基于大數據的反竊電系統設計

石盼 張國云 王輝 李慧

摘要：竊電是造成臺區線損的主要成因，給企業造成重大經濟損失。本文基于大量典型竊電案例和用電信息采集系統的海量數據，應用大數據技術，提取竊電用戶的用電數據特征，反復訓練選取最優的大數據分析算法，設計出基于大數據的反竊電預警分析系統，應用反竊電系統對竊電嫌疑用戶進行識別、分析和定性，為一線用電檢查及反竊電人員精準、高效開展竊電稽查工作提供可靠的技術支撐。

關鍵詞：大數據;反竊電;用電特征;系統設計

引言

近年來，隨著市場經濟的快速推進和科學技術的不斷發展，竊電現象屢禁不絕，竊電[1]范圍廣、人員多、數量大，并呈現職業化、智能化蔓延趨勢，反竊電形勢十分嚴峻。而供電公司的反竊電工作模式采取傳統的人工化手段，工作量大、效率低、成功率不高，遠遠不能滿足供電企業可持續發展的要求。但隨著智能電表的快速推廣應用及營銷信息化、自動化水平的不斷提升，為智能化、常態化開展高效精準的反竊電工作提供了有力的數據支持和技術支持[2]。本軟件系統以用電信息采集系統和營銷SG18系統的海量數據為基礎，設計出基于大數據的反竊電預警分析系統，深入分析用戶用電特征，實時監測用戶用電異常行為[3-4]，對疑似竊電用戶實現定位，進而減輕一線電力員工反竊電的難度，幫助供電公司進行反竊查違工作。

1 技術方案

1.1技術思路

1.1.1 應用架構

系統應用架構包括系統集成管理、基礎管理、工單集成、業務應用四個層級。系統集成管理包括營銷系統、用電采集系統、MDS系統集成，主要從不同業務系統獲取基礎數據[5];基礎管理包括臺區檔案、臺區經理人、變壓器檔案、用戶檔案、檔案異常分析、表底異常分析，主要對 “臺-變-戶-采集點-采集對象”之間的拓撲關系進行關聯，查看營銷側與用采側檔案關系與采集點信息;工單集成包括生產工單、待辦工單、已辦工單、工單查詢統計;業務應用包括線損檢測、異常線損分析[6]、反竊電預警分析，支撐實際生產應用。

1.1.2 數據架構

反竊電分析所需源端數據接入涉及用電采集、營銷SG186業務系統。

1.1.3安全架構

系統安全遵循國網公司信息安全總體策略，安全防護強度達到國網公司內網安全防護標準，安全防護注重運行安全，避免造成安全風險擴散。

系統安全從網絡防護、用戶認證和權限管理、數據存儲、機房環境、管理制度考慮，包括網絡安全、應用安全、數據安全、物理安全、安全管理。

2 規則設計

2.1 系統分析流程

基于大量典型竊電案例和用采系統的海量數據信息，提取竊電用戶的用電數據特征，反復訓練選取最優的大數據分析算法，應用反竊電系統對竊電嫌疑用戶進行識別、分析和定性。

2.2 線損及電量波動關聯分析模型

通過采集分析臺區線損率、用戶用電量，生成線損率、用戶用電量曲線，建立線損及電量波動關聯分析模型，計算兩條曲線的相關性系數，相關性系數越高，用電異常嫌疑越大，相關系數采用皮爾遜[11]系數，對臺區下所有用戶進行線損及電量波動相關性進行計算分析，篩選出相關性系數≥0.8的用戶，標記為嫌疑用戶。在此基礎上，應用具體診斷規則進行進一步的用電特征分析，最終定性用電異常類型。

2.3 算法規則

根據專家經驗庫和數學模型算法，設計出分類型反竊電規則。

（1）電能表異常事件相關診斷規則：建立基于電能表異常事件的竊電分析模型，先以用電采集“臺-戶”檔案關系和電能表表底數據為數據分析范圍，分析臺區線損波動情況，再關聯特定用戶電能表異常事件、用電量變化、用戶平均用電水平等因素進行問題診斷定位，采用大數據挖掘和數據關聯技術實現對電能表開蓋、電能表失壓、電能表失流等分析。

（2）電量異常相關診斷規則：基于用電信息采集系統的海量數據，建立基于電量異常的竊電分析模型，先以用電采集“臺-戶”檔案關系和電能表表底數據為數據分析范圍，分析臺區線損波動情況，再關聯特定用戶用電量變化、用戶平均用電水平等因素進行問題診斷定位，采用大數據挖掘和數據關聯技術實現對疑似繞越用電、反向電量異常、0電量小電量等分析。

（3）光伏戶用電異常相關診斷規則：基于用電信息采集系統的海量數據，建立基于光伏用電異常的竊電分析模型，先以光伏戶檔案信息（發電上網類型）和電能表表底數據為數據分析范圍，再關聯光伏用戶發電量及用電量變化趨勢、用戶平均發電/用電水平等因素進行問題診斷定位，采用大數據挖掘和數據關聯技術實現對光伏用戶用電異常的分析。

3 系統開發

根據模型和設計規則，共設計出電能表異常事件相關診斷規則、電量異常相關診斷規則、光伏戶用電異常相關診斷規則，設計出系統模型。借助于電力系統海量數據，依托電力大數據技術，充分挖掘用戶數據特征，開發出基于大數據的反竊電軟件系統，增強了供電公司反竊電工作的質效，創造出一定的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]李端超，王松，黃太貴等. 基于大數據平臺的電網線損與竊電預警分析關鍵技術[J].電力系統保護與控制，2018，46（5）：143-151.

[2]程超，張漢敬，景志敏等.基于離群點算法和用電信息采集系統的反竊電研究[J].電力系統保護與控制，2015，（17）：69-74.

[3]Chen M，Mao S，Liu Y . Big Data：A Survey[J]. Mobile Networks & Applications，2014，19（2）：171-209.

[4]劉盛，朱翠艷.應用數據挖掘技術構建反竊電管理系統的研究[J].中國電力，2017，50（10）：181-184.

[5]王全興，李思韜.基于采集系統的反竊電技術分析及防范措施[J].電測與儀表，2016，53（7）：78-83.

[6]Sayed M A，Takeshita T . All Nodes Voltage Regulation and Line Loss Minimization in Loop Distribution Systems Using UPFC[J]. Power Electronics，IEEE Transactions on，2011，26（6）：p.1694-1703.

基金項目：國網冀北公司營銷項目（630184180004）