一种中压配电网窃电检测方法、存储介质和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种中压配电网窃电检测方法、存储介质和装置，包括如下步骤：将配电网负荷的累计电能消耗和发电机的输出功率根据能量守恒原理得到窃电信息矩阵；根据中压配电网实际运行特点建立简化的线性潮流模型；基于窃电信息矩阵获取正常用电时段与窃电时段的量测矩阵，并将量测矩阵通过线性回归得到正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵。本发明专利技术不受窃电节点与正常用电节点间量测数据不均衡特性的影响，扩大了在实际配电网中的适用范围；无需掌握准确的配网拓扑与线路参数信息，降低了在各种配网运行场景中的应用门槛；定位窃电节点的同时对各窃电节点的窃电量进行估计，提升了窃电检测的拓展价值。了窃电检测的拓展价值。了窃电检测的拓展价值。

【技术实现步骤摘要】
一种中压配电网窃电检测方法、存储介质和装置


[0001]本专利技术涉及智能电网配电领域，具体涉及一种中压配电网窃电检测方法、存储介质和装置。

技术介绍

[0002]窃电作为电力系统输配电中非技术电能损失的主要因素，严重损害了电力公司的供电收益，甚至会给电力网络的安全平稳运行造成干扰和威胁。由于用户的用电行为逐渐呈现多样化、复杂化趋势，用电正常的节点间难以表现出一致的用电规律，并且受行业性质和工作特点的影响，一些生产车间的用电量直接取决于货物的需求量，因而电能消耗经常存在较大波动，因此窃电稽查容易发生漏报和误报，窃电检测的效率较低。
[0003]现有的基于机器学习的窃电辨识方法通过深层挖掘正常用电数据集与窃电数据集间的用电模式差异，训练得到能够有效识别异常用电特征的窃电检测模型，但在窃电样本所占比例较低，或者不具有代表性的情况下，模型的窃电检测性能会很大程度受到限制。而基于状态估计的窃电识别方法需要已知配电网的拓扑结构与线路参数信息，难以应用于拓扑档案记录混乱或者更新不及时的配电网中，因此具有较强的局限性。因此，提出一种中压配电网窃电检测方法。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种中压配电网窃电检测方法、存储介质和装置，以解决现阶段窃电检测技术易受窃电节点量测占比影响，难以应用于拓扑结构与线路参数信息不确定的配电网中的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种中压配电网窃电检测方法包括以下步骤：
[0007]将配电网负荷的累计电能消耗和发电机的输出功率根据能量守恒原理得到窃电信息矩阵；
[0008]根据中压配电网实际运行特点建立简化的线性潮流模型；
[0009]基于窃电信息矩阵获取正常用电时段与窃电时段的量测矩阵，并将量测矩阵通过线性回归得到正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵；
[0010]通过分析正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵的变化，确定窃电时段的窃电节点集合；
[0011]基于最小二乘法迭代计算每个窃电节点的窃电量。
[0012]进一步地，所述将配电网负荷的累计电能消耗和发电机的输出功率根据能量守恒原理得到窃电信息矩阵包括以下步骤；
[0013]初始化窃电信息矩阵δ为1
×
M维零矩阵；其中，M为获得的量测数量；
[0014]设置量测序列标签k＝1；
[0015]分别将k时刻配电网中所有节点接入负荷所消耗的有功功率与无功功率量测加和
得到负荷累计电能消耗p
C(k)
，q
C(k)
；其中，p
C(k)
和q
C(k)
分别表示k时刻累计有功功率消耗与累计无功功率消耗；
[0016]计算电能损耗系数τ
k,p
和τ
k,q
，公式分别如下：
[0017][0018][0019]其中，p
G(k)
和q
G(k)
分别表示k时刻发电机节点输出的有功功率与无功功率；
[0020]如果电能损耗系数超出正常线损范围，即τ
k,p
>5％或τ
k,q
>5％时，判定k时刻配电网中存在窃电行为，将δ
1k
置为1；否则δ
1k
依然为0；
[0021]k＝k+1，返回计算p
C(k)
和q
C(k)
，直至遍历完所有M条量测。
[0022]进一步地，所述根据中压配电网实际运行特点建立简化的线性潮流模型包括以下步骤：
[0023]经典潮流方程的极坐标形式可表示为：
[0024][0025][0026]其中，p
i
为节点i的有功功率注入，q
i
为节点i的无功功率注入，v
i
为节点i的电压幅值，θ
ij
为节点i和节点j间的电压相角差，G和B分别为配电网的电导矩阵与电纳矩阵，i＝1,2,
…
,N；N为配电网中的节点总数；
[0027]实际运行的中压配电网具有下述特点：
[0028]各节点电压幅值的标幺值均接近1，因此有：
[0029]v
i
≈v
j
≈1
[0030]节点间的电压相角差一般在10
°
以内，因此满足以下近似：
[0031]sinθ
ij
≈θ
ij
[0032]cosθ
ij
≈1
[0033]故潮流方程分别转化为：
[0034][0035]当j等于i时，θ
ij
为零，因此潮流方程可以进一步写为：
[0036][0037][0038]其中，g
ij
和b
ij
分别为节点i、j间的电导与电纳值，g
i0
和b
i0
分别为节点i的并联电导与并联电纳；
[0039]将潮流方程转换为矩阵形式，得到线性潮流模型，可表示为：
[0040][0041]其中，[p]＝[p1…
p
N
]T
，[q]＝[q1…
q
N
]T
，[v2]＝[v
12
…
v
N2
]T
，[θ]＝[θ1…
θ
N
]T
；[]T
表示矩阵转置；H1、H2、H3、H4的元素值分别表示为：
[0042][0043][0044][0045][0046]由于电压相角数值较小，因此在不支持对节点电压相角进行量测的中压配电网中，可以将线性潮流模型进行简化，得到简化的线性潮流模型：
[0047][p]＝H1[v2]＝G[v2][0048][q]＝H3[v2]＝
‑
B[v2]。
[0049]进一步地，所述基于窃电信息矩阵获取正常用电时段与窃电时段的量测矩阵，并将量测矩阵通过线性回归得到正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵，包括以下步骤：
[0050]遍历δ，将所有值为0的元素对应的正常用电时刻组成集合ο＝{s1,s2,
…
,s
α
}，ο的基记为α；
[0051]根据集合ο，得到正常用电时段的量测矩阵
和
[0052]利用[P]，[Q]和[V2]通过线性回归得到正常用电场景下的系统导纳估计阵G
*
和B
*
，计算公式为：G
*
＝[P][V2]T
([V2][V2]T
)
‑1[0053]B
*
＝
‑
[Q][V2]T
([V2][V2]T
)
‑1[0054]以周为时间长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压配电网窃电检测方法，其特征在于，包括以下步骤：将配电网负荷的累计电能消耗和发电机的输出功率根据能量守恒原理得到窃电信息矩阵；根据中压配电网实际运行特点建立简化的线性潮流模型；基于窃电信息矩阵获取正常用电时段与窃电时段的量测矩阵，并将量测矩阵通过线性回归得到正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵；通过分析正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵的变化，确定窃电时段的窃电节点集合；基于最小二乘法迭代计算每个窃电节点的窃电量。2.根据权利要求1所述的中压配电网窃电检测方法，其特征在于，将配电网负荷的累计电能消耗和发电机的输出功率根据能量守恒原理得到窃电信息矩阵包括以下步骤；初始化窃电信息矩阵δ为1
×
M维零矩阵；其中，M为获得的量测数量；设置量测序列标签k＝1；分别将k时刻配电网中所有节点接入负荷所消耗的有功功率与无功功率量测加和得到负荷累计电能消耗p
C(k)
，q
C(k)
；其中，p
C(k)
和q
C(k)
分别表示k时刻累计有功功率消耗与累计无功功率消耗；计算电能损耗系数τ
k,p
和τ
k,q
，公式分别如下：，公式分别如下：其中，p
G(k)
和q
G(k)
分别表示k时刻发电机节点输出的有功功率与无功功率；如果电能损耗系数超出正常线损范围，即τ
k,p
>5％或τ
k,q
>5％时，判定k时刻配电网中存在窃电行为，将δ
1k
置为1；否则δ
1k
依然为0；k＝k+1，返回计算p
C(k)
和q
C(k)
，直至遍历完所有M条量测。3.根据权利要求1所述的中压配电网窃电检测方法，其特征在于，根据中压配电网实际运行特点建立简化的线性潮流模型包括以下步骤：经典潮流方程的极坐标形式可表示为：经典潮流方程的极坐标形式可表示为：其中，p
i
为节点i的有功功率注入，q
i
为节点i的无功功率注入，v
i
为节点i的电压幅值，θ
ij
为节点i和节点j间的电压相角差，G和B分别为配电网的电导矩阵与电纳矩阵，i＝1,2,
…
,N；N为配电网中的节点总数；实际运行的中压配电网具有下述特点：
各节点电压幅值的标幺值均接近1，因此有：v
i
≈v
j
≈1节点间的电压相角差一般在10
°
以内，因此满足以下近似：sinθ
ij
≈θ
ij
cosθ
ij
≈1故潮流方程分别转化为：故潮流方程分别转化为：当j等于i时，θ
ij
为零，因此潮流方程可以进一步写为：为零，因此潮流方程可以进一步写为：其中，g
ij
和b
ij
分别为节点i、j间的电导与电纳值，g
i0
和b
i0
分别为节点i的并联电导与并联电纳；将潮流方程转换为矩阵形式，得到线性潮流模型，可表示为：其中，[p]＝[p1…
p
N
]
T
，[q]＝[q1…
q
N
]
T
，[v2]＝[v
12
…
v
N2
]
T
，[θ]＝[θ1…
θ
N
]
T
；[]
T
表示矩阵转置；H1、H2、H3、H4的元素值分别表示为：的元素值分别表示为：
由于电压相角数值较小，因此在不支持对节点电压相角进行量测的中压配电网中，可以将线性潮流模型进行简化，得到简化的线性潮流模型：[p]＝H1[v2]＝G[v2][q]＝H3[v2]＝
‑
B[v2]。4.根据权利要求3所述的中压配电网窃电检测方法，其特征在于，基于窃电信息矩阵获取正常用电时段与窃电时段的量测矩阵，并将量测矩阵通过线性回归得到正常用电场景和窃电场景下的导纳估计阵，包括以下步骤：遍历δ，将所有值为0的元素对应的正常用电时刻组成集合ο＝{s1,s2,
…
,s
α
}，ο的基记为α；根据集合ο，得到正常用电时段的量测矩阵根据集合ο，得到正常用电时段的量测矩阵和利用[P]，[Q]和[V2]通过线性回归得到正常用电场景下的系统导纳估计阵G
*
和B
*
，计算公式为：G
*
＝[P][V2]
T
([V2][V2]
T
)
‑1B
*
＝
‑
[Q][V2]
T
([V2][V2]
T
)
‑1以周为时间长度单位对δ中所有δ
1k
等于1的窃电时刻k进行分组，将所有窃电时刻对应的量测数据分为ρ组；利用每组的[p]
r
，[q]
r

【专利技术属性】
技术研发人员：李铭，周明，钟健豪，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：