基于用電信息采集大數(shù)據(jù)的竊電智能診斷識別技術(shù)研究

許劍斌

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，社會用電需求不斷增加，一些不法經(jīng)營者為謀取暴利，不擇手段地竊取電能，已成為困擾電力企業(yè)的一項(xiàng)難題。竊電行為不僅損害了國家和電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，還危及到電網(wǎng)的安全運(yùn)行，阻礙了電力行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)有反竊電方法主要是用電檢查人員現(xiàn)場稽查，包括定期巡檢、現(xiàn)場校驗(yàn)電表、用戶舉報(bào)等，工作量大，且對人的依賴性強(qiáng)，精確度和效率難以滿足反竊電工作的要求。

關(guān)鍵詞：用電信息采集;竊電;目標(biāo)臺區(qū);重點(diǎn)用戶

引言

隨著智能電能表推廣工作的逐步完成，用電信息采集系統(tǒng)在用電異常監(jiān)測方面發(fā)揮了顯著作用。目前各網(wǎng)省公司根據(jù)采集主站性能及自身需求，實(shí)現(xiàn)了專變客戶每日24點(diǎn)、48點(diǎn)或96點(diǎn)的電量及負(fù)荷數(shù)據(jù)的采集及監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集頻度逐步趨于高頻化，但暫時無法實(shí)現(xiàn)分鐘級的數(shù)據(jù)監(jiān)控，因此部分不法分子對采集系統(tǒng)相關(guān)采集機(jī)制進(jìn)行研究，選擇在采集系統(tǒng)監(jiān)控盲區(qū)實(shí)施竊電動作，給供電公司帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，為全面監(jiān)控用電客戶用電行為，本文統(tǒng)籌用電量、電力負(fù)荷等多類別數(shù)據(jù)，構(gòu)建理論用電量及實(shí)際用電量計(jì)算模型，研究了一種基于用電信息采集系統(tǒng)多數(shù)據(jù)融合的竊電行為定位方法。

1現(xiàn)狀分析

智能電網(wǎng)通過綜合信息通信技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，以協(xié)調(diào)發(fā)電、電網(wǎng)運(yùn)行、終端用電和電力市場中各利益方的需求和功能。智能電網(wǎng)對于整個電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行至關(guān)重要，同時，智能電網(wǎng)在應(yīng)對氣候變化、保障能源安全、帶動國家產(chǎn)業(yè)升級等方面也具有重大的戰(zhàn)略意義。國內(nèi)智能電網(wǎng)的管理分為電源側(cè)和用戶側(cè)。在電源側(cè)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)，我國目前正大力推進(jìn)清潔能源的使用。另外，我國正在建設(shè)“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動”的第三代智能變電站自動化系統(tǒng)，以滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的根本要求，適應(yīng)新一代電力系統(tǒng)發(fā)展需要。在用戶側(cè)，我國的智能電能表建設(shè)工程在建設(shè)規(guī)模、覆蓋面、數(shù)量等方面都處于世界前列。用電信息采集系統(tǒng)通過對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)的采集和分析，為用電監(jiān)控、階梯定價、負(fù)荷管理、線損分析、自動化抄表、用電檢查、竊電分析、負(fù)荷預(yù)測等方面提供基礎(chǔ)保障。我國用電信息采集技術(shù)和采集覆蓋率均處于世界領(lǐng)先地位，截至2020年1月，江蘇省采集覆蓋率已達(dá)到99.99%，智能電能表覆蓋率已達(dá)到99.98%，基本實(shí)現(xiàn)了“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”的目標(biāo)。但是用電信息采集在現(xiàn)場化實(shí)時處理等方面，工具的智能化支撐不足，因此本文基于Android平臺開發(fā)了智能掌上用采系統(tǒng)，不僅可對配電變壓器和終端用戶的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，還能在人工智能算法的基礎(chǔ)上，支持對配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、多維度分析，實(shí)現(xiàn)了用采業(yè)務(wù)智能化和移動便捷化。

2基于用電信息采集大數(shù)據(jù)的竊電智能診斷識別技術(shù)研究

2.1反竊電平臺數(shù)據(jù)的選取與處理

選取營銷稽查系統(tǒng)中的歷史稽查用戶。對于竊電戶來說，選取竊電記錄表中的發(fā)現(xiàn)竊電時間前90天的電能量數(shù)據(jù)作為特征提取的關(guān)鍵時間窗口，對于非竊電戶來說，隨機(jī)選擇一個90天的時間段，作為非竊電戶特征提取的時間窗口。若用戶的用電能量數(shù)據(jù)為負(fù)值或異常，則需要進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)。如果用戶用電能量的測定值過大，與用戶最大用電能量比對，若大于最大用電能量的3倍，說明數(shù)據(jù)為高度異常值，使用整體均值進(jìn)行替換。如果用戶用電能量的測定值為負(fù)，說明數(shù)據(jù)采集有問題，剔除用電能量小于0的數(shù)據(jù)，使用零電能量進(jìn)行修復(fù)。

2.2竊電智能診斷分析平臺

基于竊電診斷分析算法和現(xiàn)場實(shí)際，制定相應(yīng)的技術(shù)方案。根據(jù)技術(shù)方案，開發(fā)竊電智能診斷分析平臺，平臺以看板的形式直觀展示系統(tǒng)操作員所在單位竊電高嫌疑度用戶、反竊電成果、單位榜單、疑似竊電熱力分布、行業(yè)類別分類疑似竊電等信息。通過一段時間的應(yīng)用，平臺積累了大量的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和竊電樣本數(shù)據(jù)，有效提升了對竊電用戶的監(jiān)測水平，提高對竊電行為識別的準(zhǔn)確性。

2.3后續(xù)分析及研判

為對該用戶進(jìn)行詳細(xì)核查，次日對其96點(diǎn)數(shù)據(jù)（每小時的整點(diǎn)、1

5分、30分、45分進(jìn)行數(shù)據(jù)采集）進(jìn)行了采集，發(fā)現(xiàn)該用戶在每個整點(diǎn)的電流及功率數(shù)據(jù)較該整點(diǎn)時段的其他3個時間點(diǎn)要大5～10倍，與“每個整點(diǎn)15分左右發(fā)生電壓回路異常事件，每個整點(diǎn)的45分左右電壓回路異常事件恢復(fù)”的特點(diǎn)相一致。因此，此用戶疑似對采集系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)采集機(jī)制進(jìn)行了研究，選擇在整點(diǎn)之后開始竊電行為、在下一個整點(diǎn)之前恢復(fù)特殊操作。

2.4總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能用電信息采集通過對各信息采集點(diǎn)用電信息進(jìn)行周期性或不定期采集，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸、數(shù)據(jù)管理以及控制命令轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行。鑒于移動手持設(shè)備的便捷性，本文設(shè)計(jì)了基于移動業(yè)務(wù)的用電信息智能化采集系統(tǒng)，本系統(tǒng)共有5個功能模塊，分別是采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)、運(yùn)維消缺、線損排查、數(shù)據(jù)召測和問題反饋，總體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。下面將對各模塊做具體介紹。（1）采集現(xiàn)場業(yè)務(wù)模塊：主要包含3個子功能，分別是批量換表、新裝表、零星換表。批量換表用于對現(xiàn)場表箱中的電能表進(jìn)行批量輪換，可實(shí)現(xiàn)批量電能表數(shù)值的錄入和工單信息的上傳。新裝表用于對新裝電能表信息的錄入和上傳。零星換表用于對現(xiàn)場表箱中的電能表進(jìn)行零星更換，可實(shí)現(xiàn)零星電能表的數(shù)值錄入和工單信息上傳。（2）運(yùn)維消缺模塊：主要用于臺區(qū)的展示和篩選，用戶可以在該模塊查看各臺區(qū)的基本檔案信息和指標(biāo)信息。（3）線損排查模塊：主要用于展示與排查各種異常，用戶可以在該模塊查看抄表失敗明細(xì)、異常影響信息以及疑似竊電戶明細(xì)。（4）數(shù)據(jù)召測模塊：主要用于各類數(shù)據(jù)的召測，用戶可以在該模塊查看電壓實(shí)時負(fù)荷、狀態(tài)字、終端事件等信息。（5）問題反饋模塊：用戶可以在該模塊反饋使用該軟件時遇到的問題和障礙，或者提出建議等。

2.5重點(diǎn)用戶分析

針對存在疑似竊電用戶的臺區(qū)，綜合運(yùn)用業(yè)務(wù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的方法，找出臺區(qū)中疑似竊電用戶。重點(diǎn)用戶分析模型主要包括與歷史用電量比較突變值、用電量與線損率相關(guān)度、聚類用戶與線損率相關(guān)度、開蓋與電量突變值、零火線電流不平衡、分流分析等;數(shù)據(jù)挖掘方法運(yùn)用聚類分析、離群點(diǎn)分析、相關(guān)性分析等方法，并結(jié)合大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對疑似竊電用戶的篩選。

結(jié)語

隨著用電信息采集技術(shù)發(fā)展，用電信息數(shù)據(jù)采集頻次進(jìn)一步提升、數(shù)據(jù)采集范圍進(jìn)一步拓寬，如何拓展數(shù)據(jù)應(yīng)用渠道，發(fā)揮電力大數(shù)據(jù)作用，值得進(jìn)一步研究。本文依托用電信息采集用電量、負(fù)荷信息等多重類型數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)疑似竊電用戶的快速定位，大幅度減少采集系統(tǒng)監(jiān)控盲區(qū)，降低供電公司經(jīng)濟(jì)損失。同時建立了疑似竊電用戶的分級制度，有助于工作人員按事件級別優(yōu)先安排分析及排查工作，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

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