一种台区用电信息分析系统的制作方法

1.本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种台区用电信息分析系统。


背景技术：

2.电能一般需要经过输电、变电、配电和用电四个环节，才能有效到达用户，针对现在越来越多的用电用户，以及用电用户的类型又各有不同，各种不同的用户以及各环节中均会产生电能损耗，简称线损。如何减少线路中的损耗，是各电力公司一直在进行的研究，然后随着电力技术的不断发展，未来通过光伏上网以产生更多的电能，满足更多用户的电力需求，这是一种新的形势，电力公司如何根据新的用电形势制定更加有效的线路设置，制定更加高效的用电分配模式，这都需要针对用户的用电信息进行更加有效的分析，通过分析减少线路损耗，避免用户窃电或者线路异常造成的不必要的电能浪费，这是需要持续改善的一种重要研究方向。


技术实现要素：

3.本发明涉及一种台区用电信息分析系统，包括：采集模块、电能计量模块、分析模块、换相模块和计算模块；所述采集模块用于采集台区内电能计量模块的电能数据、环境光照信息以及环境温度信息，所述电能计量模块用于计量负载的用电信息，所述计算模块用于计算台区三相不平衡度，所述换相模块用于根据预设的控制规律针对负载进行换相操作，所述分析模块发出第一控制命令，在换相之前计算得到第一三相不平衡度，且能够设定所述控制规律，并在所述换相模块换相后发送第二控制命令给所述计算模块进行第二三相不平衡度计算，并依据计算的第一三相不平衡度与第二三相不平衡度进行比较，得出不平衡度偏差情况，依据不平衡度偏差情况确定台区用电信息是否正常。
4.所述的台区用电信息分析系统，所述采集模块包括电压互感器、电流互感器、温度传感器和光照强度检测器，所述电压互感器、电流互感器分别采集台区内用户电能表电压数据、电流数据；所述温度传感器用于电能计量模块设置的环境温度，所述光照强度检测器用于监测实时的光照强度。
5.所述的台区用电信息分析系统，所述分析模块分析用电信息具体步骤如下：
6.确定换相操作的控制规律，根据控制规律设定具体换相第二时间节点；
7.依据所述第二时间节点，向前前推一设定时间，获得第一时间节点，将第一时间节点存储起来；
8.进行计时，判断是否到达第一时间节点，如果达到，则发送第一控制命令给所述计算模块，所述计算模块接收到所述第一控制命令后，进行第一三相不平衡度计算；
9.换相操作，并从三相中的a相中随机挑选a相用户，计算挑选的a相用户的电量，从三相中的b相中随机挑选b相用户，计算挑选的b相用户的电量，使得a相用户的电量和b相用户的电量相等，并将挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量计量模块进行换相；
10.换相完成后，判断是否到达第二时间节点，确定到达第二时间节点后，则发送第二
控制命令给所述计算模块进行第二三相不平衡度计算；
11.求取第一三相不平衡度与第二三相不平衡度差值，得出不平衡度偏差情况，将所述不平衡度偏差与预设的不平衡度偏差进行比较，如果不平衡度偏差小于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息正常，如果不平衡度偏差大于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息异常，进行异常分析。
12.所述的台区用电信息分析系统，所述进行异常分析具体包括：
13.检查挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量是否发生明显变化，如果电量发生明显变化，则判断此时光照强度是否与换相之前的光照强度发生明显变化，通过光照强度发生明显变化，则判断此时接入电能计量模块的光伏上网电量发生明显变化导致换相三相不平衡，如果光照强度未发生明显变化，则挑选a的相用户和挑选b的相用户换相回初始相，即将挑选的a相用户换回a相，将挑选的a相用户换回b相，判断此时三相不平衡度是否回归正常，如果回归正常，则表示挑选的a相用户和挑选的b相用户中存在未将负载接入电能计量模块的窃电行为，然后进行窃电行为的用户定位查找；
14.如果电量未发生明显变化，根据所述光照强度检测器监测的实时光照强度计算挑选的a相光伏电能和挑选的b相光伏电能，通过挑选的a相光伏电能和挑选的b相光伏电能获得当前光照强度光伏上网造成电能计量模块的理论的反转情况，获取电能计量模块的实际反转情况，对比实际反转情况是否大于理论的反转情况，如果是，则判断存在异常上网的用电行为，进行异常上网用户查找。
15.所述的台区用电信息分析系统，所述进行窃电行为的用户定位查找具体包括：
16.在挑选的a相用户和挑选的b相用户中随机提取第一a相用户和第二b相用户，使得第一a相用户和第二b相用户的理论电量相等，然后将第一a相用户和第二b相用户进行换相操作，计算换相后的三相平衡度是否正常，如果三相平衡度正常，则进行第一a相用户和第二b相用户光伏电能计算，判断光伏电能造成的电能计量模块反转情况是否正常，如果正常，则表示第一a相用户和第二b相用户用电正常，如果三相平衡度不正常，则继续从提取第一a相用户和第二b相用户随机提取电量相等a相用户和b相用户，进行换相操作，每个样本进行多次提取，使得样本中每个用户至少被提取一次后，再进行下一个减小样本的提取，依次逐渐减小每次提取用户的数量，直到找到用电异常的用户。
17.所述的台区用电信息分析系统，所述进行异常上网用户查找具体包括：将异常上网用户查找分时段进行操作，时段分别为：晚上、早上、白天和傍晚四个时段，针对晚上直接查找是否存在反转的电能计量模块的用户，如果存在，则直接判定用户用电异常；
18.如果是早上或傍晚，则计算早上或傍晚光伏电模块的发电量上网使得电能计量模块对应的第一理论反转圈数，获取电能计量模块第一实际反转圈数，将第一实际反转圈数减去第一理论反转圈数得到第一反转差值，将第一反转差值除以第一理论翻转圈数获得第一圈数比值，判断第一圈数比值是否大于40％，如果是，则判断当前用户存在光伏上网窃电嫌疑；
19.如果是白天，则计算白天光伏电模块的发电量上网使得电能计量模块对应的第二理论反转圈数，获取电能计量模块第二实际反转圈数，将第二实际反转圈数减去第二理论反转圈数得到第二反转差值，将第二反转差值除以第二理论翻转圈数获得第二圈数比值，判断第二圈数比值是否大于15％，如果是，则判断当前用户存在光伏上网窃电嫌疑；
20.将具有光伏上网窃电嫌疑的用户的光伏电能切换到不经过电能计量模块直接输送到蓄电装置接收，然后判断电能计量模块是否仍然存在反转，并将光伏电能的理论值与蓄电池装置接收的电能进行对比，如果对比结果存在较大差异，且电能计量模块仍然存在反转，则表示该用户存在异常光伏上网行为，如果未存在对比结果存在较大差异，或电能计量模块反转，则通知维修人员进行现场检修。
21.所述的台区用电信息分析系统，其特征在于，所述分析模块包括：第一设置模块、第二设置模块、计时器、计算控制单元、换相控制单元、存储器和异常分析单元，所述第一设置模块连接所述第二设置模块，所述第二设置模块连接所述存储器，所述存储器连接所述计时器，所述计时器分别连接所述计算控制单元、换相控制单元，所述换相控制单元连接所述异常分析单元；
22.所述第一设置模块，用于确定换相操作的控制规律，根据控制规律设定具体换相第二时间节点；
23.所述第二设置模块，连接所述第一设置模块，依据所述第二时间节点，向前前推一设定时间，获得第一时间节点，将第一时间节点存储到所述存储器；
24.所述计时器，用于进行计时，并连接所述存储器，用于从所述存储器中接收所述第一时间节点，并判断是否到达第一时间节点，如果达到，则发送计时信号给计算控制单元；
25.所述计算控制单元接收所述计时信号后，发送第一控制命令给所述计算模块，所述计算模块接收到所述第一控制命令后，通过所述计算模块进行第一三相不平衡度计算，并将第一三相不平衡度完成信号发送给换相控制单元；
26.所述换相控制单元接收到所述第一三相不平衡度完成信号后，控制所述换相模块进行换相操作，并从三相中的a相中随机挑选a相用户，计算挑选的a相用户的电量，从三相中的b相中随机挑选b相用户，计算挑选的b相用户的电量，使得a相用户的电量和b相用户的电量相等，并将挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量计量模块进行换相；
27.换相完成后，所述换相控制单元发送换相完成信号给所述计时器，所述计时器进行的第二时间节点计时，通过所述计时器判断是否到达第二时间节点，确定到达第二时间节点后且接收到所述换相控制单元反馈的换相完成信号后，计时器发送第二计时信号给所述计算模块，则所述计算模块进行第二三相不平衡度计算；
28.异常分析单元，连接所述换相控制单元，用于求取第一三相不平衡度与第二三相不平衡度差值，得出不平衡度偏差情况，将所述不平衡度偏差与预设的不平衡度偏差进行比较，如果不平衡度偏差小于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息正常，如果不平衡度偏差大于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息异常，进行异常分析。
29.现有技术中一般通过直接计算电量或通过用户行为预测等方式进行用电信息分析，由于线路上的用户数量较多，需要处理的数据较大，无法做到进行快速分析，而用户异常用电，一定程度上会造成线路的不平衡，而现有技术中出现不平衡的话一般又是通过单纯的认定负荷不平衡造成的，通过加大供电或者关闭线路上的负荷进行调节，这种方式只能解决正常用电信息分析以及正常的三相不平衡；然后，由于线路上存在窃电形成，这种方式实际上额外的增加了电网调度的负担，同时又造成电能的损失，现有技术中还未发现通过三相不平衡以及换相操作去查找用户的窃电行为。
30.本发明提出所述的台区用电信息分析系统，通过进行换相操作，进行第一步判断
台区用户的用电是否异常，然后适应未来用户能够通过光伏等微网上网的需求，进行第二步判断是否在异常上网的行为，能够有效针对台区的用电信息进行多方位的分析，提高台区用电信息的有效监测和分析，提高用电的稳定性，节约用电成本，减少人工检修。作为本发明的改进点之一是，设置计算模块和换相模块，通过将用户进行换相操作，并在换相之前之后分别通过计算模块计算三相不平衡，依据计算的第一三相不平衡度和第二三相不平衡度确定出台区用户中用电可能存在窃电行为，并依次通过多个用户样本筛选确定出具体的窃电行为，通过本发明的分析模块的分析，设置不同的时间节点和控制规律，能够进行台区用电信息异常分析；通过所述分析模块的第一设置模块、第二设置模块、计时器、计算控制单元、换相控制单元、存储器和异常分析单元，能够有效进行异常分析。作为本发明的第二改进之处是，通过针对光伏上网的行为判断，确定出光伏上网反转电能计量模块和窃电的反转电能计量模块，通过光照强度发生明显变化来验证光伏上网功能的电能还是窃电造成的反转，以此针对未来光伏等上网行为的用电信息进行有效的分析，减少人工复检带来的不便性。
附图说明
31.图1为本发明台区用电信息分析系统的示意图。
32.图2为本发明分析模块分析用电信息具体步骤示意图。
33.图3为本发明分析模块示意图。
具体实施方式
34.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
35.如图1所示，为本发明台区用电信息分析系统的示意图。包括：采集模块、电能计量模块、分析模块、换相模块和计算模块、光伏；所述采集模块用于采集台区内电能计量模块的电能数据、环境光照信息以及环境温度信息，所述电能计量模块用于计量负载的用电信息，所述计算模块用于计算台区三相不平衡度，所述换相模块用于根据预设的控制规律针对负载进行换相操作，所述分析模块发出第一控制命令，在换相之前计算得到第一三相不平衡度，且能够设定所述控制规律，并在所述换相模块换相后发送第二控制命令给所述计算模块进行第二三相不平衡度计算，并依据计算的第一三相不平衡度与第二三相不平衡度进行比较，得出不平衡度偏差情况，依据不平衡度偏差情况确定台区用电信息是否正常。
36.所述的台区用电信息分析系统，所述采集模块包括电压互感器、电流互感器、温度传感器和光照强度检测器，所述电压互感器、电流互感器分别采集台区内用户电能表电压数据、电流数据；所述温度传感器用于电能计量模块设置的环境温度，所述光照强度检测器用于监测实时的光照强度。
37.如图所示，2为本发明分析模块分析用电信息具体步骤示意图，所述分析模块分析用电信息具体步骤如下：
38.确定换相操作的控制规律，根据控制规律设定具体换相第二时间节点；
39.依据所述第二时间节点，向前前推一设定时间，获得第一时间节点，将第一时间节
点存储起来；
40.进行计时，判断是否到达第一时间节点，如果达到，则发送第一控制命令给所述计算模块，所述计算模块接收到所述第一控制命令后，进行第一三相不平衡度计算；
41.换相操作，并从三相中的a相中随机挑选a相用户，计算挑选的a相用户的电量，从三相中的b相中随机挑选b相用户，计算挑选的b相用户的电量，使得a相用户的电量和b相用户的电量相等，并将挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量计量模块进行换相；
42.优选的是，换相操作还可以包括：并从三相中的c相中随机挑选c相用户，计算挑选的c相用户的电量，从三相中的b相中随机挑选b相用户，计算挑选的b相用户的电量，使得c相用户的电量和b相用户的电量相等，并将挑选的c相用户和挑选的b相用户的电量计量模块进行换相；优选的还可以选择a相和c相进行换相操作，只要选择三相中任意两相进行操作即可，将每相线路的用户选择一次，随机抽取进行分析。
43.换相完成后，判断是否到达第二时间节点，确定到达第二时间节点后，则发送第二控制命令给所述计算模块进行第二三相不平衡度计算；
44.求取第一三相不平衡度与第二三相不平衡度差值，得出不平衡度偏差情况，将所述不平衡度偏差与预设的不平衡度偏差进行比较，如果不平衡度偏差小于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息正常，如果不平衡度偏差大于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息异常，进行异常分析。
45.如图3所示，为本发明分析模块的示意图，优选的是，所述分析模块包括：第一设置模块、第二设置模块、计时器、计算控制单元、换相控制单元、存储器和异常分析单元，所述第一设置模块连接所述第二设置模块，所述第二设置模块连接所述存储器，所述存储器连接所述计时器，所述计时器分别连接所述计算控制单元、换相控制单元，所述换相控制单元连接所述异常分析单元；
46.所述第一设置模块，用于确定换相操作的控制规律，根据控制规律设定具体换相第二时间节点；
47.优选的是，所述控制规律可以是是按照固定周期设定，如每个月设定某一日期的一时间点作为第二时间点，如设置每月15日的中午12点作为第二时间点，也可以是每个月设定多日的多个时间点作为第二时间点，如设置每月8、18、28日的中午12点作为第二时间点，需要说明的是，第二时间点不是单纯的一个时间点，可以是多个时间点，只是为了区别于第一时间点的不同的时间点；
48.所述第二设置模块，连接所述第一设置模块，依据所述第二时间节点，向前前推一设定时间，获得第一时间节点，将第一时间节点存储到所述存储器；如每个月设定某一日期的一时间点作为第一时间点，如设置每月15日的中午11点作为第二时间点，也可以是每个月设定多日的多个时间点作为第二时间点，如设置每月8、18、28日的中午11点作为第二时间点，需要说明的是，其中向前前推一设定时间可以优选为1个小时，也可以优选为30分钟，根据不同系统的换相操作的时间可以自行设定，需要说明的是第二时间点与第一时间点是一一对应的，即设置了几个第二时间就有对应的几个第一时间点，第一时间点比第二时间点早一个设定时间，以便给换相操作留出时间。
49.所述计时器，用于进行计时，并连接所述存储器，用于从所述存储器中接收所述第一时间节点，并判断是否到达第一时间节点，如果达到，则发送计时信号给计算控制单元；
50.所述计算控制单元接收所述计时信号后，发送第一控制命令给所述计算模块，所述计算模块接收到所述第一控制命令后，通过所述计算模块进行第一三相不平衡度计算，并将第一三相不平衡度完成信号发送给换相控制单元；
51.所述换相控制单元接收到所述第一三相不平衡度完成信号后，控制所述换相模块进行换相操作，并从三相中的a相中随机挑选a相用户，计算挑选的a相用户的电量，从三相中的b相中随机挑选b相用户，计算挑选的b相用户的电量，使得a相用户的电量和b相用户的电量相等，并将挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量计量模块进行换相；
52.换相完成后，所述换相控制单元发送换相完成信号给所述计时器，所述计时器进行的第二时间节点计时，通过所述计时器判断是否到达第二时间节点，确定到达第二时间节点后且接收到所述换相控制单元反馈的换相完成信号后，计时器发送第二计时信号给所述计算模块，则所述计算模块进行第二三相不平衡度计算；
53.异常分析单元，连接所述换相控制单元，用于求取第一三相不平衡度与第二三相不平衡度差值，得出不平衡度偏差情况，将所述不平衡度偏差与预设的不平衡度偏差进行比较，如果不平衡度偏差小于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息正常，如果不平衡度偏差大于预设的不平衡度偏差，则表示台区用电信息异常，进行异常分析。
54.所述的台区用电信息分析系统，所述进行异常分析具体包括：
55.检查挑选的a相用户和挑选的b相用户的电量是否发生明显变化，如果电量发生明显变化，则判断此时光照强度是否与换相之前的光照强度发生明显变化，通过光照强度发生明显变化，则判断此时接入电能计量模块的光伏上网电量发生明显变化导致换相三相不平衡，如果光照强度未发生明显变化，则挑选a的相用户和挑选b的相用户换相回初始相，即将挑选的a相用户换回a相，将挑选的a相用户换回b相，判断此时三相不平衡度是否回归正常，如果回归正常，则表示挑选的a相用户和挑选的b相用户中存在未将负载接入电能计量模块的窃电行为，然后进行窃电行为的用户定位查找；
56.如果电量未发生明显变化，根据所述光照强度检测器监测的实时光照强度计算挑选的a相光伏电能和挑选的b相光伏电能，通过挑选的a相光伏电能和挑选的b相光伏电能获得当前光照强度光伏上网造成电能计量模块的理论的反转情况，获取电能计量模块的实际反转情况，对比实际反转情况是否大于理论的反转情况，如果是，则判断存在异常上网的用电行为，进行异常上网用户查找。
57.优选的是检查挑选的c相用户和挑选的b相用户的电量是否发生明显变化，如果电量发生明显变化，则判断此时光照强度是否与换相之前的光照强度发生明显变化，通过光照强度发生明显变化，则判断此时接入电能计量模块的光伏上网电量发生明显变化导致换相三相不平衡，如果光照强度未发生明显变化，则挑选c的相用户和挑选b的相用户换相回初始相，即将挑选的c相用户换回c相，将挑选的c相用户换回b相，判断此时三相不平衡度是否回归正常，如果回归正常，则表示挑选的c相用户和挑选的b相用户中存在未将负载接入电能计量模块的窃电行为，然后进行窃电行为的用户定位查找；
58.如果电量未发生明显变化，根据所述光照强度检测器监测的实时光照强度计算挑选的c相光伏电能和挑选的b相光伏电能，通过挑选的c相光伏电能和挑选的b相光伏电能获得当前光照强度光伏上网造成电能计量模块的理论的反转情况，获取电能计量模块的实际反转情况，对比实际反转情况是否大于理论的反转情况，如果是，则判断存在异常上网的用
电行为，进行异常上网用户查找。
59.优选的还可以选择a相和c相进行换相操作，只要选择三相中任意两相进行操作即可，将每相线路的用户选择一次，随机抽取进行分析。
60.所述的台区用电信息分析系统，所述进行窃电行为的用户定位查找具体包括：
61.在挑选的a相用户和挑选的b相用户中随机提取第一a相用户和第二b相用户，使得第一a相用户和第二b相用户的理论电量相等，然后将第一a相用户和第二b相用户进行换相操作，计算换相后的三相平衡度是否正常，如果三相平衡度正常，则进行第一a相用户和第二b相用户光伏电能计算，判断光伏电能造成的电能计量模块反转情况是否正常，如果正常，则表示第一a相用户和第二b相用户用电正常，如果三相平衡度不正常，则继续从提取第一a相用户和第二b相用户随机提取电量相等a相用户和b相用户，进行换相操作，每个样本进行多次提取，使得样本中每个用户至少被提取一次后，再进行下一个减小样本的提取，依次逐渐减小每次提取用户的数量，直到找到用电异常的用户。
62.优选的还可以选择a相和c相进行换相操作，只要选择三相中任意两相进行操作即可，将每相线路的用户选择一次，随机抽取进行分析。
63.所述的台区用电信息分析系统，所述进行异常上网用户查找具体包括：将异常上网用户查找分时段进行操作，时段分别为：晚上、早上、白天和傍晚四个时段，针对晚上直接查找是否存在反转的电能计量模块的用户，如果存在，则直接判定用户用电异常；
64.如果是早上或傍晚，则计算早上或傍晚光伏电模块的发电量上网使得电能计量模块对应的第一理论反转圈数，获取电能计量模块第一实际反转圈数，将第一实际反转圈数减去第一理论反转圈数得到第一反转差值，将第一反转差值除以第一理论翻转圈数获得第一圈数比值，判断第一圈数比值是否大于40％，如果是，则判断当前用户存在光伏上网窃电嫌疑；
65.如果是白天，则计算白天光伏电模块的发电量上网使得电能计量模块对应的第二理论反转圈数，获取电能计量模块第二实际反转圈数，将第二实际反转圈数减去第二理论反转圈数得到第二反转差值，将第二反转差值除以第二理论翻转圈数获得第二圈数比值，判断第二圈数比值是否大于15％，如果是，则判断当前用户存在光伏上网窃电嫌疑；
66.将具有光伏上网窃电嫌疑的用户的光伏电能切换到不经过电能计量模块直接输送到蓄电装置接收，然后判断电能计量模块是否仍然存在反转，并将光伏电能的理论值与蓄电池装置接收的电能进行对比，如果对比结果存在较大差异，且电能计量模块仍然存在反转，则表示该用户存在异常光伏上网行为，如果未存在对比结果存在较大差异，或电能计量模块反转，则通知维修人员进行现场检修。
67.现有技术中一般通过直接计算电量或通过用户行为预测等方式进行用电信息分析，由于线路上的用户数量较多，需要处理的数据较大，无法做到进行快速分析，而用户异常用电，一定程度上会造成线路的不平衡，而现有技术中出现不平衡的话一般又是通过单纯的认定负荷不平衡造成的，通过加大供电或者关闭线路上的负荷进行调节，这种方式只能解决正常用电信息分析以及正常的三相不平衡；然后，由于线路上存在窃电形成，这种方式实际上额外的增加了电网调度的负担，同时又造成电能的损失，现有技术中还未发现通过三相不平衡以及换相操作去查找用户的窃电行为。
68.本发明提出所述的台区用电信息分析系统，通过进行换相操作能够有效进行用电
信息分析，快速确定出异常用电行为，同时减少分析的计算量，通过进行第一步判断台区用户的用电是否异常，然后适应未来用户能够通过光伏等微网上网的需求，进行第二步判断是否在异常上网的行为，能够有效针对台区的用电信息进行多方位的分析，提高台区用电信息的有效监测和分析，提高用电的稳定性，节约用电成本，减少人工检修。作为本发明的改进点之一是，设置计算模块和换相模块，通过将用户进行换相操作，并在换相之前之后分别通过计算模块计算三相不平衡，依据计算的第一三相不平衡度和第二三相不平衡度确定出台区用户中用电可能存在窃电行为，并依次通过多个用户样本筛选确定出具体的窃电行为，通过本发明的分析模块的分析，设置不同的时间节点和控制规律，能够进行台区用电信息异常分析；通过所述分析模块的第一设置模块、第二设置模块、计时器、计算控制单元、换相控制单元、存储器和异常分析单元，能够有效进行异常分析。作为本发明的第二改进之处是，通过针对光伏上网的行为判断，确定出光伏上网反转电能计量模块和窃电的反转电能计量模块，以此针对未来光伏等上网行为的用电信息进行有效的分析，减少人工复检带来的不便性。