用电监察设计方案.doc

三川电力设备股份有限公司 SANCHUAN ELECTRIC CO.,LTD用电监察简介电网公司与供电公司是企业，企业就面临着利润最大化的问题，电网公司的主营业务就是通过买卖电量与提供服务得到利润（毛利售电量售电价 购电量购电价），但他与一般的买卖不同，主要有以下几点不同:1)售电量购电量，有损耗2)线损购电量售电量3)国家制定售电价和购电价4)企业能作的只是减少线损可见线损管理对电网公司的重要性，尤其是10kv和380v电网，由于其网络复杂、用户众多、导致线损管理模糊，给用户浑水摸鱼造成了可乘之机，导致线损居高不下，为了降低线损，部分县级电网公司采用分摊损失的方法，将线损分摊给用电户，但随着企业管理水平不断提高，用户维权意识不断进步，线损问题必将成为摆在公司领导面前的棘手问题。中央提出节能降耗的要求，电力做为利用效率最高的能源输送与使用方式，在能源使用中所占的比重将越来越大，可以想象在不远将来，各种一次能源都将以电能方式完成输送与利用，可见电网公司的降损工作意义重大，而且与中央提出的目标一致，具有双赢效果。经过多年对10kv网损及线损的跟踪研究，我们发现以下几个问题：1）目前窃电是10KV线损高的主要原因（配网改造后，理论线损小于5,有高计的线损在3以内），目前众多基于装置级别的反窃电装置，不能从根本上解决问题；2）月统计线损能够算出，且精度足够，能够用于内部考核；3）日统计线损与时统计线损，没有或计算结果频繁出现负数，导致其不可信，而实时统计线损从技术上对及时发现及解决线损问题意义重大，随着电网管理水平提高，10kv电网的日、时统计线损及线损分析将成为必须解决的技术问题。为了解决以上问题，三川研究所从2003年开始研究相关的技术问题，在国内外首次提出了基于稳态遥测技术的用电监察系统，其中稳态遥测技术获得国家发明专利，国际专利PCT，用电监察系统及技术获得中国电力联合会的科技成果鉴定：“该系统实现了线损在线实时监视，实时给出统计线损、 理论线损和管理线损，线损超限报警，虚增线损排队，反映出高损线路，指出了检查重点; 该系统经过张家口、邯郸供电公司现场试运行，能够降低高损线路线损 5-10%，降损效果显著。”本报告给出了用电监察系统功能与性能描述及实施方案，其中实施方案包括对新建线路的实施方案及对老线路的改造方案。三川希望与贵公司合作，通过对网损及线损分析，降低管理线损，提高企业收益，响应国家节能降耗要求。目录一、公司简介6二、系统简介61.特点62.功能73.性能74.组成及结构7三、实施方案101.已具备条件102.从零开始一步到位的解决方案103.从用电信息终端升级的解决方案11(1)在电能表与终端之间串入数据升级模块11(2)更换网络表的通信模块11(3)在电能表或交采设备（如RTU）中嵌入数据升级芯片12四、相关技术121.智能用电关键技术-稳态量测量技术122.智能用电关键技术-反窃电算法14五、实验验证161.实时线损简单实验16(1)实验接线16(2)实验结果16(3)实验分析16(4)他人验证17(5)线损结果172.线损公式与适用性173.线损实验18(1)重复上述简单实验18(2)动模实验18(3)现场应用19六、国内外相关研究进展201.状态估计202.增加数据采集密度203.取间隔内的平均值204.反窃电21七、结论22八、附录23五、附录（专利、查新、中电、应用实例、用户报告）1.专利证书232.业绩列表273.鉴定证书28一、 公司简介三川电力设备股份有限公司是保定市三川电气有限责任公司与境内外风险投资公司共同合资成立的股份有限公司，注册资金5000 万元，为电力行业企业提供专业产品、软件和技术服务。三川电力作为中国电谷优秀骨干企业，坐落在保定国家高开区内。围绕配、用电多年持续研发，形成多个产品，解决了用户生产和经营中的一些实际问题，获得用户好评。公司先后获得国家科技部、信产部、河北省、保定市和国家电网公司、华北电网公司、河北电网公司、内蒙电网公司 2280 万元的资助，取得了配电载波通信、面保护、单相接地保护、用电监察、开关及其保护与远动等一批拥有自主产权的新产品，获得美国专利 1 件、国家专利 10 件和注册软件 13 件，通过行业鉴定和质检认证，制定了一个 DL/T872-2004 行业标准。二、 系统简介SC CYJK 用电监察系统，用于10Kv 线路的反窃电、线损在线监视、反盗电力设施、负荷控制、远程抄表和配变监测，可以作为国网用电信息采集终端的升级换代产品。 终端通过质检认证，主站软件获得注册，系统通过中电联组织的专家鉴定。新反窃电算法和在线线损监视属国内外首创，系统处于国际领先水平。经“中国电力报”、“新华网”、“小内参”等多家媒体报道，该系统已被列为国网公司农网科技进步应用成果 （见资料汇编）。1. 特点(1) 依据数学模型的反窃电算法：利用安装负控和用电信息采集终端的机会，发明系统算法，算出可疑户，算法不受窃电手段、方法方式的影响，相对于以往的防窃电措施，可谓“万能”，也体现出“以高制高”的特点，能够发现各种各样的窃电和错线。 (2) 系统软硬件依据算法要求开发：算法要求同时性、封闭性和足够的精度，在系统的 终端和主站软 件设计和开发中，分解、配合完成算法的这些 要求，保证了 现场应用与实验室试验的一致性和有效性。 (3) 成功率高、收益显著，与装置级别的窃电装置有着根本区别：经过高损、中损和低损线路应用，能够正确查获窃电户和错线户，消灭了管理线损，取得了反窃电追罚、纠错线追缴和降线损收益，收益金额大，投资回报率高、投资回收期短，经济效益特别显著。(4) 满足国家行业及电力企业标准，基本功能符合用电信息采集标准。2. 功能(1) 在线监视线损：在线计算线损并曲线显示，包括统计线损、理论线损和管理线损；每个小时至少输出一点；线损超限报警，报警发送短信到相关人员的手机上。 (2) 计算可疑户：可疑户可能是接线错误户，也可能是窃电户，通过现场检查可疑户加以区别，而不是拉网排查所有用电户。这种方法不受窃电户数量、窃电手段或方式方法的影响。 (3) 输出可疑功率曲线：可疑功率等于用电户真实用电功率与计量功率的差。可疑功率 随时间的变化 曲线反应哪些时间段有问题，就在这些时间段 安排现场检查 ，一查一个准。 (4) 兼顾用电信息采集、配变监视和负荷控制。3. 性能(1) 计算精度： 反窃电量 5%、反窃电功率分辨率 1%、10kV 网上识别距离100 米； (3) 同时性： 全网终端冻结数据的同时性 100mS； (4) 室外环境： 终端4070； (5) 其它指标： 如抗干扰指标等满足国网用电信息采集终端标准。4. 组成及结构安装在负荷处的用电监察终端GSM/GPRS公网或配电载波通信安装在营销的主站构成。( 1) 封闭一条线路：在线路的入口处、出口处和用电户处安装用电监察终端，见图一；高计终端高计终端低计终端图一 安装终端以封闭线路(2) 终端采集数据：终端采集电压和电流，抄收电能表表底、有功功率和无功功率，定时冻结数据，生成反窃电计算用数据，通过无线公网将数据上传到主站，见图二；电能终端通信交流电流交流电压流U、I、PQ、W稳态量遥测数据图二 终端采集和上传数据图四、主站软件结构WINDOWS 操作系统商用数据库通信程序界面程序线损程序网络维护数据库管理程序通信维护制表程序计算窃电SG186接口(3) 无线公网传输：采用无线公网 GSM 的 GPRS、SMS方式传输，远程配置成 GPRS 为主 和 SMS 为辅，从而保证通信成功率。规约采用Q/GDW 130-2005电力负荷管理系统数据传输规约或Q/GDW 376.1-2009电力用户用电信息采集系统通信协议或DL/T 698.41电能信息采集与管理系统通信协议见图三； 终端主站终端GSM、GPRS、SMS规约：行标或国网企标图三 无线公网作为终端和主站的通道(4) 主站收集数据：主站通过通信网络收集所有终端的数据入数据库。如果数据不全，则自动补抄，主站见图四；(5) 主站在线计算：主站在线计算统计线损、理论线损和管理线损，每个采样点计算一 次，计算结果 存入数据库备查。统计线损准确，不受线路方式影响；理论线损采用精确模型且无人干预下收敛，所以，管理线损准确且能够在线运行； (6) 显示线损曲线：线损数据在屏幕上显示成曲线，统计数据，理论线损和管理线损一目了然，还能够看出趋势，线损监视界面见图五； (7) 线损在线监视：为统计线损或管理线损设定限值，超限报警，除屏幕光字牌报警外，还能够发短信到指定人员的手机上，见图五； 命令区：按钮软件标识运行/查询灯网损数据区选出线区选用户区供电功率用电功率统计线损理论线损管理线损有效产品供电公司日期，时间重要报警区普通告警区负荷曲线图五、线损监视界面(8) 指示重灾线：按照管理线损从大到小排队，最前面的为管理线损最大的线路，见图五； (9) 反窃电计算：如果管理线损大于0，反窃电算法能够锁定可疑户和输出可疑功率曲 线。反窃电算 法与窃电手段、方法方式无关，也不受窃电户 数量的限制， 相对于以往的防窃电措施可谓是“万能”。可疑功率曲线反映窃电时段，特别方便安排现场检查，见图六。现场检查可疑户，而不是排查所有户，纠正错误接线、查处窃电，降低管理线损，直至消灭；图六 反窃电输出可疑功率曲线(10) 报表：月底抄收的电能表表底，制成报表输出，包括专户表底和公变表底两种；线损月报，包括统计线损、理论线损和管理线损的月内均值；电量报表，包括月供电量、月用电量、月线损电量等； (11) 事件报警：用电信息采集终端中规定事件、重要事件保留，一旦发生重要事件，则随即报警。事件报表，包括发生的时间、事件名称和性质。 三、 实施方案1. 已具备条件10kv线路用电户基本上都安装了多功能电子式电能表，每小时或每15分钟抄表一次，除表底数据外，还能提供P、Q、U、I等数据，能准确反映一个用户的用电及负荷情况。近年，随着国家电网推行用电信息系统，用户的用电及负荷情况能够通过用电信息采集终端汇总到主站，越来越多的10kV得到封闭，为本系统应用奠定了硬件基础。封闭线路由表底数据，能够计算不同电压等级电网的月统计网损（按电压等级分）和月线损。作为考核，月统计线损已足够，但是，事先不能预测月底是否能够完成考核，也不清楚降损措施的有效性。可见实时网损和实时线损重要性，然而，实际应用中普遍出现实时统计线损为负数的现象。三川早在2003年研究10kV实时线损和反窃电分析时，就发现了10kV的实时统计线损有负数，并发明了稳态遥测技术，获得国家发明专利、申请了国际专利PCT，在现场应用，不仅消除了实时统计线损负数，而且，实时统计线损、实时理论线损和实时管理线损精度达到1%，并取得了反窃电分析的成功，分析出的可疑户，经过现场检查，不是漏电户就是窃电户，大幅度地降低了10kV线损。2. 从零开始一步到位的解决方案适用于，新建线路或没有上用电信息采集终端的10kv线路，通过安装用电监察终端（含用电信息采集终端功能），实现线损分析（统计线损、理论线损、管理线损）、反窃电分析。三川的用电监察终端是在国网用电信息采集终端的基础上，将稳态量遥测技术封装到其内部，在保证兼容的前提下，输出稳态数据。公变专变开关用电监察终端用电信息主站站出线终端低计终端高计终端3. 从用电信息终端升级的解决方案适用于，已经安装了用电信息采集终端或网络表的10kv线路，通过在原有终端上安装数据升级模块，实现线损分析（统计线损、理论线损、管理线损）、反窃电分析。三川将稳态量遥测技术封装成数据升级模块、嵌入通信模块和数据升级芯片，下面分别给出它们的应用方案。图1.1 加装数据升级模块RS485线RS485线终端电能表MSS(1) 在电能表与终端之间串入数据升级模块适用于已装电能表和终端的用电户。方案是在电能表与终端之间串入数据升级模块MSS，见图1.1，模块从电能表获得数据并稳态量遥测处理，一旦终端需要数据时有模块响应。图1.2 替换通信模块网络表不需要其它改动，电能表、终端和主站的软硬件都无需改动，以往的U、I、P、Q瞬时数据被替换为稳态量值，其它数据不受影响。(2) 更换网络表的通信模块适用于已装网络表的用电户。网络表可拔插的GPRS通信模块，该方案是用三川的MGT通信模块替代原来的通信模块，见图1.2，除完成GPRS通信外，还兼办稳态量遥测的数据处理。图1.3 RS485线上串接升级芯片升级芯片MPULVT/485TxDURxDUTxDpURxDpUT/RUT/RpU(3) 在电能表或交采设备（如RTU）中嵌入数据升级芯片适用于与电能表、终端的供货厂家配套。图1.4 数据升级芯片方案二电力测量芯片MPUCS_SPIUI_SPIUO_SPIUClk_SPIU数据升级I2CUl 方案一：串接在RS485线上在电能表内部的MPU与RS485转换接口之间串入数据升级芯片，见图1.3，TxD和RxD两根线经过数据升级芯片后再到485转换芯片，如果原来有T/R线，则也连接T/R线。优点是MPU程序等都不作变动。l 方案二：旁听电力测量数据数据升级芯片旁听电力测量数据，见图1.4，当MPU从电力测量芯片中读出的数据时，升级芯片也同时收到这些数据、依照稳态量遥测技术对UIPQ（含单相）数据进行处理、由I2C总线将处理好的数据送MPU，不影响MPU与测量芯片的工作。优点是处理的数据多、精度高。四、 相关技术1. 智能用电关键技术-稳态量测量技术测量是智能电网的基础，如果智能电网是我们将要盖的楼，那么测量就是其地基，如果测量得到的数据有问题，后续其他应用无法实现实用化，楼必将倾斜。本系统的核心技术之一就是“稳态量的遥测技术”这同目前普遍采用的遥测技术是完全不同的，正是由于目前采用的采集技术，导致后续高级应用无法顺利展开，系统复杂性越来越高。我们从简单的统计线损问题，来分析目前系统所具有的问题与解决办法。1) 统计线损现状实现条件简单 要封闭线路、要系统时钟同步 公式简单公式一：统计线损率(输入表底差输出表底差的和)/输入表底差，用于时段统计，如月。公式二：统计线损率(输入功率输出功率和)/输入功率，用于时段统计，如日、时。2) 实现效果不行月统计线损率还可，但是，时段缩短后，结果出负数，分析公式，我们知道不应该出现负数，如果出现负数，证明系统有问题，而且很严重（所有的正数也不具有可信度了）。3) 统计线损问题分析为何出现负数呢？，如果问题进一步分析，你会发现轮询遥测系统都存在此问题。 不只是智能用电的遥测有问题：按照T轮询数据，T=1530 调度自动化的SCADA的遥测也有问题：按照T轮询数据，T3”大家的第一反应是，这是个时钟同步问题，轮询遥测应当时钟同步，目前也只有广域网测量系统（WAMS）能做到时钟同步，如果将调度自动化、用电信息系统都做到类似广域网的时钟同步系统，投资是何等巨大。 轮询遥测不满足采样定理加农采样定理要求 fs 2fc，否则，必定产生混叠错误。目前的轮询系统不满足采样定理，电力系统Ta=0.1s，fc=10，最快的T=3s，fs=0.3，慢的T更遭，明显fsfc，而不满足fs 2fc，产生混叠错误是必然的。就地测量没有问题，一般fs 2fc，没有问题，到了系统应用级别，问题就暴露出来了，因为轮询时，属于重抽样，重抽样也应当满足采样定理。 遥测与稳态模型存在矛盾我们广泛使用的公式与算法都是基于稳态模型的，例如：潮流方程是稳态模型，EMS是基于潮流方程的，所以，也属于稳态模型，最简单的统计线损计算也属于稳态模型，可见电力系统中有大量的稳态模型。稳态模型的输入参量，也应该是稳态量，然而遥测数据中混合着暂态测量数据，势必造成稳态模型的破坏，即方程不再成立。回过头来看看我们目前搭建的系统，EMS与SCADA不符，30年问题未能解决，以信息论言，是无解的，因为基础信息不全！目前在河北中调进行的调研及问题分析已经证明问题的普遍性，大家想了许多方法从主站进行弥补，但根本问题没有解决。4) 稳态量测量技术简介4.1） 现场量分解 现场量稳态S暂态T稳态S暂态T 判据：稳态还是暂态？ 稳态则按照稳态量处理，暂态则按照暂态处理4.2） 效果 满足采样定理，不再有混叠错误 稳态数据不再混入暂态数据 数据量大幅度地减少，节省通信带宽，节省存储容量 降低了同步对时钟精度的要求，不必采用GPS定时，网络对时能够满足要求，GPS一则成本，二则，也是主要问题，安装困难。4.3） 设备改造智能电能表、智能终端等等设备，都应该给出稳态量，可惜目前的系统设备依旧。2. 智能用电关键技术-反窃电算法如果能得到10kv电网的实时网损及线损，我们就可以进一步分析，线路高损产生的原因，通过10年前的城网改造，理论线损应该在3%以内，而一些高损线路的损失超过10%或更高，经过进一步分析与核实，窃电是主要原因，其次是漏电，所以反窃电算法（异常用电算法）成为其关键的应用技术之一。我们知道，电网的回报在于管理网损（统计网损理论网损管理网损），网损直接进电网公司的利润,目前国内降低管理线损的空间巨大，每年因窃电损失有报道称国内2000亿元，平均9的潜力，外国也严重，美国40亿美元，以色列4000万美元，所以，智能电网要堵住窃电。1) 如何降低管理网损管理网损主要由窃电与漏电构成的。在如何发现窃电户上，普遍采用以下方法： 事件告警“狼来了”，误报80；停电后还不报；增加备用电源，如何维护后备电源呢？ 对比负荷曲线市场经济以销定产，负荷变化是市场规律而非窃电所致 国外的AMI也没有成功的案例每5分钟一次数据，含U、I、P、Q、W 凭经验判断的窃电户不准通过张家口、包头现场的例证，凭经验判断窃电户是没有把握的。以上方法并不理想，窃电大户往往采用最简单实用的窃电方法PK高科技，例如在线路上搭接变压器，事件不会告警，负荷曲线不反映，U、I、P、Q、W不反映，正所谓“道高一尺，魔高一丈”，必须站在电力系统的角度解决此问题才能“无招胜有招”_。2) 反窃电计算原理与特点 实现条件a) 测量数据正确 不混叠，稳态数据不混入暂态数据 基波、谐波分离，各是各的 判据输出数据b) 同时性 简化为同一个稳态下的测量值c) 齐全性 空间上进点、出点满装 时间上，同一点的数据齐全 计算步骤步骤1，主站计算统计线损率并计算理论线损率；步骤2，主站计算管理线损，管理线损率=统计线损率-理论线损率；当管理线损率大于阈值时，主站通过进一步计算定位线路中的具体可疑用户。步骤21，主站进一步计算定位具体可疑用户的方法是，首先依据线路参数、变压器特性参数、封闭区域内所有终端的冻结数据，利用非线性规划求解各用电户的功率；然后，如果求解得到用电户的功率减去该用电户的冻结功率大于此用户功率误差设定值，则判定该用电户为可疑用电户。步骤22：主站输出具体用户可疑功率随时间变化的曲线。 效果特点基于稳态量采集技术、功率叠加原理和功率平衡原理，创建了用电模型，提出了一种应用于该系统的反窃电算法，能够准确给出窃电位置、窃电量及随时变化规律，不受窃电户数量、手段和方法的影响。五、 实验验证1. 实时线损简单实验(1) 实验接线图2.1A 实验室试验接线主站站三相标准源终端1终端2见图2.1A，接线用的是校表台，与校表时的接线一样，只是增加了终端和主站，以完成自动抄收数据。与校表不同，校表时，信号源输出的电压、电流恒定，而这里，电压仍然维持220V不变，但是，信号源输出的电流改变，电流和功率的变化见图2.1B，过渡过程1分钟。(2) 实验结果图2.1B 信号源的输出实验开始前，通过网络对终端和电能表的时钟进行校时。终端每分钟读表一次并正点冻结数据。每小时上报主站数据一次，上报数据见图2.1C。对上报数据误差分析，结果见图2.1D。同一信号源，两块表的遥测数据应当一致，但是，电量的误差达到55.7、功率误差122.8、电流误差122.5。(3) 实验分析误差不是来自表计误差，表和终端都经过认证；也不是时钟不同步造成，因为，7：00之前的误差并不大。另一方面，由图可见，误差大的时间点发生在电流或功率变化的时刻。(4) 他人验证上述实验，我们还请河北省电力研究院的计量室进行了重复实验，结果一致。试验很简单，大家都可以重复试验。(5) 线损结果如果将表1作为出线电能表，表2为负荷，相当于一条专用线路，按照电量求得实时统计线损，结果见图2.1E。由图可见，线损率也出现了负数。于是，复现了现场实时统计线损有负数的现象。图2.1E 按电量求得的线损图2.1C 上报到主站的数据图2.1D 上报数据的误差2. 线损公式与适用性按电量计算：网络对时，终端定时冻结表底，至少每小时抄收冻结表底一次到主站，主站将表底相减后乘于PT、CT系数求得供电量Ws、第k个用户用电量Wk，按电量求得统计线损率SLRW为图2.1F 按功率求得的线损按功率计算：网络对时，终端定时冻结有功功率P，至少每小时抄收冻结数据一次到主站，主站乘于PT、CT系数求得供电功率Ps、第k个用户的用电功率Pk，按功率求得统计线损率SLRW为由于表底满十进位而非四舍五入，乘上PT和CT倍率后，时间间隔越短误差越大，而随着间隔的加长，如月、季、年统计线损率误差较小，电量的积分平均效应显现，误差会随着间隔越长误差越小，所以，以往按电量计算的月、季、年统计线损没有问题，而间隔缩小后就会出现问题。分析可知：SLRW适用于计算月、季、年统计线损，而计算实时线损有必要改用SLRp。图2.1F示出了按照功率求得的结果，对比图2.1F和2.1E，可见，采用功率后误差有所减小，但是，仍然有负数。使用稳态量遥测技术之后，我们重复上述实验，结果如下：3. 基于稳态量的线损实验(1) 重复上述简单实验图2.2A 实验室再实验结果重复图2A的实验接线，标准源输出仍如图2B，采用稳态量遥测技术后，轮询到主站的结果示于图2.2A。对比图2.2A 与图2.1C、2.1D，可见，图中的I和P已没有坏数据，两只电流表的电流非常一致，误差在0.04%之内；功率也非常一致，误差在0.2%之内，可见，随机干扰得到很好的抑制。(2) 动模实验图2.2B 5节点的模拟线路搭建的一条5节点的动模试验线路见图2.2B，模拟线路的长度分别为2km、1km、1km、1km，电源为市电，负荷模拟了不同功率的电动机，负荷和电源安装电能表和终端，数据轮询到主站。l 按照电量计算终端定时冻结表底、上报到主站，主站求出电量、将所有负荷电量相加为流出电量，电源的电量为注入电量，结果见图2.3A，按电量计算的线损率见图2.3B，由图可见，线损率有负数，最大的负数达到近50%。图2.3A 注入和流出电量图2.3B 按电量计算的线损图2.3C 按功率计算的线损图2.3D 采用稳态量遥测技术后的按功率计算的线损图2.3 动模实验线损曲线说明实时线损不能按照电量计算，误差太大，且有负数产生。动模试验复现了国内现场线路线损负数的错误。内蒙电力公司将线损改由电量为功率计算，结果是仍然有负数，误差有所减小。与本试验结果一致。l 按功率计算终端同时有功功率P等数据、上报到主站，主站将所有负荷有功相加为流出功率，电源的功率为注入功率，按功率计算的线损率见图2.3C。由图可见，线损率仍有负数，最大的负数也能达到近50%，只是其它点的误差有所减小。l 采用稳态量遥测技术图2.4A ZJK局568#线的功率和线损图2.4B HD局065#线线损图2.4C HA局563#线线损图2.4 现场试验实时线损曲线在电能表与终端之间串入数据升级模块，而该模块从电能表中读出数据、采用稳态量遥测技术处理数据，响应终端抄表命令时上报稳态量处理后的数据。重做上述动模试验，结果见图2.3D。由图可见，线损不仅没有负数，而且，误差也很小，线损率在3%之内。图中，同时示出了理论线损率。线损率与理论线损非常一致，区别为1%。(3) 现场应用将稳态量遥测技术应用与现场，图2.4A示出张家口568#线的供电功率（上述注入有功）、用电功率（上述流出功率）和实时统计线损、理论线损和管理线损，2006年10月28之前为高线损，28日反窃电成功，之后为低损线路，管理线损（图中叫虚增线损）接近于0。图2.4B为邯郸065#线的实时统计线损、理论线损和管理线损，2007年6月13之前为中损线路，13日反窃电成功，之后为低损线路，管理线损也接近于0。图2.4C为怀安563#线的实时统计线损、理论线损和管理线损，2007年6月9之前为低损线路，9日反窃电成功，之后为低损线路，管理线损也接近于0。由图可见，现场线损不仅没有负数，误差也很小，统计线损、理论线损和管理线损之间的关系也正确，即统计线损最大、为理论线损和管理线损之和。3个现场应用的实时线损都验证了稳态遥测的有效性。六、 国内外相关研究进展1. 状态估计EMS与SCADA数据不一致的问题已长达30年之久，D5000智能调度系统处于国际领先水平，有所突破，应用状态估计修正遥测数据，将遥测数据与状态估计的不一致性的90%以上的样点抑制在2%之内，然而，不一致样点的功率差达到5%，造成功率总加的不一致达到5%，网损真实值淹没在噪声之中，从而，进一步影响潮流优化、影响调度作业。状态估计的前提是遥测数据冗余，目标是缩小随机误差。然而，一旦遥测数据发生在过渡过程，则遥测上来的P、Q、U、I数据都不是稳态值，出现数据缺少而不是数据冗余，于是，破坏了状态估计的条件。2. 增加数据采集密度缩短采样间隔，加快数据采集密度，例如，国内的SCADA已将轮询周期缩短到5秒、国外缩短到3秒，然而，一旦处于过渡过程，加快的结果是遥测数据中混入的暂态数据量更多，所以，无助于问题的解决。3. 取间隔内的平均值图7 平均值效果北美的标准用间隔内的平均值替代间隔点上的瞬时值，就地对P、Q、U、I平均，上报它们的间隔平均值。下例可见，平均值会破坏原本成立的方程。图7中，令功率因数为1，20秒内电压的平均值1、电压差的平均值U0、电流平均值1、电流差的平均值I0、功率的平均值0.92、功率差的平均值P0；然而，。即，原本成立的公式，平均后不再成立。由此推理，求均值后也会破坏潮流方程。4. 反窃电国内外配网线损均不同程度地偏高，美国因窃电而造成的经济损失每年高达40亿美元，印度、菲律宾等东南亚国家的窃电比国内还严重，管理线损很高。国内外普遍采用的防窃电措施，如防倒电的电能表、专用计量箱、计量专用锁、一次性铅封、封闭计量引线等。防外不防内，勾结窃电防不了；而有些窃电手段无法防，如搭接、更换CT等窃电。期望负控系统及用电信息系统能够发现窃电，一靠事件报警，二靠用电异常。然而，事件报警同一般的防窃电报警装置一样，要么，“狼来了”，频发告警，统计表明误报率超过80；要么，“哑巴了”，停电开关箱门等动作，因为没有备用电源，终端感受不到，当然，也就不报警。对比历史负荷曲线和当前负荷曲线不同，发现用电异常，在计划年代也许可以，而市场环境下以销定产，用电的多少是市场的反应，怎么能判定成用电异常呢。负控系统在国内已比较普及，但是，负控发现的窃电，文献检索只有江苏淮阴一家抓住一个窃电户！而许多供电公司都说负控的对反窃电的作用甚微。集抄系统也是通过安装集抄终端，封闭线路，获得统计线损曲线。终端查收电能表电压、电流、有功和无功功率及表底数据，定时冻结。主站除显示统计线损曲线外，还显示用户的负荷曲线，通过人工对比统计线损高的时段，哪个用户的负荷曲线突变，怀疑哪户窃电，重点盯怀疑户。据宣传资料，能够降低线损，但是，没有发现窃电或错线的实例。实际中，例如河北邢台上了4条线，统计线损每日一点，仍有负数，即不正确的数，说明终端的定时冻结很差，何谈每小时一点的正确性。即使统计线损准确，见图五，对比线损曲线和负荷曲线的时段，也不能发现窃电户，更不可能发现错线户。远程抄表配变监视局部，而非全部统计线损理论线损、管理线损计算可疑户要求封闭、同时、稳态通信好、可靠性高要求理论线损计算收敛要求建模计算可疑功率曲线要求精度要求增加、难度提升图七、不同系统的功能和难度对比负荷控制用电信息三川的用电监察终端能够保证定时冻结数据的同时性小于100mS，从而，保证了主站软件的统计线损、理论线损和管理线损计算的正确性，每小时一点，线损误差在1之内，没有不正确的负数，见图五。主站软件能够算出可疑户和输出可疑功率曲线，见图六，世界范围内唯一能够输出可疑功率曲线的系统，且可疑功率误差在5之内，于是，我们也申请了国家发明专利。有了可疑功率曲线，安排现场检查，所以，张家口、邯郸、包头和怀安一查一个准，查处了窃电、纠正了错线，消灭了管理线损！七、 结论由国内外综述和专利检索可见，用电监察系统具有以下创造性及先进性：( 1) 不受窃电户数量、手段和方法影响的“万能”反窃电算法，能够算出各种计量接线错误户和各种窃电户，包括搭接变压器、CT 回路开路、CT 回路分流、更换 CT、遥控、修改电能表内部参数或元件等非常隐蔽的窃电办法。 ( 2) 在线准确计算统计线损、理论线损和管理线损，全网终端数据同时性好和自动拓扑线路结构，保证每小时至少输出一个点的统计线损准确；精确线路模型下在线计算理论线损迭代收敛，不需人工干预；从而，保证了计算管理线损在线运行且准确。 ( 3) 在高损、中损和低损线路中准确锁定了可疑户，查处了窃电或纠正了错线，反窃电追缴电费和罚款、纠错线追缴电费和降低线损收益特别巨大。 (4) 兼顾了远程抄表、配变监视和负荷控制、用电信息，避免重复投资。八、 附录1. 国网信息中心的查新报告查新单位：国网信息中心。结论 （摘要）： 在所检出的相关文献中未见报道 ： 1. 系统所 提的反 窃电算 法, 在 获得一 条出线 的全部 用户的 用电数 据和出线 入口的 供电数据后，数据具有同时性，能够算出窃电户们； 2. 在线实时获得统计线损、理论线损和管理线损；3. 降低线损 510。2. 中电联鉴定编号：中电联鉴字2007第 135 号（日期：2007 年 11 月 17 日） 鉴定意见（摘要）： 三、该系统具有以下创新： 1. ，提出了反窃电算法。经过数字仿真验证和现场应用，能够准确给出窃电位置、窃电量及其随时间的变化规律，不受窃电户数量、手段和方法的影响。 2. 该系统实现了 线损在线实时 监视，实时给出 了统计线损、 理论线损和管 理线损，线损超限报警，虚增线损排队，反映出高损线路，指出了检查重点。 3. 该系统经过张家口、邯郸供电公司现场试运行，能够降低高损线路线损 5-10%，降损效果显著。 四、数据共享，具有实时抄表、负控、配变监视和反窃电等相关功能。 鉴定委员会一致认为，该系统基于面保护原理、功率叠加原理和功率平衡原理，提出反窃电算法，达到了国内领先水平。 3. 典型应用案例张家口可疑户与可疑功率曲线1） 张家口 568 线（高损线路） 地处城乡结合部，众多小铁厂、钢厂，尽管与公安联动拉网排查多次，线损多年来仍然居高不下，无奈之下，将所有可能窃电的专变全部改成了墙外高计，余下 23 个公变为低计，线损仍是省网公司的头号高损线路。 全线 1 个首端终端、26台高计终端、23 台低计终端，共计 1 套主站、50 台终端。 2006 年 9 月月 30 日除 3 台高计终端因安装位置未能投运外，其它终端和系统完成安装调试。利用系统的反窃电功能，检查可疑户，发现 6 处接线错误。 2006 年 11 月 28 日上午 10 时，突击检查 XX 机械厂，结果是两相电流的计量回路全部被金属线短接，测得两个回路的分流约是 6 倍的表计电流，算得窃电功率1200kW。 厂内安装一巨大无名牌变压器（见 图）， 经 过 特 性 测 试 ， 其 容 量是1600kVA。追缴和罚款合计