智能电网非法用电行为分布式检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明所设及的是智能电网数据分析领域中的非法用电行为检测系统，具体是一 种高效率快速响应智能电网非法用电行为分布式检测系统及其检测方法。
【背景技术】
[0002] 智能电网是针对下一代电网改造提出的规划设想，其核屯、意义在于引入智能设 备，更新原有机械装置，使得电网全局信息交互更为方便直接，调控配置也智能化。直观表 现有，引入智能电表，实现电力企业和电网用户间的双向信息交互。
[0003] 非法用电行为是指用户不按照合同使用电能，一般包含电力欺诈，偷电漏电等，电 力行业中，因该种行为产生的耗费被称作非技术性损耗。该一行为对于电网产生了巨大危 害。据统计，全世界各国每年生产的电能中，高达20%的份额为非技术性损耗。非法用电行 为主要有两种攻击手段：一种为物理攻击，即通过对电表、变压器、传输线路等进行物理性 篡改（短接电表电路、破坏变压器内加压煤油等），使得自身电能消费不被记录；另一种为 网络攻击，即针对电网内的智能设备（智能电表、智能变压器等）进行网络式入侵，篡改内 部程序，更改计数器设置，同样来逃避电能消耗的计费。
[0004] 传统电网中，非法用电行为的检测通常会有如下几个阶段；1. 一线电力巡查人员 或者终端用户报备可疑用户、可疑片区及可疑行为；2.电力企业派出技术人员采集可疑用 户或片区的电力数据，为了提高检测的准确度，通常会采样2-3个月的数据；3.数据分析人 员针对采样数据进行周密分析，W此判断是否非法用电。该方案对于人力资源耗费巨大，且 时间周期长，精度不高，对于电网的覆盖也十分有限。
[0005] 智能电网时代，人们借助智能设备，使得电力数据的采集更为快捷，但相比传统电 网，智能设备的引入，使得非法用电行为的攻击手段更为多样，检测也更为困难。非法用电 行为检测作为领域内热点问题，其解决方法实施存在诸多难点，主要表现为：
[0006] 1)全网覆盖：电网作为关乎国计民生的骨干网络，节点众多，网络复杂，全局而 言，异常行为的产生几乎是每时每刻，对于全网的监控是一大难点。
[0007] 2)快速响应；智能电网产生的数据量庞大，非法用电行为的分布面又十分广泛， 如何开发算法，使得检测机制能够快速响应是又一难点。
[000引 3)应对复杂多变的攻击行为；电网，尤其是智能电网引入的智能设备，使得针对 电网的非法攻击行为在原有物理方式之外，增加了网络攻击的可能，网络攻击呈现复杂多 变的趋势，非法用电者呈现的行为模式也难W界定。如何应对不断"创新"的非法用电行为 是另一难点。
[0009] 通过对现有技术的检索发现，现有的检测方法大多为集中式的机器学习分类 方法。如美国Toledo大学电子工程及计算机科学系的Soma化ekara Sreena化Reddy Depuru、Lingfeng Wang等人提出的基于支持向量机的非法用电行为检测系统，首先对现有 电网内数据进行采样，获取非法用电用户和诚信用户的电力消费数据，对数据样本进行标 定并分离特征值后，输入支持向量机，对数据完成建模后，生成数据分类处理程序，之后才 将系统投入运行，将电网内各用户一段时间内的电力消费数据交由支持向量机生成的分类 处理程序检测判断，如果程序将其分类为非法用电行为，则标定出该用户，否则则略过该数 据。此方法有相当的局限性；1.对于稠密网络，机器学习检测方法运行时间长，效率低下； 2.检测精度并不高，按现有应用实例来看，准确度在60%左右，最后仍然需要数据分析人 员来重新验证。3.训练样本依赖度高，且针对其特征值不能及时更新，无法做到"实时"的 行为检测。其他关于非法用电行为检测的尝试，采用的方法有统计学方法、决策树、神经网 络算法及遗传算法等，该些方法都或多或少具有上述局限性。
【发明内容】
[0010] 本发明针对现有系统存在的上述不足，提出一种基于线性方程简化求解的分布式 高效率快速反应的智能电网非法用电行为检测系统，借助智能电网中的智能设备的可计算 能力，分布式地就地检测用户的非法用电行为，避免了数据集中式处理带来的延迟耗费，并 能稳定地运行处理稠密电网拓扑，同时天然地覆盖全局电网，"实时"地分析检测智能电网 中的非法用电行为。
[0011] 本发明是通过W下技术方案实现的：
[0012] 一种智能电网非法用电行为分布式检测系统，其特点在于，包括智能电表数据采 集模块、智能电表数据传输模块、智能电表数据存储模块、智能电表数据安全验证模块和智 能电表核屯、计算模块；
[0013] 所述的智能电表数据采集模块负责收集电表附属用户的电能消费信息；所述的智 能电表数据传输模块通过智能电表间的无线传输连接，构建基础的数据接收和发送单元， 用W传递或者接收相关的计算结果，并借助数据安全验证模块检测数据来源及数据本身的 可靠性；所述的智能电表数据存储模块负责将数据按指定形式、结构存储在电表内存中，并 向外提供数据存储调用接口；所述的智能电表数据安全验证模块，用于对数据完整性进行 检测W及访问权限进行控制，维护数据传递过程中的一致性及数据传输参与双方的身份可 靠性；所述的智能电表核屯、计算模块，计算本地附属用户的非法用电检测参数及可推导的 其他用户的智能电表数据，并调用数据传输模块将计算结果传输出去。
[0014] 所述的智能电表数据采集模块包括：数据采样模块和数据存储调用模块；所述的 数据采样模块连接智能电表数据接口，按照设定的采样周期，获取周期内的智能电表数据 和；所述的数据存储调用模块将采样数据W键值对数组的形式组织，将之存储在智能电表 内存中，键值对是指时间周期与相应电力数据的一一对应。
[0015] 所述的智能电表数据传输模块包括：数据接收模块和数据发送模块，所述的数据 接收模块负责和数据发送方建立数据传输通路，接收其发送的数据，并调用智能电表数据 存储模块，W对象式文件的形式完成数据存储；所述的数据发送模块负责和数据接收方建 立数据传输通路，调用智能电表数据存储模块获取指定数据内容，向其发送数据。
[0016] 所述的智能电表数据存储模块包括：数据读取模块和数据写入模块，所述的数据 读取模块负责接收数据文件名，查阅文件名和数据内容存储地址对照表，从智能电表内存 中的实际物理地址处，读取相对应的数据内容；所述的数据写入模块负责接收数据文件名、 数据类型、数据组织形式等参数信息和数据内容本身，将实际数据内容按照指定的数据类 型和组织形式写入智能电表内存。
[0017] 所述的数据安全验证模块包括：数据完整性计算模块和数据源身份验证模块，所 述的数据完整性计算模块获取数据中的校验和数据信息，计算当前数据内容对应的校验和 值，与数据自带的校验和值进行比对，如果相同，则说明数据的完整性并未受到破坏，如果 不同，则丢弃该数据；所述的数据源身份验证模块获取数据中发送方信息，经由接收方私钥 解密后，鉴定数据源是否可靠，如果解密后获取的数字序列在接收方验证库可W查到，则数 据源可靠，否则丢弃数据。
[001引所述的智能电表核屯、计算模块包括；LU矩阵分解模块和回溯数值替换模块，所述 的LU矩阵分解模块通过智能电表数据传输