多維在線監(jiān)測裝置在防竊電業(yè)務(wù)中的研究與應(yīng)用

夏學(xué)智，顧敏杰，張彥石，魯桂國，劉 濤

（1.國網(wǎng)上海市電力公司 奉賢供電公司，上海 201400；2.北京國電通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司，北京 102200）

0 引 言

近年來，竊電作案手段由線路搭接竊電方式轉(zhuǎn)向技術(shù)竊電，呈現(xiàn)出高隱蔽性和高復(fù)雜性的特征，非法分子除了會繞越計量裝置用電、故意損壞用電計量裝置用電外，還會使用倒表器、有線遠(yuǎn)程控制和無線遙控等手段智能竊電。竊電行為防不勝防，嚴(yán)重?fù)p害了電力企業(yè)的利益，擾亂了正常的供用電秩序，反竊查違已成為供電企業(yè)的重要營銷指標(biāo)。

目前，防竊電技術(shù)大多是基于用電大數(shù)據(jù)，并借助各類算法模型分析用戶的用電信息、線路段電流和電壓曲線、臺區(qū)線損情況等來鎖定疑似竊電區(qū)域或用戶。青志明等人提出了一種基于載波異常監(jiān)測的竊電行為判斷方法，依據(jù)電能統(tǒng)計理論對竊電行為方式進(jìn)行劃分與特征提取。羅序良提出了一種基于模糊軟集理論的反竊電分析法，通過選取主要的竊電影響因素并構(gòu)建用電特征向量軟集合圖表的方式，查找竊電用戶。盧峰提出了一種基于樣本優(yōu)化選取的竊電辨識方法，將電量波動特征與One-class SVM算法相結(jié)合，通過分析電量波動特征識別用戶是否存在竊電行為。王昕等人提出了一種基于狀態(tài)估計的新型防竊電方法，利用傳統(tǒng)估計理論中不良數(shù)據(jù)檢測的漏洞，通過注入虛假數(shù)據(jù)的方式提高竊電用戶檢測精度。Jawad Nagi 將遺傳算法與支持向量機(jī)（SVM）相結(jié)合，提出了一種基于歷史用電數(shù)據(jù)的防竊電方法。Lu C. N等人提出了一種基于狀態(tài)估計理論的防竊電方法，利用狀態(tài)估計理論中的不良數(shù)據(jù)檢測來定位竊電用戶，與上述王昕所提理論不同的是，該方法充分考慮了各用戶之間的關(guān)聯(lián)性。程超提出了一種基于離群點算法和用電信息采集系統(tǒng)的反竊電方法，對欠壓、欠流兩種竊電手法有較高的甄別精度。

總體來講，上述常見的竊電偵查方法過于依賴現(xiàn)有的用電量數(shù)據(jù)分析，然而在電網(wǎng)常規(guī)的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，用電數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到采集，再經(jīng)由傳輸與應(yīng)用的過程，數(shù)據(jù)本身會產(chǎn)生較大的誤差且不具備精準(zhǔn)的完整性與時效性，這將干擾后續(xù)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。此外，在誘因追溯時，無法提供竊電行為影像證據(jù)，這也是導(dǎo)致竊電存在反復(fù)性的重要原因。本文針對上海某些區(qū)域嚴(yán)峻的竊電形式，依托一體化電量與線損管理系統(tǒng)，對海量負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，鎖定高疑似竊電臺區(qū)，繼而在該臺區(qū)表箱內(nèi)部署自主研發(fā)的多維在線監(jiān)測裝置，將普通表箱改造成數(shù)字化防竊電智慧表箱，賦予表箱開箱合法性驗證、開箱動作動態(tài)感知及違法入侵圖像識別認(rèn)證等功能，有效打擊開箱竊電行為。經(jīng)過實地部署，該防竊電方法成效顯著，具備推廣價值。

1 工作思路

1.1 表箱智能化改造

經(jīng)過長期的防竊電治理發(fā)現(xiàn)，在上海奉賢區(qū)、浦東區(qū)的竊電行為均以改造表箱竊電為主，為解決該問題，本研究通過安裝多維在線監(jiān)測裝置的方法對高疑似竊電用戶電表箱進(jìn)行智能化改造，多維在線監(jiān)測裝置安裝方案如圖1所示。本套裝置共包含三件設(shè)備，分別為反竊電監(jiān)測模組、智能鎖和多維探頭。其中，反竊電監(jiān)測模組可實時監(jiān)測、記錄、控制表箱的開啟狀態(tài)，并通過4G/5G直接與主站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，或通過HPLC經(jīng)集中器與主站進(jìn)行間接數(shù)據(jù)通信，使得普通表箱在開啟時增加合法性判斷功能。表箱開啟后，多維探頭被觸發(fā)，對開箱行為進(jìn)行識別取證。此舉可有效阻止不法人員通過改造表箱竊電，同時，其抓拍信息可作為竊電稽查和電費追繳的依據(jù)。

圖1 多維在線監(jiān)測裝置安裝方案

1.2 開箱操作行為溯源分析

本研究提出一種開箱操作行為驗證與溯源分析方法，其原理如圖2所示。當(dāng)人為發(fā)起開箱指令時，監(jiān)測模組會對指令進(jìn)行合法性驗證（驗證方式可自選虹膜識別、藍(lán)牙鑰匙和密碼等），只有驗證通過后方可正常開啟表箱。開箱過程分為驗證不通過不開箱、驗證不通過開箱和驗證通過開箱三種情況，當(dāng)驗證不通過，而監(jiān)測模組卻監(jiān)測到表箱開啟信號時，則判定本次操作為非法開啟，此時模組記錄該事件并發(fā)出告警信號，同時觸發(fā)安裝在表箱內(nèi)的多維探頭對開箱行為進(jìn)行抓拍，影像信息、事件信息及告警信息一并上傳后臺，進(jìn)行竊電行為分析。

圖2 開箱行為合法驗證與溯源

1.3 臺區(qū)異損與開箱動作關(guān)聯(lián)

本研究提出一種臺區(qū)異損與開箱事件關(guān)聯(lián)的分析方法，其原理如圖3所示。首先設(shè)置臺區(qū)日線損率合理區(qū)間，本研究參考國家電網(wǎng)公司線損考核相關(guān)指標(biāo)，設(shè)定日線損率合理值為-1%～10%（對于長期線損率較低的臺區(qū)，可縮小取值區(qū)間），然后基于預(yù)定值對每日線損率進(jìn)行抽調(diào)分析，當(dāng)抽調(diào)值在該合理區(qū)間時，判斷該日線損率合理。當(dāng)日線損率大于10%或負(fù)損率小于-1%時，則判定該日線損率不合理，此時將該不合理日線損率設(shè)定為異損事件并抽調(diào)該時刻前后12小時內(nèi)，該臺區(qū)智慧表箱的開啟事件，將異損事件與開箱事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)?；谏鲜鲈恚梢跃珳?zhǔn)定位開箱竊電事件，并通過調(diào)取開箱抓拍影像鎖定竊電嫌疑人。

圖3 臺區(qū)異損與表箱開啟事件關(guān)聯(lián)

2 工作成效

基于上述研究成果，上海奉賢供電公司在竊電嚴(yán)重、反竊電成效低的地區(qū)推廣安裝了300套多維在線監(jiān)測裝置，涉及臺區(qū)103個，經(jīng)過治理，該地區(qū)線損合理率從27.7%提升到56%，改造安裝圖如圖4所示。

圖4 表箱智能化改造圖

2.1 治理成果分析

為驗證每套改造表箱的反竊電治理成效，本文根據(jù)設(shè)備改造清單，在國家電網(wǎng)公司一體化電量與線損管理系統(tǒng)中對103個臺區(qū)線損數(shù)據(jù)進(jìn)行了逐一核查，發(fā)現(xiàn)治理成效共分為如下3種結(jié)果：

（1）表箱經(jīng)智能化改造后，臺區(qū)日線損率顯著下降，治理成效顯著，如圖5（a）所示。此種情況的臺區(qū)數(shù)量占比約為18.9%；

圖5 臺區(qū)防竊電治理成效圖

（2）在表箱改造初期，臺區(qū)日線損率顯著下降，但數(shù)日后反彈，并與改造前的水平相差無幾，如圖5（b）所示。此種情況的臺區(qū)數(shù)量占比約為13.5%；

（3）表箱改造后，成效不明顯甚至無任何成效，如圖5（c）所示。此種情況的臺區(qū)數(shù)量占比約為67.6%。

2.2 治理成果應(yīng)用

針對第一種情況，表箱的智能化改造對臺區(qū)下屬竊電用戶有較大的威懾力，在后續(xù)的線損治理過程中，需要加強(qiáng)相應(yīng)臺區(qū)下用戶的安全用電教育宣傳，提高居民的安全規(guī)范用電意識，防止竊電行為反復(fù)發(fā)生；針對第二種情況，表箱的智能化改造對臺區(qū)下屬部分竊電用戶震懾力度不足，在加強(qiáng)安全規(guī)范用電教育的同時，還需要借助監(jiān)測模組將相關(guān)數(shù)據(jù)傳至后臺，重點進(jìn)行竊電排查；針對第三種情況，可基本排除竊電可能性，應(yīng)重點關(guān)注計量裝置排查、拓?fù)渲卫淼?，以降低供電損耗，提升企業(yè)經(jīng)營效益。

3 結(jié) 語

本研究基于目前嚴(yán)峻的竊電形勢，設(shè)計研發(fā)了一套多維在線監(jiān)測裝置，并在上海奉賢供電公司開展了試點應(yīng)用。結(jié)果顯示，本方案不僅能有效降低因竊電造成的電力損失，還能為后續(xù)線損治理工作提供重要的指導(dǎo)意見，具備一定的推廣價值。