多维在线监测装置在防窃电业务中的研究与应用

2022-06-21夏学智顾敏杰张彦石鲁桂国

物联网技术 2022年6期

夏学智，顾敏杰，张彦石，鲁桂国，刘涛

（1.国网上海市电力公司奉贤供电公司，上海 201400；2.北京国电通网络技术有限公司，北京 102200）

0 引言

近年来，窃电作案手段由线路搭接窃电方式转向技术窃电，呈现出高隐蔽性和高复杂性的特征，非法分子除了会绕越计量装置用电、故意损坏用电计量装置用电外，还会使用倒表器、有线远程控制和无线遥控等手段智能窃电。窃电行为防不胜防，严重损害了电力企业的利益，扰乱了正常的供用电秩序，反窃查违已成为供电企业的重要营销指标。

目前，防窃电技术大多是基于用电大数据，并借助各类算法模型分析用户的用电信息、线路段电流和电压曲线、台区线损情况等来锁定疑似窃电区域或用户。青志明等人提出了一种基于载波异常监测的窃电行为判断方法，依据电能统计理论对窃电行为方式进行划分与特征提取。罗序良提出了一种基于模糊软集理论的反窃电分析法，通过选取主要的窃电影响因素并构建用电特征向量软集合图表的方式，查找窃电用户。卢峰提出了一种基于样本优化选取的窃电辨识方法，将电量波动特征与One-class SVM算法相结合，通过分析电量波动特征识别用户是否存在窃电行为。王昕等人提出了一种基于状态估计的新型防窃电方法，利用传统估计理论中不良数据检测的漏洞，通过注入虚假数据的方式提高窃电用户检测精度。Jawad Nagi 将遗传算法与支持向量机（SVM）相结合，提出了一种基于历史用电数据的防窃电方法。Lu C. N等人提出了一种基于状态估计理论的防窃电方法，利用状态估计理论中的不良数据检测来定位窃电用户，与上述王昕所提理论不同的是，该方法充分考虑了各用户之间的关联性。程超提出了一种基于离群点算法和用电信息采集系统的反窃电方法，对欠压、欠流两种窃电手法有较高的甄别精度。

总体来讲，上述常见的窃电侦查方法过于依赖现有的用电量数据分析，然而在电网常规的生产运行过程中，用电数据从产生到采集，再经由传输与应用的过程，数据本身会产生较大的误差且不具备精准的完整性与时效性，这将干扰后续数据分析的准确性。此外，在诱因追溯时，无法提供窃电行为影像证据，这也是导致窃电存在反复性的重要原因。本文针对上海某些区域严峻的窃电形式，依托一体化电量与线损管理系统，对海量负荷数据进行初步分析，锁定高疑似窃电台区，继而在该台区表箱内部署自主研发的多维在线监测装置，将普通表箱改造成数字化防窃电智慧表箱，赋予表箱开箱合法性验证、开箱动作动态感知及违法入侵图像识别认证等功能，有效打击开箱窃电行为。经过实地部署，该防窃电方法成效显著，具备推广价值。

1 工作思路

1.1 表箱智能化改造

经过长期的防窃电治理发现，在上海奉贤区、浦东区的窃电行为均以改造表箱窃电为主，为解决该问题，本研究通过安装多维在线监测装置的方法对高疑似窃电用户电表箱进行智能化改造，多维在线监测装置安装方案如图1所示。本套装置共包含三件设备，分别为反窃电监测模组、智能锁和多维探头。其中，反窃电监测模组可实时监测、记录、控制表箱的开启状态，并通过4G/5G直接与主站进行数据通信，或通过HPLC经集中器与主站进行间接数据通信，使得普通表箱在开启时增加合法性判断功能。表箱开启后，多维探头被触发，对开箱行为进行识别取证。此举可有效阻止不法人员通过改造表箱窃电，同时，其抓拍信息可作为窃电稽查和电费追缴的依据。

图1 多维在线监测装置安装方案

1.2 开箱操作行为溯源分析

本研究提出一种开箱操作行为验证与溯源分析方法，其原理如图2所示。当人为发起开箱指令时，监测模组会对指令进行合法性验证（验证方式可自选虹膜识别、蓝牙钥匙和密码等），只有验证通过后方可正常开启表箱。开箱过程分为验证不通过不开箱、验证不通过开箱和验证通过开箱三种情况，当验证不通过，而监测模组却监测到表箱开启信号时，则判定本次操作为非法开启，此时模组记录该事件并发出告警信号，同时触发安装在表箱内的多维探头对开箱行为进行抓拍，影像信息、事件信息及告警信息一并上传后台，进行窃电行为分析。

图2 开箱行为合法验证与溯源

1.3 台区异损与开箱动作关联

本研究提出一种台区异损与开箱事件关联的分析方法，其原理如图3所示。首先设置台区日线损率合理区间，本研究参考国家电网公司线损考核相关指标，设定日线损率合理值为-1%～10%（对于长期线损率较低的台区，可缩小取值区间），然后基于预定值对每日线损率进行抽调分析，当抽调值在该合理区间时，判断该日线损率合理。当日线损率大于10%或负损率小于-1%时，则判定该日线损率不合理，此时将该不合理日线损率设定为异损事件并抽调该时刻前后12小时内，该台区智慧表箱的开启事件，将异损事件与开箱事件进行关联。基于上述原理，可以精准定位开箱窃电事件，并通过调取开箱抓拍影像锁定窃电嫌疑人。

图3 台区异损与表箱开启事件关联

2 工作成效

基于上述研究成果，上海奉贤供电公司在窃电严重、反窃电成效低的地区推广安装了300套多维在线监测装置，涉及台区103个，经过治理，该地区线损合理率从27.7%提升到56%，改造安装图如图4所示。

图4 表箱智能化改造图

2.1 治理成果分析

为验证每套改造表箱的反窃电治理成效，本文根据设备改造清单，在国家电网公司一体化电量与线损管理系统中对103个台区线损数据进行了逐一核查，发现治理成效共分为如下3种结果：

（1）表箱经智能化改造后，台区日线损率显著下降，治理成效显著，如图5（a）所示。此种情况的台区数量占比约为18.9%；

图5 台区防窃电治理成效图

（2）在表箱改造初期，台区日线损率显著下降，但数日后反弹，并与改造前的水平相差无几，如图5（b）所示。此种情况的台区数量占比约为13.5%；

（3）表箱改造后，成效不明显甚至无任何成效，如图5（c）所示。此种情况的台区数量占比约为67.6%。

2.2 治理成果应用

针对第一种情况，表箱的智能化改造对台区下属窃电用户有较大的威慑力，在后续的线损治理过程中，需要加强相应台区下用户的安全用电教育宣传，提高居民的安全规范用电意识，防止窃电行为反复发生；针对第二种情况，表箱的智能化改造对台区下属部分窃电用户震慑力度不足，在加强安全规范用电教育的同时，还需要借助监测模组将相关数据传至后台，重点进行窃电排查；针对第三种情况，可基本排除窃电可能性，应重点关注计量装置排查、拓扑治理等，以降低供电损耗，提升企业经营效益。