基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)請(qǐng)求保護(hù)一種基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法。它根據(jù)采集的各臺(tái)區(qū)電量數(shù)據(jù),計(jì)算臺(tái)區(qū)線損并初步判斷是否有臺(tái)區(qū)存在異常用電情況。若某些臺(tái)區(qū)線損異常，則召測(cè)相應(yīng)臺(tái)區(qū)用電數(shù)據(jù)，包括用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)及異常事件數(shù)據(jù)。同時(shí)選取合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)并結(jié)合離群點(diǎn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等方法構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型。接著將主站召測(cè)的數(shù)據(jù)作為模型的輸入，通過分析模型處理用戶數(shù)據(jù)并得出用戶竊電嫌疑系數(shù)，進(jìn)而定位可疑竊電用戶。本發(fā)明專利技術(shù)解決了海量數(shù)據(jù)單靠人工分析的不足，同時(shí)提高了算法的效率和檢測(cè)結(jié)果的參考價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電力系統(tǒng)用電檢測(cè)與分析
，具體涉及一種基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法。
技術(shù)介紹
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開電力行業(yè)的支持，電力已經(jīng)成為推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大動(dòng)力。但在利益的驅(qū)使下，竊電手段層出不窮，日益嚴(yán)重的竊電現(xiàn)象導(dǎo)致線損率逐年升高，對(duì)供電企業(yè)的效益產(chǎn)生巨大影響，給國家經(jīng)濟(jì)也造成巨大損失，正常用戶的利益也受到嚴(yán)重?fù)p害。近年來防竊電技術(shù)的研究一直受到重視,并根據(jù)各種竊電方式已提出許多相應(yīng)的防范措施。主要包括：采用新型防竊電計(jì)量箱、防竊電電能表、供電計(jì)量監(jiān)測(cè)儀、負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)雙向終端、計(jì)量裝置故障檢測(cè)儀等。這些防竊電裝置和措施對(duì)一些竊電行為起到了有效的防止作用,并在防竊電范圍、可靠性和防竊電效果等方面各有所長。但對(duì)于日益專業(yè)化、高科技化、隱蔽的竊電行為來說,現(xiàn)有的防竊電措施仍有一定的不足之處：局限性大、實(shí)時(shí)性差、可靠性差、成本偏高等。隨著電力市場(chǎng)化的不斷深入以及現(xiàn)代電子和通信技術(shù)的快速發(fā)展，用電信息采集系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，這使得通過遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)防竊電成為了可能。利用智能電表記錄的詳細(xì)用電信息，可有效識(shí)別出異常用電用戶，為甄別竊電用戶提供了新的可能。針對(duì)每日海量采集數(shù)據(jù),如何完成有效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)相關(guān)用電方面問題,如何提升用電信息方面的數(shù)據(jù)處理水平成為提高用電信息管理水平的函待解決的新問題。當(dāng)前竊電方式愈發(fā)多樣化、科技化,如何通過讓數(shù)據(jù)說話,最大化提高數(shù)據(jù)分析的自主性和智能性也是智能電網(wǎng)的必行趨勢(shì)。由于竊電用戶數(shù)量有限，且發(fā)生竊電必然存在電氣量上的異常。若某個(gè)用戶存在竊電行為，那么此用戶的電量信息對(duì)于其他正常用戶來說是異常的。離群點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)大量數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)，因此，利用離群點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)出一種竊電嫌疑用戶檢測(cè)算法用來檢測(cè)用電異常用戶是一種很好的選擇。離群點(diǎn)檢測(cè)目的是消除噪音或發(fā)現(xiàn)潛在的、有意義的知識(shí)，其主要分為基于分布(統(tǒng)計(jì))的、基于深度的、基于聚類的、基于距離的和基于密度的五類。五種離群點(diǎn)檢測(cè)方法在不同領(lǐng)域均有應(yīng)用，但均存在不足。由于現(xiàn)實(shí)中數(shù)據(jù)通常分布都是不均勻的，對(duì)于分布密度相差較大的數(shù)據(jù)，采用基于統(tǒng)計(jì)、基于距離等更適應(yīng)于全局離群點(diǎn)的檢測(cè)算法顯然無法得到滿意的答案。而基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法不再將離群點(diǎn)看作一種二元性質(zhì)，而是通過引進(jìn)對(duì)象的局部離群點(diǎn)因子來評(píng)估每個(gè)對(duì)象的離群程度，采用這種檢測(cè)算法可以很好的檢測(cè)出全局離群點(diǎn)和局部離群點(diǎn)。由于電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，且無法事先了解相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)的具體分布情況，使用該算法可以很好地適應(yīng)復(fù)雜多變的電力環(huán)境。基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法雖然彌補(bǔ)了其它算法在識(shí)別局部離群點(diǎn)上的不足,但也面臨著時(shí)間復(fù)雜度較高，難以應(yīng)用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的問題；同時(shí)由于在竊電檢測(cè)中不同指標(biāo)對(duì)于竊電嫌疑的貢獻(xiàn)度是不同的，直接采用該算法并不能很好區(qū)分不同指標(biāo)的重要性，這樣無形之中降低了檢測(cè)結(jié)果的參考價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種規(guī)劃方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：一種基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其包括以下步驟：101、獲取并根據(jù)采集的各臺(tái)區(qū)電量數(shù)據(jù),計(jì)算臺(tái)區(qū)實(shí)時(shí)線損并與理論線損做比對(duì)，若線損之差大于設(shè)定閥值，則認(rèn)定有臺(tái)區(qū)存在異常用電情況；102、若某些臺(tái)區(qū)線損異常，則采集系統(tǒng)主站即刻召測(cè)相應(yīng)臺(tái)區(qū)用電數(shù)據(jù)，召測(cè)即主站下指令采集從站相應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)及異常事件數(shù)據(jù)；同時(shí)綜合計(jì)量原理和防竊電行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，選取對(duì)竊電較為敏感且方便量化的電氣參數(shù)作為竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)并結(jié)合離群點(diǎn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型；103、將主站召測(cè)的用電數(shù)據(jù)作為模型的輸入，通過竊電嫌疑分析模型分析處理嫌疑臺(tái)區(qū)下所有用戶的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，并得出臺(tái)區(qū)用戶的竊電嫌疑系數(shù)；104、根據(jù)步驟103中得出的嫌疑系數(shù)的高低定位臺(tái)區(qū)電網(wǎng)的可疑竊電用戶，同時(shí)將得出的可疑竊電用戶相關(guān)用電數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員，以供參考。進(jìn)一步的，所述步驟102的具體方法包括步驟：(1)、根據(jù)常用竊電手法及相應(yīng)竊電特征，同時(shí)綜合系統(tǒng)采集的用電數(shù)據(jù)和電表異常事件，選擇竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)所選竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)竊電嫌疑的貢獻(xiàn)度，賦予指標(biāo)不同的權(quán)重以此來構(gòu)成系統(tǒng)全面的防竊電評(píng)價(jià)體系；(2)、根據(jù)(1)中得出的竊電評(píng)價(jià)體系來構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型，其具體表達(dá)式如下：F(n)＝H(n)+G(n)式中：F(n)表示第n個(gè)用戶的總竊電嫌疑系數(shù)；H(n)表示該用戶的數(shù)據(jù)型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)，G(n)表示該用戶的異常事件型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)。進(jìn)一步的，所述步驟(2)竊電嫌疑分析模型中數(shù)據(jù)型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)H(n)的計(jì)算采用了改進(jìn)的基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法LOF，在進(jìn)行K近鄰查詢時(shí)，采用了優(yōu)化的算法K近鄰查詢機(jī)制：首先對(duì)數(shù)據(jù)空間分塊，并在當(dāng)前子空間內(nèi)完成K近鄰搜索，若能搜索出滿意結(jié)果則終止搜索；若未能搜索出滿意結(jié)果，則擴(kuò)展搜索范圍，在擴(kuò)展搜索過程中,通過方向控制減小擴(kuò)展的搜索范圍,優(yōu)先在k近鄰可能出現(xiàn)的子空間內(nèi)搜索，其中數(shù)據(jù)空間分塊采用如下規(guī)則：按照維度對(duì)每一維進(jìn)行二分等深劃分。進(jìn)一步的，所述改進(jìn)的基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法LOF，在距離計(jì)算時(shí)修改了算法的距離度量，以基于權(quán)重的歐式距離來衡量任意兩個(gè)點(diǎn)i＝(xi1,xi2...xin)和j＝(xj1,xj2...xjn)之間的距離：d(i,j)=Σk=1...nwk(xik-xjk)2]]>其中wk∈[0,1]表示第k維屬性的權(quán)重，這里權(quán)重設(shè)置參考了竊電嫌疑評(píng)價(jià)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。進(jìn)一步的，優(yōu)化的算法K近鄰查詢機(jī)制具體搜索步驟如下：(1)將整個(gè)空間的點(diǎn)集按照分塊規(guī)則進(jìn)行分塊，并為每個(gè)子空間編號(hào)；(2)被測(cè)點(diǎn)Pj首先在自身所在的子空間內(nèi)進(jìn)行K近鄰查詢，并計(jì)算到其余每個(gè)子空間的距離，同時(shí)升序排列這些距離；如果Pj在當(dāng)前子空間的K距離小于被測(cè)點(diǎn)到所有子空間距離的最小值，則不需要到其它子空間進(jìn)行查找，Pj在當(dāng)前子空間的K近鄰即為其在整個(gè)點(diǎn)集空間的K近鄰，否則轉(zhuǎn)到(3)；(3)若當(dāng)前子空間的K距離不滿足條件，即存在某些子空間到Pj的距離小于Pj在當(dāng)前子空間的K距離，則依次進(jìn)入與Pj點(diǎn)距離小于當(dāng)前子空間的K距離的那些子空間去搜索Pj的候選K近鄰，最后綜合所有搜索子空間的候選K近鄰得到Pj在整個(gè)點(diǎn)集空間的K近鄰；(4)若當(dāng)前子空間點(diǎn)數(shù)不足K個(gè)，則依次進(jìn)入最近、次子空間進(jìn)行查找，直到所有搜索過的子空間點(diǎn)數(shù)之和大于K個(gè)，同時(shí)記錄已搜索過的子空間編號(hào)和Pj在這些子空間共同組成的搜索空間得到的K距離，然后采用此時(shí)Pj的K距離按照(3)所述規(guī)則搜索余下的子空間；(5)重復(fù)上述過程，直到所有子空間中所有點(diǎn)的K近鄰被全部搜索出來。進(jìn)一步的，該用戶的異常事件型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)G(n)的計(jì)算過程如下：(1)、統(tǒng)計(jì)臺(tái)區(qū)用戶的異常事件，并形成相應(yīng)的布爾矩陣；(2)、把(1)得到的布爾矩陣與異常事件的權(quán)重向量進(jìn)行相乘即可得到用戶的異常事件嫌疑系數(shù)向量，其中異常事件權(quán)重向量參考竊電嫌疑評(píng)價(jià)體系中評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，第n個(gè)用戶的嫌疑系數(shù)G(n)對(duì)應(yīng)嫌疑系數(shù)向量中的第n位。進(jìn)一步的，第n個(gè)用戶的總竊電嫌疑系數(shù)F(n)的計(jì)算過程如下：首先通過規(guī)范化處理由兩種不同方式得到的H(n)和G(n)，然后把規(guī)范化后的二者相加即可得到最終的綜合竊本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：101、獲取并根據(jù)采集的各臺(tái)區(qū)電量數(shù)據(jù),計(jì)算臺(tái)區(qū)實(shí)時(shí)線損并與理論線損做比對(duì)，若線損之差大于設(shè)定閥值，則認(rèn)定有臺(tái)區(qū)存在異常用電情況；102、若某些臺(tái)區(qū)線損異常，則采集系統(tǒng)主站即刻召測(cè)相應(yīng)臺(tái)區(qū)用電數(shù)據(jù)，召測(cè)即主站下指令采集從站相應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)及異常事件數(shù)據(jù)；同時(shí)綜合計(jì)量原理和防竊電行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，選取對(duì)竊電較為敏感且方便量化的電氣參數(shù)作為竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)并結(jié)合離群點(diǎn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型；103、將主站召測(cè)的用電數(shù)據(jù)作為模型的輸入，通過竊電嫌疑分析模型分析處理嫌疑臺(tái)區(qū)下所有用戶的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，并得出臺(tái)區(qū)用戶的竊電嫌疑系數(shù)；104、根據(jù)步驟103中得出的嫌疑系數(shù)的高低定位臺(tái)區(qū)電網(wǎng)的可疑竊電用戶，同時(shí)將得出的可疑竊電用戶相關(guān)用電數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員，以供參考。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：101、獲取并根據(jù)采集的各臺(tái)區(qū)電量數(shù)據(jù),計(jì)算臺(tái)區(qū)實(shí)時(shí)線損并與理論線損做比對(duì)，若線損之差大于設(shè)定閥值，則認(rèn)定有臺(tái)區(qū)存在異常用電情況；102、若某些臺(tái)區(qū)線損異常，則采集系統(tǒng)主站即刻召測(cè)相應(yīng)臺(tái)區(qū)用電數(shù)據(jù)，召測(cè)即主站下指令采集從站相應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括用戶實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)及異常事件數(shù)據(jù)；同時(shí)綜合計(jì)量原理和防竊電行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，選取對(duì)竊電較為敏感且方便量化的電氣參數(shù)作為竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)并結(jié)合離群點(diǎn)檢測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型；103、將主站召測(cè)的用電數(shù)據(jù)作為模型的輸入，通過竊電嫌疑分析模型分析處理嫌疑臺(tái)區(qū)下所有用戶的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，并得出臺(tái)區(qū)用戶的竊電嫌疑系數(shù)；104、根據(jù)步驟103中得出的嫌疑系數(shù)的高低定位臺(tái)區(qū)電網(wǎng)的可疑竊電用戶，同時(shí)將得出的可疑竊電用戶相關(guān)用電數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員，以供參考。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟102的具體方法包括步驟：(1)、根據(jù)常用竊電手法及相應(yīng)竊電特征，同時(shí)綜合系統(tǒng)采集的用電數(shù)據(jù)和電表異常事件，選擇竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)，并根據(jù)所選竊電評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)竊電嫌疑的貢獻(xiàn)度，賦予指標(biāo)不同的權(quán)重以此來構(gòu)成系統(tǒng)全面的防竊電評(píng)價(jià)體系；(2)、根據(jù)(1)中得出的竊電評(píng)價(jià)體系來構(gòu)建綜合性的竊電嫌疑分析模型，其具體表達(dá)式如下：F(n)＝H(n)+G(n)式中：F(n)表示第n個(gè)用戶的總竊電嫌疑系數(shù)；H(n)表示該用戶的數(shù)據(jù)型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)，G(n)表示該用戶的異常事件型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟(2)竊電嫌疑分析模型中數(shù)據(jù)型指標(biāo)的竊電嫌疑系數(shù)H(n)的計(jì)算采用了改進(jìn)的基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法LOF，在進(jìn)行K近鄰查詢時(shí)，采用了優(yōu)化的算法K近鄰查詢機(jī)制：首先對(duì)數(shù)據(jù)空間分塊，并在當(dāng)前子空間內(nèi)完成K近鄰搜索，若能搜索出滿意結(jié)果則終止搜索；若未能搜索出滿意結(jié)果，則擴(kuò)展搜索范圍，在擴(kuò)展搜索過程中,通過方向控制減小擴(kuò)展的搜索范圍,優(yōu)先在k近鄰可能出現(xiàn)的子空間內(nèi)搜索，其中數(shù)據(jù)空間分塊采用如下規(guī)則：按照維度對(duì)每一維進(jìn)行二分等深劃分。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于離群點(diǎn)檢測(cè)的用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)防竊電監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述改進(jìn)的基于密度的離群點(diǎn)檢測(cè)算法LOF，在距離計(jì)算時(shí)修改了算法的距離度量，以基于權(quán)重的歐式...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王毅，丁力，溫慧安，田富公，王飛宏，鄧子喬，龔航，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：重慶郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶;50