考慮線損率波動異常的反竊電在線監測應用

孫 莉，王 舒，繆 猛

（國網江蘇省電力有限公司營銷服務中心，南京江蘇 210019）

線路損失負荷描述的是設備損耗電能在電網總供電能量中所占的物理百分比數值，一般來說，該項物理指標可被用來考核電力系統運行的經濟性價值。根據電量負荷變化情況，對輸配電變壓器的臺數及容量進行適時調整，不僅能夠從根本上解決變壓器利用率過低的問題，而且也可實現對配電網環境的集中性調度。為保證電力網絡的應用穩定性，對于傳輸電流的密度選擇常以供電線路截面面積作為主要參考條件[1-2]。若不考慮其他外界因素的影響，則可認為導線截面面積越大，線路的損失負荷率水平也就越低；而導線截面面積越小，線路的損失負荷率水平也就越高。

隨著電網覆蓋面積的增大，臺區公用變壓容量與所供用戶電壓之間極易產生不完全匹配的情況，即供電臺區內的線損率過度增大，引起相鄰臺區線損率的異常表現情況。若某段時間內的線損率變化幅值異常增大，則更易加重線損率異常波動的表現情況。若某段時間內的線損率變化幅值過大，則會導致供電臺區內出現一系列的異常波動現象，在此情況下，用戶對象可借助簡單的操作工具對整個電力網絡進行控制，所以這也是促使用戶竊電行為發生的最主要原因[3-4]。為解決上述問題，提出考慮線損率波動異常行為的反竊電在線監測算法。

1 供電臺區線損異常情況分析

供電臺區的線損異常情況分析由分臺區統計、波動因素研究、線損指標核定三個步驟共同組成，具體操作流程如下。

1.1 線損分臺區統計

在電網環境中，為實現對電力用戶的分區管理，必須在不打破節點間相互聯系的前提下，將整個電網空間劃分成多個小型區域結構，也就是線損分臺區。一般來說，一個完整的線損分臺區結構需要同時包含電力用戶節點、節點間影響行為、核心供電主機等多個組成結構，且在同一供電周期內，這些組成因素之間必須保持相同的工作狀態，這也是抑制用戶竊電行為出現的有效方法[5-6]。設Imax表示供電臺區內的傳輸電流最大值，R1、R2表示兩個不同的接入電阻數值，聯立上述物理量，可將供電區域內的線損分臺區統計結果表示為：

式中，i、e表示兩個不同的電量統計系數，在傳輸電網環境中，e＞i的不等式條件恒成立，Ui表示系數i條件下的用戶電壓數值，Ue表示系數e條件下的用戶電壓數值。根據分臺區統計結果，可準確估計供電區域內的線損率數值水平。

1.2 線損波動的主要因素

分臺區內的線損率波動影響因素一般可以分為幾類，分別如下：

1）電量失真

在電網供電臺區內，引發電量失真行為的最主要原因就是電量計量裝置的統計能力失真，一般來說，在此情況下，抄表結果失去真實傳遞的能力，且由于臨時電表的使用行為并不規范，所以用戶竊電行為時有發生[7]。

2）供、售電端電量抄表不能保持同期狀態

對于線損分臺區而言，供、售電端電量抄表不同步是一種多發性原因，隨著電量傳輸能力的增強，供電端電量、售電端電量的不同步狀態也就表現得更加明顯。

3）電網結構及設備變化

為適應電網的大規模改造需求，電網結構及設備必須保持“常換常新”的狀態，在此情況下，由于設備運行不穩定等問題的存在，主路及支路線損率會出現明顯的波動現象[8]。

4）電網協調性的變化

為抵御電壓與電流沖擊，電網設備必須具備足夠強的擊穿力抵御能力，這種電網特性勢必會導致整個網絡的協調性出現改變，而線損率異常波動則成為了一種隨之而來的衍生表現問題。

1.3 線損指標核定

在下達反竊電監測指令后，每一個獨立的線損率指標都可分為兩個層次，一個為考核性指標，另一個為激勵性指標，而且出于公平性的處理原則，表現在同一線損分臺區域內的指標參量都必須保持相同的表達形式，這種指標核定方式也叫雙指標模式。對于反竊電在線監測行為而言，為實現對線損率波動異常行為的有效控制，并不能選取單一的線損指標作為目標計算對象，而是應該根據全局化核定原則，對所有待選指標進行全局排查，從而完成對已知用戶竊電節點的全面排查[9-10]。設d1代表第一個用戶竊電節點編碼系數，dn代表第n個用戶竊電節點編碼系數，n表示待監測的用戶竊電節點數量，聯立式（1），可將線損率指標核定結果表示為：

式中，dˉ表示用戶竊電節點編碼系數均值，φ表示特征核定系數，l表示分臺區內的線損率波動系數。規定在實際應用過程中，線損指標核定結果可直接影響用戶竊電節點的實際分布形式。

2 反竊電在線監測方法

根據供電臺區的線損異常情況分析結果，通過定義反竊電異常指標，建立反竊電評價指標體系，執行反竊電處理流程，實現考慮線損率波動異常的反竊電在線監測算法的順利應用。

2.1 反竊電異常指標

根據竊電行為及用戶切點特點，應選取電流不平衡率、電壓不平衡率、相位角、交采電量四類指標作為關鍵計算參量。其中，電流不平衡率是指常用負序電流與正序電流之比的百分數。若用戶能夠保持正常用電行為，該項指標的數值水平則與三相電流大小基本保持一致[11-12]。電壓不平衡率是指常用負序電壓與正序電壓之比的百分數。一般來說，正常用戶的電壓水平相對穩定，而當出現明顯竊電行為時，該數值則可能隨之出現異常表現狀態。對于供電臺區內的反竊電行為而言，功率因數、三相無功、三相有功指標都會影響相位角的數值變化情況，一般來說，若只考慮接入用戶的正常用電狀態，則可認為相位角指標的數值水平始終處于固定區間范圍之內。在供電臺區內，用戶表采數據、用戶交采數據始終保持相同的變化狀態，即交采電量的數值表現形式始終相對穩定。

設?I表示電流不平衡率，?U表示電壓不平衡率，?0表示相位角初始數值，Eˉ表示交采電量輸出均值，聯立式（2），可將反竊電異常指標提取表達式定義為：

在供電臺區內，若將電量線損率波動異常行為考慮在內，則可根據反竊電指標的提取情況，對后續電信號監測指令進行安排。

2.2 反竊電評價指標體系

為實現對用戶反竊電行為的在線監測，評價指標體系需同時包含用電類型分析、用戶用電量統計、功率因數計算等處理能力。一般來說，若某用戶所表現的竊電嫌疑系數相對較高，則可認為該用戶節點處發生竊電行為的可能性也就越大，為獲得更為準確的監測結果，則可將該節點列入重點監視名單之中[13-14]。完整的反竊電評價指標體系如圖1 所示。

圖1 反竊電評價指標體系

在既定分臺區環境中，線損率波動異常行為的表現情況受到輸送電能多少、電網結構分布形式、實時電壓數值等多個指標參量的共同影響。

2.3 反竊電處理流程

雖然分臺區內的竊電方式千奇百怪，但最終表現結果都是：監測所得的用電量結果始終小于用戶節點處的實際使用電量數值。通過反竊電評價指標體系連續不斷地監測用戶的用電使用狀態，并根據電壓、電流、電量等指標參數的異常變化行為，及時安排用電檢查人員進行突擊性檢查，從而及時發現并制止后續的用戶竊電行為[15-16]。具體的反竊電處理流程主要包括以下幾個步驟：

1）在線監測與智能判斷。根據實時電量數據采集結果，分析分臺區內線損率波動異常行為的表現強度。

2）多維分析。根據某耗電流程中用戶節點處相關信息的表現情況，驗證反竊電監測指令的執行有效性。

3）關聯分析。針對分臺區內的線損率波動信息，對竊電節點處的數據采集情況進行分析，并最終確定電量主機能否承擔傳輸電流的擊穿作用。

4）智能診斷。分析電量異常信息處理流程，再結合臺區線損率等指標參量，實現對反竊電行為的精益化管理。

3 實驗分析

為驗證考慮線損率波動異常行為的反竊電在線監測算法的應用能力，設計如下對比實驗。選取供電能力相對穩定的供電臺區作為實驗環境，分別將電壓、電流作為兩個自變量實驗指標，記錄在不同指標影響下，電網支路線損率數值的具體變化情況。

電網支路線損率數值能夠反映既定供電臺區內，用戶竊電行為的發生幾率，一般來說，線損率數值越大，用戶竊電行為的發生幾率也就越高，反之則越低。

在既定供電臺區內，電網波動電壓與電流的數值變化情況如表1 所示。

分析表1 可知，在既定供電臺區內，電壓數值始終保持階段性波動的變化狀態，且隨著供電時間的延長，這種波動式變化狀態會一直循環。在波動電壓的影響下，供電臺區內的傳輸電流也保持階段性波動的變化狀態。

表1 波動電壓與電流數值

在波動電流影響下，電網供電臺區內支路線損率數值的變化情況如圖2 所示。

圖2 波動電壓影響下的線損率數值

分析圖2 可知，在僅考慮電壓影響的前提下，隨著反竊電在線監測算法的應用，電網供電臺區內支路線損率波動情況與電壓數值波動情況基本相同，但很明顯，其平均水平得到了有限控制。而在不進行其他處理操作的情況下，電網供電臺區內支路線損率數值水平明顯高于理想數值水平。

在波動電流影響下，電網供電臺區內支路線損率數值的變化情況如圖3 所示。

分析圖3 可知，在僅考慮電流影響的前提下，隨著反竊電在線監測算法的應用，電網供電臺區內支路線損率波動情況與電流數值波動情況完全一致，且整體均值水平始終低于理想數值。在不進行其他處理操作的情況下，電網供電臺區內支路內的線損率數值開始不斷增大，且其波動變化趨勢并不能與理想數值曲線保持一致，整體均值水平更是遠高于理想數值。

圖3 波動電流影響下的線損率數值

綜上可知，此次實驗結論如下：

1）反竊電在線監測算法在波動電壓與波動電流影響下，均能對電網供電臺區內的支路線損率數值進行有效控制。

2）在既定的電網供電臺區內，為避免用戶竊電行為的發生，應通過有效的處理方式，對支路線損率數值進行控制。

3）隨著反竊電在線監測算法的應用，電網供電臺區內的支路線損率數值能夠長期保持低于理想數值水平的狀態，這對于維系穩定的配電網應用環境具有較強促進性作用。

4 結束語

反竊電在線監測算法在已知線損分臺區統計結果的前提下，分析影響電網線損波動行為的主要因素，再通過核定線損指標的方式，對反竊電異常參量進行準確定義。一般來說，在反竊電評價指標體系中，線損率數值是影響電網應用穩定性的關鍵物理參量，因此為維護電網環境的相對穩定狀態，應從電壓波動、電流波動兩個角度著手，在控制線損率數值波動行為的同時，盡量避免用戶竊電行為的發生。