基于大數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)專變計(jì)量裝置竊電的方法研究

摘 要：通過分析專變用戶竊電電壓、電流、行度數(shù)據(jù)，對(duì)專變用戶竊電的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，提出一種有效、精準(zhǔn)定位電流互感器二次側(cè)短接分流竊電客戶的方法。相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)人工用電檢查和利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的單一數(shù)據(jù)分析方法，該方法更全面、更具有針對(duì)性，大大縮小了現(xiàn)場(chǎng)核查范圍，提高了工作效率和質(zhì)量，同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)專變用戶電流二次回路異常的情況。

關(guān)鍵詞：竊電；計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)；計(jì)量裝置；電流二次回路

中圖分類號(hào)：TM933? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）13-0070-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.13.018

0? ? 引言

專變計(jì)量裝置是安裝在用電量較大的用戶處的計(jì)量裝置，是供電企業(yè)和用戶貿(mào)易結(jié)算的“秤桿子”，用于保障供用電雙方的合法權(quán)益[1]。它包括電能表、負(fù)控管理終端、計(jì)量柜（計(jì)量表箱）、電壓互感器、電流互感器、試驗(yàn)接線盒及其二次回路等。專變用戶竊電是指用戶企圖使供電企業(yè)專變計(jì)量裝置不準(zhǔn)或者失效，來達(dá)到少交或不交電費(fèi)的目的。專變用戶計(jì)量裝置現(xiàn)場(chǎng)接線方式分為三相三線制和三相四線制，它們的電能（有功功率）計(jì)算公式分別為：

由計(jì)算公式（1）（2）可知，減少計(jì)量電壓、計(jì)量電流、功率因數(shù)等任一參數(shù)，都會(huì)造成計(jì)量的功率變少，從而達(dá)到竊電的目的。按照這個(gè)原理，將竊電手段進(jìn)行分類，大體可分為欠壓法竊電、擴(kuò)差法竊電、移相法竊電、欠流法竊電、無表法竊電等[2-5]。

1? ? 專變用戶識(shí)別方法

近年來，現(xiàn)場(chǎng)用電檢查員利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了大部分的客戶竊電情況，其采集的數(shù)據(jù)包括：專變客戶電能表、負(fù)控管理終端分相電壓、電流、功率因數(shù)、行度等運(yùn)行電氣量數(shù)據(jù)，負(fù)控管理終端異常告警（包括電能表時(shí)鐘異常和編程時(shí)間更改、電能表飛走/停走、終端停電/來電告警、電能表開蓋告警、電壓電流逆向序等），線路日、周、月同期線損相關(guān)數(shù)據(jù)，用戶的負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)（包括日電量、周電量、月電量）等。

1.1? ? 欠壓法竊電

欠壓法竊電是指專變用戶通過干擾計(jì)量裝置電壓回路，使之小于實(shí)際電壓，進(jìn)而減少電能計(jì)量的竊電方法，可以通過比對(duì)采集電壓發(fā)現(xiàn)欠壓法竊電（低于額定電壓）。

1.2? ? 擴(kuò)差法竊電

擴(kuò)差法竊電是指專變用戶通過更改電能表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理或固有參數(shù)，進(jìn)而擴(kuò)大計(jì)量裝置計(jì)量誤差，干擾電能表正確計(jì)量，從而減少電能計(jì)量的竊電方法，可以通過比對(duì)電能表和負(fù)控終端的電量發(fā)現(xiàn)人為改動(dòng)電能表內(nèi)部元件。

1.3? ? 移相法竊電

移相法竊電是指專變客戶更改計(jì)量裝置計(jì)量電壓、電流之間相位關(guān)系，進(jìn)而減少電能計(jì)量的竊電方法，可以通過功率因數(shù)、比對(duì)電能表和負(fù)控終端對(duì)應(yīng)的電壓/電流或者結(jié)合用戶用電與電流的方向判斷發(fā)現(xiàn)此類竊電。

1.4? ? 欠流法竊電

欠流法竊電是指專變用戶通過短路或者斷路的方式減少計(jì)量電流回路的電流，進(jìn)而減少電能計(jì)量的竊電方法。比如，在電能表電流回路換裝了貼片電阻，造成采樣電流小于實(shí)際輸入電流，可以對(duì)比電能表和負(fù)控終端的電流/電量發(fā)現(xiàn)此類竊電。但是近年來，欠流法竊電手法越來越隱蔽，常規(guī)的用電檢查和簡(jiǎn)單地比對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)很難發(fā)現(xiàn)，比如電流互感器二次側(cè)短接分流竊電等。

本文通過對(duì)客戶竊電電壓、電流、電量、線路同期線損異常率等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并建模[6]，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)短接分流的竊電行為，保障專變計(jì)量裝置準(zhǔn)確可靠運(yùn)行，保障供用電雙方的合法權(quán)益。

2? ? 專變計(jì)量裝置電流互感器二次側(cè)短接分流竊電

電流互感器二次側(cè)短接分流竊電即專變用戶通過特殊方式破壞計(jì)量柜的鉛封，用很細(xì)的軟銅線在計(jì)量柜內(nèi)的線槽內(nèi)短接電流互感器二次回路，造成部分電流分路短接，進(jìn)而減少電能計(jì)量的竊電方法。現(xiàn)場(chǎng)接線[7]如圖1所示。

根據(jù)磁勢(shì)平衡原理：

W1I1=W2I2+W3I3（3）

該類竊電是一種極其隱蔽的手段，現(xiàn)有各種發(fā)現(xiàn)方法存在明顯的不足，很難發(fā)現(xiàn)。

第一，用電檢查員現(xiàn)場(chǎng)不易發(fā)現(xiàn)計(jì)量柜的鉛封有破壞，無法通過計(jì)量柜門窺視發(fā)現(xiàn)短接點(diǎn)，且竊電用戶采用多相分流的方法，無法通過電流不平衡以及電流異常發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)。

第二，根據(jù)南方電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)手冊(cè)，現(xiàn)場(chǎng)專變計(jì)量裝置對(duì)應(yīng)的電流互感器和電能表（負(fù)荷管理終端）安裝在不同的位置。負(fù)荷管理終端異常告警類型不包括計(jì)量裝置下柜門的打開告警，所以不能通過負(fù)荷管理終端異常告警發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)。

第三，很難僅僅通過10 kV饋線線損率異常分析發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，因?yàn)閱蝹€(gè)用戶竊電的電量不一定可以影響10 kV饋線線損異常。假設(shè)10 kV饋線線損率異常，需結(jié)合線路運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、所有客戶計(jì)量裝置運(yùn)行情況等通過月度線損分析進(jìn)行綜合判斷。這樣通過10 kV饋線線損率異常發(fā)現(xiàn)竊電的周期較長(zhǎng)。

第四，根據(jù)南方電網(wǎng)典型設(shè)計(jì)手冊(cè)，負(fù)荷管理終端和電能表是接在同一電流回路中，無法通過電能表和負(fù)控終端的電量對(duì)比來發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)。

第五，用戶用電性質(zhì)較為復(fù)雜，受天氣、季節(jié)、節(jié)假日、客戶產(chǎn)品生產(chǎn)需求等（比如夏天開空調(diào)電量遞增，春節(jié)停工放假電量遞減）影響，不具備連續(xù)性和規(guī)律性，客戶用電量波動(dòng)較大，無法通過單一的電量突減發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)。

3? ? 竊電模型的建立

本文針對(duì)已發(fā)現(xiàn)的電流互感器二次側(cè)短接分流竊電用戶共同特征，提煉出此類竊電共性特征，給同一類型特征不同的嚴(yán)重程度賦予不同的權(quán)重，先分別計(jì)算每項(xiàng)特征值分量，再將各個(gè)分量相加求出綜合特征值，當(dāng)綜合特征值大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，發(fā)出疑似竊電告警信息，給計(jì)量運(yùn)維及用電檢查現(xiàn)場(chǎng)查處提供數(shù)據(jù)支撐。

3.1? ? 分析共性特征

1）用戶在正常生產(chǎn)過程中，用電設(shè)備不變的情況下，如生產(chǎn)總量不變，用戶竊電以后，用電量減少，從而達(dá)到了少交或者不交電費(fèi)的目的。特征1：用電量減少，用A表示。2）由于帶電短接電流互感器二次側(cè)存在人身觸電的風(fēng)險(xiǎn)，一般竊電者不會(huì)冒著生命危險(xiǎn)去操作。特征2：需要停電操作，用B表示。3）竊電會(huì)造成計(jì)量裝置少計(jì)電量，10 kV饋線線損輸出電量減少，從而線損率增大。特征3：10 kV饋線線損率增大，用C表示。4）由于竊電日期不確定，如何選擇對(duì)比周期至關(guān)重要。假設(shè)某用戶上月某一日竊電，上月這個(gè)周期既不是一個(gè)完整的正常用電周期，也不是一個(gè)完全的竊電周期，所以說上月這個(gè)周期是一個(gè)不確定周期，在電量和線損率對(duì)比時(shí)不能用這個(gè)周期。那上上個(gè)月就是一個(gè)完整的正常用電周期，本月是一個(gè)完全的竊電周期，這兩個(gè)周期的電量和線損率對(duì)比就非常明顯，采用這樣的取樣周期稱為“隔周期對(duì)比法”，那特征1和特征3的對(duì)比方法就采用隔周期對(duì)比法。特征2是在停電操作過程中，負(fù)荷管理終端會(huì)產(chǎn)生停電和來電告警，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，負(fù)荷管理終端的來電告警更準(zhǔn)確。

例：某用戶2020年8月22日在電流互感器二次側(cè)接線端子處短接分流竊電，其前后電量及A值計(jì)算如表1所示。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，使用2020年9月份的電量和2020年7月份的電量進(jìn)行對(duì)比，差異非常明顯；如果用2020年8月份和2020年7月份的電量對(duì)比，差異反而不明顯。該用戶2021年3月25日被查處恢復(fù)，恢復(fù)后電量對(duì)比也很明顯（表2）。

3.2? ? 竊電判斷模型

本文在省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)專變用戶電流互感器二次側(cè)短接分流竊電系統(tǒng)，同時(shí)獲取省計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的終端告警、客戶電量、10 kV饋線線損模型等，以計(jì)量點(diǎn)為計(jì)算顆粒度，在計(jì)算過程中剔除換表、負(fù)線損率等影響，竊電分析邏輯流程圖如圖2所示。

其中3個(gè)特征值計(jì)算如下。A值計(jì)算：（上上周期電量-本周期電量）/上上周期電量×100%；B值計(jì)算：上周期內(nèi)有來電告警為1，無來電告警為0；C值計(jì)算：（本周期10 kV饋線線損率-上上周期10 kV饋線線損率）/本周期10 kV饋線線損率×100%。

為使綜合特征值更準(zhǔn)確，對(duì)不同的特征值賦予不同的權(quán)重系數(shù)。

A值不同區(qū)間對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)：當(dāng)50%≤A＜100%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為2；當(dāng)25%≤A＜50%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為1；當(dāng)0≤A＜25%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為0.5；當(dāng)A＜0時(shí)，權(quán)重系數(shù)為0。

當(dāng)然，A值區(qū)間可以再細(xì)分，權(quán)重系數(shù)約束條件為0≤Xi＜Xi-1＜…＜X1≤2。

B值權(quán)重系數(shù)為1。

C值不同區(qū)間對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)：當(dāng)50%≤C＜100%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為2；當(dāng)25%≤C＜50%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為1；當(dāng)0≤C＜25%時(shí)，權(quán)重系數(shù)為0.5；當(dāng)C＜0時(shí)，權(quán)重系數(shù)為0。

當(dāng)然，C值區(qū)間也可以再細(xì)分，權(quán)重系數(shù)約束條件為0≤Yi＜Yi-1＜…＜Y1≤2。

綜合特征值：

F=Xi×A+1×B+Yi×C（4）

F大于閾值時(shí)（預(yù)設(shè)閾值為3），輸出疑似竊電告警清單，供計(jì)量運(yùn)維及用電檢查人員現(xiàn)場(chǎng)查處。

目前，專變用戶計(jì)量裝置電流互感器二次側(cè)短接分流竊電發(fā)現(xiàn)的樣本數(shù)還比較少，其權(quán)重系數(shù)、預(yù)設(shè)閾值仍需進(jìn)一步修正。

4? ? 結(jié)束語

本文針對(duì)專變用戶竊電特征，給出識(shí)別方法，詳細(xì)介紹了計(jì)量裝置電流互感器二次側(cè)短接分流竊電模型，針對(duì)該類型提出了隔周期取樣對(duì)比的方法，同時(shí)結(jié)合用戶用電量情況、負(fù)控管理終端告警情況、用戶所在10 kV饋線線損率等，計(jì)算出綜合特征值，提出一種多維度結(jié)合發(fā)現(xiàn)專變計(jì)量裝置電流互感器二次側(cè)短接分流竊電的方法，相比單一類型的判斷方法更全面。但本文僅對(duì)專變用戶竊電進(jìn)行了分析，未考慮低壓三相帶CT用戶等情況，仍需進(jìn)一步完善算法，研究適用于各種類型竊電的判斷方法。

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收稿日期：2023-03-27

作者簡(jiǎn)介：朱俏婷（1990—），女，廣東興寧人，工程師，技師，研究方向：電能量數(shù)據(jù)分析、同期“四分線損”管理等。