王 煉，梁 薇

（國網上海市電力公司松江供電公司，上海 201699）

電能資源在我國應用范圍較廣泛，但與此同時部分用戶存在竊電行為[1-2]。近幾年來，相關部門設計了異常檢測系統，但這些系統中普遍存在一些問題，例如：電力用戶異常用電信息數據不完整、采集電力用戶異常用電信息數據不及時，通過海量的用電數據無法準確識別竊電用戶，檢測系統檢測效率低、時效性差、準確率低[3]。

為了解決以上問題，該文設計了基于深度挖掘的電力用戶異常用電行為自動檢測系統。該系統具有線損管理功能，能夠準確識別用戶是否存在竊電違法行為，面對海量電力用戶用電信息數據，采用深度挖掘技術，對其進行深度的數據挖掘，篩選出電力用戶用電異常數據，準確識別出竊電用戶以及使用的竊電手段，并且不遺漏任何一組異常用電數據，改變傳統檢測系統人工檢測方式，實現電力用戶異常用電行為的自動化檢測。

1 系統硬件設計

該文設計的基于深度挖掘的電力用戶異常用電行為自動檢測系統硬件由采集器、微處理器、控制器和檢測器組成，系統硬件結構如圖1 所示。

圖1 系統硬件結構

1.1 采集器

采集器負責采集電力用戶異常用電行為，輸出的電壓信號存在著正負特性，所以采集器的電源電路工作電壓控制在1.8～3.3 V，電流控制在1.2～2.5 A，在工作電壓內，直流信號在采樣前需要對采樣信號進行調理，使采樣信號的波形處于1.8～3.3 V 范圍內，采用電源的振蕩器對電流信號進行處理，選擇TINKER&RASOR 數據采集器DL-1，采集器電路如圖2 所示。

圖2 采集器電路

為了滿足電力用戶異常用電行為自動檢測系統實時性與穩(wěn)定性的設計要求，采集器中的A/D 轉換器采用高速、多通道與同步采樣方式，可以高速采集電力用戶異常用電數據，并實現多通道采集與傳輸，A/D 轉換器是電力用戶異常用電行為自動檢測系統的核心器件，該轉換器為8 位低功耗轉換器[4-5]。

采集器的接口電路如圖2 所示，接口電路的存儲器是PN8126V，該存儲器是采集器接口電路的核心器件，能夠實時存儲采集到的電力用戶異常用電行為數據，具有較好的存儲效果。

1.2 微處理器

為了能夠更好地處理電力用戶異常用電行為數據，設計了電力用戶異常用電行為自動檢測系統專用的微處理器（MCU），選用了TI 德州儀器的AM3352 BZCZ60 芯片，將微處理器的數據處理單元連接在總線上，微處理器結構如圖3 所示。

圖3 微處理器結構

微處理器能夠處理由采集器采集的電力用戶異常用電行為數據。微處理器的內核是16 位精簡指令集處理器內核，在其內部設置了高速的加法器和乘法器，在單位時間內能夠高標準完成大多數機器指令，微處理器的工作頻率設置為500 MHz，在微處理器的總線上，除了設置數據處理單元以外，還設置了數據處理接口電路，數據處理接口電路是微處理器的標準外設，協助微處理器高效處理異常用電數據，該款微處理器內部還設計了閃存控制器和動態(tài)控制器，方便擴展微處理器的數據空間，除此之外，微處理器還設計了驅動單元接口與UART 串行接口，驅動單元接口可實現異常用電行為數據的同步處理，UART 串行接口可調試程序，并在LVDS 方式下對628 MHz 的用電數據進行讀寫，數據處理單元的工作頻率為410 MHz，可單獨對用電數據進行處理，不需要微處理器的參與[6-8]。

1.3 控制器

該文設計的電力用戶異常用電行為自動檢測系統的控制器包括幾大模塊：時鐘設置模塊、接口模塊、數據計數模塊[9-11]?？刂破鹘Y構如圖4 所示。

圖4 控制器結構

控制器在對自動檢測系統進行控制時，通常需要設置時鐘：串行接口時鐘、數據控制時鐘以及同步工作時鐘，這3種時鐘具有不同的工作頻率，一般串行接口時鐘的工作頻率最高，達到382 MHz，同步工作時鐘的工作頻率最低為126 MHz，3 種時鐘的工作由時鐘設置模塊統一管理。數據控制模塊負責寫入和讀出電力用戶異常用電行為數據，它也是控制器的核心時鐘，串行接口時鐘和同步工作時鐘的相位相同，可以使用鎖相環(huán)對數據控制時鐘進行鎖相[12-13]。

由于串行接口時鐘和同步工作時鐘的頻率不同，所以容易出現異步時鐘設計問題，接口模塊可以及時解決這一問題，控制器的接口模塊主要由控制邏輯構成，能夠實時緩存由微處理器寫入、讀寫、傳輸的異常用電行為數據，接口模塊可忽略串行接口時鐘、數據控制時鐘、同步工作時鐘頻率不同的特點，使電力用戶竊電數據實現無縫傳輸。

該文設計的異常用電行為自動檢測系統在上電或者重新啟動后，通常需要初始化80～150 μs，所以需要一個計數器，該計數器可以在出現特殊情況時發(fā)出控制信號。

1.4 檢測器

電力用戶異常用電行為自動檢測系統的檢測器由微處理器、外圍電路和射頻構成，如圖5 所示。

圖5 檢測器電路圖

檢測器的外圍電路負責給微處理器、存儲器和射頻提供穩(wěn)定的電壓，外圍電路采用SD 公司的低壓差線形穩(wěn)壓器STD68729，外圍電路的輸出電壓為3.3 V，工作電流控制為0.1～0.8 A，當檢測器溫度為30 ℃時，外圍電路的電壓為4.5 V，電流能夠達到0.7 A，選擇4.8 V 的電池為外圍電路供電[14]。

檢測器的微處理器采用三星公司的低功耗單片機，利用蓄電池為其供電，自動檢測系統的電壓要求較低，這樣可以使單片機超長時間工作，當單片機待機時，電壓為0.1 V，該微處理器不同于自動檢測系統的微處理器，檢測器的微處理器主要協助檢測器完成數據處理工作，不處理自動檢測系統中的數據[15-16]。

檢測器的射頻可以接收異常用電行為數據，采用的是TI 公司生產的無線射頻收發(fā)器TIR6278，該收發(fā)器可降低采樣信號的噪聲，具有較好的靈敏度和穩(wěn)定性，由于該文設計的檢測器需要應用在電網中，所以檢測器的射頻選擇520 MHz 的頻段，檢測器的芯片工作電壓為1.3～2.8 V，可編程輸出功率為10～50 dBm，工作電流為16.8 mA。

2 系統軟件設計

在大數據環(huán)境下，深度挖掘技術需要在海量的數據中進行復雜的數據量化處理，將海量的原始數據經過一定的數據處理，挑選出有價值的信息數據，篩選出異常用電數據，通過對異常用電數據的深度挖掘，進一步篩選出異常用電用戶，提取竊電用戶的竊電數據。

基于深度挖掘的電力用戶異常用電行為自動檢測流程如圖6 所示。

圖6 電力用戶異常用電行為自動檢測流程

首先，在數據層分析電力用戶用電的原始數據，并傳輸至數據處理層。數據層存儲著大量的電力用戶用電的原始數據，包括正常用電數據和異常用電數據，通過深度挖掘技術分析、處理數據層的原始數據，通過自動檢測系統篩選出異常用電數據，采用相應的數據算法篩選出異常用電用戶數據，并將其傳輸到數據處理層，由數據處理層處理異常用電用戶數據。

然后，在應用層分析異常用電用戶數據，進而得出用戶竊電情況。在數據處理層處理完異常用電用戶數據，在應用層作進一步的分析工作，分析異常用電情況，評估電網中存在的竊電風險大小，實時監(jiān)測電力用戶用電情況，并將其顯示在自動檢測系統中，利用供電企業(yè)設計的稽查系統，上傳稽查系統中出現的異常用電現象。

最后，在展示層顯示異常用電用戶、異常用電情況、異常用電手段和次數。在應用層得到竊電用戶的具體情況后，將其記錄并通過設備展示異常用電用戶、異常用電使用的手段、竊電行為發(fā)生的次數和頻率等情況，提前對即將發(fā)生的竊電行為發(fā)出預警，計算異常用電發(fā)生的概率。

3 系統效果分析

為了驗證該文設計的基于深度挖掘的電力用戶異常用電行為自動檢測系統的穩(wěn)定性和實用性，采用了深度挖掘技術，與傳統電力用戶異常用電行為自動檢測系統進行實驗對比。

得到的檢測效率實驗結果如表1 所示。

根據表1 可知，該文檢測系統的檢測效率高于傳統檢測系統，檢測能力更強。

表1 檢測效率實驗結果

傳統電力用戶異常用電行為自動檢測系統的采集器采集電壓為1.1～1.8 V，而該文設計的異常用電行為自動檢測系統的采集器采集電壓為1.8～3.3 V，高于傳統采集器的電壓，由此可見，在該文設計的自動檢測系統中，采集電力用戶異常用電數據的實時性較高，采集效果優(yōu)于傳統檢測系統。傳統異常用電檢測系統通常采用人工檢測方式，檢測效率低且檢測工作量巨大，導致常常遺漏竊電用戶，通過異常用電數據不能準確識別出竊電用戶，而該文設計的基于深度挖掘的電力用戶異常用電行為自動檢測系統，利用深度挖掘技術，針對海量的異常用電數據進行分析、重組，篩選出異常用電行為數據，從而圈定竊電用戶，大大提高了檢測的效率和準確度，能夠準確識別竊電用戶使用的竊電手段，將竊電用戶的信息和異常用電數據上傳至自動檢測系統，實現了檢測系統的自動化，提升了自動檢測系統的穩(wěn)定性和可靠性。

4 結束語

該文設計的異常用電行為自動檢測系統優(yōu)于傳統的檢測系統，實現了用電異常的自動化檢測，提高了檢測的準確性和效率，具有較高的穩(wěn)定性、可靠性、實用性和可行性，方便電力企業(yè)對用戶用電行為進行檢測，為反竊電措施的實施提供了基礎。