多維在線監測裝置在防竊電業務中的研究與應用

夏學智，顧敏杰，張彥石，魯桂國，劉 濤

（1.國網上海市電力公司 奉賢供電公司，上海 201400；2.北京國電通網絡技術有限公司，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向技術竊電，呈現出高隱蔽性和高復雜性的特征，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、有線遠程控制和無線遙控等手段智能竊電。竊電行為防不勝防，嚴重損害了電力企業的利益，擾亂了正常的供用電秩序，反竊查違已成為供電企業的重要營銷指標。

目前，防竊電技術大多是基于用電大數據，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、臺區線損情況等來鎖定疑似竊電區域或用戶。青志明等人提出了一種基于載波異常監測的竊電行為判斷方法，依據電能統計理論對竊電行為方式進行劃分與特征提取。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估計的新型防竊電方法，利用傳統估計理論中不良數據檢測的漏洞，通過注入虛假數據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（SVM）相結合，提出了一種基于歷史用電數據的防竊電方法。Lu C. N等人提出了一種基于狀態估計理論的防竊電方法，利用狀態估計理論中的不良數據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聯性。程超提出了一種基于離群點算法和用電信息采集系統的反竊電方法，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有的用電量數據分析，然而在電網常規的生產運行過程中，用電數據從產生到采集，再經由傳輸與應用的過程，數據本身會產生較大的誤差且不具備精準的完整性與時效性，這將干擾后續數據分析的準確性。此外，在誘因追溯時，無法提供竊電行為影像證據，這也是導致竊電存在反復性的重要原因。本文針對上海某些區域嚴峻的竊電形式，依托一體化電量與線損管理系統，對海量負荷數據進行初步分析，鎖定高疑似竊電臺區，繼而在該臺區表箱內部署自主研發的多維在線監測裝置，將普通表箱改造成數字化防竊電智慧表箱，賦予表箱開箱合法性驗證、開箱動作動態感知及違法入侵圖像識別認證等功能，有效打擊開箱竊電行為。經過實地部署，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

經過長期的防竊電治理發現，在上海奉賢區、浦東區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測裝置的方法對高疑似竊電用戶電表箱進行智能化改造，多維在線監測裝置安裝方案如圖1所示。本套裝置共包含三件設備，分別為反竊電監測模組、智能鎖和多維探頭。其中，反竊電監測模組可實時監測、記錄、控制表箱的開啟狀態，并通過4G/5G直接與主站進行數據通信，或通過HPLC經集中器與主站進行間接數據通信，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，對開箱行為進行識別取證。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。

圖1 多維在線監測裝置安裝方案

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。當人為發起開箱指令時，監測模組會對指令進行合法性驗證（驗證方式可自選虹膜識別、藍牙鑰匙和密碼等），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，當驗證不通過，而監測模組卻監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出告警信號，同時觸發安裝在表箱內的多維探頭對開箱行為進行抓拍，影像信息、事件信息及告警信息一并上傳后臺，進行竊電行為分析。

圖2 開箱行為合法驗證與溯源

1.3 臺區異損與開箱動作關聯

本研究提出一種臺區異損與開箱事件關聯的分析方法，其原理如圖3所示。首先設置臺區日線損率合理區間，本研究參考國家電網公司線損考核相關指標，設定日線損率合理值為-1%～10%（對于長期線損率較低的臺區，可縮小取值區間），然后基于預定值對每日線損率進行抽調分析，當抽調值在該合理區間時，判斷該日線損率合理。當日線損率大于10%或負損率小于-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定為異損事件并抽調該時刻前后12小時內，該臺區智慧表箱的開啟事件，將異損事件與開箱事件進行關聯。基于上述原理，可以精準定位開箱竊電事件，并通過調取開箱抓拍影像鎖定竊電嫌疑人。

圖3 臺區異損與表箱開啟事件關聯

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重、反竊電成效低的地區推廣安裝了300套多維在線監測裝置，涉及臺區103個，經過治理，該地區線損合理率從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，本文根據設備改造清單，在國家電網公司一體化電量與線損管理系統中對103個臺區線損數據進行了逐一核查，發現治理成效共分為如下3種結果：

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

圖5 臺區防竊電治理成效圖

（2）在表箱改造初期，臺區日線損率顯著下降，但數日后反彈，并與改造前的水平相差無幾，如圖5（b）所示。此種情況的臺區數量占比約為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。此種情況的臺區數量占比約為67.6%。

2.2 治理成果應用

針對第一種情況，表箱的智能化改造對臺區下屬竊電用戶有較大的威懾力，在后續的線損治理過程中，需要加強相應臺區下用戶的安全用電教育宣傳，提高居民的安全規范用電意識，防止竊電行為反復發生；針對第二種情況，表箱的智能化改造對臺區下屬部分竊電用戶震懾力度不足，在加強安全規范用電教育的同時，還需要借助監測模組將相關數據傳至后臺，重點進行竊電排查；針對第三種情況，可基本排除竊電可能性，應重點關注計量裝置排查、拓撲治理等，以降低供電損耗，提升企業經營效益。

3 結 語

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