電力營銷領(lǐng)域反竊電智能系統(tǒng)的應用

邵詩雨 李仁

摘 要：電能是社會生產(chǎn)和人民生活所必需的基礎(chǔ)能源，作為一種特殊商品出售給用戶。竊電行為不僅影響供電公司的經(jīng)營效益，還會帶來人身、電網(wǎng)的安全隱患。所以，反竊電技術(shù)是供電公司一直研究的重要課題。目前，反竊電工作主要利用用電信息采集系統(tǒng)監(jiān)測線損和用戶表計電流、電壓及電量情況，發(fā)現(xiàn)異常后安排工作人員到現(xiàn)場進行排查。這種方法實時性差、工作量大，對一些專業(yè)性竊電行為束手無策。筆者結(jié)合用戶檔案數(shù)據(jù)，對用戶用電行為數(shù)據(jù)進行深入分析，通過發(fā)現(xiàn)電數(shù)據(jù)異常用戶，再經(jīng)縝密分析找出竊電用戶，切實提升反竊電工作質(zhì)效。

關(guān)鍵詞：電力營銷;數(shù)據(jù)挖掘;反竊電;智能系統(tǒng)

中圖分類號：F27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.024

1 電力營銷竊電形式概述

竊電的形式多種多樣，常見的大致可以分為六類，分別為：欠壓法竊電、欠流法竊電、移相法竊電、擴差法竊電、無表法竊電、高科技竊電。在用戶計量準確的情況下，用戶電量主要與電壓、電流、功率因數(shù)和用電時間有關(guān)，欠壓、欠流和移相法竊電就是通過改變表計的電壓、電流和功率因數(shù)，使得表計少計電量，從而達到竊電的目的。擴差法竊電是通過技術(shù)手段使表計計量誤差增大，導致計量不準。無表法竊電就是直接從供電公司的公用線路上接線用電，沒有經(jīng)過表計，這種方式較難在系統(tǒng)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，而且容易引起安全事故。高科技竊電就是通過技術(shù)手段影響智能電表內(nèi)部芯片、互感器等模塊的功能，也有的通過智能表對外接口與電表進行通訊，進而修改電能表內(nèi)部的存儲數(shù)據(jù)，使得電量計算較少[1]。

盡管竊電的手法越來越先進，但是只要用電行為發(fā)生，就會在系統(tǒng)留有大量數(shù)據(jù)痕跡，通過分析這些數(shù)據(jù)，就可以精準地發(fā)現(xiàn)竊電行為。用戶的用電數(shù)據(jù)可以分為兩大類：一是營銷業(yè)務系統(tǒng)里的檔案數(shù)據(jù);二是用電信息采集系統(tǒng)里的表計電量數(shù)據(jù)。檔案數(shù)據(jù)包括用戶行業(yè)分類、用電類別、身份信息、電價類別、歷史月電量、交費信息、費控信息等。表計電量信息包括實時電壓、電流、歷史日電量、所屬臺區(qū)信息、所屬線路信息、互感器倍率信息等。

2 電力營銷反竊電中智能化技術(shù)的作用

在供電網(wǎng)絡系統(tǒng)智能化反竊電工作過程中，智能化技術(shù)通常起到如下兩方面的作用：第一個作用是當數(shù)據(jù)信息收集系統(tǒng)完成客戶用電相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集工作后，就能把相關(guān)參數(shù)信息傳送至終端設(shè)備，隨后操作平臺就會對上述用戶的用電量參數(shù)信息實施分析研究、測算、評估和監(jiān)控。在此過程中，假如發(fā)覺用電客戶的相關(guān)用電數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常，操作平臺就能夠馬上針對相關(guān)參數(shù)信息實行智能化判斷，隨后根據(jù)上述判斷結(jié)論實行報警提示。在這一步驟中，用電客戶的用電參數(shù)信息變化狀況均能借助相關(guān)圖像體現(xiàn)。所以，從該角度來講，供電網(wǎng)絡系統(tǒng)大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠借助有關(guān)操作平臺對用電客戶的電量參數(shù)信息實行分析研究及監(jiān)控。第二個作用是在出現(xiàn)用戶竊電狀況時，借助供電網(wǎng)絡系統(tǒng)大數(shù)據(jù)技術(shù)，有關(guān)供電網(wǎng)絡工程技術(shù)人員能夠全方位地研究相關(guān)用電客戶的用電使用數(shù)據(jù)信息，判別用電信息異常狀況，隨后供電網(wǎng)絡系統(tǒng)就能自動實施報警，并且快速鎖定竊電區(qū)域[2]。

3 電力營銷領(lǐng)域反竊電智能系統(tǒng)的應用

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力供電系統(tǒng)的規(guī)模逐漸擴大，不可避免地產(chǎn)生了竊電問題。竊電破壞正常的用電秩序，并對電網(wǎng)運行安全及人身生命財產(chǎn)安全帶來嚴重威脅。由竊電造成的電力變壓器燃燒、損毀時有發(fā)生，因此反竊電不僅是供電企業(yè)面臨的問題，更是一項社會性問題。目前，我國防竊電領(lǐng)域正處于快速發(fā)展階段。

文章重點研究了反竊電的算法，構(gòu)建系統(tǒng)的總體模型和功能框架，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡算法構(gòu)建了反竊電模型，建立判斷竊電與否的特征指標評價體系，以促進電力營銷反竊電工作的開展[3]。

3.1 反竊電智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及處理流程

反竊電智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由無線采集裝置、專變采集終端、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器、系統(tǒng)主站、電能表構(gòu)成。反竊電智能系統(tǒng)包括電力負荷管理、實時數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)存儲、電力設(shè)備管理、客戶區(qū)域、線損、電流、電壓、電量行度、地理位置、拓撲關(guān)系、歷史曲線展示、數(shù)據(jù)存儲等功能，能實時反映計量電表的數(shù)據(jù)情況，并根據(jù)設(shè)置的閾值進行預警，提示存在用電異常信息，通過歷史數(shù)據(jù)分析，能判斷出存在竊電的用戶。其實際工作流程如下：

圖1 反竊電智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在線監(jiān)測。通過大數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)采集用電數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析，得到電能表掉電、電能表失壓、電能表故障、電能表失流、電能表外力受損等事件。

輔助分析。根據(jù)在線監(jiān)測信息與終端事件進行輔助分析，確保分析的準確性。

歷史數(shù)據(jù)分析。對存在潛在竊電行為的用戶，分析其計量信息、接線方式、歷史記錄、功率數(shù)據(jù)差。

智能診斷。分析用戶異常信息并及時處理，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡的反竊電模型評價體系，計算用戶的嫌疑指數(shù)，充分分析用戶竊電信息的準確性[4]。

盡管竊電的方法多種多樣，但本質(zhì)上都是用戶實際的用電量大于用戶電能表示數(shù)。通過建立反竊電智能系統(tǒng)，能持續(xù)檢測用戶的用電量，一旦系統(tǒng)顯示存在竊電行為，便會發(fā)出竊電預警，幫助供電系統(tǒng)人員第一時間處理，減少電力企業(yè)的損失。

3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡算法的反竊電模型

文章研究的反竊電模型以BP神經(jīng)網(wǎng)絡為基礎(chǔ)。為了減少算法計算的復雜度并保證計算的準確性，文章采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行計算。

3.2.1 輸入量的評價體系

反竊電模型的準確與否，最重要的就是輸入量的準確性。電量數(shù)學公式的表現(xiàn)形式是電壓、電流及功率因數(shù)角的乘積，所以當電壓或電流出現(xiàn)異常時，電量也會出現(xiàn)異常。通過分析已竊電用戶的歷史電量數(shù)據(jù)，可得出竊電前后電量變化的特征量。當檢測新用戶電量時，若出現(xiàn)了階段性用電量為零或電量變化規(guī)律與竊電樣本電量變化規(guī)律一致的情況，則判斷可能存在竊電行為。利用用戶月度用電量、客戶所在線路或臺區(qū)的線損情況、電表類型、計量電流和檢測電流的差值、電壓異常變化情況、客戶負載功率、負載功率因數(shù)變化等七項竊電判別指標，對用戶的竊電行為進行綜合判斷。如果用戶在經(jīng)過七項特征參數(shù)檢查后，其嫌疑系數(shù)較高，就說明該用戶可能存在竊電情況，需對其進行監(jiān)視[5]。

3.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的算法流程

輸入數(shù)值歸一化。針對智能反竊電模型中的七項竊電判別指標存在差距較大的情況，對每種評價指標進行歸一化處理。處理方法是找出該組數(shù)據(jù)的最大值，然后分別用每個數(shù)據(jù)除以該最大值，即可將數(shù)據(jù)限制在[0，1]區(qū)間內(nèi)。

訓練樣本的選擇。在選取訓練樣本時，應滿足樣本輸入與輸出之間的非線性特征映射關(guān)系，訓練樣本數(shù)一般選擇為網(wǎng)絡連接權(quán)總數(shù)的5～10倍，并保證樣本分布的均衡性，以減少訓練學習的反復性。

隱含層數(shù)設(shè)計。通常，選擇2個隱含層以滿足不連續(xù)函數(shù)的運算需要，但對于反竊電模型的構(gòu)建來說，選擇一個即可滿足運算函數(shù)的需要。當隱含節(jié)點過多時，需要再增加一個隱含層。

在執(zhí)行算法的過程中，先選取存儲的某個時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，提取七項竊電評價指標體系，并進行歸一化處理。然后，將歸一化的數(shù)據(jù)輸入反竊電模型中進行訓練，當算法計算精度達到設(shè)定的精度閾值即退出程序，并輸出竊電嫌疑系數(shù)結(jié)果[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著供電網(wǎng)絡系統(tǒng)智能化技術(shù)的飛速發(fā)展，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)階段電力數(shù)據(jù)信息收集研究過程中出現(xiàn)的問題，強化智能化技術(shù)科學使用非常重要。隨著供電規(guī)模的逐步擴大，竊電行為相應增多，如何顯著降低竊電行為，并對其進行快速預警成了研究熱點。文章介紹了電力營銷領(lǐng)域反竊電智能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其處理流程，提出了竊電評價指標體系，并構(gòu)建了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的反竊電模型，對促進電力營銷領(lǐng)域智能系統(tǒng)準確識別潛在的竊電用戶行為并進行預警，具有一定的實用價值。

參考文獻

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