基于大数据发现专变计量装置窃电的方法研究

摘 要：通过分析专变用户窃电电压、电流、行度数据，对专变用户窃电的相关数据进行建模，提出一种有效、精准定位电流互感器二次侧短接分流窃电客户的方法。相对于现场人工用电检查和利用计量自动化系统的单一数据分析方法，该方法更全面、更具有针对性，大大缩小了现场核查范围，提高了工作效率和质量，同时可以发现专变用户电流二次回路异常的情况。

关键词：窃电；计量自动化系统；计量装置；电流二次回路

中图分类号：TM933    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2023）13-0070-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.13.018

0    引言

专变计量装置是安装在用电量较大的用户处的计量装置，是供电企业和用户贸易结算的“秤杆子”，用于保障供用电双方的合法权益[1]。它包括电能表、负控管理终端、计量柜（计量表箱）、电压互感器、电流互感器、试验接线盒及其二次回路等。专变用户窃电是指用户企图使供电企业专变计量装置不准或者失效，来达到少交或不交电费的目的。专变用户计量装置现场接线方式分为三相三线制和三相四线制，它们的电能（有功功率）计算公式分别为：

由计算公式（1）（2）可知，减少计量电压、计量电流、功率因数等任一参数，都会造成计量的功率变少，从而达到窃电的目的。按照这个原理，将窃电手段进行分类，大体可分为欠压法窃电、扩差法窃电、移相法窃电、欠流法窃电、无表法窃电等[2-5]。

1    专变用户识别方法

近年来，现场用电检查员利用计量自动化系统采集的数据发现了大部分的客户窃电情况，其采集的数据包括：专变客户电能表、负控管理终端分相电压、电流、功率因数、行度等运行电气量数据，负控管理终端异常告警（包括电能表时鐘异常和编程时间更改、电能表飞走/停走、终端停电/来电告警、电能表开盖告警、电压电流逆向序等），线路日、周、月同期线损相关数据，用户的负荷曲线数据（包括日电量、周电量、月电量）等。

1.1    欠压法窃电

欠压法窃电是指专变用户通过干扰计量装置电压回路，使之小于实际电压，进而减少电能计量的窃电方法，可以通过比对采集电压发现欠压法窃电（低于额定电压）。

1.2    扩差法窃电

扩差法窃电是指专变用户通过更改电能表内部的结构、工作机理或固有参数，进而扩大计量装置计量误差，干扰电能表正确计量，从而减少电能计量的窃电方法，可以通过比对电能表和负控终端的电量发现人为改动电能表内部元件。

1.3    移相法窃电

移相法窃电是指专变客户更改计量装置计量电压、电流之间相位关系，进而减少电能计量的窃电方法，可以通过功率因数、比对电能表和负控终端对应的电压/电流或者结合用户用电与电流的方向判断发现此类窃电。

1.4    欠流法窃电

欠流法窃电是指专变用户通过短路或者断路的方式减少计量电流回路的电流，进而减少电能计量的窃电方法。比如，在电能表电流回路换装了贴片电阻，造成采样电流小于实际输入电流，可以对比电能表和负控终端的电流/电量发现此类窃电。但是近年来，欠流法窃电手法越来越隐蔽，常规的用电检查和简单地比对计量自动化系统的基础数据很难发现，比如电流互感器二次侧短接分流窃电等。

本文通过对客户窃电电压、电流、电量、线路同期线损异常率等数据进行分析并建模[6]，及时发现电流互感器二次侧短接分流的窃电行为，保障专变计量装置准确可靠运行，保障供用电双方的合法权益。

2    专变计量装置电流互感器二次侧短接分流窃电

电流互感器二次侧短接分流窃电即专变用户通过特殊方式破坏计量柜的铅封，用很细的软铜线在计量柜内的线槽内短接电流互感器二次回路，造成部分电流分路短接，进而减少电能计量的窃电方法。现场接线[7]如图1所示。

根据磁势平衡原理：

W1I1=W2I2+W3I3（3）

该类窃电是一种极其隐蔽的手段，现有各种发现方法存在明显的不足，很难发现。

第一，用电检查员现场不易发现计量柜的铅封有破坏，无法通过计量柜门窥视发现短接点，且窃电用户采用多相分流的方法，无法通过电流不平衡以及电流异常发现疑点。

第二，根据南方电网典型设计手册，现场专变计量装置对应的电流互感器和电能表（负荷管理终端）安装在不同的位置。负荷管理终端异常告警类型不包括计量装置下柜门的打开告警，所以不能通过负荷管理终端异常告警发现疑点。

第三，很难仅仅通过10 kV馈线线损率异常分析发现疑点，因为单个用户窃电的电量不一定可以影响10 kV馈线线损异常。假设10 kV馈线线损率异常，需结合线路运行方式、拓扑结构、所有客户计量装置运行情况等通过月度线损分析进行综合判断。这样通过10 kV馈线线损率异常发现窃电的周期较长。

第四，根据南方电网典型设计手册，负荷管理终端和电能表是接在同一电流回路中，无法通过电能表和负控终端的电量对比来发现疑点。

第五，用户用电性质较为复杂，受天气、季节、节假日、客户产品生产需求等（比如夏天开空调电量递增，春节停工放假电量递减）影响，不具备连续性和规律性，客户用电量波动较大，无法通过单一的电量突减发现疑点。

3    窃电模型的建立

本文针对已发现的电流互感器二次侧短接分流窃电用户共同特征，提炼出此类窃电共性特征，给同一类型特征不同的严重程度赋予不同的权重，先分别计算每项特征值分量，再将各个分量相加求出综合特征值，当综合特征值大于预设阈值时，发出疑似窃电告警信息，给计量运维及用电检查现场查处提供数据支撑。

3.1    分析共性特征

1）用户在正常生产过程中，用电设备不变的情况下，如生产总量不变，用户窃电以后，用电量减少，从而达到了少交或者不交电费的目的。特征1：用电量减少，用A表示。2）由于带电短接电流互感器二次侧存在人身触电的风险，一般窃电者不会冒着生命危险去操作。特征2：需要停电操作，用B表示。3）窃电会造成计量装置少计电量，10 kV馈线线损输出电量减少，从而线损率增大。特征3：10 kV馈线线损率增大，用C表示。4）由于窃电日期不确定，如何选择对比周期至关重要。假设某用户上月某一日窃电，上月这个周期既不是一个完整的正常用电周期，也不是一个完全的窃电周期，所以说上月这个周期是一个不确定周期，在电量和线损率对比时不能用这个周期。那上上个月就是一个完整的正常用电周期，本月是一个完全的窃电周期，这两个周期的电量和线损率对比就非常明显，采用这样的取样周期称为“隔周期对比法”，那特征1和特征3的对比方法就采用隔周期对比法。特征2是在停电操作过程中，负荷管理终端会产生停电和来电告警，根据实际运行经验，负荷管理终端的来电告警更准确。

例：某用户2020年8月22日在电流互感器二次侧接线端子处短接分流窃电，其前后电量及A值计算如表1所示。

从表1数据可以看出，使用2020年9月份的电量和2020年7月份的电量进行对比，差异非常明显；如果用2020年8月份和2020年7月份的电量对比，差异反而不明显。该用户2021年3月25日被查处恢复，恢复后电量对比也很明显（表2）。

3.2    窃电判断模型

本文在省计量自动化系统的基础上开发专变用户电流互感器二次侧短接分流窃电系统，同时获取省计量自动化系统的终端告警、客户电量、10 kV馈线线损模型等，以計量点为计算颗粒度，在计算过程中剔除换表、负线损率等影响，窃电分析逻辑流程图如图2所示。

其中3个特征值计算如下。A值计算：（上上周期电量-本周期电量）/上上周期电量×100%；B值计算：上周期内有来电告警为1，无来电告警为0；C值计算：（本周期10 kV馈线线损率-上上周期10 kV馈线线损率）/本周期10 kV馈线线损率×100%。

为使综合特征值更准确，对不同的特征值赋予不同的权重系数。

A值不同区间对应的权重系数：当50%≤A＜100%时，权重系数为2；当25%≤A＜50%时，权重系数为1；当0≤A＜25%时，权重系数为0.5；当A＜0时，权重系数为0。

当然，A值区间可以再细分，权重系数约束条件为0≤Xi＜Xi-1＜…＜X1≤2。

B值权重系数为1。

C值不同区间对应的权重系数：当50%≤C＜100%时，权重系数为2；当25%≤C＜50%时，权重系数为1；当0≤C＜25%时，权重系数为0.5；当C＜0时，权重系数为0。

当然，C值区间也可以再细分，权重系数约束条件为0≤Yi＜Yi-1＜…＜Y1≤2。

综合特征值：

F=Xi×A+1×B+Yi×C（4）

F大于阈值时（预设阈值为3），输出疑似窃电告警清单，供计量运维及用电检查人员现场查处。

目前，专变用户计量装置电流互感器二次侧短接分流窃电发现的样本数还比较少，其权重系数、预设阈值仍需进一步修正。

4    结束语

本文针对专变用户窃电特征，给出识别方法，详细介绍了计量装置电流互感器二次侧短接分流窃电模型，针对该类型提出了隔周期取样对比的方法，同时结合用户用电量情况、负控管理终端告警情况、用户所在10 kV馈线线损率等，计算出综合特征值，提出一种多维度结合发现专变计量装置电流互感器二次侧短接分流窃电的方法，相比单一类型的判断方法更全面。但本文仅对专变用户窃电进行了分析，未考虑低压三相带CT用户等情况，仍需进一步完善算法，研究适用于各种类型窃电的判断方法。

[参考文献]

[1] 中国南方电网有限责任公司.10 kV及以下业扩受电工程典型设计图集（2018版）[EB/OL].（2019-01-17）[2023-03-

04].https：//max.book118.com/html/2019/0116/60430

03050002002.shtm.

[2] 阳弼国，李理，范幸.精准反窃电的分析与研究[J].大众用电，2021，36（7）：14-16.

[3] 陈佳鹏，陈卫钢，蔡振亮，等.基于计量自动化系统的专变用户窃电识别方法[J].大众用电，2019，34（11）：31-32.

[4] 朱俏婷，何敏生.专变三相三线电能计量装置在线监测分析与应用[J].机电工程技术，2021，50（5）：192-194.

[5] 顾博.专变用户窃电查处的案例分析及思考[J].重庆电力高等专科学校学报，2014，19（2）：34-35.

[6] 刘盛，朱翠艳.应用数据挖掘技术构建反窃电管理系统的研究[J].中国电力，2017，50（10）：181-184.

[7] 金萍.计量二次回路中分流故障的分析与处理[J].江苏电机工程，2007，26（2）：30-31.

收稿日期：2023-03-27

作者简介：朱俏婷（1990—），女，广东兴宁人，工程师，技师，研究方向：电能量数据分析、同期“四分线损”管理等。