配电网网络化防窃电算法的有效应用

随着经济的快速发展，社会的不断进步，人们对电的需求量在逐渐扩大，电成为了人们生活必不可少的一部分。电作为一种商品在市场市场经济中进行出售，窃电现象也相伴而来。窃电行为不仅给国家造成了直接的经济损失，增加了其它用户的负担，同时也严重损害了供电企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序，给安全用电带来严重威胁。基于此，本文对配电网络化防窃电算法的有效应用进行探讨。

【关键词】配电网 网络化防窃电 状态估计

近几年来，我国经济体制结构的变化，乡镇企业、集体企业和个体经济迅速发展，电费逐年增加，引发了许多企业和个人采用窃电的方法提高自身利润的不法行为。随着科技知识的普及，一些不法分子利用科技手段窃电，窃电手段更加隐蔽，更加巧妙，其危害更大，使查处窃电的任务更为艰巨，因此使用现代化的网络防窃技术控制窃电行为对电力公司的发展具有重要意义。

1 传统防窃电措施及存在的问题

因为计量方式的不同，防窃电技术方法也不一样，但基本原理是相通的。当前国内针对不同的窃电手段采用了不同的防窃电措施。常用的窃电手段归纳起来为欠压、欠流、移相、扩差、无表等手段。

针对极为普遍的欠压窃电，防窃电的技术相对较为成熟。目前使用了“失压记录仪”对高压用户监测的方法，记录失压的累计时间，这对追补电量提供了一定的数据，由于失压计是从计量电流回路取得工作电源，当用电量小于一定值时，失压计便停止工作。如果用户负荷一旦较小，就会出现这样的情况。

针对欠流窃电，目前尚未有完善的解决方法。国内市场上先后出现了“掉电计时仪”，“失压欠流积时仪”等产品，这两种产品试图解决电流型窃电的问题，但生产厂家将电流监察值设为0，3%I，30%I，均欠科学性，难以推广。

相角型窃电，是指通过改变加在电度表上的电流与电压之间夹角的方法 达到窃电的目的。

改变接线方式的也是一种常见的窃电手段，但一般不易被注意。该方法既不破坏表计，又使电能表少计量，使实际电量和计量的电量相差很大。

对于无表窃电，可采用将电能表集中安装于电表箱或专用计量柜来解决，但对于类似农村的分散用户，实施困难；对于扩差窃电，更是防不胜防，还难以察觉。

除了上述防止用户利用一些技术手段窃取电能的措施外，在管理方面还存在一些内部管理人员利用职务之便虚报电量，从中获得利益。这也是窃电行为的一种表现形式。

从上面的叙述可以看出，由于窃电技术的多样性及窃电技术原理的不同，传统的依靠仪表装置检测的方式很难适用于所有的防窃电领域。对供电企业内部人员利用职务之便的损公利己行为更是无法监控。

2 配电网网络化防窃电算法的基本原理

2.1 算法理论依据

首先根据10kV馈线的首端的供电电量和售点电量的差值，根据专家经验的规则，设定一个阈值，超过这一指标，就认为整条馈线可能存在窃电行为，将单独进行详细的分析计算。同时，将某些高危用户（有过窃电历史等窃电可能性非常高的用户高危用户。）所属的馈线，也列入需要实时计算的馈线列表。采用配电网状态估计算法对需要详细分析计算的馈线，进行周期性的实时校验计算。

窃电行为主要通过改变配变低压侧的电流和电压的量测值来实现。因此存在窃电行为的量测点，对于一个计算网络，也就是一条馈线而言，就是一个误量测。因此，问题就归结为，如何根据配变低压侧的冗余的量测量，推测出馈线运行的状态量。如果估计值和量测值的偏差过大，就认为这个配变存在窃电可能。

网络化防窃电的核心算法采用配电网状态估计算法。通常10kV网络是三相不接地系统，各相之间可以解耦计算，通过状态估计，估算出各个配变的实时有功功率和该配变的实测有功功率进行对比，如果出现偏差量的次数大于某个值或百分比，就认为存在窃电可能，建议进行下一步的措施。

高压网的状态估计算法中，各个量测点的权重系数，根据每个表计的精度决定，而在配电网状态估计算法中，主要用于检查是否存在窃电行为，因此根据经验，可以将公变TTU的量测的权重设置的相对大些，对某些政府、国有企业的专变，也设置相关的权重，对于某些重点怀疑的专变，权重设置的最低。量测不全的馈线，导致馈线的状态估计不可观测时，算法也先提示，在哪些些点安装有限的新量测，就能达到状态估计的要求。

通过PMS获得某区用户侧的设备参数与其所属配网的线路参数，并在此基础上，利用仿真软件环境搭建该区用户侧的详细模型，将现场采集到的数据代入运行，验证模型的正确性。用该模型进行窃电仿真分析，模拟各种窃电行为（欠压、欠流、移相），手动修改各量测值，通过状态估计算法，验证算法的正确性。

2.2 网络防窃电平台系统框架

在配电网中，存在着诸多属于不同部门的应用软件系统，各个软件肩负着不同的作用。但是各个系统之间互不相关，数据存在孤岛现象，为了能够利用现有的资源获得最佳的配电网可观测性，设计开发了网络防窃电平台系统，该平台包括以下几个数据源：用电信息采集系统，负控系统，SCADA，PMS系统。如图1所示。

2.3 基于最小二乘估计的防窃电估计算法接口数据结构数据

根据状态估计的冗余性要求，结合配电网的量测状况，最佳的量测冗余配置为：有功功率，无功功率，节点电压。 鉴于配电网的数据冗余量小，且数据分散（往往需要从不同的系统去获取数据）为此系统平台将数据整合后以如下结构方式供防窃电算法使用：防窃电算法，采用面向对象的编程技术，利用boost库中的ublas矩阵实现了类StateEstimate（因本防窃电算法为采用状态估计原理实现，固采用的state estimate连个单词），C#的调用动态链接库的接口形式如下：

Int32 DateInterface（AELNodeListCLIPtr^ nodePtr，

AELBranchListCLIPtr^ branchPtr）

潮流方向以流入节点为负，流出节点为正。节点数和支路数可以通过读取链表Node和Branch的数目来获得，以list链表的方式进行传递。

3 防窃电算法算例

3.1 算例拓扑结构

算例的拓扑结构如下图，是一个十三节点的10kv线路，拓扑结构，节点支路信息分别如下，其中所有的值均以10kV，容量1MW进行标幺化，拓扑结构如图2所示。

3.2 节点数据

由于配电网的数据质量较差，尤其是电压量测值的数据缺少，所以将电压量测初始均设为了1，同时将电压的量测精度设的较低，在防窃电算法的使用中，针对节点电压不足的情况，通常采用潮流计算补全的方式，假设将节点9的PQ值分别改为0.00114，0.00013；计算结果为见表1。

从计算结果可以看出，当存在电网中存在窃电行为是可有效的查找出窃电点。就当前的算例而言，误差约为，（0.0038-0.00314）/0.00314=21.4%。根据大量的算例计算结果，采用该方法可以有效的发现窃电点，误差通常±30%以内，存在较大误差的根源为数据的冗余度低，部分量测值的精度较低，可靠性较差。由于该功能的主要目的是发现窃电点，并利用状态估计的方法校核是否确实存在窃电行为，同时可以给出一个大致的窃电量用作参考。对窃电行为的真实处置有具体规定确定，所以具有较高的实用价值。

4 结语

综上所述，本文重点对配电网网络化防窃电算法的应用进行了分析探讨，并进行了模拟仿真。试验证明，此算法可以准确的发现窃电点，应用价值高。

参考文献

[1]韩松林.对几种防窃电电路的功能分析[J].电测与仪表，1999，（07）：94-95.

[2]F.C.Schweppe，J.Wildes，D.B.Rom.PowerSystemStatic State Estimation[J].IEEE Trans.On PAS 1997，89（1）：120-135.

[3]韩颖.窃电网络特征分析及其判定方法[D].硕士学位论文，华北电力大学，2008：12-13.

作者简介

应东琴（1975-），女，浙江永康市人。大学本科学历。现为国网浙江永康供电公司工程师，从事电力调度方面的工作。

作者单位

国网浙江永康供电公司 浙江省永康市 321300