一种间歇性窃电监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种间歇性窃电监测系统，包括样本筛选模块、数据采集模块、第一模型构建模块、数据筛选模块、第二模型构建模块、相对平均误差求取模块、最终读数预测模块和窃电判断模块。其技术效果是：通过在线监测与离线分析相结合，注重用户电量数据在线采集与离线分析，在大量正常用户群体中筛选甄别少数间歇性窃电的嫌疑对象，对于有窃电行为嫌疑的用户，优先指派人员现场处理，既可快速、高效完成工作任务，节省人力物力，又达到整体环节可控高效，维护了正常的用电秩序。
【专利说明】
-种间歇性窃电监测系统
技术领域
[0001] 本发明设及窃电监测领域，尤其设及一种间歇性窃电监测系统。
【背景技术】
[0002] 线损是国家考核电力企业的一项重要的经营技术指标，也是企业管理的关键环节 之一。线损的高低反应了电网的经济运行状态，供电企业的管理水平和生产技术水平。线损 包含了技术线损和管理线损，其中反窃电是降低管理线损、保障安全的重要措施。目前查处 的窃电行为中，居民窃电方式主要集中于"一线一地"、"U型线"、"绕越表计直联"W及"表内 跨接"等手法。违规用电和窃电不仅使管理线损上升，电力企业经济效益下降，而且容易导 致用电事故与人身伤害。
[0003] 为了维护正常的用电秩序，实现快速发现、准确判断、狠狠打击窃电行为，供电公 司制定了详备的反窃电工作流程用W指导工作开展。主要分为"捕捉窃电信号"、"判断窃电 行为"、"确定窃电行为"和"处理窃电案件"，其中："捕捉窃电信号"主要任务是缩小和锁定 窃电"嫌疑"用户；"判断窃电行为"任务是现场检查、确认运些"嫌疑"用户是否存在窃电行 为；"确定窃电行为"是检查、分析窃电用户是如何窃电的；"处理窃电案件"是根据有关法 律、法规确定用户窃电数量并追究其民事责任、行政责任或刑事责任。
[0004] 当前反窃电实施需要电力营销人员积累丰富的反窃电工作经验，能快速捕捉从各 种渠道、W各种形式传来的反窃电信号，目前主要获取窃电信息的途径有:举报法，通过群 众举报而发现，举报通常通过电话、书面、口头、网络等方式实现。直观法，通过眼看、口问、 耳听、鼻闻、手摸等手段检查用户用电及计量装置运行情况，从而发现窃电的蛛丝马迹，一 般采取由外到里的原则。然而，群众举报难W覆盖所有台区用电情况，不确定性大；营业普 查花费人力物力巨大，反窃电效率低，且无法常态化进行。W上两种反窃电手段的缺陷导致 反窃电后续行动存在盲目性与不确定性，整体流程存在瓶颈，整体工作预期难W控制。而 且，目前的窃电手法多为"使表计失电的间歇性窃电"，即：用户电表在线天数较少，且抄表 日前后电表在线，更具隐蔽性。因此，需要在现有供电企业设备技术基础上设计间歇性窃电 监测系统，从而提高反窃电工作水平。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种间歇性窃电监测系统，所谓间歇性窃电是避开抄表日 窃电方法，大都采用"一线一地"、"绕越表计直联"等手段，避开抄表日意图不让抄表员发现 其窃电行为。运部分用户在电网系统内是自然存在的，本发明的一种间歇性窃电监测系统 根据日用电量数据对用户的月用电量进行预测，从而筛选出负误差超出设定值的用户，同 时对筛选出用户采用多个月用电量校核，是否存在相同类似情况来锁定嫌疑对象，最终报 相关部口进行流程和现场查核。本发明的一种间歇性窃电监测系统通过对用户的用电量数 据进行深度发掘并构建预测分析模型，有效监测使电表失电的间歇性窃电行为，为反窃电 后续工作提供明确目标。工作人员仅需对嫌疑对象开展判断窃电行动，既可快速、高效完成 工作任务，节省人力物力，又达到整体环节可控高效。
[0006] 实现上述目的的技术方案是：
[0007] -种间歇性窃电监测系统，包括：
[0008] 样本筛选模块：用于筛选出当月在线天数小于等于在线天数阔值的电表;作为备 选电表；
[0009] 数据采集模块:用于从备选电表中选定一个样本电表，并采集样本电表的数据，包 括：
[0010] 样本电表的当月实际在线天数n、当月样本电表的各在线日期tiW及其对应的读 数化;其中i G [l，n]，且i为正整数，tn表示当月样本电表的最后在线日期；
[0011] 第一模型构建模块:用于构建如下的矩阵：
[0012]
[001引并根据公式X = (ATArVb，求得参数ko和ki，建立第一预测分析模型：Q = ko+ki X t;
[0014] 其中，Q为样本电表的读数，t为当月样本电表的在线日期；
[0015] 数据筛选模块：用于根据第一预测分析模型，求得与当月样本电表的各在线日期 ti对应的样本电表的读数预测值揉，公式为:贫=+ A-1X ;
[0016] 当样本电表的任一在线日期所对应的样本电表的读数化与读数预测值薇之间的 偏差值超出偏差阔值时，则认定该在线日期及对应的样本电表的读数构成了一个异常数据 点，删除所有异常数据点;得到过滤后的样本数据:包括当月样本电表的正常在线天数m、样 本电表的各正常在线日期ti'W及其对应的样本电表的读数化/，其中i/ G [1，m]，且i/为整 数；
[0017] 第二模型构建模块:用于根据过滤后的样本数据构建如下的矩阵：
[001 引 ' /
[0019] 其中U和Qm为剔除所有异常数据点后，样本电表的当月最后在线日期W及对应的 样本电表的读数;并根据公式:公=(yT y )-lyT b/，求得参数k(/和k/，并建立第二分析 预测模型寅' = /r〇i+/r,'XV，求得与当月样本电表的各正常在线日期ti对应的样本电表的读 数预测值露；
[0020] 相对平均误差求取模块:用于在5时，根据公式
，计算平均 相对误差O;并判断平均相对误差O是否小于等于预设的平均相对误差阔值；
[0021] 最终读数预测模块:用于在平均相对误差O小于等于平均相对误差阔值时，根据当 月实际天数ts，使用第二预测分析模型计算出样本电表的最终读数预测值计算公式为
[0022] 窃电判断模块:用于计算样本电表的读数差别量5,计算公式为：
[0023]
，其中，Qs为当月样本电表的最终读数;并在样本电表的读 数差别量S大于预设的差别量阔值时，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。
[0024] 进一步的，所述数据采集模块对样本电表的离线日期进行记录，若发现样本电表 的离线时间连续超过五天，则触发所述窃电判断模块，将样本电表的用户设为有间歇性窃 电嫌疑的用户。
[0025] 进一步的，所述数据采集模块对最近若干月样本电表的离线日期进行比较，若发 现最近若干月样本电表的离线日期出现一次W上重合，则触发所述窃电判断模块，将样本 电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。
[0026] 进一步的，所述窃电判断模块对样本电表的用户当月实际用电量与上月实际用电 量，W及去年当月实际用电量进行比较，若发现其当月实际用电量与上月实际用电量之间 的偏差，或当月实际用电量与去年当月实际用电量之间的偏差超过临界值，将样本电表的 用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。
[0027] 进一步的，所述数据采集模块所采集的样本电表的读数分为平时段读数和谷时段 读数。
[0028] 本发明提供了一种间歇性窃电监测系统的技术方案，包括样本筛选模块、数据采 集模块、第一模型构建模块、数据筛选模块、第二模型构建模块、相对平均误差求取模块、最 终读数预测模块和窃电判断模块。其技术效果是:通过在线监测与离线分析相结合，注重用 户电量数据在线采集与离线分析，在大量正常用户群体中筛选甄别少数间歇性窃电的嫌疑 对象，对于有窃电行为嫌疑的用户，优先指派人员现场处理，既可快速、高效完成工作任务， 节省人力物力，又达到整体环节可控高效，维护了正常的用电秩序。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明一种间歇性窃电监测系统的示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0031] 本发明的一种间歇性窃电监测系统W国家电网用户用电信息采集平台的静态电 量数据为依托，采用在线监测和离线分析的组合为手段，注重用户用电量数据在线采集与 离线分析，进而在大量正常用户群体中筛选甄别少数窃电嫌疑对象。本发明的一种间歇性 窃电监测系统主要侧重于监测表计失电的间歇性窃电行为，如"一线一地"、"绕越表计直 联"，可为反窃电后续工作提供明确目标，工作人员仅需对嫌疑对象开展判断窃电行动，既 可快速、高效完成工作任务，节省人力物力，又达到整体环节可控高效。
[0032] 本发明的一种间歇性窃电监测系统借助国网用户用电信息采集平台，用户电表采 集数据可按某集中器下辖台区分批次进行筛选、分析，选定一个台区。
[0033] 请参阅图1，本发明的本发明的一种间歇性窃电监测系统，包括下列模块：
[0034] 样本筛选模块1:用于针对所选分析台区总的用电信息数据，筛选出当月在线天数 小于等于在线天数阔值的电表;作为备选电表。
[0035] 该模块的作用在于:能有效地缩小分析范围，为快速确定窃电嫌疑用户提供良好 基础;其中，电表在线天数指:能有效采集到电表读数的天数;样本筛选模块I使得同时监测 的用户数据大大减少。
[0036] 数据采集模块2:用于从备选电表中选定一个样本电表，并采集样本电表的数据， 包括：
[0037] 样本电表的当月实际在线天数n、当月样本电表的各在线日期tiW及其对应的读 数Qi;其中iE[l，n]，且i为正整数，tn和Qn表示当月样本电表的最后在线日期W及对应的样 本电表的读数。
[0038] 当前数据采集模块2所采集的样本电表数据为每日电表平谷段读数，因此，所有样 本电表的数据均分为平时段读数和谷时段读数，其有关计算也分别计算。
[0039] 个别集抄用户存在间歇抄收失败情况，样本电表有部分时间处于非在线状态，无 法抄收电表读数。
[0040] 第一模型构建模块3:用于构建如下的矩阵：
[0041]
[0042] 并根据公式X= (ATa)-IaiId,求得参数ko和ki，建立第一预测分析模型：Q = ko+ki X t;
[0043] 其中，Q为样本电表的读数，模型自变量t为当月时间，参数ko为上月样本电表的读 数，待求参数ki为线性系数。
[0044] 使用第一模型构建模块3建立第一预测分析模型的原因在于：间歇性窃电的表现 为用户电表在线天数较小，但日均用电量比较稳定，可W假设电表的读数与用电时间成线 性关系，因此，为对筛选出的样本电表的数据构建第一预测分析模型。
[0045] W下对X= (ATA厂IATb进行验证：
[0046] 根据第一预测分析模型的特性W及数据采集模块2所采集数据的特性，将含有模 型变量t与待求参数koW及待求参数ki组成线性函数的形式：
[0047] Q(t；ko,ki)=ko+kit；
[0048] 当使用数据采集模块2采集的样本电表的数据，可得线性方程组：
[0049]
[0050] 通常将ti记作数据矩阵A，参数ko和ki记做参数矢量X，将化记作b，则线性方程组又 可写成：
[0化1 ]
[0052] 旨 p:AX = b
[0053] 上述方程运用最小二乘法导出为线性平方差计算的形式为：
[0054] mm AX- h 2 , Ag C蜘 J它.C。i 定.
[0055] 将b拆成与A的值域及其正交补两部分：
[0化6] b = bi+b2
[0057] bi = AA+bGR(A)
[005引 b2=(I-AA+)bGR(A)丄；
[0化9]所 WAX-biGR(A)，可得：
[0060] ||AX-b||2=||AX-bi+(-b2)l|2=||AX-bi||2+||b2l|2;
[006。 故当且仅当X是AX = bi = AA+b的解时，X即为最小二乘解，即X=A+b。
[0062] 又因为：
[0063] N(A) =N(AA+) =Rd-AA+) = {(I-AA+)h:hGCn};
[0064] 故 AX=AA+b 的通解为X = A++ (I-AA+ 化:h G C。；
[0065] 因为；
[0066]
[0067] 因此预测模型参数使用最小二乘法原理，可通过X=UTArVb求得。
[0068] 数据筛选模块4:用于根据第一预测分析模型，求得与当月样本电表的各在线日期 ti对应的样本电表的读数预测值霞，公式为:窥=/咱+ ;
[0069] 当样本电表的任一在线日期所对应的样本电表的读数化与读数预测值露之间的 偏差值超出偏差阔值时，则认定该在线日期及对应的样本电表的读数构成了一个异常数据 点，删除所有异常数据点;得到过滤后的样本数据:包括当月样本电表的正常在线天数m、样 本电表的各正常在线日期t/W及其对应的样本电表的读数化/，其中i/G[l，m]，且i/为整 数，m《n。
[0070] 其中，异常值是由于系统误采集错误信号或存在干扰信号而产生的，当使用存在 异常值样本数据构建预测模型，将对预测模型输出引入较大的误差，因此需对样本中的异 常值加W辨别与剔除。
[0071 ]第二模型构建模块5:用于根据过滤后的样本数据构建如下的矩阵：
[0073] 具甲U卿Wm刃剔隊所巧井巧甄巧巧旧，巧本电表的当月最后在线日期W及对应的 样本电表的读数;并根据公式:公=(yT y )-lyT b/，求得参数k(/和k/，并建立第二分析
[0072] 预测模型貧' =AV+ A-i'x /,.，求得与当月样本电表的各正常在线日期ti对应的样本电表的读 数预测值贫；
[0074]其中贫'和ti'均为变量。
[00巧]相对平均误差求取模块6:用于在m>5时，根据公J
，计算平 均相对误差O;并判断平均相对误差O是否小于等于预设的平均相对误差阔值；
[0076] 平均相对误差〇用^验证第二预测分析模型的时效性，根据样本电表的数据特点， 选定平均相对误差O在5%-15%之间，且m>5的样本电表，若平均相对误差O大于平均相对 误差阔值或m<5,第二预测分析模型预测准确率降低。因此，必须判断平均相对误差是否大 于预设的平均相对误差阔值，W及是否m<5;
[0077] 若平均相对误差〇大于平均相对误差阔值，或者m<5,则要数据采集模块2重新采集 数据。
[0078] 最终读数预测模块7:用于在平均相对误差O小于等于平均相对误差阔值，或者m<5 时，根据当月实际天数ts，使用第二预测分析模型计算出样本电表的最终读数预测值a、.，计 算公式为'+点1.'X ，
[0079] 窃电判断模块8:用于计算样本电表的读数差别量5,计算公式为：
[0080]
,其中，Qs为当月样本电表的最终读数;并在样本电表的读 数差别量S大于预设的差别量阔值时，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。
[0081] 若在样本电表的读数差别量S小于预设的差别量阔值时，窃电判断模块8发指令给 数据采集模块2,数据采集模块2对样本电表的离线日期进行核对，若发现样本电表的离线 时间连续超过五天，则触发窃电判断模块8,将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用 户。
[0082] 同时数据采集模块2对最近若干月样本电表的离线日期进行比较，若发现最近若 干月样本电表的离线日期出现一次W上重合，则触发窃电判断模块8,将样本电表的用户设 为有间歇性窃电嫌疑的用户。尤其表现为连续若干个月临近抄表日，样本电表在线，其他日 罔线。
[0083] 窃电判断模块8对样本电表的用户当月实际用电量与上月实际用电量，W及去年 当月实际用电量进行比较，若发现其当月实际用电量与上月实际用电量之间的偏差，或当 月实际用电量与去年当月实际用电量之间的偏差超过临界值，将样本电表的用户设为有间 歇性窃电嫌疑的用户。
[0084] 对于有窃电嫌疑的用户，窃电判断模块8可通过内置的通信子模块，优先指派人员 现场处理，可快速、高效完成工作任务，节省人力物力。
[0085] W上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可W作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
【主权项】
1. 一种间歇性窃电监测系统，其特征在于，包括： 样本筛选模块：用于筛选出当月在线天数小于等于在线天数阈值的电表;作为备选电 表； 数据采集模块:用于从备选电表中选定一个样本电表，并采集样本电表的数据，包括： 样本电表的当月实际在线天数n、当月样本电表的各在线日期U以及其对应的读数Q1; 其中$[1，1!]，且1为正整数，^表示当月样本电表的最后在线日期； 第一模型构建模块:用于构建如下的矩阵：并根据公式X= (AlrlTb，求得参数kdPlu，建立第一预测分析模型:Q = ko+lu X t; 其中，Q为样本电表的读数，t为当月样本电表的在线日期； 数据筛选模块:用于根据第一预测分析模型，求得与当月样本电表的各在线日期^对应 的样本电表的读数预测值g:，公式为:氐=& + & X心； 当样本电表的任一在线日期所对应的样本电表的读数Q1与读数预测值泛之间的偏差 值超出偏差阈值时，则认定该在线日期及对应的样本电表的读数构成了一个异常数据点， 删除所有异常数据点；得到过滤后的样本数据:包括当月样本电表的正常在线天数m、样本 电表的各正常在线日期"，以及其对应的样本电表的读数Q 1，，其中i ' e [I，m]，且i '为整数； 第二模型构建模块:用于根据过滤后的样本数据构建如下的矩阵：其中tdPQm为剔除所有异常数据点后，样本电表的当月最后在线日期以及对应的样本 电表的读数;并根据公式:X' = (A'T A'rl'T b'，求得参数kolPlu'，并建立第二分析预测 模型汉| = h，求得与当月样本电表的各正常在线日期tl对应的样本电表的读数预 测值^ ;相对平均误差求取模块：用于在m多5时，根据公3 '计算平均相对 误差并判断平均相对误差σ是否小于等于预设的平日Λ、」W左且； 最终读数预测模块:用于在平均相对误差σ小于等于平均相对误差阈值时，根据当月实 际天数ts，使用第二预测分析模型计算出样本电表的最终读数预测值§；，计算公式为 Q s = '+ h txtS 5 窃电判断模块:用于计算样本电表的读数差别量S，计算公式为： 谷=(0S -知')，其中，匕为当月样本电表的最终读数;并在样本电表的读数差 别量S大于预设的差别量阈值时，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。2. 根据权利要求1所述的一种间歇性窃电监测系统，其特征在于:所述数据采集模块对 样本电表的离线日期进行记录，若发现样本电表的离线时间连续超过五天，则触发所述窃 电判断模块，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。3. 根据权利要求1所述的基一种间歇性窃电监测系统，其特征在于:所述数据采集模块 对最近若干月样本电表的离线日期进行比较，若发现最近若干月样本电表的离线日期出现 一次以上重合，则触发所述窃电判断模块，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用 户。4. 根据权利要求1所述的一种间歇性窃电监测系统，其特征在于:所述窃电判断模块对 样本电表的用户当月实际用电量与上月实际用电量，以及去年当月实际用电量进行比较， 若发现其当月实际用电量与上月实际用电量之间的偏差，或当月实际用电量与去年当月实 际用电量之间的偏差超过临界值，将样本电表的用户设为有间歇性窃电嫌疑的用户。5. 根据权利要求1所述的一种间歇性窃电监测系统，其特征在于:所述数据采集模块所 采集的样本电表的读数分为平时段读数和谷时段读数。
【文档编号】G01R31/08GK106019087SQ201610573263
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】陈明, 兰森林, 史融, 周清华, 骆波
【申请人】国网上海市电力公司