劉斌
(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局,昆明 650100)
竊電給安全用電帶來隱患,有必要對(duì)大用戶竊電的方式方法進(jìn)行研究,以期更好地提高反竊電技術(shù)水平,降低電網(wǎng)企業(yè)損失。
電能計(jì)量裝置包括各種類型的電能表、計(jì)量用電壓、電流互感器及其二次回路、計(jì)量自動(dòng)化終端設(shè)備。供電企業(yè)電能量計(jì)量由電能表和互感器變比計(jì)算獲取,電能表單相電源計(jì)量公式如下:
電網(wǎng)公司日常計(jì)算電量公式如下:
算費(fèi)用電量公式如下:
式中p(t)—t時(shí)刻的瞬時(shí)功率;u(t)—t時(shí)刻的瞬時(shí)電壓;i(t)—t 時(shí)刻的瞬時(shí)電流;WP—t1到t2時(shí)間段內(nèi)有功電能量,Φ為相位角,PT 和CT 分別為電壓互感器和電流互感器的變比。
因此只要想辦法改變用電電壓、電流、相位角、用電時(shí)間或者互感器變比中的任何一個(gè)要素都可以達(dá)到竊電的目的[1]。另外,通過采用改變電表本身的結(jié)構(gòu)性能,改變電能表的電氣性能的手法[2],使電表慢走,也可以達(dá)到竊電的目的。常見的竊電手段包括欠壓法竊電、欠流法竊電、移相法竊電、擴(kuò)差法竊電和無表法竊電五大類[3]。竊電者往往考慮竊電方法的隱秘,不易被用電檢查發(fā)現(xiàn)或者在用電檢查工作人員到現(xiàn)場(chǎng)前容易及時(shí)恢復(fù)的方法,甚至有的大用戶選擇分時(shí)段在夜晚竊電,工作時(shí)間解除竊電措施等。
1)采用專用計(jì)量柜(箱)防偽、防撬鉛封的方式。
2)安裝高壓側(cè)計(jì)量電能表。
3)安裝多功能電表,發(fā)生失壓、斷相、功率因數(shù)低、倒走時(shí)電表生成告警事件,計(jì)量自動(dòng)化終端進(jìn)行采集再上傳至計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理,但主站系統(tǒng)無法區(qū)分出是客戶竊電導(dǎo)致的事件還是客戶實(shí)際負(fù)荷情況下的報(bào)警。
4)基于高低壓測(cè)量點(diǎn)差動(dòng)比對(duì)的防竊電方法[4],獲取到高壓側(cè)的原始電能數(shù)據(jù),與計(jì)量回路的用電數(shù)據(jù)對(duì)比,能夠有效發(fā)現(xiàn)各類竊電,但安裝維護(hù)需客戶停電配合,需額外安裝裝置,增加成本,同時(shí)影響供電質(zhì)量。
5)基于狀態(tài)估計(jì)的新型竊電方法-虛假數(shù)據(jù)注入[5],首先,在傳統(tǒng)的虛假數(shù)據(jù)注入模型基礎(chǔ)之上,得到了標(biāo)準(zhǔn)的 L0 范數(shù)優(yōu)化模型,消除了變量系數(shù)對(duì)虛假數(shù)據(jù)注入向量精度的影響,基于脆弱性指標(biāo)提出設(shè)置 PMU 的方法提高竊電成本和難度。文獻(xiàn)中所提出的方法存在防竊電手段實(shí)施困難,推廣難的問題。
6)開展周期檢查檢驗(yàn),不定期開展用電檢查工作。
圖1 防竊電應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖
圖2 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行竊電行為分析流程
當(dāng)前,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)專變用戶負(fù)荷管理終端安裝覆蓋率100%,并實(shí)現(xiàn)了計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)為依托的遠(yuǎn)程抄表應(yīng)用、停電時(shí)間管理、電壓質(zhì)量管理、負(fù)荷預(yù)測(cè)分析等。當(dāng)前負(fù)荷管理終端接入計(jì)量回路,導(dǎo)致終端交流采樣模塊和電能表共用計(jì)量回路,電能量數(shù)據(jù)均來源于計(jì)量回路,無法發(fā)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)的異?!,F(xiàn)提出一種新型的基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)采集保護(hù)回路和計(jì)量回路的電能量數(shù)據(jù),對(duì)相同時(shí)刻保護(hù)回路和計(jì)量回路的負(fù)荷、電量進(jìn)行比較,主站監(jiān)測(cè)到異常時(shí)間超過30 分鐘以上后,綜合對(duì)比歷史數(shù)據(jù),生成告警事件。
方案利用現(xiàn)有符合南方電網(wǎng)負(fù)荷管理終端技術(shù)規(guī)范的終端,改變終端交流采樣接入方式,由和表計(jì)相同的計(jì)量回路調(diào)整至大客戶配電房站保護(hù)回路,終端對(duì)保護(hù)回路的電壓、電流進(jìn)行采樣處理并傳送給計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng),保護(hù)回路和計(jì)量回路的到能量數(shù)據(jù)進(jìn)行差動(dòng)對(duì)比。發(fā)現(xiàn)30 分鐘以上差值異常(考慮到客戶保護(hù)回路的電壓電流互感器準(zhǔn)確度問題,差值異常閥值設(shè)置為10%)的,主站發(fā)起客戶開關(guān)狀態(tài)招測(cè),對(duì)用戶歷史用電信息進(jìn)行對(duì)比,來判斷用戶是否存在竊電行為,實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè),達(dá)到防竊電的目的。防竊電方案結(jié)構(gòu)圖見圖1。
1)負(fù)荷控制管理終端直接采集到大客戶保護(hù)回路的電壓、電流、相位角數(shù)據(jù),能夠與計(jì)量裝置回路的電能表電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化比較,提供了一種發(fā)現(xiàn)竊電行為的追本溯源方法。
2)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)通過230M 專網(wǎng)、GPRS、4G、以太網(wǎng)每天定時(shí)采集終端數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)采集可達(dá)到15 分鐘每次,為主站數(shù)據(jù)分析對(duì)比需要的日凍結(jié)、月凍結(jié)、負(fù)荷曲線、電量數(shù)據(jù)等提供數(shù)據(jù)支持。
3)當(dāng)保護(hù)回路和電能表同一時(shí)刻點(diǎn)的電量差值相差10%,計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)將該用戶加入用電異常報(bào)警列表,同時(shí)跟蹤該用戶異常時(shí)刻起24 小時(shí)的用電負(fù)荷數(shù)據(jù),若發(fā)生連續(xù)3 個(gè)時(shí)刻點(diǎn)電能量差值均存在,則判斷為竊電。反之,則作為異常報(bào)警,供工作人員參考。
4)在計(jì)量裝置故障情況下,保護(hù)回路的交流采樣電量數(shù)據(jù)可作為電費(fèi)補(bǔ)收的依據(jù),包括確定故障時(shí)間、確定用電量等。
5)計(jì)量自動(dòng)化用戶竊電行為數(shù)據(jù)分析流程:計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)保護(hù)回路和計(jì)量回路的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較處理,展示成電能量曲線,使用者通過圖形能夠形象地判斷出竊電發(fā)生時(shí)間、竊電負(fù)荷等。若因計(jì)量裝置故障導(dǎo)致的電能量曲線不一致,系統(tǒng)判斷為電能計(jì)量裝置需運(yùn)維。計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行竊電行為分析流程見圖2。
基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的防竊電方案在竊電監(jiān)測(cè)、查處工作可靠、準(zhǔn)確,不需額外安裝裝置,且能夠?yàn)殡娰M(fèi)補(bǔ)收提供數(shù)據(jù)依據(jù),同時(shí)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)主站可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置是否發(fā)生故障,支持計(jì)量運(yùn)維工作的開展。該方案在實(shí)際應(yīng)用過程也存在一些不足,如竊電技術(shù)手段較為專業(yè),竊電者同時(shí)對(duì)保護(hù)回路和計(jì)量回路實(shí)施竊電措施,負(fù)荷曲線仍一致,系統(tǒng)無法發(fā)現(xiàn)異常。下一步將考慮通過優(yōu)化計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)電能量數(shù)據(jù)竊電分析的算法,比如應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析,用深度學(xué)習(xí)和CHAID 決策樹分類評(píng)估用戶的竊電嫌疑概率法[6]等,擴(kuò)展竊電行為判斷規(guī)則庫,完善基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)專變用戶防竊電的應(yīng)用。