一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法、电子设备及介质，属于电能计量与采集领域。


背景技术：

2.无表搭接用电是一种常见的窃电手法，其不仅会造成供电部门的电量损失，还可能会由于私拉乱接和随意用电导致线路或公变变压器的损坏，甚至造成人身伤亡、引起火灾等重大事故，危害性极大。目前，窃电行为的定位方法主要有：
3.基于用户的用电特性(电量、负荷、功率因数等)，通过数据分析方法定位窃电行为。该方法能定位在系统中存在档案的窃电用户，但无法定位在系统中不存在档案的无表搭接用电类窃电方式。
4.以台区为单位，当台区的线损率明显偏高时，可判定该台区存在窃电嫌疑。该方法不局限于定位无表搭接用电方法，但还需辅以现场排查，检查范围广、时效性差且查处难度大。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法、电子设备及介质。
6.本发明的技术方案如下：
7.一方面，本发明提供了一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，包括以下步骤：
8.收集对应台区中的电力数据；
9.基于收集到对应台区中的电力数据，汇总计算台区中各分接箱处的数据；
10.通过上述汇总计算的台区中各分接箱处的数据建立分接箱到分路开关的阻抗计算模型，并通过台区内集中器、电表一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列；
11.基于上述各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，计算各分支线路残差序列与线损的相关系数；
12.对各分支线路残差序列与线损的相关系数降序排序，根据此排序进行无表搭接用电定位。
13.作为本发明的优选实施方式，所述台区中的电力数据具体包括：台区系统中的用户到分支线路的隶属关系、台区分时分相线损、台区集中器各时段三相电压数据以及台区分接箱下每个分支线路下电表的各相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率数据。
14.作为本发明的优选实施方式，所述各分接箱处的数据包括各分接箱处的三相电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量，具体汇总计算过程为：
15.电压的计算公式如下：
[0016][0017]
电流有功分量的计算公式如下：
[0018][0019]
电流无功分量的计算公式如下：
[0020][0021]
零线电流有功分量的计算公式如下：
[0022][0023]
零线电流无功分量的计算公式如下：
[0024][0025]
上述公式中，na、nb、nc分别为分接箱下的a相、b相、c相电表总数；ua为分接箱a相电压；u
a,i
为分接箱下a相表计i的电压；ia为分接箱a相电流；i
a,i
为分接箱下a相表计i的电流；i
b,i
为分接箱下b相表计i的电流；i
c,i
为分接箱下c相表计i的电流；in为零线电流；为分接箱a相的总功率因数角；为分接箱下a相表计i的功率因数角；为零线电流与a相电压的夹角；
[0026]
其中：由电表负荷曲线直接提供，q
a,i
为分接箱下a相表计i的无功功率，p
a,i
为分接箱下a相表计i的有功功率；
[0027]
基于上述a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量计算过程，同理得到b相、c相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量。
[0028]
作为本发明的优选实施方式，通过结合基尔霍夫电压电流定律，建立分接箱到分路开关三相的阻抗计算模型，具体步骤为：
[0029]
忽略电表至分接箱处阻抗，设电缆为四芯等截面，各相阻抗相等且相线阻抗与零线阻抗相等，得到下式：
[0030][0031]
其中：u
a0
为集中器a相相电压，r为相线/零线电阻，x为相线/零线电抗；
[0032]
将a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量的计算公式代入上式，得到分接箱到分路开关a相的阻抗计算模型：
[0033]ua0
＝ua+ri
ar
+xi
ax
[0034]
其中：i
ar
、i
ax
为分接箱至分路开关a相电流的有功、无功分量；
[0035]iar
、i
ax
的计算公式如下：
[0036][0037][0038]
基于上述计算过程，同理得到分接箱到分路开关b相、c相的阻抗计算模型：
[0039]ub0
＝ub+ri
br
+xi
bx
[0040][0041][0042]uc0
＝uc+ri
cr
+xi
cx
[0043][0044][0045]
其中：u
b0
、u
c0
分别为集中器b相、c相电压；i
br
、i
cr
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的有功分量；i
bx
、i
cx
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的无功分量；分别为分接箱下b相、c相下表计i的功率因数角。
[0046]
作为本发明的优选实施方式，基于多元线性回归分析，通过一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，具体步骤为：
[0047]
构建多元线性回归方程，如下式所示：
[0048]uz0
＝β
z,0
+β
z,1
uz+β
z,2izr
+β
z,3izx
[0049]
其中：下标z表示相别，z＝{a,b,c}；β为回归系数，β
z,2
、β
z,3
为线性回归所求得的z相应的电阻与电抗；
[0050]
对所构造的多元线性回归方程，可通过一天中多个时刻样本求得相应的回归系数并计算得到该线性回归方程的总残差与残差序列，如下式所示：
[0051][0052]sz0,
t＝|u
z0,
t-uz′
0,
t|
[0053]
其中：t为时段集合；uz′
0,
t为通过所求回归系数算出的集中器z相在t时刻的电压近似值；u
z0,
t为集中器z相在t时刻的电压值；s
z0
为z相线性回归方程的总残差；s
z0,
t为t时刻z相线性回归方程的残差。
[0054]
作为本发明的优选实施方式，基于皮尔逊相关系数，计算所述各分支线路残差序列与线损的相关系数，计算公式如下：
[0055][0056]
其中：rz为z相残差序列与分时线损的皮尔逊相关系数；为z相线性回归方程残差序列的平均值；l
z,t
为z相在t时刻的线损；为z相线损的平均值。
[0057]
另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的电能表误差状态评估方法。
[0058]
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的电能表误差状态评估方法。
[0059]
本发明具有如下有益效果：
[0060]
1、本发明基于台区线损异常方法，进一步提一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，建立分接箱至分路开关的阻抗计算模型，利用线性回归方法计算各分支线路阻抗，通过各分支线路残差序列与线损的相关系数将窃电嫌疑定位至某一分支线路，解决了现有窃电定位方法无法缩小无表搭接用电排查范围，导致检查范围广、时效性差且查处难度大的问题，能有效提高窃电排查效率。
附图说明
[0061]
图1为本发明流程图；
[0062]
图2为分接箱处三相电压电流向量图；
[0063]
图3为分支线路结构图。
具体实施方式
[0064]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0065]
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
[0066]
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0067]
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0068]
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0069]
实施例一：
[0070]
参见图1，一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，包括以下步骤：
[0071]
收集对应台区中的电力数据；
[0072]
基于收集到对应台区中的电力数据，汇总计算台区中各分接箱处的数据；
[0073]
通过上述汇总计算的台区中各分接箱处的数据建立分接箱到分路开关的阻抗计算模型，并通过台区内集中器、电表一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列；
[0074]
基于上述各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，计算各分支线路残差序列与线损的相关系数；
[0075]
对各分支线路残差序列与线损的相关系数降序排序，根据此排序进行无表搭接用电定位。
[0076]
具体地，在本实施例中：
[0077]
步骤s1：以台区为单位，获取系统的用户-分支线路隶属关系，台区分时分相线损，台区内集中器各时段三相电压数据，电表各相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率数据；
[0078]
步骤s2：基于分支线路下的电能表数据，汇总计算各分接箱处的三相电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量；
[0079]
步骤s3：结合基尔霍夫电压电流定律与多元线性回归分析，建立分接箱至分路开关的阻抗计算模型，通过一天96个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回的归残差序列。
[0080]
步骤s4：基于皮尔逊相关系数，计算各分支线路残差序列与线损的相关系数。
[0081]
步骤s5：降序排序各分支线路残差序列与线损的相关系数，该排序即为反窃电排查的优先顺序。
[0082]
作为本实施例的优选实施方式，参考图2，所述各分接箱处的数据包括各分接箱处的三相电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量，具体汇总计算过程为：
[0083]
电压的计算公式如下：
[0084][0085]
电流有功分量的计算公式如下：
[0086][0087]
电流无功分量的计算公式如下：
[0088][0089]
零线电流有功分量的计算公式如下：
[0090][0091]
零线电流无功分量的计算公式如下：
[0092][0093]
上述公式中，na、nb、nc分别为分接箱下的a相、b相、c相电表总数；ua为分接箱a相电压；u
a,i
为分接箱下a相表计i的电压；ia为分接箱a相电流；i
a,i
为分接箱下a相表计i的电流；i
b,i
为分接箱下b相表计i的电流；i
c,i
为分接箱下c相表计i的电流；in为零线电流；为分接箱a相的总功率因数角；为分接箱下a相表计i的功率因数角；为零线电流与a相电压的夹角；
[0094]
其中：由电表负荷曲线直接提供，q
a,i
为分接箱下a相表计i的无功功率，p
a,i
为分接箱下a相表计i的有功功率；
[0095]
基于上述a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量计算过程，同理得到b相、c相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量。
[0096]
作为本实施例的优选实施方式，通过结合基尔霍夫电压电流定律，建立分接箱到分路开关三相的阻抗计算模型，具体步骤为：
[0097]
忽略电表至分接箱处阻抗，假设电缆为四芯等截面，各相阻抗相等且相线阻抗与零线阻抗相等，得到下式：
[0098][0099]
其中：u
a0
为集中器a相相电压，r为相线/零线电阻，x为相线/零线电抗；
[0100]
将a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量的计算公式代入上式，得到分接箱到分路开关a相的阻抗计算模型：
[0101]ua0
＝ua+ri
ar
+xi
ax
[0102]
其中：i
ar
、i
ax
为分接箱至分路开关a相电流的有功、无功分量；
[0103]iar
、i
ax
的计算公式如下：
[0104]
[0105][0106]
基于上述计算过程，同理得到分接箱到分路开关b相、c相的阻抗计算模型：
[0107]ub0
＝ub+ri
br
+xi
bx
[0108][0109][0110]uc0
＝uc+ri
cr
+xi
cx
[0111]
[0112][0113]
其中：u
b0
、u
c0
分别为集中器b相、c相电压；i
br
、i
cr
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的有功分量；i
bx
、i
cx
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的无功分量；分别为分接箱下b相、c相下表计i的功率因数角。
[0114]
作为本实施例的优选实施方式，基于多元线性回归分析，通过一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，具体步骤为：
[0115]
构建多元线性回归方程，如下式所示：
[0116]uz0
＝β
z,0
+β
z,1
uz+β
z,2izr
+β
z,3izx
[0117]
其中：下标z表示相别，z＝{a,b,c}；β为回归系数，β
z,2
、β
z,3
为线性回归所求得的z相应的电阻与电抗；
[0118]
对所构造的多元线性回归方程，可通过一天中多个时刻样本求得相应的回归系数并计算得到该线性回归方程的总残差与残差序列，如下式所示：
[0119][0120]sz0,
t＝|u
z0,
t-uz′
0,
t|
[0121]
其中：t为时段集合；uz′
0,
t为通过所求回归系数算出的集中器z相在t时刻的电压近似值；u
z0,
t为集中器z相在t时刻的电压值；s
z0
为z相线性回归方程的总残差；s
z0,
t为t时刻z相线性回归方程的残差。
[0122]
作为本实施例的优选实施方式，基于皮尔逊相关系数，计算所述各分支线路残差序列与线损的相关系数，计算公式如下：
[0123][0124]
其中：rz为z相残差序列与分时线损的皮尔逊相关系数；为z相线性回归方程残差序列的平均值；l
z,t
为z相在t时刻的线损；为z相线损的平均值。
[0125]
实施例二：
[0126]
本实施例提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明任一实施例所述的方法。
[0127]
实施例三：
[0128]
本实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的方法。
[0129]
本技术实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示单独存在a、同时存在a和b、单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
[0130]
本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0131]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0132]
在本技术所提供的几个实施例中，任一功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory；以下简称：rom)、随机存取存储器(random access memory；以下简称：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0133]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，包括以下步骤：收集对应台区中的电力数据；基于收集到对应台区中的电力数据，汇总计算台区中各分接箱处的数据；通过上述汇总计算的台区中各分接箱处的数据建立分接箱到分路开关的阻抗计算模型，并通过台区内集中器、电表一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列；基于上述各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，计算各分支线路残差序列与线损的相关系数；对各分支线路残差序列与线损的相关系数降序排序，根据此排序进行无表搭接用电定位。2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，所述台区中的电力数据具体包括：台区系统中的用户到分支线路的隶属关系、台区分时分相线损、台区集中器各时段三相电压数据以及台区分接箱下每个分支线路下电表的各相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率数据。3.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，所述各分接箱处的数据包括各分接箱处的三相电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量，具体汇总计算过程为：电压的计算公式如下：电流有功分量的计算公式如下：电流无功分量的计算公式如下：零线电流有功分量的计算公式如下：零线电流无功分量的计算公式如下：上述公式中，n
a
、n
b
、n
c
分别为分接箱下的a相、b相、c相电表总数；u
a
为分接箱a相电压；
u
a,i
为分接箱下a相表计i的电压；i
a
为分接箱a相电流；i
a,i
为分接箱下a相表计i的电流；i
b,i
为分接箱下b相表计i的电流；i
c,i
为分接箱下c相表计i的电流；i
n
为零线电流；为分接箱a相的总功率因数角；为分接箱下a相表计i的功率因数角；为零线电流与a相电压的夹角；其中：由电表负荷曲线直接提供，q
a,i
为分接箱下a相表计i的无功功率，p
a,i
为分接箱下a相表计i的有功功率；基于上述a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量计算过程，同理得到b相、c相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量。4.根据权利要求3所述的一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，通过结合基尔霍夫电压电流定律，建立分接箱到分路开关三相的阻抗计算模型，具体步骤为：忽略电表至分接箱处阻抗，设电缆为四芯等截面，各相阻抗相等且相线阻抗与零线阻抗相等，得到下式：其中：u
a0
为集中器a相相电压，r为相线/零线电阻，x为相线/零线电抗；将a相的电压、电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量的计算公式代入上式，得到分接箱到分路开关a相的阻抗计算模型：u
a0
＝
a
+i
ar
+i
ax
其中：i
ar
、i
ax
为分接箱至分路开关a相电流的有功、无功分量；i
ar
、i
ax
的计算公式如下：的计算公式如下：基于上述计算过程，同理得到分接箱到分路开关b相、c相的阻抗计算模型：u
b0
＝
b
+i
br
+i
bx
u
c0
＝
c
+i
cr
+i
cxcx
其中：u
b0
、u
c0
分别为集中器b相、c相电压；i
br
、i
cr
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的有功分量；i
bx
、i
cx
分别为分接箱至分路开关b相、c相电流的无功分量；分别为分接箱下b相、c相下表计i的功率因数角。5.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，基于多元线性回归分析，通过一天中多个时刻样本计算各分支线路阻抗以及线性回归残差序列，具体步骤为：
构建多元线性回归方程，如下式所示：u
z0
＝β
z,0
+β
z,1
u
z
+β
z,2
i
zr
+β
z,3
i
zx
其中：下标z表示相别，z＝{a,b,c}；β为回归系数，β
z,2
、β
z,3
为线性回归所求得的z相应的电阻与电抗；对所构造的多元线性回归方程，可通过一天中多个时刻样本求得相应的回归系数并计算得到该线性回归方程的总残差与残差序列，如下式所示：s
z0,t
＝|u
z0,t-u
′
z0,t
|其中：t为时段集合；u
z
′
0,
为通过所求回归系数算出的集中器z相在t时刻的电压近似值；u
z0,
为集中器z相在t时刻的电压值；s
z0
为z相线性回归方程的总残差；s
z0,
为t时刻z相线性回归方程的残差。6.根据权利要求1所述的一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，其特征在于，基于皮尔逊相关系数，计算所述各分支线路残差序列与线损的相关系数，计算公式如下：其中：r
z
为z相残差序列与分时线损的皮尔逊相关系数；为z相线性回归方程残差序列的平均值；l
z,t
为z相在t时刻的线损；为z相线损的平均值。7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种基于阻抗分析的无表搭接用电定位方法，包括以下步骤：获取系统的用户到分支线路的隶属关系，台区分时分相线损，台区内集中器各时段三相电压数据，电表各相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率数据；计算分接箱处的三相电压，三相电流有功、无功分量以及零线电流有功、无功分量；建立分接箱至分路开关的阻抗计算模型，计算各分支线路阻抗以及对应的线性回归残差序列；计算各分支线路的残差序列与线损的相关系数；降序排序各分支线路残差序列与线损的相关系数，该排序即为无表搭接用电排查的优先顺序。表搭接用电排查的优先顺序。表搭接用电排查的优先顺序。


技术研发人员：林华 高琛 戴蓉 詹文 鄢盛腾 詹世安 陈前 刘佳宁 黄华峰 林胤戎 林峰
受保护的技术使用者：国网福建省电力有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/9/12