专利名称：一种10kV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法
技术领域：
本发明属于一种IOkV专变计量装置电流互感器(以下简称CT)二次侧分流窃电的在线监测方法，具体涉及一种通过对计量自动化系统(也称用电信息采集系统，以下同)采集的数据进行分析，以寻找窃电嫌疑户、锁定窃电户、窃电时间和识别分流手法的方法。
背景技术：
现有技术中，IOKV电网已为各用电户安装了专变计量装置及其计量自动化终端(也称用电信息采集终端，以下简称终端)，为自动抄表、线损分析、计量管理等方面提供了有效的技术支持，实现了计量的自动化，但在反窃电、计量装置监测方面仍依赖人工检查，其工作量大、针对性差，人员投入多、工作效率也十分低下。目前在国内无论是供电局、主站厂商，还是电力研究机构，对于计量自动化系统采集的大量数据进行挖掘和分析仍处于探索阶段，特别是，仅通过数据分析即可锁定窃电户、窃电时间和识别窃电方式，尚没有成型的方法和应用系统。理论上，专变计量装置及其终端提供的测量数据(包括分相电流、分相电压、总有功功率、分相有功功率、总无功功率、分相无功功率、总功率因数、分相功率因数、各元件电压相位角、各元件电流相位角)均无法直接推导锁定采用IOkV专变计量装置CT 二次侧分流方式窃电的用户及其识别分流的手法。申请人:依据经验试图在这些相关数据上建立起数学模型，并利用这一模型对大量测量的数据进行分析，对电网中可能存在的窃电行为进行快速判断和追踪，以便准确地寻找出窃电户。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法，它通过对IOkV专变计量装置采集的数据进行运算、分析，能够发现嫌疑的窃电户。本发明的第二个目的在于提供一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法，它能够利用计量自动化系统的线损数据来检查嫌疑的窃电用户，对窃电用户进行锁定。本发明的第三个目的在于提供一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法，它通过对计量自动化系统采集的数据进一步分析，能够识别窃电户的分流手法。本发明的第一个目的，其实现方案为
一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法
(5)、获取IOkV专变计量装置待检时点以及间隔时点的测量数据；
(10)、依据上述测量数据计算待检时点与间隔时点各分相的功率因数角，并计算各分相在待检时点相对于间隔时点的功率因数角滞后偏移值；(15)、判断是否存在任一分相的功率因数角滞后偏移值满足:15° <功率因数角滞后偏移值〈40°，如是，则列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。实践中发现:功率因数角在采用某些方式窃电时会产生偏移；尤其是当任一分相在同一个时段内不同时点的功率因数角滞后偏移值满足:15° <功率因数角滞后偏移值〈40°时，该IOkV专变计量装置的用户采用CT 二次侧分流窃电的可能性非常高，因此，将功率因数角滞后偏移值的参数范围选为15° — 40°以及将满足条件的用户作为窃电嫌疑户较为合理，可避免漏掉少量的窃电嫌疑户；同时，针对有些窃电户采用CT 二次侧单相分流时，其反映出来的总功率因数角滞后偏移值的范围可能不满足15° — 40°的条件，因此，通过监测任一分相的功率因数角滞后偏移值来确定窃电嫌疑户较为合理，也可避免漏掉部分窃电嫌疑户。本文中，时点系指某一时刻；待检时点指被选定用于检查的时刻；间隔时点指与待检时点在同一个时段内，与待检时点相邻一个或二个及以上时间间隔的时刻。时间间隔可依据需要而定，通常，可定为一日或一个小时或十五分钟等。更好的是，上述方法中，对于窃电嫌疑户，还采取步骤(20)—步骤(25)，步骤(20)—步骤(25)进行下列操作:
(20)、计算各分相在待检时点与间隔时点电流值的比值k ；
(25)、判断上述相应分相电流值的比值k是否满足以下条件之一:40%〈k彡50%，且15° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈20°或者40%，且20° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈40° ;如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。实践中也发现:分相电流的大小在窃电时也伴随着跌落的现象；尤其是分相功率因数角滞后偏移值的大小还与对应相电流跌落比例有关:当电流跌幅为40%〈k ( 50%，且15° <对应分相功率因 数角滞后偏移值〈20°时，或者当电流跌幅40%，且20° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈40°时，发生窃电行为的可能性也更高。因此，根据不同电流跌幅比例与功率因数角滞后偏移值的对应关系，可以作为一个参照，能从较大数量的窃电嫌疑户中进一步地筛选出窃电可能性更高的少量嫌疑户来。理想的是，上述方法中，对于窃电嫌疑户，还采取在步骤(10)至步骤(15)或者步骤(10)至步骤(25)的之前、之间或之后，加入步骤(X);步骤(X)进行下列操作:
(X)、判断待检时点是否存在任一分相的功率因数角满足 35° ^ Φ<50°，如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。实践中也发现:功率因数角在采用某些方式窃电时会产生偏移；尤其是当任一分相的功率因数角在35° —50°时，发生CT 二次侧分流窃电的可能性较高；反之，可能性很小。因此，可以作为一个参照，由不同角度，也能从较大数量的窃电嫌疑户中筛选出窃电可能性较高的少量嫌疑户来，可以缩小监测范围，减少分析工作量，有利于快速锁定窃电嫌疑户。本发明的第二个目的，其实现方案为:
上述方法中，对于窃电嫌疑户，还采取步骤(30)——步骤(45);步骤(30)——步骤(45)进行如下操作:
(30)、导入计量自动化系统该窃电嫌疑户所在线路包含待检时点和间隔时点的时段线
损；(35)、判断待检时点与间隔时点的时段线损率增幅是否> 20%，如是，则继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测；
(40)、计算上述两个时段该窃电嫌疑户的电量变化量与该线路线损变化量的占比权重
Kx ；
(45 )、判断占比权重Kx是否满足:-200%≤Kx≤-50%,如否，则退出本监测；如是，则该窃电嫌疑户为窃电户。上述时段系指任意两个时点之间的时间。由此可见，发明提供了一种反窃电的有效方法，它能自动追寻窃电嫌疑户，并利用线损来印证窃电的行为，它通过对线损拐点数据的分析，寻找出引起线损异常的窃电嫌疑户，并将该窃电嫌疑户锁定为窃电户，其查获的准确性得以大大提高，其应用无疑将会给供电部门的反窃电工作带来极大的方便。本发明的第三个目的，其实现方案为:
上述方法中，还包括步骤(100)-步骤(140);步骤(100)-步骤(140)进行下列操作: (100).算出电流不平衡率r;
(110).当r≤15%、Il ^ 13、Oa≥35°、Oc≥35°，则分流手法为两相对称分流；(120).当r>15%、I1〈I3或Il > 13、Oa≥35°、Oc≥35°，则分流手法为两相不对称分流；
(130).当 r ≥ 50%、Ι1〈Ι3、Φ&≥ 35。、Oc〈35。、|Φ&-Φ。！≥ 30。，则分流手法为仅第I元件分流；
(140).当 r ≥ 50%、13〈11、Φ&〈35。、Φ。≥ 35。、|Oa_Oc| ≥ 30。，则分流手法为仅第2元件分流。本发明从实际使用中进一步摸索出上述变量的参数，发现当各变量的参照值符合上述各种情形时，窃电户的分流手法能够被识别，从而又获得一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电手法的在线监测方法，这对于用检稽查人员根据不同分流手法采取针对性的现场检查取证方案以及精确计算窃电量都将发挥有效的作用。运用本发明请求保护的各种方法，针对计量自动化系统提供的汕头供电局中心城区专变用户在2011年12月13日21:00时和2011年12月13日20:00时的瞬时数据进行监测，其结果见表3及如下:
首先，对1667户专变计量装置进行监测，其中，仅满足35° < Φ〈50°有239户，窃电嫌疑率为14.34%;仅满足15°彡ΛΦ〈40°只有84户，窃电嫌疑率为5.04%，可大大缩小监测的范围。其次，在上述84户嫌疑户中，满足35° <Φ〈50°有25户，可将监测范围进一步缩小，窃电嫌疑率进一步下降，为1.5%;满足电流比值k及ΛΦ对应关系的有10户、可将监测范围继续缩小，窃电嫌疑率继续下降，为0.6%;在上述84户嫌疑户中，若同时满足35°彡Φ〈50°和电流比值k及Λ Φ对应关系，则只有5户，窃电嫌疑率再下降，为0.3%。再者，当采用线损变化进行分析时，窃电嫌疑率降至0.06%，窃电嫌疑户只有I户。后经查实，该窃电嫌疑户为窃电户。运用本发明请求保护的各种方法，针对计量自动化系统提供的汕头供电局中心城区专变用户在2011年12月13日21:00时和2011年12月12日21:00时的瞬时数据进行监测，其结果见表4及如下:
首先，对1674户专变计量装置进行监测，其中，仅满足35° < Φ〈50°有239户，窃电嫌疑率为14.28%;仅满足15°彡ΛΦ〈40°只有83户，窃电嫌疑率为4.96%，可大大缩小监测的范围。其次，在上述83户嫌疑户中，满足35° <Φ〈50°有19户，可将监测范围进一步缩小，窃电嫌疑率进一步下降，为1.14%;满足电流比值k及ΛΦ对应关系的有8户、可将监测范围继续缩小，窃电嫌疑率继续下降，为0.48%;在上述83户嫌疑户中，若同时满足35°彡Φ〈50°和电流比值k及Λ Φ对应关系，则只有4户，窃电嫌疑率再下降，为0.24%。再者，当采用线损变化进行分析时，窃电嫌疑率降至0.06%，窃电嫌疑户只有I户。后经查实，该窃电嫌疑户为窃电户。可见，本发明的方法应用在反窃电上，其监测到的窃电嫌疑率合适，锁定窃电户的查实率也相当高，因此，方法具有快速和准确的优点，尤其适应于多用户的大电网系统。同时，当待检时点与间隔时点的选取较接近时，一些变量参数可能变化不大，于是，出现窃电户能通过方法监测的可能，不能被监测出来，这时，可通过拉大时点的时间间隔，使方法也能将其监测出来。
图1、图2是IOkV专变三相三线计量装置总及各元件的有功、无功功率之间的逻辑关系表;
图3是运用发明方法对汕头供电局中心城区IOkV专变三相三线计量装置2011年12月13日21:00时和20:00时提供的数据进行监测的结果表格；
图4是运用发明方法对汕头供电局中心城区IOkV专变三相三线计量装置2011年12月13日00:00时和2011年12月12日00:00时提供的数据进行监测的结果表格。
具体实施例方式下面结合附表并以IOkV专变三相三线计量装置对本发明一种具体的方法进行详述:
本实施例中，由计量自动化系统采集到的电能表或终端记录的三相电压、电流、总及分相有功功率、总及分相无功功率、总及分相功率因数、各电压电流元件相位角定义如下:
Ul—电能表或终端记录的第I元件电压；
U3—电能表或终端记录的第2元件电压；
11一电能表或终端记录的第I元件电流；
13—电能表或终端记录的第2元件电流；
P总一电能表或终端记录的总有功功率的绝对值；
Pl—电能表或终端记录的第I元件有功功率的绝对值；
Ρ3—电能表或终端记录的第2元件功率的绝对值；
Q& —电能表或终端记录的总无功功率的绝对值；
Ql—电能表或终端记录的第I元件无功功率的绝对值；
Q3—电能表或终端记录的第2元件无功功率的绝对值；Οθ8Φ @一电能表或终端记录的总功率因数的绝对值；
CosO I—电能表或终端记录的第I元件功率因数的绝对值；
CosO 3—电能表或终端记录的第2元件功率因数的绝对值；
Φ1—电能表第I元件电流滞后于第I元件电压的相位角，即Φυ/π ；
Φ3—电能表第2元件电流滞后于第2元件电压的相位角，S卩Φυ2ΛΙ3。由计量自动化系统获得的瞬时量推算相位角、负载性质及接线的方法:
假定Φ为总的功率因数角为A相功率因数角，即A相电流滞后于A相电压的相位角0UaAIa;0c为C相功率因数角，即C相电流滞后于C相电压的相位角Φυ。'。。当总功率因数角Φ (假定Oa=Oc)在-90°、0°之间的不同区间变化时，其反映出来的总及各元件的有功、无功功率之间的逻辑关系见表I或表2。具体推算如下:
本实施例利用专变计量装置及其终端提供的测量数据(P总、PU Ρ2、Ρ3、Q总、QUQ2、Q3、CosO1、Cos02、Cos03)，依据表I或表2可推算分相功率因数角Oa、Oc的大小及其接线的正确性。可先根据P总、PU Ρ3的代数逻辑关系和Ρ1、Ρ3的大小关系，以及Q总、Ql、Q3之间的代数逻辑关系和Ql、Q3的大小关系，确定总功率因数据角Φ的取值范围，然后再根据Φ的取值范围，确定分相功率因数角Oa与CosOl以及Oc与Cos03的函数关系，并由Λ Φ = | CDa-OcI的大小确定接线的正确性。例如:根据P总=Ρ1+Ρ3、P1〈P3、Q总=Q1+Q3、Q1>Q3，可先推断出总功率因数据角Φ的取值范围在电压正相序接线时应为30°〈Φ彡60°，然 后再由30°〈Φ彡60°即可确定出Oa= ACos01-30°、0C=ACos03+30。，并根据Λ Φ = | Φβ-Φο的大小确定接线的正确性，当Λ Φ彡60。时判断接线可能不正确。利用专变计量装置和公变计量装置提供的电量数据W计算窃电嫌疑户电量变化量与线损变化量的占比权重。具体计算如下:
假定线路的某一时段(如月、日、小时)的输入电量为W入、输出电量为W出，下面有若干台专变和公变电量分别为W1、W2…Wn,则W出=Σ (W1、W2…Wn)，线路损耗电量即线损量W损耗=W入-W出，线损率为y= (W损耗/W入)χ100%,则包含待检时点和间隔时点的时段I与时段2的线损变化情况为:
ΛW 损耗=W 损耗1-W 损耗 2、Aff A =W Λ1-W Λ 2, AW 出=W 出1-W 出 2、Affl=ffll-W12, AW2 =W21-W22, —, Affn =Wnl-ffn2;其中，W11、W21、…、Wnl 为时段 I 线路各专变和公变的电量，W12、W22、…、Wn2为时段2线路各专变和公变的电量；
同时设线路下属的每一专变或公变时段I与时段2电量变化量与线损变化量的占比权重K分别定义为K1、K2、…、Kn，则有:
Kl= (Affl/Aff 损耗)χ100%、Κ2= (AW2/Aff 损耗)χ100%、...、Kn= (Λ Wn/ Λ W 损耗)χ100%。由此可知，可从计量自动化系统中获得某一专变用户某一时段各时点的测量数据以及其所在线路的时段线损数据，并计算出各时点各分相功率因数角、各分相电流大小，以及该用户在不同时点对应时段的电量变化量与所在线路线损变化量的占比权重，为具体实施方法的应用提供数据依据。本实施例方法的具体步骤是:
(I)、获取IOkV专变计量装置待检时点以及间隔时点的测量数据；(2)、依据上述测量数据计算待检时点与间隔时点各分相的功率因数角，并计算各分相在待检时点相对于间隔时点的功率因数角滞后偏移值；
(3)、判断是否存在任一分相的功率因数角滞后偏移值满足:15° <功率因数角滞后偏移值〈40°，如是，则列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测；
(4 )、计算各分相在待检时点与间隔时点电流值的比值k ;
(5)、判断上述相应分相电流值的比值1^是否满足以下条件之一:40%〈1^<50%，且15° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈20°或者40%，且20° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈40° ;如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。(6)、判断待检时点是否存在任一分相的功率因数角满足35° ( Φ<50°，如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。(7)、导入计量自动化系统该窃电嫌疑户所在线路包含待检时点和间隔时点的时段线损；
(8)、判断待检时点与间隔时点的时段线损率增幅是否>20%，如是，则继续列为窃电嫌疑户；如否，退出本监测；
(9)、计算上述两个时段该窃电嫌疑户的电量变化量与该线路线损变化量的占比权重
Kx ；
(10)、判断占比权重Kx是否满足:-200%^ Kx ^ -50%,如否，则退出本监测；如是，则该窃电嫌疑户为窃电户；
(11).算出电流不平 衡率r;
(12).当r彡15%、11^ 13、Oa彡50°、Oc彡50°，则分流手法为两相对称分流；
(13).当r>15%、Il〈I3或Il> I3、Oa彡50°、Oc彡50°，则分流手法为两相不对称分流；
(14).当r 彡 50%、11〈13、Φβ ^ 50。、0c〈50。、| Oa-Oc | 彡 30。，则分流手法为仅第I元件分流；
(15).当r 彡 50%、13〈11、Oa〈35。、Φ。彡 35。、|Oa_Oc| 彡 30。，则分流手法为仅第2元件分流。下面以一个实际案例结合本实施例的方法进行说明:
(1)2011年12月13日，计量自动化系统对汕头供电局中心城区的专变用户瞬时量数据进行采集监测，在待检时点21:00共监测到IOkV专变用户数据为2698户，其中三相三线计量装置1667户，并与间隔时点20:00的数据进行比较；
(2)依据上述测量数据计算待检时点21:00与间隔时点20:00的分相功率因数角，对1667户的数据进行比较，满足按照两个时点分相功率因数角滞后偏移15° -40°的用户为84户；
其中窃电嫌疑户“XXX有限公司”的数据情况如下: a、XXX有限公司通过计量自动化系统采集到的数据:
权利要求
1.一种IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法，其特征在于: (5)、获取IOkV专变计量装置待检时点以及间隔时点的测量数据； (10)、依据上述测量数据计算待检时点与间隔时点各分相的功率因数角，并计算各分相待检时点相对于间隔时点的功率因数角滞后偏移值； (15)、判断是否存在任一分相的功率因数角滞后偏移值满足:15° <功率因数角滞后偏移值〈40°，如是，则列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。
2.根据权利要求1的IOkV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法，对于窃电嫌疑户，还采取步骤(20)—步骤(25)，步骤(20)——步骤(25)进行下列操作: (20)、计算各分相在待检时点与间隔时点电流值的比值k ； (25)、判断上述相应分相电流值的比值k是否满足以下条件之一:40%〈k≤50%，且15° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈20°或40%，且20° <对应分相功率因数角滞后偏移值〈40° ;如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。
3.根据权利要求1或2的IOkV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法，对于窃电嫌疑户，还采取在步骤(10)至步骤(15)的之前、之间或者之后，加入步骤(X);步骤(X)进行下列操作: (X)、判断待检时点是否存在任一分相的功率因数角满足35°≤Φ〈50°，如是，则该户继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测。
4.根据权利要求1或2的IOkV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法，对于窃电嫌疑户，还采用步骤(30)—步骤(45);步骤(30)—步骤(45)进行如下操作: (30)、导入计量自动化系统该窃电嫌疑户所在线路包含待检时点和间隔时点的时段线损； (35)、判断待检时点与间隔时点的时段线损率增幅是否> 20%，如是，则继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测； (40)、计算上述两个时段该窃电嫌疑户的电量变化量与该线路线损变化量的占比权重Kx ； (45)、判断占比权重Kx是否满足:-200% ≤ Kx ≤ -50%,如否，则退出本监测；如是，则该窃电嫌疑户为窃电户。
5.根据权利要求3的IOkV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法，对于窃电嫌疑户，还采取步骤(30)—步骤(45);步骤(30)—步骤(45)进行如下操作: (30)、导入计量自动化系统该窃电嫌疑户所在线路包含待检时点和间隔时点的时段线损； (35)、判断待检时点与间隔时点的时段线损率增幅是否> 20%，如是，则继续列为窃电嫌疑户；如否，则退出本监测； (40)、计算上述两个时段该窃电嫌疑户的电量变化量与该线路线损变化量的占比权重Kx ； (45)、判断占比权重Kx是否满足:-200% ^≤ Kx ≤ -50%,如否，则退出本监测；如是，则该窃电嫌疑户为窃电户。
6.根据权利要求4的IOkV专变计量装置CT二次侧分流窃电的在线监测方法，还包括步骤(100)-步骤(140)；(100).算出电流不平衡率r; 当r彡15%、Il ^ 13、Oa彡35°、Oc彡35°，则分流手法为两相对称分流； 当r>15%、Il〈I3或Il > I3、Oa彡35°、Oc彡35°，则分流手法为两相不对称分流；当r彡50%、11〈13、Oa彡35。、Oc〈35。、|Φ&-Φ。！彡30。，则分流手法为仅第I元件分流； 当r彡50%、Ι3〈Ι1、Φ&〈35。、Φ。彡35°、|Oa_Oc|彡30。，则分流手法为仅第2元件分流。
7.根据权利要求5的IOkV专变计量装置CT 二次侧分流窃电的在线监测方法，还包括步骤(100)-步骤(140)； (100).算出电流不平衡率r; 当r彡15%、Il 乂 13、Φβ彡35°、Oc彡35°，则分流手法为两相对称分流； 当r>15%、Il〈I3或Il > I3、Oa彡35°、Oc彡35°，则分流手法为两相不对称分流； 当r彡50%、11〈13、Φβ彡35。、Φο〈35。、|彡30。，则分流手法为仅第I元件分流； 当r彡50%、Ι3〈Ι1、Φ&〈35。、Φ。彡35。、| Oa-Oc |彡30。，则分流手法为仅第2元件分流。
全文摘要
本发明公开了一种10kV专变计量装置电流互感器二次侧分流窃电的在线监测方法，具体涉及一种通过对计量自动化系统采集的数据进行分析，以寻找锁定窃电户的方法，其主要特点是，通过比较各分相在待检时点相对于间隔时点的功率因数角滞后偏移值是否落入15°-40°的范围内，将符合条件的用户列为窃电嫌疑户，并通过对线损拐点数据的分析，将引起线损异常的窃电嫌疑户锁定为窃电户，该方法监测的窃电行为，其准确性很高，其应用无疑将会给供电部门的反窃电工作带来极大的方便。
文档编号G01R11/24GK103076477SQ20121055082
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者蔡明 , 黄朝凯, 林锐涛, 林幕群, 姚伟智, 纪素娜, 王春雄 申请人:广东电网公司汕头供电局