考虑线损率波动异常的反窃电在线监测应用

孙 莉，王 舒，缪 猛

（国网江苏省电力有限公司营销服务中心，南京江苏 210019）

线路损失负荷描述的是设备损耗电能在电网总供电能量中所占的物理百分比数值，一般来说，该项物理指标可被用来考核电力系统运行的经济性价值。根据电量负荷变化情况，对输配电变压器的台数及容量进行适时调整，不仅能够从根本上解决变压器利用率过低的问题，而且也可实现对配电网环境的集中性调度。为保证电力网络的应用稳定性，对于传输电流的密度选择常以供电线路截面面积作为主要参考条件[1-2]。若不考虑其他外界因素的影响，则可认为导线截面面积越大，线路的损失负荷率水平也就越低；而导线截面面积越小，线路的损失负荷率水平也就越高。

随着电网覆盖面积的增大，台区公用变压容量与所供用户电压之间极易产生不完全匹配的情况，即供电台区内的线损率过度增大，引起相邻台区线损率的异常表现情况。若某段时间内的线损率变化幅值异常增大，则更易加重线损率异常波动的表现情况。若某段时间内的线损率变化幅值过大，则会导致供电台区内出现一系列的异常波动现象，在此情况下，用户对象可借助简单的操作工具对整个电力网络进行控制，所以这也是促使用户窃电行为发生的最主要原因[3-4]。为解决上述问题，提出考虑线损率波动异常行为的反窃电在线监测算法。

1 供电台区线损异常情况分析

供电台区的线损异常情况分析由分台区统计、波动因素研究、线损指标核定三个步骤共同组成，具体操作流程如下。

1.1 线损分台区统计

在电网环境中，为实现对电力用户的分区管理，必须在不打破节点间相互联系的前提下，将整个电网空间划分成多个小型区域结构，也就是线损分台区。一般来说，一个完整的线损分台区结构需要同时包含电力用户节点、节点间影响行为、核心供电主机等多个组成结构，且在同一供电周期内，这些组成因素之间必须保持相同的工作状态，这也是抑制用户窃电行为出现的有效方法[5-6]。设Imax表示供电台区内的传输电流最大值，R1、R2表示两个不同的接入电阻数值，联立上述物理量，可将供电区域内的线损分台区统计结果表示为：

式中，i、e表示两个不同的电量统计系数，在传输电网环境中，e＞i的不等式条件恒成立，Ui表示系数i条件下的用户电压数值，Ue表示系数e条件下的用户电压数值。根据分台区统计结果，可准确估计供电区域内的线损率数值水平。

1.2 线损波动的主要因素

分台区内的线损率波动影响因素一般可以分为几类，分别如下：

1）电量失真

在电网供电台区内，引发电量失真行为的最主要原因就是电量计量装置的统计能力失真，一般来说，在此情况下，抄表结果失去真实传递的能力，且由于临时电表的使用行为并不规范，所以用户窃电行为时有发生[7]。

2）供、售电端电量抄表不能保持同期状态

对于线损分台区而言，供、售电端电量抄表不同步是一种多发性原因，随着电量传输能力的增强，供电端电量、售电端电量的不同步状态也就表现得更加明显。

3）电网结构及设备变化

为适应电网的大规模改造需求，电网结构及设备必须保持“常换常新”的状态，在此情况下，由于设备运行不稳定等问题的存在，主路及支路线损率会出现明显的波动现象[8]。

4）电网协调性的变化

为抵御电压与电流冲击，电网设备必须具备足够强的击穿力抵御能力，这种电网特性势必会导致整个网络的协调性出现改变，而线损率异常波动则成为了一种随之而来的衍生表现问题。

1.3 线损指标核定

在下达反窃电监测指令后，每一个独立的线损率指标都可分为两个层次，一个为考核性指标，另一个为激励性指标，而且出于公平性的处理原则，表现在同一线损分台区域内的指标参量都必须保持相同的表达形式，这种指标核定方式也叫双指标模式。对于反窃电在线监测行为而言，为实现对线损率波动异常行为的有效控制，并不能选取单一的线损指标作为目标计算对象，而是应该根据全局化核定原则，对所有待选指标进行全局排查，从而完成对已知用户窃电节点的全面排查[9-10]。设d1代表第一个用户窃电节点编码系数，dn代表第n个用户窃电节点编码系数，n表示待监测的用户窃电节点数量，联立式（1），可将线损率指标核定结果表示为：

式中，dˉ表示用户窃电节点编码系数均值，φ表示特征核定系数，l表示分台区内的线损率波动系数。规定在实际应用过程中，线损指标核定结果可直接影响用户窃电节点的实际分布形式。

2 反窃电在线监测方法

根据供电台区的线损异常情况分析结果，通过定义反窃电异常指标，建立反窃电评价指标体系，执行反窃电处理流程，实现考虑线损率波动异常的反窃电在线监测算法的顺利应用。

2.1 反窃电异常指标

根据窃电行为及用户切点特点，应选取电流不平衡率、电压不平衡率、相位角、交采电量四类指标作为关键计算参量。其中，电流不平衡率是指常用负序电流与正序电流之比的百分数。若用户能够保持正常用电行为，该项指标的数值水平则与三相电流大小基本保持一致[11-12]。电压不平衡率是指常用负序电压与正序电压之比的百分数。一般来说，正常用户的电压水平相对稳定，而当出现明显窃电行为时，该数值则可能随之出现异常表现状态。对于供电台区内的反窃电行为而言，功率因数、三相无功、三相有功指标都会影响相位角的数值变化情况，一般来说，若只考虑接入用户的正常用电状态，则可认为相位角指标的数值水平始终处于固定区间范围之内。在供电台区内，用户表采数据、用户交采数据始终保持相同的变化状态，即交采电量的数值表现形式始终相对稳定。

设ϑI表示电流不平衡率，ϑU表示电压不平衡率，ϖ0表示相位角初始数值，Eˉ表示交采电量输出均值，联立式（2），可将反窃电异常指标提取表达式定义为：

在供电台区内，若将电量线损率波动异常行为考虑在内，则可根据反窃电指标的提取情况，对后续电信号监测指令进行安排。

2.2 反窃电评价指标体系

为实现对用户反窃电行为的在线监测，评价指标体系需同时包含用电类型分析、用户用电量统计、功率因数计算等处理能力。一般来说，若某用户所表现的窃电嫌疑系数相对较高，则可认为该用户节点处发生窃电行为的可能性也就越大，为获得更为准确的监测结果，则可将该节点列入重点监视名单之中[13-14]。完整的反窃电评价指标体系如图1 所示。

图1 反窃电评价指标体系

在既定分台区环境中，线损率波动异常行为的表现情况受到输送电能多少、电网结构分布形式、实时电压数值等多个指标参量的共同影响。

2.3 反窃电处理流程

虽然分台区内的窃电方式千奇百怪，但最终表现结果都是：监测所得的用电量结果始终小于用户节点处的实际使用电量数值。通过反窃电评价指标体系连续不断地监测用户的用电使用状态，并根据电压、电流、电量等指标参数的异常变化行为，及时安排用电检查人员进行突击性检查，从而及时发现并制止后续的用户窃电行为[15-16]。具体的反窃电处理流程主要包括以下几个步骤：

1）在线监测与智能判断。根据实时电量数据采集结果，分析分台区内线损率波动异常行为的表现强度。

2）多维分析。根据某耗电流程中用户节点处相关信息的表现情况，验证反窃电监测指令的执行有效性。

3）关联分析。针对分台区内的线损率波动信息，对窃电节点处的数据采集情况进行分析，并最终确定电量主机能否承担传输电流的击穿作用。

4）智能诊断。分析电量异常信息处理流程，再结合台区线损率等指标参量，实现对反窃电行为的精益化管理。

3 实验分析

为验证考虑线损率波动异常行为的反窃电在线监测算法的应用能力，设计如下对比实验。选取供电能力相对稳定的供电台区作为实验环境，分别将电压、电流作为两个自变量实验指标，记录在不同指标影响下，电网支路线损率数值的具体变化情况。

电网支路线损率数值能够反映既定供电台区内，用户窃电行为的发生几率，一般来说，线损率数值越大，用户窃电行为的发生几率也就越高，反之则越低。

在既定供电台区内，电网波动电压与电流的数值变化情况如表1 所示。

分析表1 可知，在既定供电台区内，电压数值始终保持阶段性波动的变化状态，且随着供电时间的延长，这种波动式变化状态会一直循环。在波动电压的影响下，供电台区内的传输电流也保持阶段性波动的变化状态。

表1 波动电压与电流数值

在波动电流影响下，电网供电台区内支路线损率数值的变化情况如图2 所示。

图2 波动电压影响下的线损率数值

分析图2 可知，在仅考虑电压影响的前提下，随着反窃电在线监测算法的应用，电网供电台区内支路线损率波动情况与电压数值波动情况基本相同，但很明显，其平均水平得到了有限控制。而在不进行其他处理操作的情况下，电网供电台区内支路线损率数值水平明显高于理想数值水平。

在波动电流影响下，电网供电台区内支路线损率数值的变化情况如图3 所示。

分析图3 可知，在仅考虑电流影响的前提下，随着反窃电在线监测算法的应用，电网供电台区内支路线损率波动情况与电流数值波动情况完全一致，且整体均值水平始终低于理想数值。在不进行其他处理操作的情况下，电网供电台区内支路内的线损率数值开始不断增大，且其波动变化趋势并不能与理想数值曲线保持一致，整体均值水平更是远高于理想数值。

图3 波动电流影响下的线损率数值

综上可知，此次实验结论如下：

1）反窃电在线监测算法在波动电压与波动电流影响下，均能对电网供电台区内的支路线损率数值进行有效控制。

2）在既定的电网供电台区内，为避免用户窃电行为的发生，应通过有效的处理方式，对支路线损率数值进行控制。

3）随着反窃电在线监测算法的应用，电网供电台区内的支路线损率数值能够长期保持低于理想数值水平的状态，这对于维系稳定的配电网应用环境具有较强促进性作用。

4 结束语

反窃电在线监测算法在已知线损分台区统计结果的前提下，分析影响电网线损波动行为的主要因素，再通过核定线损指标的方式，对反窃电异常参量进行准确定义。一般来说，在反窃电评价指标体系中，线损率数值是影响电网应用稳定性的关键物理参量，因此为维护电网环境的相对稳定状态，应从电压波动、电流波动两个角度着手，在控制线损率数值波动行为的同时，尽量避免用户窃电行为的发生。