本发明涉及电力电网中的窃电检测技术，具体涉及一种农村电网窃电检测系统及其控制方法。
背景技术：
农村电网用电具有很强的季节性，每年的夏季和冬季出现负荷高峰，电网运行的稳定性下降，电网窃电现象也频繁出现，尤其是农村电力排灌、居民生活的空调和取暖用电等窃电现象较为突出。
用户窃电的原因有多方面：
(1)是用户法制观念不强，对窃电的违法性认识不明确；
(2)是用户受经济利益的驱动，为了减少电费的开支来节约生活成本；
(3)是供电所用电管理存在漏洞，电力营销管理设施及管理制度不完善，一方面系统难以实现窃电的监测和管理，另一方方面针对偏远地区，实地考察困难，个别职工也不愿意履行职责，责任心不强；
(4)是对窃电分子联合打击力度不够，存在侥幸心理。
现有技术中，中国专利201610424104.4公开了一种电网窃电用户的监测与定位方法及系统，该系统虽然从技术层面能够实现窃电用户的定位，但是在实际应用时，要想在农村地区实地取证仍然非常困难，管理成本相对较高。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明首先提出一种农村电网窃电检测系统，该系统将相邻的用户关联在一起，通过本地化监督和连带责任处罚制度来解决农村电网窃电管理难的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种农村电网窃电检测系统，其关键在于，在变压器的出线端或者为n家用户供电的输电主线上设置一个电能信息管理设备作为簇头节点，在每一家用户的入户端设置一个智能配电柜作为子节点，每一个簇头节点与管辖范围内的n个子节点构成一簇，簇头节点通过采集输电主线上的用电参数以及簇内n个子节点的用户用电参数来判断管辖范围内是否出现窃电现象，当出现窃电现象时，簇头节点发送报警提示信息到簇内n个子节点中，同时将窃电所引起的附加电量分摊到簇内n个用户，n为大于或等于1的正整数。
通常，农村电网布线是基于农户的地理位置来规划的，相邻的用户设有一组公用的主线到变压器，然后在主线上连接下杆线到用户入户端的配电柜，再由配电柜分配到住户的各个配电开关或插座。本发明将相邻的n个用户构成一簇，通过设置一个簇头节点来对簇内的各个子节点进行监督和管理，利用现有的各种检测手段能够检测出簇内节点是否出现窃电现象，一旦有用户发生窃电现象时，簇头节点发送报警提示信息到簇内各个子节点中，相邻的用户即可得知用电异常，起到相互监督和相互管理的作用，同时，系统将窃电所引起的附加电量分摊到簇内各个用户中，引入连带责任处罚机制，提升了相邻用户监督和管理的积极性，利用本地群众监督管理，节约了安排专人到达现场取证的人力成本。
进一步地，作为簇头节点的电能信息管理设备包括处理器以及与该处理器连接的电流检测模块、电压检测模块、存储模块、电力载波通信模块、显示模块、电源转换模块，其中：
所述处理器通过所述电流检测模块和/或所述电压检测模块检测所连接的输电主线上的用电参数；
所述电力载波通信模块用于实现簇头节点与簇内对应的n个子节点通信；
所述存储模块用于存储运行程序及数据；
所述显示模块用于显示系统状态以及簇内用户用电总量；
所述电源模块用于实现电源转换并为所述电能信息管理设备提供稳定的直流工作电源。
进一步地，作为子节点的智能配电柜包括处理器以及与该处理器连接的电流检测模块、电压检测模块、存储模块、电力载波通信模块、报警提示模块、显示模块、电源转换模块，其中：
所述处理器通过所述电流检测模块和/或所述电压检测模块检测所连接的用户入户线上的用电信息；
所述电力载波通信模块用于实现与簇头节点通信；
所述存储模块用于存储运行程序及数据；
所述显示模块用于显示系统状态、当前用户的实际用电量以及簇内用户窃电所引起的额外分摊量；
所述报警提示模块用于实现窃电现象提示；
所述电源模块用于实现电源转换并为所述智能配电柜中的各个功能模块提供稳定的直流工作电源。
进一步地，为了避免用户随意开柜私拉乱接，所述智能配电柜还设置有电控柜门锁，该电控柜门锁的控制模块与所述处理器连接。
进一步地，所述报警提示模块包括一串沿着所述智能配电柜柜门边缘设置的led灯组，在出现窃电现象时，所述led灯组中的红色led按第一频率闪烁；在正常用电时，所述led灯组中的红色led按第二频率闪烁，通过设置不同频率的报警灯光，提示用户是否发生异常。
基于上述系统设计，本发明还提出了具体的控制方法，包括以下步骤：
s1：入户端设备采集电能计量表输出端电压、电流并确定该用户的用电量；
s2：入户端设备上传采集数据到簇头设备中；
s3：簇头设备判断簇内用户是否存在窃电现象；
s4：如果不存在，返回s1循环执行，如果存在窃电现象，则进入步骤s5；
s5：给出窃电提示；
s6：簇内用户分摊多余用电量，返回步骤s1循环检测。
可选地，步骤s3中簇头设备根据簇内各个入户端设备采集的电流值和电压值计算各个用户的真实用电量记为pi，i＝1……n，簇头设备采集输电主线上的用电参数得到n个用户的用电总量p，计算电量偏差
可选地，簇头设备将输电主线上的电流i和电压u，以及各个入户端设备所采集的电流ii和电压ui作为输入特征向量，通过预先训练好的bp神经网络作为分类识别器来判断当前电网的输电状态，所述分类识别器输出的结果为正常用电或存在窃电。
进一步地，当分类识别器判断出存在窃电时，通过电力载波通信模块广播对应的报警提示信号到簇内所有用户的智能配电柜中，通过所述智能配电柜给出报警提示信息。
进一步地，簇头设备将检测出的电量偏差值δp均摊到簇内n个用户，在每个用户对应的智能配电柜中通过显示模块显示实际用电量和分摊的附加电量。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：
系统架构简单，布局方便，能够基于现有的智能电表升级完善，系统能够充分利用本地监督管理来实时发现和杜绝窃电现象，系统将邻近的用户组成一簇，相互监督，责任共担，大大减少了电力系统维护成本，同时基于耗电量分摊机制，降低了电力管理部门的损失。
附图说明
图1为本发明的系统架构图；
图2为图1中簇头设备的电路原理框图；
图3为入户端的智能配电柜的电路原理框图；
图4为智能配电柜中led报警灯的布局图；
图5为本发明的控制流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种农村电网窃电检测系统及其控制方法，系统将邻居节点构成一簇，簇内用户共同监督和维护用电安全，及时发现和纠正窃电现象，将窃电成本转移至相邻用户身上，降低电力部门损失，提升簇内用户相互监督和管理的积极性。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，一种农村电网窃电检测系统，在变压器的出线端或者为n家用户供电的输电主线上设置一个电能信息管理设备作为簇头节点，在每一家用户的入户端设置一个智能配电柜作为子节点，每一个簇头节点与管辖范围内的n个子节点构成一簇，簇头节点通过采集输电主线上的用电参数以及簇内n个子节点的用户用电参数来判断管辖范围内是否出现窃电现象，当出现窃电现象时，簇头节点发送报警提示信息到簇内n个子节点中，同时将窃电所引起的附加电量分摊到簇内n个用户。上述系统在配置时，簇头节点的安装位置以及n的取值将根据农村用户位置分布和农村电网的线路布局来设定，农村房屋通常为院落群居式布局，一组输电主线通常为一个院落里的多家用户供电，由此以来，将同一个院落内的多家用户绑定到同一个簇头节点下，邻居之间相互监督管理，同时让窃电所引起的附加电量由相邻用户共同承担，一方面减少电力管理部门的损失，另一方面提升村民自治的积极性，从而解决了农村电网窃电监督管理困难的问题。
如图2所示，为了满足簇头节点的监督和管理功能，作为簇头节点的电能信息管理设备包括处理器以及与该处理器连接的电流检测模块、电压检测模块、存储模块、电力载波通信模块、显示模块、电源转换模块，其中：
所述处理器通过所述电流检测模块和/或所述电压检测模块检测所连接的输电主线上的用电参数；
所述电力载波通信模块用于实现簇头节点与簇内对应的n个子节点通信；
所述存储模块用于存储运行程序及数据；
所述显示模块用于显示系统状态以及簇内用户用电总量；
所述电源模块用于实现电源转换并为所述电能信息管理设备提供稳定的直流工作电源。
如图3所示，为了实现各个子节点的信息采集和报警提示，作为子节点的智能配电柜包括处理器以及与该处理器连接的电流检测模块、电压检测模块、存储模块、电力载波通信模块、报警提示模块、显示模块、电源转换模块，其中：
所述处理器通过所述电流检测模块和/或所述电压检测模块检测所连接的用户入户线上的用电信息；
所述电力载波通信模块用于实现与簇头节点通信；
所述存储模块用于存储运行程序及数据；
所述显示模块用于显示系统状态、当前用户的实际用电量以及簇内用户窃电所引起的额外分摊量；
所述报警提示模块用于实现窃电现象提示；
所述电源模块用于实现电源转换并为所述智能配电柜中的各个功能模块提供稳定的直流工作电源。
通过上述设计，簇头节点和各个子节点之间能够利用电力载波通信模块相互组网通信，满足节点间的信息传输，一方面，簇头节点能够自动获取各个子节点的用电信息，另一方面，也能同时广播电网异常信息到簇内各个子节点，便于用户及时发现和纠正异常用电行为。
为了确保智能配电柜的取电安全，防止用户随意拆柜调表，所述智能配电柜还设置有电控柜门锁，该电控柜门锁的控制模块与所述处理器连接。
如图4所示，在具体实施过程中，所述报警提示模块包括一串沿着所述智能配电柜柜门边缘设置的led灯组，在出现窃电现象时，所述led灯组中的红色led按第一频率闪烁；在正常用电时，所述led灯组中的红色led按第二频率闪烁，图4中的标记为，1-led灯组，2-显示模块，3-柜门，通过图4可以看出，led灯组1是沿着智能配电柜的柜门3的边缘布置呈矩形框状，显示模块2嵌设在智能配电柜的柜门3上，通过设置led灯组1来提示是否发生异常，第一频率通常高于第二频率，用户发现智能配电柜上的led灯快速闪烁时，即可得知相邻的用户出现了用电异常，便于及时监督和纠正。
作为另一实施方式，led灯组的闪烁频率根据窃电电量来控制，各个子用户在单位时间内分摊的附加电量越多，led灯组的闪烁频率越快，从而来提示窃电的严重程度。
如图5所示，本发明还基于上述系统提出了一种控制方法，包括以下步骤：
s1：入户端设备采集电能计量表输出端电压、电流并确定该用户的用电量；
s2：入户端设备上传采集数据到簇头设备中；
s3：簇头设备判断簇内用户是否存在窃电现象；
s4：如果不存在，返回s1循环执行，如果存在窃电现象，则进入步骤s5；
s5：给出窃电提示；
s6：簇内用户分摊多余用电量，返回步骤s1循环检测。
作为一种实施方式，步骤s3中簇头设备根据簇内各个入户端设备采集的电流值和电压值计算各个用户的真实用电量记为pi，i＝1……n，簇头设备采集输电主线上的用电参数得到n个用户的用电总量p，计算电量偏差
作为另一种实施方式，基于现有智能识别算法的发展成熟，利用bp神经网络来构建分类识别器，将簇头节点和各个子节点的用电参数作为输入向量，通过前期的训练和测试，能够实现不同用电模式的智能识别，具体地，簇头设备将输电主线上的电流i和电压u，以及各个入户端设备所采集的电流ii和电压ui作为输入特征向量，通过预先训练好的bp神经网络作为分类识别器来判断当前电网的输电状态，所述分类识别器输出的结果为正常用电或存在窃电。
具体实施时，当分类识别器判断出存在窃电时，通过电力载波通信模块广播对应的报警提示信号到簇内所有用户的智能配电柜中，通过所述智能配电柜给出报警提示信息。
为了降低电力管理部门的损失，簇头设备将检测出的电量偏差值δp均摊到簇内n个用户，在每个用户对应的智能配电柜中通过显示模块显示实际用电量和分摊的附加电量。
综上所述，本发明通过提供一种农村电网窃电检测系统及其控制方法，该系统利用农村本地群众监督和连带责任处罚机制来实现窃电行为的管理和处置，有效节约了电力管理部门的维护成本，系统能够针对用窃电行为及时发出报警提示，利用邻居用户相互监督和管理来来提升窃电行为查处和纠正的及时性，即使针对微量窃电行为采用容忍手段，但其窃电量是由容忍方来买单，尽量降低电力主管部门的损失，该系统能够充分利用本地监督管理来实时发现和杜绝窃电现象，确保农村电网安全平稳运行。
最后应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。