的勘察维护提供了便利。
进一步的，对于步骤3中发出预警信息的馈出回路，启动二次检测。
对于第一样本集Y1和第二样本集Y2中样本进行聚类处理。由于样本中的特征参数较少，无需对样本的数据进行降维处理，因此可以将样本的三个特征参数跃变电流、跃变时间以及跃变启动时刻作为输入数据进行聚类，得到不同的若干类簇。每一个类簇代表一种所带负荷中的一个电气设备。通过聚类处理可以得到电气设备列表。
通过对第一样本集Y1和第二样本集Y2进行聚类算法的处理得到第一设备列表D1和第二设备列表D2。
比对第一设备列表D1和第二设备列表D2中设备是否有差异，如果有差异则判定为具有私自改线的嫌疑。如果没有则判定为没有私自改线。其中可以采用Jaccard相似度比对方法、共享数据点比例比对方法或者轮廓系数比对方法进行两组类簇的关联性的比对。
通过聚类处理之后，可以根据跃变电流的大小、电流跃变的启动时间和电流跃变的时间跨度对负荷进行功率分解，进而得到不同的用电设备模型，即聚类之后的每一个类簇为一个设备模型。
通过聚类的方式可以避免数据采集过程中的一些扰动因素，避免了因个别异常数据导致的判定结果错误。
本实施例中采用Jaccard相似度比对方法。首先对聚类后的类簇进行差集和并集的计算，即统计第一设备列表D1和第二设备列表D2不同的设备和设备的总数，并集之后需去除重复的设备。之后计算相似度系数sim。
当sim=1时说明两者的设备列表中的设备是相同的，所带负荷中的电气设备具有相同的运行规律。如果sim小于1则发出报警信息。提示电力稽查人员去现场查看。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
包括数据采集模块（100）、数据存储模块（200）和数据分析模块（300）；首先设定检测时刻T0；然后通过数据采集模块（100）采集对各配电馈出回路进行数据采集，检测时刻（T0）之前的数据组成第一样本集，检测时刻（T0）之后的数据组成第二样本集；之后对每一个馈出回路的第一样本集、第二样本集分别提取第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集B2；最后比较第一跃变电流数据集和第二跃变电流数据集B2的差异样本的数量；对每一个馈出回路如果差异样本为零，则没有出现线路私自改动；如果差异样本数小于10则发出预警信息；如果差异样本数大于10则发出报警信息以提示稽查人员到现场勘测。
2.根据权利要求1所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
所述检测时刻T0为启动检测的时间，且间隔一周或两周的之间启动一次检测。
3.根据权利要求1所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
所述检测时刻T0为馈出回路的电流为零的时间段的前端点和后端点。
4.根据权利要求1所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
采集数据前设置采集间隔Tj和跃变标识，采集数据时：
S1、读取T0+Tj时刻的电流数据；
S2、读取下一采集间隔T0-2Tj时刻的电流数据并计算差值δI；
当δI≠0时，如果跃变标识为0则判定为电流跃变中，将跃变标识设定为1，同时记录起始电流Is、开始时间Ts；如果跃变标识为1则重复该步骤；
当δI=0时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te；生成样本数据Yi(Ibi,Tbi,Tqi)，其中跃变电流Ibi=Ie-Is，跃变时间Tbi=Te-Ts，跃变启动时间Tqi=Ts；
S3、采集完所有数据后，将S2中生成的所有样本组成第一样本集；
S4、读取T0-Tj时刻的电流数据；
S5、读取上一采集间隔T0-2Tj时刻的电流数据并计算差值δI；
当δI≠0时，如果跃变标识为0则判定为电流跃变中，将跃变标识设定为1，同时记录起始电流Is、开始时间Ts；如果跃变标识为1则重复该步骤；
当δI=0时，如果跃变标识为0则重复该步骤；如果跃变标识为1则将跃变标识设定为0，同时记录结束电流Ie，结束时间Te；生成样本数据Yi(Ibi,Tbi,Tqi)，其中跃变电流Ibi=Ie-Is，跃变时间Tbi=Te-Ts，跃变启动时间Tqi=Ts；
S6、采集完所有数据后，将S5中生成的所有样本组成第二样本集。
5.根据权利要求4所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
Tj为100ms、500ms或者1s。
6.根据权利要求1所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
S1、设定跃变电流数据集，数据集中样本的参数包括跃变电流以及跃变电流个数，跃变电流数据集包括第一跃变电流数据集B1和第二跃变电流数据集B2；
S2、遍历第一样本集Y1中的样本数据中的跃变电流；进行查询，如果在跃变电流数据集中没有该跃变电流，则新建该跃变电流的条目，并且其跃变电流个数的计数器加一；如果在跃变电流数据集中有该跃变电流，则将该跃变电流对应的跃变电流个数的计数器加一；
遍历完成后组成第一跃变电流数据集B1；
S3、应用步骤S2的方法生成第二跃变电流数据集B2；
S4、如果B1和B2中的样本的个数相同，则判定为无私自接线；
如果B1和B2中的差异样本的数量小于10则发出预警信息；
如果B1和B2中的差异样本的数量大于10则发出报警信息。
7.根据权利要求1-6任一所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
对于发出预警信息的馈出回路启动二次检测：
首先对于第一样本集Y1和第二样本集Y2中样本进行聚类处理，得到第一设备列表D1和第二设备列表D2；
之后、比对第一设备列表D1和第二设备列表D2中设备是否有差异，如果有差异则判定为具有私自改线的嫌疑；如果没有则判定为没有私自改线。
8.根据权利要求7所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
将样本的三个特征参数跃变电流、跃变时间以及跃变启动时刻作为输入数据进行聚类，得到不同的类簇，每一个类簇代表一种馈出回路所带负荷中的一个电气设备。
9.根据权利要求7所述的配电线路私自改动监控报警装置，其特征在于：
首先统计第一设备列表D1和第二设备列表D2不同的设备和设备的总数；
之后，计算相似度系数sim：
当sim=1时说明两者的设备列表中的设备是相同的，如果sim小于1则发出报警信息以提示电力稽查人员去现场查看。
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