一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法技术

本发明专利技术提出了一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，在用电信息采集系统主站的历史数据库中选取指定地区在指定时间段内的用户历史数据；对采集的用户历史数据进行预处理，去除用户历史数据中存在的缺失值和异常值，基于预处理修正后的用户历史数据构建台区拓扑结构；根据台区拓扑结构中同一相别下智能电表所采集的序列数据，通过计算同一相别所有用户的相电压，使得使用时间序列内不同电表数据计算得到的相电压矩阵方差最小，建立线路参数估计模型；利用带时标的量测数据对线路参数进行估计，并计算各节点线路参数平均值；通过比较线路同节点不同用户间的线路阻抗值估计值，确定所有用户线路阻抗所属范围，生成窃电预测的线路排查对象。预测的线路排查对象。预测的线路排查对象。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法


[0001]本专利技术涉及低压配电网运行
，尤其涉及一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法。

技术介绍

[0002]低压配电网是直接面向用户的供电网络，对于提高用户的供电可靠性具有非常重要的意义。近年来随着社会经济的发展，由于各种老旧小区的线路改造和新增用户的线路随意更改等问题，导致台区档案往往更新不及时，与实际线路信息不完全一致。精确的配电网拓扑模型明确了台区内各用户与配电变压器的相位连接关系，是保证配电系统安全稳定运行的关键。精确的低压配电网拓扑模型是台区进行线损分析、三相平衡、窃电分析等应用的基础，提高了台区供电的可靠性。当台区出现检修、故障等状况需要分区域停电时，可以根据台区拓扑模型提前通知停电区域内的各个用户，让用户在停电前有所准备，提高了用户的用电体验。
[0003]造成线路故障的原因有很多，譬如线路外力损伤、绝缘受潮、化学腐蚀、线路本体正常老化等。随着线路投入运行的年限增长，线路老化现象始终会发生。对于配电线路而言，导致线路老化的因素有很多，譬如运行电压、温度、湿度、酸碱度等。有效预警到达老化阈值的线路并对接近使用寿命的线路进行更换具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述提到的问题，提供了一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、在用电信息采集系统主站的历史数据库中选取指定地区在指定时间段内电压、电流、功率、电量的用户历史数据；
[0007]步骤二、对采集的用户历史数据进行预处理，去除用户历史数据中存在的缺失值和异常值，基于预处理修正后的用户历史数据构建台区拓扑结构；
[0008]步骤三、根据台区拓扑结构中同一相别下智能电表所采集的序列数据，通过计算同一相别所有用户的相电压，使得使用时间序列内不同电表数据计算得到的相电压矩阵方差最小，建立线路参数估计模型；
[0009]步骤四、利用带时标的量测数据对线路参数进行估计，并计算各节点线路参数平均值；通过比较线路同节点不同用户间的线路阻抗值估计值，确定所有用户线路阻抗所属范围，生成窃电预测的线路排查对象。
[0010]其中，在对采集的用户历史数据进行预处理的步骤中，
[0011]缺失值用缺失值前后时刻的平均值来进行填补；异常值包括电压有效值过低和数据采集间隔不一致两类，电压有效值小于额定电压40％时该测量点数据剔除，数据采集间
隔不一致时进行填补处理。
[0012]其中，在建立线路参数估计模型的步骤中，
[0013]对于任意一条负荷节点n到源节点M的支路，在任意时刻t该支路均存在如下电压关系
[0014]dU
tn
＝ΔU
tn
+jδU
tn
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015]其中该支路电压降的纵向分量和横向分量分别表示为：
[0016][0017][0018]根据支路两端的电压关系，则该支路始端电压可表示为
[0019][0020]联立式(2)
‑
(4)可得
[0021][0022]式中：U
Mtn
表示时刻t用户n所属支路的源节点电压估计值；R
n
为该支路电阻估计值，X
n
为该支路电抗估计值；U
tn
、P
tn
、Q
tn
分别表示t时刻该负荷节点n的节点电压、有功功率、无功功率，均可由安装在用户侧的智能电表测量获得；当该支路用户节点电压、有功功率、无功功率已知支路阻抗R
n
、X
n
未知时，式(5)中的端电压U
Mtn
可表示为支路阻抗R
n
、X
n
的函数：
[0023]U
Mtn
＝f(R
n
,X
n
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0024]根据AMI系统提供的长时间序列量测数据，由公式(6)推导出N个用户在T个时刻的电压矩阵如公式(7)所示
[0025][0026]式中：U
Mtn
(t＝1,2,
…
,T)表示在时刻t用户n所属支路的源节点电压估计值，T为测量周期内用户n量测数据的记录时刻总数；
[0027]矩阵(7)第t行元素的方差为
[0028][0029]式中U
Mt
为时刻t源节点M电压的测量值；矩阵(7)每行元素的方差平均值为
[0030][0031]当公式(9)取最小值时，此时得到的各支路阻抗参数是方程的最优解；对未知参数R
n
、X
n
的求取转化成在测量周期内求电压矩阵(7)每行元素方差平均值的优化问题，即
[0032][0033]其中，在通过比较线路同节点不同用户间的线路阻抗值估计值，确定所有用户线路阻抗所属范围的步骤中，包括：
[0034](1)比较线路同节点不同用户间的线路阻抗值估计值，用户的用电行为由线路参数健康状态决定；
[0035]线路状态判断依据具体内容如下：
[0036]以下出现字母分别代表：X
n
——用户n线路阻抗估计值与同节点不同用户间的线路阻抗值估计平均值的比值，R
n
——用户n线路阻抗估计值，R
var
——用户n同节点剩余所有用户间的线路阻抗估计的平均值；
[0037]基本判据1：表明线路处于正常状态；
[0038]基本判据2：表明线路处于故障状态；
[0039](2)当X≥10时，表明用户对应的线路阻抗超过同节点其他用户的线路阻抗的警告阈值，用户线路可能存在线路老化断线危险、局部接触电阻过大、线路损坏、窃电情况，对现场运维人员的进一步核查作出指导。
[0040]区别于现有技术，本专利技术的基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，根据用电信息采集系统主站的历史数据库中的量测信息实时估计供电线路的阻抗，通过判断线路的运行状态，对老化线路提前进行更换，窃电用户进行排查，可以有效降低线路损坏带来的影响。本专利技术基于线路参数估计的用户供电线路健康状态评估，提前确定了线路的变化状态，对于存在老化的线路作出更换指示，对于存在明显窃电特征的用户进行追查，加强了用户的用电管理。
附图说明
[0041]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0042]图1是本专利技术提供的一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法的流程示意图。
[0043]图2是本专利技术提供的一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法中数据预处理的流程示意图。
[0044]图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、在用电信息采集系统主站的历史数据库中选取指定地区在指定时间段内电压、电流、功率、电量的用户历史数据；步骤二、对采集的用户历史数据进行预处理，去除用户历史数据中存在的缺失值和异常值，基于预处理修正后的用户历史数据构建台区拓扑结构；步骤三、根据台区拓扑结构中同一相别下智能电表所采集的序列数据，通过计算同一相别所有用户的相电压，使得使用时间序列内不同电表数据计算得到的相电压矩阵方差最小，建立线路参数估计模型；步骤四、利用带时标的量测数据对线路参数进行估计，并计算各节点线路参数平均值；通过比较线路同节点不同用户间的线路阻抗值估计值，确定所有用户线路阻抗所属范围，生成窃电预测的线路排查对象。2.根据权利要求1所述的基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，其特征在于，在对采集的用户历史数据进行预处理的步骤中，缺失值用缺失值前后时刻的平均值来进行填补；异常值包括电压有效值过低和数据采集间隔不一致两类，电压有效值小于额定电压40％时该测量点数据剔除，数据采集间隔不一致时进行填补处理。3.根据权利要求1所述的基于线路阻抗参数估计的窃电预测方法，其特征在于，在建立线路参数估计模型的步骤中，对于任意一条负荷节点n到源节点M的支路，在任意时刻t该支路均存在如下电压关系其中该支路电压降的纵向分量和横向分量分别表示为：其中该支路电压降的纵向分量和横向分量分别表示为：根据支路两端的电压关系，则该支路始端电压可表示为联立式(2)
‑
(4)可得式中：U
Mtn
表示时刻t用户n所属支路的源节点电压估计值；R
n
为该支路电阻估计值，X
n
为该支路电抗估计值；U
tn
、P
tn
、Q
tn
分别表示t时刻该负荷节点n的节点电压、有功功率、无功功率，均可由安装在用户侧的智能电表测量获得；当该支路用户节点电压、有功功率、无功功率已知支路阻抗R
n
、X
n

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆生，李彦兆，郭贺宏，原敏宏，韩肖清，郭尊，原帅，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：