基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电方法和系统，能满足中低压配电网的防窃电应用，所述测量系统，造价低，准确率高，安装简便，能够在配电网中进行大规模使用，测量系统能够对疑似窃电数据进行预先分辨，保证准确性的同时减轻了通讯系统和数据处理的负担，数据处理系统基于人工神经网络，运用K‑means、RF算法与深度信念网络(DBN)对用户的历史用电数据进行分析，提取用户用电特征并预测用户中长期用电量，并将其用于与测量数据进行比较，进一步确认是否存在窃电行为。对常规配电网防窃电检测测量难、分辨率低、准确率低、造价高，难以大规模应用等情况有了很大的改进。

【技术实现步骤摘要】
基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电方法和系统
本专利技术涉及电气工程、仪器科学与技术、信号处理领域，涉及高电压技术方向，具体是一种基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电方法和系统。
技术介绍
窃电行为不仅直接影响电力公司的经济利润，还有可能损坏价格高昂的供电设备，影响正常的网络运行，甚至由于违规操作，导致大面积停电，引发火灾，造成巨大经济损失、危害人身安全。现有的窃电方法主要包括电表窃电法与共用电线接线法两类，前者主要针对电能表监测终端，窃电者通过特定的方式改变电能表的电流回路的正常接线或者直接改变互感器的比例及极性，以改变电表线圈中的电压、电流或者两者的正常相位关系，达到使电能表少计电量的目的；后者通过在供电线路上私接分线或者直接越过电能表用电以达到窃电目的。但是无论哪种窃电方式，都会表现在用户电量或者区域线损电量上。针对以上窃电方式，除了在电能表处使用防撬铅封、专用计量箱等硬件防窃电措施外，国内外还发展出了基于电表数据分析的防窃电方法，通过对用电信息采集系统采集的数据进行分析，实时监测用户的用电状态参量，包括电压、电流、功率、电量等作为窃电判据。主要方法包括：基于K-means算法的防窃电法、基于用电信息采集大数据结构化模型的防窃电法、分析异常事件参数的防窃电法。在实际应用中取得了很好的效果。但是以上方法存在缺陷。首先是对于潜在窃电用户，其判定准确性差，这主要是因为用电数据不能够及时更新、算法不具备自我学习功能造成的。一方面，用户产量降低、技术更新，均可能减少电力需求，减少用电量。另一方面，当用户增加用电设备时，用电量增大，此时如果出现窃电行为，不一定超出之前记录的用电量。另外，线路损耗因素多，单纯通过阈值判断存在较大误差；其次难以判断窃电量与窃电时间，当用户较多时，由于电表本身准确性问题，以及抄表不及时、漏抄表等原因，小区的小电量窃电难以发现。最后，定位定时查处难，配电网主线路窃电，由于电流大，电流互感器安装稀疏，目前还难以准确识别。此外，随着电力网面积越来越大，结构日益复杂，对测量设备的覆盖面积、成本等要求越来越高。同时，大批量、集中的数据对通讯网络和数据处理系统也造成了极大负担。因此，采用新型小体积廉价的电流监测系统、在配电网实现高密度安装，开发具有准确、实时监测的防窃电系统，获得可靠的防窃电监测数据，对于提高判断是否存在窃电行为的准确性、预防和减少窃电行为造成的损失至关重要。
技术实现思路
本专利技术旨在，提供一种适合工程实际的、能够满足在线式实时电流监测的精度要求和防窃电准确定位要求的防窃电系统。为了实现上述
技术实现思路
，本专利技术提供了如下技术解决方案。基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，该系统由多个电流监测系统和一个数据处理系统构成，每个电流监测系统包括交流电流测量前端、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、通讯电路和在线式取电电路；其中，交流电流测量前端用于对干线与支线上的电流测量；信号调理电路用于将来自交流电流测量前端的信号调理为信号采集电路可识别的信号；信号采集电路将从信号调理电路发出的信号由模拟量转变为数字量并传输给微处理器；接收到信号后，微处理器将对测量电流与设定的电流阈值进行比较，判断线路运行状况，存储异常数据与发生异常情况的时间，实现对窃电行为的监测与记录；通讯线路用于组网及与数据处理系统间的数据传输；在线式取电电路用来从线路上取电以供整个电流监测系统使用；使用时，将在台区的分支点两端安装一组电流监测系统，对线路电流进行监测，一旦发生疑似窃电行为，根据一组内各交流电流测量前端所测电流之间的数量关系与电路拓扑结构，精确判断是否发生窃电并记录窃电数据，得出窃电位置。本专利技术进一步的改进在于，所述电流监测系统分为安装在T接线的干线监测点处的干线电流监测系统和安装在T接线的分支线监测点处的支线电流监测系统，二者分别对干线与分支线上的电流进行监测，每个监测点，每一条线上，平行安装一个电流监测系统；由位于分支点两侧的干线电流监测系统和支线电流监测系统组成一个电流监测组。本专利技术进一步的改进在于，所述干线电流监测系统与支线电流监测系统仅在通讯电路上不同，其中，支线电流监测系统的通讯电路包括电力线路载波通讯电路和红外通讯电路，电力线路载波通讯电路用于同一根电力线上，不同电流监测系统间的通讯，包括支线电流监测系统与支线电流监测系统之间，支线电流监测系统与干线电流监测系统之间；红外通讯电路用于同一监测点处，不同电力线上的电流监测系统间的通讯；干线电流监测系统除电力线路载波通讯电路和红外通讯电路外，还包括远程无线通讯或光通讯电路，用于与数据处理系统进行通讯。本专利技术进一步的改进在于，所述交流电流测量前端在测量范围内应具有很好的线性度，方便进行线路电压与测量电压的换算，且不存在磁饱和问题；所述信号采集电路实际有效分辨率不低于12位，采样频率不低于1kHz；所述微处理器收到交流电流测量前端和通讯电路上传的多路数据，根据各路数据判断输电线路是否存在窃电行为。本专利技术进一步的改进在于，所述电流监测系统适用于室外架空线或者地下电缆，因此电流监测系统整体具有至少IP64级别防水防尘功能，系统总重应低于1千克且具有抗电磁干扰与防雷功能。本专利技术进一步的改进在于，所述数据处理系统包括数据处理软件、通讯网络和数据存储服务器；其中，数据处理软件基于人工神经网络，用于对用户用电数据进行处理与分析；通讯网络用于与用户的智能电表和各干线电流监测系统进行数据传输；数据存储服务器用于存储用户用电数据，包括由智能电表上传的历史用电数据和由干线电流监测系统传输的用电数据。基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电方法，该方法基于上述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，所述用户用电数据的处理与分析将按如下方式进行：在录入用户用电数据后，首先用K-means算法对用户的历史用电信息进行分析，提取用户的用电特征，包括用电量和用电变化率；在此基础上，运用基于随即森林和深度信念网络构成的预测模型，对不同类别的用户和重点用户选取不同的影响因素进行月度、季度、年度等中长期用电量预测；最后根据不同用户的用电特征，给出预测用电量的特征阈值；此外，对于未存在窃电行为的用户，数据处理系统能够根据的智能电表上传的用电数据对预测用电量的特征阈值进行更新与修正。本专利技术进一步的改进在于，所述防窃电监测和定位按如下方式进行：线路正常运行时，所述数据处理系统对智能电表上传的数据进行分析处理，按照日周期、年周期对用电数据进行特征提取，避免正常的、周期性的用电数据变化对系统判断造成干扰；当发生窃电行为时，所述电流监测系统首先进行组内初步判断：基于数据处理系统提供的用电数据的特征阈值，电流监测系统能够对异常用电数据进行判断，当监测到异常数据时，支线电流监测系统首先根据异常数据的变化情况与持续时间判断其是否为疑似窃电数据，如是，则通过组内通讯，由干线电流监测系统根据各支线电流测量系统的测量数据判断疑似窃电发生区段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，该系统由多个电流监测系统和一个数据处理系统构成，每个电流监测系统包括交流电流测量前端、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、通讯电路和在线式取电电路；其中，/n交流电流测量前端用于对干线与支线上的电流测量；信号调理电路用于将来自交流电流测量前端的信号调理为信号采集电路可识别的信号；信号采集电路将从信号调理电路发出的信号由模拟量转变为数字量并传输给微处理器；接收到信号后，微处理器将对测量电流与设定的电流阈值进行比较，判断线路运行状况，存储异常数据与发生异常情况的时间，实现对窃电行为的监测与记录；通讯线路用于组网及与数据处理系统间的数据传输；在线式取电电路用来从线路上取电以供整个电流监测系统使用；使用时，将在台区的分支点两端安装一组电流监测系统，对线路电流进行监测，一旦发生疑似窃电行为，根据一组内各交流电流测量前端所测电流之间的数量关系与电路拓扑结构，精确判断是否发生窃电并记录窃电数据，得出窃电位置。/n

【技术特征摘要】
1.基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，该系统由多个电流监测系统和一个数据处理系统构成，每个电流监测系统包括交流电流测量前端、信号调理电路、信号采集电路、微处理器、通讯电路和在线式取电电路；其中，
交流电流测量前端用于对干线与支线上的电流测量；信号调理电路用于将来自交流电流测量前端的信号调理为信号采集电路可识别的信号；信号采集电路将从信号调理电路发出的信号由模拟量转变为数字量并传输给微处理器；接收到信号后，微处理器将对测量电流与设定的电流阈值进行比较，判断线路运行状况，存储异常数据与发生异常情况的时间，实现对窃电行为的监测与记录；通讯线路用于组网及与数据处理系统间的数据传输；在线式取电电路用来从线路上取电以供整个电流监测系统使用；使用时，将在台区的分支点两端安装一组电流监测系统，对线路电流进行监测，一旦发生疑似窃电行为，根据一组内各交流电流测量前端所测电流之间的数量关系与电路拓扑结构，精确判断是否发生窃电并记录窃电数据，得出窃电位置。


2.根据权利要求1所述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，所述电流监测系统分为安装在T接线的干线监测点处的干线电流监测系统和安装在T接线的分支线监测点处的支线电流监测系统，二者分别对干线与分支线上的电流进行监测，每个监测点，每一条线上，平行安装一个电流监测系统；由位于分支点两侧的干线电流监测系统和支线电流监测系统组成一个电流监测组。


3.根据权利要求2所述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，所述干线电流监测系统与支线电流监测系统仅在通讯电路上不同，其中，支线电流监测系统的通讯电路包括电力线路载波通讯电路和红外通讯电路，电力线路载波通讯电路用于同一根电力线上，不同电流监测系统间的通讯，包括支线电流监测系统与支线电流监测系统之间，支线电流监测系统与干线电流监测系统之间；红外通讯电路用于同一监测点处，不同电力线上的电流监测系统间的通讯；干线电流监测系统除电力线路载波通讯电路和红外通讯电路外，还包括远程无线通讯或光通讯电路，用于与数据处理系统进行通讯。


4.根据权利要求1所述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，所述交流电流测量前端在测量范围内应具有很好的线性度，方便进行线路电压与测量电压的换算，且不存在磁饱和问题；所述信号采集电路实际有效分辨率不低于12位，采样频率不低于1kHz；所述微处理器收到交流电流测量前端和通讯电路上传的多路数据，根据各路数据判断输电线路是否存在窃电行为。


5.根据权利要求1所述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，所述电流监测系统适用于室外架空线或者地下电缆，因此电流监测系统整体具有至少IP64级别防水防尘功能，系统总重应低于1千克且具有抗电磁干扰与防雷功能。


6.根据权利要求1所述的基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防窃电系统，其特征在于，所述数据处理系统包括数据处理软件、通讯网络和数据存储服务器；其中，
数据处理软件基于人工神经网络，用于对用户用电数据进行处理与分析；通讯网络用于与用户的智能电表和各干线电流监测系统进行数据传输；数据存储服务器用于存储用户用电数据，包括由智能电表上传的历史用电数据和由干线电流监测系统传输的用电数据。


7.基于电流监测与线路拓扑分析的中低压配电网防...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓君，亓金成，吕泱宇，荣命哲，吴翊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61