谈低压配电网非技术线损检测技术

2021-12-20 14:16:21 来源:写作指导

摘要:非技术线损会对电力企业的经济效益产生巨大影响,而单纯地依靠传统电表检查技术,并不能实现对于非技术线损的有效检测,而智能电表的出现,为非技术线损检测提供了良好支撑。提出了一种集成化的非技术线损检测系统,通过支持向量机与电压敏感度估计2种方法的相互配合,能够实现对各种场景下低压配电网非技术线损的正确检测。仿真结果表明,集成检测系统有着良好的应用效果。

关键词:低压配电网;非技术线损;检测系统

0引言

在电力系统运行中,线损的存在会影响电能传输的效率,损害电力企业的效益,而相比可以通过理论预测计算和防控的技术线损,以电力盗窃为主的非技术线损检测难度较大,对此,提出了一种针对低压配电网的非技术线损集成检测系统,该系统能够借助用电时间序列特征以及电压自敏感度特征,实现对用户窃电行为的有效检测,为窃电行为的防控提供参考依据。

1非技术线损概述

线损指配网在进行电能传输中,出现的电力损失或者电能异常现象,可以分为技术线损和非技术线损,前者是各种电能元件损耗的总称,可以通过理论计算进行预测,配合相应的技术措施进行控制,后者则是指因为窃电、测量误差、电表故障等非技术性因素引发的损耗,电力盗窃是其主要组成部分。线损会对电力企业的经济效益产生直接影响,严重时甚至可能引发输配电系统异常问题,需要电力企业加强重视,采取有效的措施来对线损问题进行控制。非技术线损本身具备隐蔽性的特征,想要对其进行防范和控制,需要借助专业的检测系统,因此,做好低压配电网非技术线损集成检测系统的设计非常重要[1]。

2低压配网非技术线损集成检测系统

考虑到窃电是非技术线损的主要组成部分,在构建检测系统的过程中,应该侧重于窃电行为的检测。

2.1检测方法

2.1.1支持向量机检测

支持向量机检测模块是智能电表的一个功能,可以借助有功功率测量值来对非技术线损进行检测,可对用电时间序列突变情况进行检测,明确突变发生的时间节点。在实践中,需要做好相应的窃电行为建模工作,构建具备窃电行为的用电量时间序列模型,将其分为基本窃电行为、中断窃电行为、隐蔽窃电行为和组合窃电行为。之后对窃电行为特征进行提取,大致体现在几个方面,一是均值变化,指窃电时间点前后的平均用电量差,在被平均年用电量除后,可以进行归一化处理;二是标准偏差变化,窃电行为发生后用电量标准偏差应该低于之前;三是斜率,指的是用电量时间序列的线性拟合斜率;四是对称性,指一年中首月与最后一个月用电量的百分比差异[2]。

2.1.2电压灵敏度估计

主要是通过估算网络电压灵敏度的方式来检测是否存在非技术线损问题,其会受到有功功率测量误差的影响。多数低压配电网采用的都是放射状网络配置,可以选择树形图来对拓扑进行表示,电网中的节点可以分为根节点、中间节点和叶节点,使用相关模型来表示负载,任何节点上,只要存在有功率的变化,都会引发电压的变化,可以采用线性变化对其进行表示。电压灵敏度对于低压电网的结构依赖性强,网络结构可自网络拓扑中直接获取,也可以从有功功率、无功功率以及电压幅值测量中推导得到。

2.2系统集成电压灵敏度估计

模块可以实现对于用户时间序列中不存在用电量突变的窃电行为进行检测,而支持向量机检测模块可以检测电压测量值畸变的窃电行为,两者有着不同的属性和要求,能够实现对于各种窃电行为的全面覆盖。将2种模块的输出结果进行加权相乘,可以对其优点进行集中。

2.3仿真结果

选择某供电公司2019—2020年期间的5000名住宅及商业用户,以30min作为统计窗口,进行有功功耗计算。考虑到人工检查等因素的介入,假设数据中不存在非技术线损,模拟窃电数据来对系统性能进行验证。

2.3.1支持向量机模块

该模块输出的权重表示的是依照用户年度有功功率曲线计算出的窃电概率,可以接受3种窃电行为混合训练,通过对每一种类型进行分别测试的方式,评估模块性能。结合相应的仿真结果分析,当窃电系数超过30%时,模块的AUC大于70%。

2.3.2电压灵敏度模块

该模块可以为每一个时间窗口的每一个消费者提供窃电概率计算,窗口的长度为网络节点数量的5倍。通过生成仿真试验场景的方式,可以对模块操作进行测试,生成大小在30~210节点的随机低压电网,对电网规模与窃电数量对于模块的影响进行研究。仿真结果表明,电压敏感度模块的性能并不会受到电网规模的影响,而且模块能够准确检测出被窃电量占时间段内实际用电量超过30%的窃电行为。在10%~90%改变网络节点的数量,将被窃电量占时间段内实际用电量设置为50%,分析用户数量的影响,结果如图1所示。可以明确,模块受窃电用户数量的影响同样较小[3]。

2.4集成检测系统

对集成系统进行测试,结果如表1所示。可以看出,集成检测系统具备良好的性能,可以满足非技术线损检测的需求。

2.5对比分析

将集成检测系统与现有的研究成果进行对比分析,结果如表2所示。可以发现,集成检测系统灵活性强,对于新窃电行为有着很高的适应性,而因为智能电表已经得到普及,因此运行成本基本可以忽略。同时,集成检测系统具备良好的可伸缩性,能够一次性对数千个用户的数据进行处理。

3结语

从防范非技术性线损的角度,提出了一种集成检测系统,融合了支持向量机模块和电压敏感度模块,前者能够以最少的数据要求,得到令人满意的性能指标,对窃电行为进行检测,后者可以通过对节点自灵敏度检测的方式,在电压幅度和功率测量值给定的情况下,实现对所有类型非技术线损的检测工作。借助加权乘法对2个模块进行组合,可以显著提升对于非技术线损检测的鲁棒性。对模块本身和集成系统的性能进行评估,结果显示,集成检测系统有着良好的检测性能,可以通过较低的运行成本,找到低压配电网中存在的窃电行为,为电网的安全稳定运行提供良好支撑。

参考文献:

[1]马喆非,肖勇,梁飞令,等.低压配电网线损异常智能识别方法[J].自动化技术与应用,2021(8):11-15+22.

[2]管强,黄宗丰.低压配电网中非技术线损的检测系统[J].电气自动化,2021(3):29-32.

[3]左杨,胡玉生,石智永,等.分布式光伏T接接入对低压配电网线损影响分析[J].自动化技术与应用,2020(5):109-113.

作者:赵志 单位:徐州三新供电服务有限公司沛县分公司