樓霞薇

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)中心，浙江 杭州 311121)

一直以來(lái)，電能計(jì)量準(zhǔn)確性是電力計(jì)量工作關(guān)注的重點(diǎn)，用戶錯(cuò)接線核查是計(jì)量專業(yè)持續(xù)開(kāi)展的工作。傳統(tǒng)的核查方法一般采用“取電壓電流的絕對(duì)值平均值算出功率與其視在功率比值（S1/S2）”進(jìn)行初步核查，但存在核查精準(zhǔn)度不高、核查覆蓋范圍不全的問(wèn)題，如電流互感器變比異常就無(wú)法通過(guò)該種方法核查。一方面用戶用電量異常造成公司或用戶的經(jīng)濟(jì)損失；另一方面用戶用電量異常往往隱含潛在的用電風(fēng)險(xiǎn)；因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理用戶用電量異常有著十分重要的意義。深入挖掘用戶用電大數(shù)據(jù)，推動(dòng)營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)高質(zhì)量發(fā)展是電力營(yíng)銷(xiāo)人員工作的重點(diǎn)之一。

目前，已有研究人員從用戶用電行為特征出發(fā)構(gòu)建了用戶竊電檢測(cè)模型、用戶超容用電模型，在用戶用電異常檢測(cè)算法方面取得了一定的效果[1-5]，但存在分析角度單一，未充分應(yīng)用用戶用電數(shù)據(jù)的問(wèn)題。文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的防竊電結(jié)構(gòu)化模型，但僅通過(guò)異常發(fā)生次數(shù)來(lái)確定竊電嫌疑度的方法較粗略。文獻(xiàn)[7]較為系統(tǒng)地闡述了主要的竊電檢測(cè)方法。還有一些學(xué)者引進(jìn)Bagging 異質(zhì)集成學(xué)習(xí)、K-means 聚類(lèi)等先進(jìn)的數(shù)學(xué)算法，在竊電檢測(cè)及用戶用電異常分析上取得較好效果，給本文的工作提供了重要參考，但對(duì)用電量計(jì)量異常分析的整體模型上考慮的還不夠全面[8-15]，在應(yīng)用用戶用電數(shù)據(jù)的時(shí)效性上有所欠缺，對(duì)用戶每月發(fā)行的用電量數(shù)據(jù)關(guān)注較少，未能用第一手?jǐn)?shù)據(jù)鎖定異常用戶。

本文從用戶用電行業(yè)特征、用戶月用電量異動(dòng)情況、線路線損等數(shù)據(jù)出發(fā)，深入挖掘10 kV 用戶用電數(shù)據(jù)和電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)特征，通過(guò)引入評(píng)價(jià)因子，對(duì)用戶月用電量、月最大需量、月用電量波動(dòng)、線損變化、錯(cuò)接線異常、三相用電平衡性、互感器變比配置等方面一一進(jìn)行分析，充分復(fù)用了用戶用電數(shù)據(jù)和與之相關(guān)的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)用戶可能出現(xiàn)的用電異常，通過(guò)層層排查，選出具有較大嫌疑的用戶開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)排查。最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了本文提出算法的有效性。

1 診斷模型

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

電力營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)：提供用戶行業(yè)分類(lèi)、用戶用電容量、電壓等級(jí)、綜合倍率、電流互感器變比、電價(jià)類(lèi)別、用戶電源所屬線路等用戶屬性。

用電信息采集系統(tǒng)：提供用戶歷月用電量、最大需量、用電負(fù)荷等用電數(shù)據(jù)。

線損一體化系統(tǒng)：提供線路線損信息。

業(yè)務(wù)人員日常使用上述系統(tǒng)開(kāi)展相關(guān)工作，可以獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

首先，根據(jù)用戶行業(yè)分類(lèi)名稱或代碼，選取適當(dāng)?shù)姆诸?lèi)顆粒度對(duì)用戶進(jìn)行分類(lèi)，將用戶劃分為不同的用電群體。其次，根據(jù)用戶用電負(fù)荷曲線，計(jì)算用戶平均日用電小時(shí)數(shù)。

1.3 整體思路

每月開(kāi)展用戶用電量計(jì)量異常診斷?；谛袠I(yè)分類(lèi)，依次對(duì)用戶當(dāng)月用電量、當(dāng)月最大需量、近一年月用電量開(kāi)展比對(duì)分析，篩選出用戶用電量與用電容量比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離群體平均值的用戶作為嫌疑用戶。結(jié)合用戶產(chǎn)能信息、電網(wǎng)線損信息、計(jì)量異常特征進(jìn)一步鎖定異常用戶，開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)核查。通過(guò)數(shù)據(jù)分析與現(xiàn)場(chǎng)核查相結(jié)合的形式，不斷優(yōu)化完善分析模型。

1.4 同行業(yè)用戶月用電量比對(duì)

一般來(lái)說(shuō)，用戶根據(jù)自己的用電需求選擇合理的變壓器容量并申請(qǐng)相應(yīng)的合同容量，在滿足供電要求的同時(shí)盡可能減少基本電費(fèi)的支出，用戶用電量與用電容量的比值應(yīng)處于一個(gè)合理的區(qū)間。由于不同的行業(yè)具有不同的生產(chǎn)特征，因此采取在同一行業(yè)分組內(nèi)對(duì)用戶開(kāi)展比對(duì)分析，判斷用戶用電數(shù)據(jù)是否合理。

圖1 重點(diǎn)核查用戶確定步驟

若用戶用電量與用電容量的比值遠(yuǎn)小于或大于行業(yè)平均水平，有必要懷疑其用電量計(jì)量是否正常。我們將這個(gè)比值記為k1，并由k1得到對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)因子S1；S1越小，用戶用電量少計(jì)的可能性越大；反之S1越大，用戶用電量多計(jì)的可能性越大，須進(jìn)一步排查。

圖2 同行業(yè)用戶月用電量比對(duì)步驟

1.4.1 主要步驟

計(jì)算基于用電量與用電容量比值的評(píng)價(jià)因子S11。

步驟1：根據(jù)對(duì)應(yīng)用戶的平均日用電小時(shí)數(shù)，將各個(gè)用戶的當(dāng)月用電量折算成用電功率，計(jì)算用電功率與用電容量之間的比值k11。

步驟2：計(jì)算同一用戶群體中用電功率與用電容量比值的平均值k11aver，計(jì)算k11與k11aver的差值，并按照下式計(jì)算S11：

步驟3：設(shè)定閾值S11max與S11min，當(dāng)某個(gè)用戶對(duì)應(yīng)的S11大于S11max或小于S11min時(shí)，對(duì)應(yīng)用戶列為嫌疑用戶。

部分用戶用電負(fù)荷波動(dòng)較大，為滿足高峰負(fù)荷需求，申請(qǐng)較大的用電容量，因此考慮從最大需量角度開(kāi)展分析；采用類(lèi)似的算法可以得到評(píng)價(jià)指標(biāo)S12。

1.4.2 同行業(yè)用戶月用電量比對(duì)分析小結(jié)

對(duì)出現(xiàn)在當(dāng)月用電量異常嫌疑用戶清單的用戶，依次判斷其是否同時(shí)出現(xiàn)在近1年月均用電量嫌疑用戶清單（對(duì)應(yīng)指標(biāo)記為S13）和近1年月用電量最大值嫌疑用戶清單上，若在年度月均值清單或年度月最大值清單中出現(xiàn)了（對(duì)應(yīng)指標(biāo)記為S14），則將其列為重點(diǎn)排查用戶；否則對(duì)只出現(xiàn)在當(dāng)月用電量異常嫌疑用戶清單的用戶進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

1.5 當(dāng)月用電量數(shù)據(jù)異動(dòng)診斷

對(duì)上一環(huán)節(jié)中須要進(jìn)一步分析的用戶，獲取其上月用電量數(shù)據(jù)與去年同期用電量數(shù)據(jù)，用戶當(dāng)月用電量數(shù)據(jù)、上月用電量數(shù)據(jù)、去年同期用電量數(shù)據(jù)分別記為Wnow、Wlastm、Wlasty，分別計(jì)算用電量環(huán)比與用電量同比：

若用電量環(huán)比與同比均大于設(shè)定閾值，對(duì)應(yīng)用戶列為重點(diǎn)核查用戶；對(duì)其他剩余的用戶開(kāi)展進(jìn)一步的分析?？紤]當(dāng)月用電量達(dá)到上月用電量或上年同期用電量的180%或不到上月用電量或上年同期用電量的20%時(shí)，當(dāng)月用電量數(shù)據(jù)異動(dòng)明顯，將閾值設(shè)為0.8。

1.6 用戶產(chǎn)能與用電量比對(duì)

用戶產(chǎn)能與用戶用電量息息相關(guān)，是診斷用戶用電量計(jì)量是否存在異常的重要比對(duì)信息，但獲取上述數(shù)據(jù)存在困難。這里采用用戶近3年電費(fèi)信息作為用戶產(chǎn)能數(shù)據(jù)，若用戶近3年平均年電費(fèi)高，我們認(rèn)為該用戶的生產(chǎn)產(chǎn)能大。我們記當(dāng)前用電量與平均年電費(fèi)的比值為k3，并由k3計(jì)算評(píng)價(jià)因子S3，S3越小，用戶用電量少計(jì)的可能性越大；反之S3越大，用戶用電量多計(jì)的可能性越大，須要開(kāi)展進(jìn)一步排查。

對(duì)當(dāng)月用電量異常嫌疑用戶清單中剩余待分析的用戶，若其同時(shí)出現(xiàn)在與產(chǎn)能比對(duì)的嫌疑用戶清單中，對(duì)應(yīng)用戶列為重點(diǎn)核查用戶，對(duì)剩余用戶繼續(xù)分析。

1.7 線路線損與用電量比對(duì)

線路線損是反映高壓用戶供用電平衡性的重要指標(biāo)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行、用戶正常用電的情況下，線路線損應(yīng)不高于規(guī)定數(shù)值。若用戶存在用電量計(jì)量異常的情況，在線路線損中必然會(huì)有體現(xiàn)，若用戶當(dāng)月用電量數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)線路線損變化趨勢(shì)一致，用戶用電異常嫌疑較大。

若用戶當(dāng)月用電量環(huán)比與同比超出閾值，用戶線損率變化明顯且與用戶當(dāng)月用電量變化趨勢(shì)一致，對(duì)應(yīng)用戶列為重點(diǎn)核查用戶。

1.8 用戶一般錯(cuò)接線診斷

通過(guò)S1/S2比值法，對(duì)一般錯(cuò)接線開(kāi)展核查。

步驟1：選取用戶當(dāng)月不少于3天的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率。

步驟2：選取不少于90 條負(fù)荷數(shù)據(jù)開(kāi)展分析，計(jì)算S1/S2值，其中S1由電壓電流數(shù)據(jù)計(jì)算得到，S2由有功、無(wú)功數(shù)據(jù)計(jì)算得到，是計(jì)量檢查常用的計(jì)算公式。

步驟3：如果用戶負(fù)荷S1/S2值落在0.8～1.2之外的占比達(dá)到設(shè)定閾值，對(duì)應(yīng)用戶列為重點(diǎn)核查用戶。

1.9 用戶三相不平衡診斷

一般情況下，用戶三相電流基本一致，這樣用戶用電設(shè)備利用效率最高，變壓器等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也最優(yōu)。用戶三相電流不平衡，一方面可能是用戶側(cè)負(fù)荷分配不均，容易引發(fā)計(jì)量裝置故障，存在潛在安全隱患；另一方面則可能是計(jì)量裝置異常。通過(guò)計(jì)算三相電流不平衡度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常用戶。

對(duì)于某用戶確定時(shí)刻的三相電流數(shù)據(jù)，我們定義電流不平衡度kI如下：

我們選取用戶最近一個(gè)月的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)用戶用電時(shí)段分布，選取3 天的用電數(shù)據(jù)，每天選擇幾個(gè)時(shí)刻，分別計(jì)算電流不平衡度，取其中的最小值作為該用戶對(duì)應(yīng)的kI。當(dāng)kI大于設(shè)定閾值時(shí)，對(duì)應(yīng)用戶確認(rèn)為重點(diǎn)核查用戶。

1.10 電流互感器變比配置診斷

明確用戶電壓、電流互感器變比值是確定用戶計(jì)量方案的重要內(nèi)容，其中電流互感器變比配置值根據(jù)用戶用電容量、電壓等級(jí)、電能表接線形式、功率因數(shù)等信息計(jì)算得來(lái)，記為KCT0。一般情況下，用戶電流互感器配置值應(yīng)與理論計(jì)算值一致或接近，若配置值比理論計(jì)算值小很多，存在系統(tǒng)檔案錯(cuò)誤而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝的為大電流變比互感器，引起少計(jì)電量的風(fēng)險(xiǎn)；相反，配置值比理論計(jì)算值大很多，存在多計(jì)電量的風(fēng)險(xiǎn)。記營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)中用戶的電流互感器變比值為KCT，將理論值與系統(tǒng)值的比值記為kct：

當(dāng)kct大于或小于一定閾值時(shí)，對(duì)應(yīng)用戶確認(rèn)為重點(diǎn)核查用戶。

1.11 關(guān)鍵指標(biāo)關(guān)系分析及重點(diǎn)排查用戶確定

上述指標(biāo)分別從不同層面體現(xiàn)了用戶用電量偏離正常值的情況，各個(gè)指標(biāo)獨(dú)立計(jì)算，通過(guò)綜合各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，層層篩選，確定重點(diǎn)排查用戶。

首先對(duì)用戶月用電量與容量關(guān)系進(jìn)行同行業(yè)比對(duì)，通過(guò)對(duì)當(dāng)月及年度用電量均值與最大值的分析，確定嫌疑用戶清單；并對(duì)當(dāng)月用電量數(shù)據(jù)異動(dòng)、用戶產(chǎn)能、線路線損、錯(cuò)接線、三相平衡性、互感器變比等指標(biāo)進(jìn)行分析，當(dāng)相應(yīng)用戶同時(shí)是同行業(yè)用戶月用電量嫌疑用戶和其他任意一個(gè)指標(biāo)的嫌疑用戶，則將其列為重點(diǎn)核查用戶。

對(duì)這些重點(diǎn)核查用戶，首先對(duì)其用電數(shù)據(jù)開(kāi)展進(jìn)一步的線上分析，如近期用戶增減容情況、計(jì)量裝置更換情況、現(xiàn)場(chǎng)核抄開(kāi)展情況等，根據(jù)分析情況再選取用戶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查。

2 實(shí)例分析

文章選取了某供電所10 kV 高壓用戶2021—2022年用電數(shù)據(jù)及相應(yīng)線路線損數(shù)據(jù)開(kāi)展用電量異常診斷分析。

2.1 用戶分類(lèi)情況

首先對(duì)用戶行業(yè)類(lèi)別進(jìn)行并集操作，得到12個(gè)行業(yè)分類(lèi)用戶群。其中“日用金屬工具制造業(yè)”行業(yè)類(lèi)別下包含的用戶超過(guò)300 戶，適合開(kāi)展用電量異常診斷分析，文章選取這部分用戶進(jìn)行實(shí)例分析。

2.2 同行業(yè)用戶月用電量比對(duì)情況

按照分析步驟，對(duì)該供電所“日用金屬工具制造業(yè)”的315戶用戶開(kāi)展同行業(yè)用戶月用電量比對(duì)。

其中對(duì)應(yīng)用戶月用電量與運(yùn)行容量的比值最小值為0，最大值為2.2，根據(jù)該比值分布情況，說(shuō)明這部分用戶群體中存在用電量少計(jì)的用戶可能性較大，因此選取指標(biāo)值較小的前10%用戶開(kāi)展進(jìn)一步分析，剔除其中4戶零電量用戶后共27戶用戶。

然后進(jìn)一步根據(jù)當(dāng)月最大需量數(shù)據(jù)，在27戶中確定5 戶當(dāng)月最大需量為正常值但月用電量為較低值的用戶作為重點(diǎn)核查用戶。根據(jù)用戶年度月用電量數(shù)據(jù)，在27戶中再確定重點(diǎn)核查用戶10戶。

2.3 當(dāng)月用電量異動(dòng)診斷情況

對(duì)同行業(yè)用戶比對(duì)中剩余嫌疑用戶開(kāi)展用戶當(dāng)月用電量與上月用電量、去年同期用電量數(shù)據(jù)異動(dòng)情況分析，確定重點(diǎn)核查用戶2 戶。對(duì)應(yīng)用戶當(dāng)月用電量與上月用電量、去年同期用電量相差均較大。

2.4 線路線損與用電量比對(duì)情況

分析線路線損與用戶用電量數(shù)據(jù)變化，新增重點(diǎn)核查用戶1 戶。該戶當(dāng)月線路線損顯著偏大，與用電量減少趨勢(shì)一致。

用戶產(chǎn)能、用戶錯(cuò)接線診斷、三相電流不平衡診斷、電流互感器變比配置診斷未出現(xiàn)新的重點(diǎn)核查用戶，綜上在本次算例中共確定18戶重點(diǎn)核查用戶。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)核查情況

首先對(duì)這18 戶用戶的用電數(shù)據(jù)開(kāi)展進(jìn)一步分析，計(jì)算負(fù)荷數(shù)據(jù)的S1/S2值，查閱最近一個(gè)月用電檢查或者周期核抄記錄以及新裝、改類(lèi)、增容流程情況。

組織人員開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)核查，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)異常用戶1 戶，異常情況為C 相電流互感器極性接反，該用戶為三相四線用戶，對(duì)應(yīng)重點(diǎn)核查用戶表中的用戶18，對(duì)應(yīng)的S1/S2比值為0.603，對(duì)應(yīng)的同行業(yè)用戶當(dāng)月用電量比值S11為0.107，指標(biāo)值處于最低的10%以內(nèi)，S12、S13、S14指標(biāo)值未在最低的10%以內(nèi)，但也偏低；對(duì)應(yīng)的線路當(dāng)月線損為26.26%。其余用戶均為用戶減產(chǎn)，系統(tǒng)用電量數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)情況一致。

表1 重點(diǎn)核查用戶S1/S2比值及核抄、換表記錄表

3 結(jié)束語(yǔ)

本次算例分析說(shuō)明通過(guò)對(duì)用戶用電量、用電容量、錯(cuò)接線、線損等多維度的分析，應(yīng)用各個(gè)維度的評(píng)價(jià)因子，可以主動(dòng)發(fā)現(xiàn)具有用電量計(jì)量異常嫌疑的用戶。通過(guò)同行業(yè)間用戶用電數(shù)據(jù)比對(duì)，可以縮小異常用戶分析排查的范圍，提高數(shù)據(jù)分析效率。

本文提出了一種主動(dòng)發(fā)現(xiàn)用戶用電量異常的分析思路，在提高核查針對(duì)性和工作效率上取得了一定的效果。但本文提出的算法比較簡(jiǎn)單，在判斷閾值的設(shè)定上主要通過(guò)人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。下一步可以繼續(xù)在用戶分類(lèi)、與線損的聯(lián)動(dòng)分析等方面進(jìn)行更細(xì)致、深入的研究，并與機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能算法相結(jié)合。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)核查情況，進(jìn)一步優(yōu)化評(píng)價(jià)指標(biāo)和閾值設(shè)定。如果將相應(yīng)算法部署在用電信息采集系統(tǒng)中，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)展計(jì)算將更準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)用電量計(jì)量異常用戶，這是本文研究?jī)?nèi)容可以繼續(xù)深入的方向。