用于處理配電網絡中的用電量計量的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及配電網絡領域，提供了一種用于處理配電網絡中的用電量計量的方法和裝置。該方法包括：獲取所述多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值；根據所述電壓的計量值，獲得所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降；獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩陣R，其中，所述饋線相關性矩陣R表示所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降與其用電量之間的線性關系；根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降以及所述用電量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常。通過所述方法和裝置，可以幫助配電系統(tǒng)識別可能的竊電行為。
【專利說明】用于處理配電網絡中的用電量計量的方法和裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電網絡，尤其涉及用于處理配電網絡中的用電量計量的方法和裝 置。

【背景技術】
[0002] 竊電是配電系統(tǒng)一直以來需要面對的一個問題。每年由于竊電而導致的能源損失 可高達上千萬千瓦時。由于配電網絡極其復雜，并且配電系統(tǒng)所面對的客戶量非常大，現(xiàn)在 并沒有一個有效的機制來幫助配電系統(tǒng)檢測或識別可能的竊電行為。


【發(fā)明內容】

[0003] 因此，需要一種能夠幫助配電系統(tǒng)識別可能的竊電行為的解決方案。
[0004] 根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于處理配電網絡中的用電量計量的方法， 其中，所述配電網絡包括通過同一饋線與母線相連的多個用戶節(jié)點。該方法包括：獲取所述 多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值；根據所述電壓的計量值，獲得所述多個用戶節(jié)點 相對于母線的壓降；獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩陣R，其中，所述饋線 相關性矩陣R表示所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降與其用電量之間的 線性關系；以及，根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降以及所 述用電量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常。
[0005] 根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于處理配電網絡中的用電量計量的裝 置，其中，所述配電網絡包括通過同一饋線與母線相連的多個用戶節(jié)點。所述裝置包括：計 量值獲取模塊，被配置為獲取所述多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值；壓降獲取模塊， 被配置為根據所述電壓的計量值，獲得所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降；饋線相關性 矩陣獲取模塊，被配置為獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩陣R，其中，所述 饋線相關性矩陣R表示所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降與其用電量之 間的線性關系；以及，計量確定模塊，被配置為根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶 節(jié)點相對于母線的壓降以及所述用電量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常。
[0006] 通過本發(fā)明的方法和裝置，可以幫助配電系統(tǒng)識別可能的竊電行為。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其 它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號 通常代表相同部件。
[0008] 圖1示出了適于用來實現(xiàn)本發(fā)明實施方式的示例性計算機系統(tǒng)/服務器12的框 圖；
[0009] 圖2顯示了一個示例性的配電網絡的示意圖；
[0010] 圖3顯示了一個根據本發(fā)明的實施例的用于處理配電網絡中的用電量計量的方 法的流程圖；
[0011] 圖4顯示了一個根據本發(fā)明的實施例的用于處理配電網絡中的用電量計量的裝 置的方框圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開 的優(yōu)選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本公開而不應被這里闡述的實施方 式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的 范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0013] 所屬【技術領域】的技術人員知道，本發(fā)明可以實現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產品。 因此，本公開可以具體實現(xiàn)為以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的軟件（包 括固件、駐留軟件、微代碼等），還可以是硬件和軟件結合的形式，本文一般稱為"電路"、"模 塊"或"系統(tǒng)"。此外，在一些實施例中，本發(fā)明還可以實現(xiàn)為在一個或多個計算機可讀介質 中的計算機程序產品的形式，該計算機可讀介質中包含計算機可讀的程序代碼。
[0014] 可以采用一個或多個計算機可讀的介質的任意組合。計算機可讀介質可以是計 算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質例如可以是一但不限 于一電、磁、光、電磁、紅外線、或半導體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算 機可讀存儲介質的更具體的例子（非窮舉的列表）包括：具有一個或多個導線的電連接、便 攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器（RAM)、只讀存儲器（ROM)、可擦式可編程只讀存儲 器（EPROM或閃存）、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲器（CD-ROM)、光存儲器件、磁存儲器件、 或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質可以是任何包含或存儲程 序的有形介質，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結合使用。
[0015] 計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分傳播的數據信號， 其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數據信號可以采用多種形式，包括一但 不限于一電磁信號、光信號或上述的任意合適的組合。計算機可讀的信號介質還可以是 計算機可讀存儲介質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發(fā)送、傳播或者 傳輸用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結合使用的程序。
[0016] 計算機可讀介質上包含的程序代碼可以用任何適當的介質傳輸，包括一但不限 于一無線、電線、光纜、RF等等，或者上述的任意合適的組合。
[0017] 可以以一種或多種程序設計語言或其組合來編寫用于執(zhí)行本發(fā)明操作的計算機 程序代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設計語言一諸如Java、Smalltalk、C++， 還包括常規(guī)的過程式程序設計語言一諸如" C"語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以 完全地在用戶計算機上執(zhí)行、部分地在用戶計算機上執(zhí)行、作為一個獨立的軟件包執(zhí)行、部 分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執(zhí)行、或者完全在遠程計算機或服務器上執(zhí)行。在 涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡--包括局域網（LAN)或 廣域網（WAN)-連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機（例如利用因特網服務提 供商來通過因特網連接）。
[0018] 下面將參照本發(fā)明實施例的方法、裝置（系統(tǒng)）和計算機程序產品的流程圖和/ 或框圖描述本發(fā)明。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各 方框的組合，都可以由計算機程序指令實現(xiàn)。這些計算機程序指令可以提供給通用計算機、 專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，這些計算機程序 指令通過計算機或其它可編程數據處理裝置執(zhí)行，產生了實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框 中規(guī)定的功能/操作的裝置。
[0019] 也可以把這些計算機程序指令存儲在能使得計算機或其它可編程數據處理裝置 以特定方式工作的計算機可讀介質中，這樣，存儲在計算機可讀介質中的指令就產生出一 個包括實現(xiàn)流程圖和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的指令裝置（instruction means)的制造品（manufacture) 〇
[0020] 也可以把計算機程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備 上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它設備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產生計 算機實現(xiàn)的過程，從而使得在計算機或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令能夠提供實現(xiàn)流程圖 和/或框圖中的方框中規(guī)定的功能/操作的過程。
[0021] 圖1示出了適于用來實現(xiàn)本發(fā)明實施方式的示例性計算機系統(tǒng)/服務器12的框 圖。圖1顯示的計算機系統(tǒng)/服務器12僅僅是一個示例，不應對本發(fā)明實施例的功能和使 用范圍帶來任何限制。
[0022] 如圖1所示，計算機系統(tǒng)/服務器12以通用計算設備的形式表現(xiàn)。計算機系統(tǒng) /服務器12的組件可以包括但不限于：一個或者多個處理器或者處理單元16,系統(tǒng)存儲器 28,連接不同系統(tǒng)組件（包括系統(tǒng)存儲器28和處理單元16)的總線18。
[0023] 總線18表示幾類總線結構中的一種或多種，包括存儲器總線或者存儲器控制器， 外圍總線，圖形加速端口，處理器或者使用多種總線結構中的任意總線結構的局域總線。舉 例來說，這些體系結構包括但不限于工業(yè)標準體系結構（ISA)總線，微通道體系結構（MAC) 總線，增強型ISA總線、視頻電子標準協(xié)會（VESA)局域總線以及外圍組件互連（PCI)總線。
[0024] 計算機系統(tǒng)/服務器12典型地包括多種計算機系統(tǒng)可讀介質。這些介質可以是 任何能夠被計算機系統(tǒng)/服務器12訪問的可用介質，包括易失性和非易失性介質，可移動 的和不可移動的介質。
[0025] 系統(tǒng)存儲器28可以包括易失性存儲器形式的計算機系統(tǒng)可讀介質，例如隨機存 取存儲器（RAM) 30和/或緩存存儲器32。計算機系統(tǒng)/服務器12可以進一步包括其它可 移動/不可移動的、易失性/非易失性計算機系統(tǒng)存儲介質。僅作為舉例，存儲系統(tǒng)34可 以用于讀寫不可移動的、非易失性磁介質（圖1未顯示，通常稱為"硬盤驅動器"）。盡管圖 1中未示出，可以提供用于對可移動非易失性磁盤（例如"軟盤"）讀寫的磁盤驅動器，以及 對可移動非易失性光盤（例如⑶-ROM，DVD-ROM或者其它光介質）讀寫的光盤驅動器。在 這些情況下，每個驅動器可以通過一個或者多個數據介質接口與總線18相連。存儲器28 可以包括至少一個程序產品，該程序產品具有一組（例如至少一個）程序模塊，這些程序模 塊被配置以執(zhí)行本發(fā)明各實施例的功能。
[0026] 具有一組（至少一個）程序模塊42的程序/實用工具40,可以存儲在例如存儲器 28中，這樣的程序模塊42包括--但不限于--操作系統(tǒng)、一個或者多個應用程序、其它 程序模塊以及程序數據，這些示例中的每一個或某種組合中可能包括網絡環(huán)境的實現(xiàn)。程 序模塊42通常執(zhí)行本發(fā)明所描述的實施例中的功能和/或方法。
[0027] 計算機系統(tǒng)/服務器12也可以與一個或多個外部設備14(例如鍵盤、指向設備、 顯示器24等）通信，還可與一個或者多個使得用戶能與該計算機系統(tǒng)/服務器12交互的 設備通信，和/或與使得該計算機系統(tǒng)/服務器12能與一個或多個其它計算設備進行通信 的任何設備（例如網卡，調制解調器等等）通信。這種通信可以通過輸入/輸出（I/O)接 口 22進行。并且，計算機系統(tǒng)/服務器12還可以通過網絡適配器20與一個或者多個網絡 (例如局域網（LAN)，廣域網（WAN)和/或公共網絡，例如因特網）通信。如圖所示，網絡適 配器20通過總線18與計算機系統(tǒng)/服務器12的其它模塊通信。應當明白，盡管圖中未示 出，可以結合計算機系統(tǒng)/服務器12使用其它硬件和/或軟件模塊，包括但不限于：微代 碼、設備驅動器、冗余處理單元、外部磁盤驅動陣列、RAID系統(tǒng)、磁帶驅動器以及數據備份存 儲系統(tǒng)等。
[0028] 在目前的配電網絡中，由于數據量龐大，并且種種環(huán)境的變遷，配電公司往往沒有 關于配電網絡準確的接線拓撲，也不知道各段線路的電阻情況。但由于計費的需要，配電公 司一般知道該線路為哪些用戶配電，即該線路下面有哪些用電節(jié)點。
[0029] 并且，在配電網絡中，由于用電量計量涉及到計費，電壓測量涉及到用戶的電能質 量，所以這兩個量是智能電表中最重要的測量量，對精度有很高的要求。由于過低的電壓會 導致用戶設備損壞，電網要保證用戶的電壓質量，用戶的電壓與標準電壓不能差距太大，一 般要求在5%之內。如果差距較大，則認為是電能質量故障，需要進行修理。一般認為電表 電壓的測量值與該用戶電壓的真實值一致，竊電技術一般不在電壓測量上進行作弊，否則 很容易發(fā)現(xiàn)。
[0030] 基于上面的事實，可以認為，在目前的配電網中電表對用電量和電壓的計量值是 真實準確的。
[0031] 本發(fā)明主要針對配電網中的饋線線路。饋線是配電網中的一個概念，其與母線的 概念是相對的，一般來說，配電網中相對于母線的支路都可稱之為饋線。如果同一段線路帶 有很多的分支的話，這一段就叫母線，其中的分支為饋線。
[0032] 圖2顯示了一個示例性的配電網絡的示意圖。其中，八、8、(：、03、？、6七個用電節(jié) 點通過同一饋線和母線連接。
[0033] 電力系統(tǒng)中一般將維護非常標準非常穩(wěn)定的母線電壓，在圖2的示例中，母線電 壓為10KV，由于線路本身存在電阻，電流流經電線時會發(fā)生損耗，A、B、C、D、E、F、G的實際 電壓會低于10KV，我們將各節(jié)點不足IOKV的部分記為Λ Va、A VB、A VC、A VD、A VE、A VF、 AVg。
[0034] 在A、B、C、D、E、F、G處均配備了智能電表，可以記錄一個計量周期內的用電量Qa、 Qb、Qc、Qd、Qe、Qf、Q e和平均電壓VA、VB、Vc、VD、V E、VF、Ve。該計量周期一般為一個月，當然，計 量周期也可以是設定的任何時間周期，例如一周，一天，等等。由于母線電壓是穩(wěn)定的，因此 相應地可以獲得各個節(jié)點處相對于母線的壓降Λ Va、A VB、A Ve、A Vd Λ VE、A VF、A Ve。
[0035] 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，各個節(jié)點處的壓降與其用電量之間是存在線性關系的。電 壓壓降與流經線路的電流和線路電阻成正比，由于配電線路本身的電阻是幾乎恒定的，因 此電壓壓降正比于流經線路的電流，也相應地正比于實際使用的用電量。
[0036] 下面將以圖2所示的配電線路為例，詳細描述壓降與用電量之間的線性關系推 導。
[0037] 對節(jié)點D，在時刻t，存在關系：
[0038] ΔνΒ(?) = I1(t)*R1+I3(t)*R3+I5(t)*R5 +Ii〇(t)*Ri〇+Ii2(t)*Ri2
[0039] 其中Avd(t)是節(jié)點D在時刻t相對于母線的壓降，Ii (t)為第i段線路中的t時 刻的電流，Ri為第i段線路電阻。
[0040] 對Ii⑴而言，存在關系：
[0041] I1U) = IA(t)+IB(t)+Ic(t)+ID(t)+I E(t)+IF(t)+IG(t)
[0042] I3 (t) = IB(t)+Ic(t)+ID(t)+IE(t)+I F(t)+IG(t)
[0043] I5 (t) = Ic(t)+ID(t)+IE(t)+IF(t)+I G(t)
[0044] I10 (t) = Ic(t)+ID(t)
[0045] I12 (t) = Id (t)
[0046] 其中Ia(t)為A用戶在t時亥Ij的用電電流，依此類推。
[0047] 由上述兩者關系，可以得出：
[0048] Δ Vd (t) = Ia (t) *R! + Ib (t) * (Ri+R3) +Ic (t) * (^1+^3+^5+^1〇)
[0049] +Id (t) * (?+?+?+!^+!^) +Ie (t) * (?+?+?)
[0050] +If (t) * (?+?+?) +Ig (t) * (?+?+?)
[0051] 其他節(jié)點也有類似線性關系，可用矩陣表示為：

【權利要求】
1. 一種用于處理配電網絡中的用電量計量的方法，其中，所述配電網絡包括通過同一 饋線與母線相連的多個用戶節(jié)點，包括： 獲取所述多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值； 根據所述電壓的計量值，獲得所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降； 獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩陣R，其中，所述饋線相關性矩陣R表 示所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降與其用電量之間的線性關系；W及 根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降W及所述用電量的 計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，所述電壓和用電量的計量值由所述用戶節(jié)點處的 電表提供。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，獲取所述多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值 包括獲取所述多個用戶節(jié)點在一個計量周期內的電壓和用電量的計量值。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，所述饋線相關性矩陣R是根據所述饋線上的所述多 個用戶節(jié)點相對于母線的壓降和用電量的歷史數據獲得的。
5. 如權利要求4所述的方法，獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩陣R包 括： 獲取所述多個用戶節(jié)點的n組用電量及其相對于母線的壓降的歷史數據Qii、化1、 Qm.....Qm產和么Vii、AV2i、AV3i.....A V。;，其中HI表示用戶節(jié)點的個數，其中n〉m， 所述數據存在如下關系：
求解R矩陣，W獲得所述饋線的饋線相關性矩陣R :
6. 如權利要求1-5中任一個所述的方法，其中，根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個 用戶節(jié)點相對于母線的壓降W及所述用電量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異 常包括： 根據所述饋線相關性矩陣R W及所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降，估計所述多個 用戶節(jié)點的用電量的理論值；W及 將所估計的用電量的理論值與所述用電量的計量值相比較，W確定所述用電量的計量 是否存在異常。
7. 如權利要求6所述的方法，其中，將所估計的用電量的理論值與所述用電量的計量 值相比較，W確定所述用電量的計量是否存在異常包括： 響應于所述用電量的理論值與所述用電量的計量值之間的差值超過一個闊值，確定所

述用電量的計量存在異常。
8. 如權利要求1-5中任一個所述的方法，進一步包括，獲取所述饋線上的所述多個用 戶節(jié)點相對于母線的壓降和用電量的歷史數據， 其中，根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降W及所述用電 量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常包括： 根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降W及所述用電量的 計量值W及所述歷史數據，估計所述用戶節(jié)點的用電量的平均電量殘差；W及 響應于所述用電量的平均電量殘差超過一個闊值，確定所述用電量的計量存在異常。
9. 如權利要求1-5中任一個所述的方法，進一步包括，響應于所述用電量的計量不存 在異常，根據所獲得的所述多個用戶節(jié)點的用電量的計量值W及所述多個用戶節(jié)點相對于 母線的壓降，更新所述饋線相關性矩陣R。
10. -種用于處理配電網絡中的用電量計量的裝置，其中，所述配電網絡包括通過同一 饋線與母線相連的多個用戶節(jié)點，包括： 計量值獲取模塊，被配置為獲取所述多個用戶節(jié)點的電壓和用電量的計量值； 壓降獲取模塊，被配置為根據所述電壓的計量值，獲得所述多個用戶節(jié)點相對于母線 的壓降； 饋線相關性矩陣獲取模塊，被配置為獲取所述多個用戶節(jié)點所在饋線的饋線相關性矩 陣R，其中，所述饋線相關性矩陣R表示所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降 與其用電量之間的線性關系；W及 計量確定模塊，被配置為根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的 壓降W及所述用電量的計量值，確定所述用電量的計量是否存在異常。
11. 如權利要求10所述的裝置，其中，所述電壓和用電量的計量值由所述用戶節(jié)點處 的電表提供。
12. 如權利要求10所述的裝置，其中，計量值獲取模塊被配置為獲取所述多個用戶節(jié) 點在一個計量周期內的電壓和用電量的計量值。
13. 如權利要求10所述的裝置，其中，所述饋線相關性矩陣R是根據所述饋線上的所述 多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降和用電量的歷史數據獲得的。
14. 如權利要求13所述的裝置，饋線相關性矩陣獲取模塊被配置為： 獲取所述多個用戶節(jié)點的n組用電量及其相對于母線的壓降的歷史數據Q。、9,1、 Qsi.....Qm產=1…n>和A Vii、A V2i、A Vsi.....A Vmi，其中m表示用戶節(jié)點的個數，其中n〉m， 所述數據存在如下關系：
求解R矩陣，W獲得所述饋線的饋線相關性矩陣R :

15. 如權利要求10-14中任一個所述的裝置，其中，所述計量確定模塊被配置為： 根據所述饋線相關性矩陣R W及所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降，估計所述多個 用戶節(jié)點的用電量的理論值；W及 將所估計的用電量的理論值與所述用電量的計量值相比較，W確定所述用電量的計量 是否存在異常。
16. 如權利要求15所述的裝置，其中，所述計量確定模塊被配置為： 響應于所述用電量的理論值與所述用電量的計量值之間的差值超過一個闊值，確定所 述用電量的計量存在異常。
17. 如權利要求10-14中任一個所述的裝置，進一步包括，歷史數據獲取模塊，被配置 為獲取所述饋線上的所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降和用電量的歷史數據， 其中，所述計量確定模塊被配置為： 根據所述饋線相關性矩陣R、所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降W及所述用電量的 計量值W及所述歷史數據，估計所述用戶節(jié)點的用電量的平均電量殘差；W及 響應于所述用電量的平均電量殘差超過一個闊值，確定所述用電量的計量存在異常。
18. 如權利要求10-14中任一個所述的裝置，其中，所述饋線相關性矩陣獲取模塊進一 步被配置為，響應于所述用電量的計量不存在異常，根據所獲得的所述多個用戶節(jié)點的用 電量的計量值W及所述多個用戶節(jié)點相對于母線的壓降，更新所述饋線相關性矩陣R。
【文檔編號】G06Q50/06GK104424603SQ201310388705
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】田啟明, 謝明, 劉宇航, 尹文君, 董進 申請人:國際商業(yè)機器公司