基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法及装置与流程

1.本发明涉及电力监控技术领域，尤其涉及一种基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法及装置。


背景技术：

2.随着智能电能表的普及，用电情况的复杂性增加，异常用电行为也出现隐蔽化、科技化的趋势。非法地对供电线路进行改动，人为对计量装置进行破坏，对电网供用电安全构成了威胁，在线智能识别用电异常的需求与日俱增。目前各省电网部门针对用电异常开展了工作，一般选用依据国网《计量异常在线监测最新判定规则》对用电异常现象进行判别。
3.针对三相三线用户，目前国网普遍采用电流三相不平衡识别模型，通过计算用户三相电流不平衡率来识别用电用户异常识别，具体为：电流不平衡率：i
a
、i
b
、i
c
分别为三相电流，k值为电流不平衡率限定阈值，通常设定为50%。
4.各相电流绝对值均大于0的情况下，按照（三相电流最大值
‑
最小值）/最大值计算电流不平衡率，判断是否越限。在该判断方法中，由于部分生产中电压波动，单相负载不平衡，都会造成三相电流不平衡，造成基于电流不平衡进行用电异常识别命中率下降，同时采用比值会忽略量纲的影响造成误差。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法及装置，用以解决现有技术中采用电流三相不平衡识别模型计算电流不平衡率的方法识别用电异常会造成三相电流不平衡，异常识别命中率下降，形成识别误差的问题。
6.根据本发明第一方面实施例的基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法，包括：获取用电数据中的疑似异常数据，所述疑似异常数据满足：工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值、各相电流中当前时间点的相位电流大于前一时间点的相位电流、当前时间点与前一时间点的快相电流之差大于当前时间点的慢相电流；计算在三相三线电路负荷曲线中，所述疑似异常数据中快相电流曲线区间段与慢相电流曲线区间段所形成的面积差；若所述面积差大于第一阈值，且在所述疑似异常数据内的快相电流最大值大于电流最大阈值，则判定该疑似异常数据为用电异常数据。
7.根据本发明的一些实施例，所述工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值，包括：所述各相电流大于所述电流爬坡阈值的时长大于时间阈值。
8.根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在计算所述面积差之前，对所述疑似异常数据进行平滑处理。
9.根据本发明的一些实施例，所述疑似异常数据还满足：慢相电流最大值与快相电流最大值的比值i smax
/i
fmax
小于快慢相相似度阈值。
10.根据本发明的一些实施例，所述疑似异常数据还满足：各相位点电流i
n
减去各相电流均值i
′
的值、与所述i
′
的比值小于波动率阈值的相位点数，在总相位点数的占比小于等于所述快慢相相似度阈值。
11.根据本发明第二方面实施例的基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断装置，包括：数据获取模块，用于获取用电数据中的疑似异常数据，所述疑似异常数据满足：工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值、各相电流中当前时间点的相位电流大于前一时间点的相位电流、当前时间点与前一时间点的快相电流之差大于当前时间点的慢相电流；数据计算模块，用于计算在三相三线电路负荷曲线中，所述疑似异常数据中快相电流曲线区间段与慢相电流曲线区间段所形成的面积差；数据判断模块，用于判断所述数据计算模块计算所得的所述面积差与第一阈值的大小，且在所述疑似异常数据内的快相电流最大值大于电流最大阈值，则判定该疑似异常数据为用电异常数据。
12.根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：所述各相电流大于所述电流爬坡阈值的时长大于时间阈值。
13.根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块还用于在计算所述面积差之前，对所述疑似异常数据进行平滑处理。
14.根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：慢相电流最大值与快相电流最大值的比值i smax
/i
fmax
小于快慢相相似度阈值。
15.根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：各相位点电流i
n
减去各相电流均值i
′
的值、与所述i
′
的比值小于波动率阈值的相位点数，在总相位点数的占比小于等于所述快慢相相似度阈值。
16.采用本发明实施例，先获取满足条件的疑似异常数据，再对疑似异常数据进行异常识别，缩小了异常用电的定位范围，提高了异常用电识别的准确度，且降低了现场核查的工作难度与工作量。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
18.通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：图1是本发明第一方面实施例中异常用电判断方法的流程示意图；图2是本发明第二方面实施例中异常用电判断装置的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
20.根据本发明第一方面实施例的基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法，如图1所示，包括：s1，获取用电数据中的疑似异常数据，所述疑似异常数据满足：工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值、各相电流中当前时间点的相位电流大于前一时间点的相位电流、当前时间点与前一时间点的快相电流之差大于当前时间点的慢相电流；s2，计算在三相三线电路负荷曲线中，所述疑似异常数据中快相电流曲线区间段与慢相电流曲线区间段所形成的面积差；这里需要说明的是，曲线区间段所构建的面积为：曲线区间段的首尾两个端点m1、m2在x轴上的映射点为x1，x2，点m1与点x1的连线为第一直线段，点m2与点x2的连线为第二直线段，点x1与点x2的连线为第三直线段，第一直线段、第二直线段、第三直线段与曲线区间段构造成的封闭图形的面积。
21.s3，若所述面积差大于第一阈值，且在所述疑似异常数据内的快相电流最大值大于电流最大阈值，则判定该疑似异常数据为用电异常数据。
22.采用本发明的实施例，先获取满足条件的疑似异常数据，再对疑似异常数据通过计算快慢相电流面积差进行异常识别，缩小了异常用电的定位范围，提高了异常用电识别的准确度，且降低了现场核查的工作难度与工作量。
23.在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。
24.根据本发明的一些实施例，所述第一阈值k4可以根据不同的用电场景进行改变，例如，在本发明的一些实施例中，所述第一阈值k4可以设置为k4=0.5。
25.根据本发明的一些实施例，所述电流最大阈值k5可以根据不同的用电场景进行改变，例如，在本发明的一些实施例中，所述电流最大阈值k5可以设置为k5=0.6。
26.根据本发明的一些实施例，所述电流爬坡阈值k6可以根据不同的用电场景进行改变，例如，在本发明的一些实施例中所述电流爬坡阈值k6可以设置为k6﹥3。
27.根据本发明的一些实施例，获取用电数据中的工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值的部分数据通过运用在负荷曲线图中划线的方法选取，在负荷曲线图中划的线代表电流爬坡阈值，超过划线部分的负荷曲线即工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值的数据部分。
28.根据本发明的一些实施例，在进行划线前还需要进行高负荷判断断，选出工作电流i
work
，所述工作状态下的电流根据以下公式获得：i
work
=95%分位点[max（i
ab
，i
cb
）]，其中，95%分位点表示a、b相位电流中电流分位点的值从零到最大值依次排布，选取其中前95%分位点的值。
[0029]
选取i﹥i
work
的部分作为后续获取疑似异常数据的用电数据。
[0030]
根据本发明的一些实施例，所述疑似异常数据中快相电流曲线区间段与慢相电流
曲线区间段所形成的面积差通过如下公式计算获得：，其中i
f
表示快相电流，i
s
表示慢相电流。
[0031]
根据本发明的一些实施例，所述工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值，包括：所述各相电流大于所述电流爬坡阈值的时长大于时间阈值n。根据数据点索引位置可计算出连续满足异常条件的长度，选出长度大于n个单位时长的窗口，在本实施例中设置n﹥8，每个单位时长为15min 。设定各相电流大于电流爬坡阈值的时长大于时间阈值这一条件，可以避免在短时间内形成的电流上升而造成疑似异常数据的获取误差。
[0032]
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：在计算所述面积差之前，对所述疑似异常数据进行平滑处理。所述平滑处理表示：在对负荷曲线图进行划线后所取得的疑似异常数据曲线中，虽然总体电流处于上升趋势，但此部分包含有若干较小的电流波动的数据，将所述若干电流波动数据修改为平滑的上升曲线，可以去除若干异常点的干扰。
[0033]
根据本发明的一些实施例，所述疑似异常数据还满足：慢相电流最大值与快相电流最大值的比值i smax
/i
fmax
小于快慢相相似度阈值。去除不满足该条件的数据，可以排除一些快相电流和慢相电流曲线比较相似的干扰数据，提高异常用电的判断的准确度。
[0034]
根据本发明的一些实施例，所述快慢相似度阈值k2可以根据不同的用电场景进行改变，例如，设置k2﹥0.8。
[0035]
根据本发明的一些实施例，所述疑似异常数据还满足：各相位点电流i
n
减去各相电流均值i
′
的值、与所述i
′
的比值小于波动率阈值的相位点数，在总相位点数的占比小于等于所述快慢相相似度阈值。
[0036]
去除快、慢相电流中均不满足上述条件的数据曲线，可以排除数据中的干扰数据，提高异常用电的判断的准确度。
[0037]
根据本发明的一些实施例，所述波动率阈值k3反映各相位点波动允许的范围，例如，设置k3﹥0.4，所述波动率阈值k3可以根据不同的用电场景进行改变。
[0038]
下面以一个具体的实施例详细描述基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0039]
本发明根据三相三线用户负荷规律，选取电流有效上升窗口，正常情况下，用户无论生产时段和生活时段，功率ac相位曲线应该近似相等或存在差异但基本走势一致，若出现不同于这两种情况的曲线模式，则判定为电流爬坡异常，认为其可能存在异常用电现象。
[0040]
首先，进行高负荷判断，根据如下公式选出工作电流i
work
：i
work
=95%分位点[max（i
ab
，i
cb
）]，其中，95%分位点表示a、b相位电流中电流分位的值从零到最大值依次排布，选取其中前95%分位点的值。
[0041]
运用划线的方式，选出在i﹥i
work
条件下，即电流负荷数据中处于工作状态下，负荷曲线图中大于电流爬坡阈值k6的部分，例如，k6﹥3。并根据数据点索引位置可计算出连续满足异常条件的长度，例如，选出连续满足异常条件的长度大于8个单位时长的数据，每个单位时长为15min。
[0042]
将划线后获取的数据中，将包含最大电流值的相电流记为快相电流，另一项记为
慢相电流。
[0043]
对所述疑似异常数据进行平滑处理。所述平滑处理表示：在对负荷曲线图进行划线后所取得的疑似异常数据曲线中，虽然总体电流处于上升趋势，但此部分包含有若干较小的电流波动的数据，将所述若干电流波动数据修改为平滑的上升曲线，可以去除若干异常点的干扰。
[0044]
在平滑处理完毕后要去除干扰项，但要先找到负荷电流为一直上升条件数据，即复合各相电流中当前时间点的相位电流大于前一时间点的相位电流、当前时间点与前一时间点的快相电流之差大于当前时间点的慢相电流。
[0045]
以上逻辑已满足电流上升数据的检测条件，由于需要寻找的是电流爬坡异常曲线，因此如快慢相相差不大的曲线应当作为干扰项予以去除，故增加如下判断条件：慢相电流最大值与快相电流最大值的比值i smax
/i
fmax
小于快慢相相似度阈值，设置快慢相相似度阈值k2﹥0.8。
[0046]
去除不满足该条件的数据，可以排除一些快相电流和慢相电流曲线比较相似的干扰数据，提高异常用电的判断的准确度。
[0047]
再去除满足以下条件的干扰数据：各相位点电流i
n
减去各相电流均值i
′
的值、与所述i
′
的比值小于波动率阈值的相位点数，在总相位点数的占比大于所述快慢相相似度阈值k2。设置波动率阈值k3﹥0.4。
[0048]
最后，根据计算快相电流曲线区间段与慢相电流曲线区间段所形成的面积差，其中i
f
表示快相电流，is表示慢相电流。若所述面积差大于第一阈值k4，设置为k4=0.5，且在所述疑似异常数据内的快相电流最大值大于电流最大阈值k5，设置为k5=6，则判定该疑似异常数据为用电异常数据。
[0049]
采用本实施例中的技术方案，先找疑似异常条件筛选出疑似异常数据，缩小了异常用电的定位范围，再根据面积差计算公式计算出疑似异常数据中的快慢相电流电流面积差，通过与第一阈值进行比较，判断疑似异常数据是否为用电异常。提高了异常用电识别的准确度，且降低了现场核查的工作难度与工作量。
[0050]
需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，可以将各个实施例进行不同的自由组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0051]
本发明第二方面实施例提出一种基于三相三线电路负荷曲线的异常用电判断装置，如图2所示，包括：数据获取模块，用于获取用电数据中的疑似异常数据，所述疑似异常数据满足：工作状态下各相电流大于电流爬坡阈值、各相电流中当前时间点的相位电流大于前一时间点的相位电流、当前时间点与前一时间点的快相电流之差大于当前时间点的慢相电流、电流的最大值大于电流最大阈值；数据计算模块，用于计算在三相三线电路负荷曲线中，计算数据获取模块获取的所述疑似异常数据中快相电流曲线区间段与慢相电流曲线区间段所形成的面积差；数据判断模块，用于判断所述数据计算模块计算所得的所述面积差与第一阈值的
大小，若所述面积差大于第一阈值，且在所述疑似异常数据内的快相电流最大值大于电流最大阈值，则判定该疑似异常数据为用电异常数据。
[0052]
采用本实施例提供的方案，通过数据获取模块按照相关条件获得疑似异常数据，缩小了异常用电的定位范围。再利用数据计算模块计算疑似异常数据中的面积差，最后使用数据判断模块对计算所得的面积差与第一阈值比较，从而判断出是否异常用电。提高了异常用电识别的准确度，且降低了现场核查的工作难度与工作量。
[0053]
根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：所述各相电流大于所述电流爬坡阈值的时长大于时间阈值。
[0054]
根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块还用于在计算所述面积差之前，对所述疑似异常数据进行平滑处理。所述平滑处理表示：在对负荷曲线图进行划线后所取得的疑似异常数据曲线中，虽然总体电流处于上升趋势，但此部分包含有若干较小的电流波动的数据，将所述若干电流波动数据修改为平滑的上升曲线，可以去除若干异常点的干扰。
[0055]
根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：慢相电流最大值与快相电流最大值的比值i smax
/i
fmax
小于快慢相相似度阈值。
[0056]
根据本发明的一些实施例，所述数据获取模块获取的所述疑似异常数据还满足：各相位点电流i
n
减去各相电流均值i
′
的值、与所述i
′
的比值小于波动率阈值的相位点数，在总相位点数的占比小于等于所述快慢相相似度阈值k2。
[0057]
采用本发明提供的异常用电判断装置，通过数据获取模块按照相关条件获得疑似异常数据，排除了部分干扰数据，缩小了异常用电的定位范围。再利用数据计算模块计算疑似异常数据中的面积差，最后使用数据判断模块对计算所得的面积差与第一阈值比较，从而判断出是否异常用电。提高了异常用电识别的准确度，且降低了现场核查的工作难度与工作量。
[0058]
需要说明的是，在本说明书的描述中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。