[发明专利]智能电网非法用电行为分布式检测系统

说明书

技术领域

本发明所涉及的是智能电网数据分析领域中的非法用电行为检测系统，具体是一种高效率快速响应智能电网非法用电行为分布式检测系统及其检测方法。

背景技术

智能电网是针对下一代电网改造提出的规划设想，其核心意义在于引入智能设备，更新原有机械装置，使得电网全局信息交互更为方便直接，调控配置也智能化。直观表现有，引入智能电表，实现电力企业和电网用户间的双向信息交互。

非法用电行为是指用户不按照合同使用电能，一般包含电力欺诈，偷电漏电等，电力行业中，因这种行为产生的耗费被称作非技术性损耗。这一行为对于电网产生了巨大危害。据统计，全世界各国每年生产的电能中，高达20％的份额为非技术性损耗。非法用电行为主要有两种攻击手段：一种为物理攻击，即通过对电表、变压器、传输线路等进行物理性篡改(短接电表电路、破坏变压器内加压煤油等)，使得自身电能消费不被记录；另一种为网络攻击，即针对电网内的智能设备(智能电表、智能变压器等)进行网络式入侵，篡改内部程序，更改计数器设置，同样来逃避电能消耗的计费。

传统电网中，非法用电行为的检测通常会有如下几个阶段：1.一线电力巡查人员或者终端用户报备可疑用户、可疑片区及可疑行为；2.电力企业派出技术人员采集可疑用户或片区的电力数据，为了提高检测的准确度，通常会采样2-3个月的数据；3.数据分析人员针对采样数据进行周密分析，以此判断是否非法用电。该方案对于人力资源耗费巨大，且时间周期长，精度不高，对于电网的覆盖也十分有限。

智能电网时代，人们借助智能设备，使得电力数据的采集更为快捷，但相比传统电网，智能设备的引入，使得非法用电行为的攻击手段更为多样，检测也更为困难。非法用电行为检测作为领域内热点问题，其解决方法实施存在诸多难点，主要表现为：

1)全网覆盖：电网作为关乎国计民生的骨干网络，节点众多，网络复杂，全局而言，异常行为的产生几乎是每时每刻，对于全网的监控是一大难点。

2)快速响应：智能电网产生的数据量庞大，非法用电行为的分布面又十分广泛，如何开发算法，使得检测机制能够快速响应是又一难点。

3)应对复杂多变的攻击行为：电网，尤其是智能电网引入的智能设备，使得针对电网的非法攻击行为在原有物理方式之外，增加了网络攻击的可能，网络攻击呈现复杂多变的趋势，非法用电者呈现的行为模式也难以界定。如何应对不断“创新”的非法用电行为是另一难点。

通过对现有技术的检索发现，现有的检测方法大多为集中式的机器学习分类方法。如美国Toledo大学电子工程及计算机科学系的Soma Shekara Sreenadh Reddy Depuru、Lingfeng Wang等人提出的基于支持向量机的非法用电行为检测系统，首先对现有电网内数据进行采样，获取非法用电用户和诚信用户的电力消费数据，对数据样本进行标定并分离特征值后，输入支持向量机，对数据完成建模后，生成数据分类处理程序，之后才将系统投入运行，将电网内各用户一段时间内的电力消费数据交由支持向量机生成的分类处理程序检测判断，如果程序将其分类为非法用电行为，则标定出该用户，否则则略过该数据。此方法有相当的局限性：1.对于稠密网络，机器学习检测方法运行时间长，效率低下；2.检测精度并不高，按现有应用实例来看，准确度在60％左右，最后仍然需要数据分析人员来重新验证。3.训练样本依赖度高，且针对其特征值不能及时更新，无法做到“实时”的行为检测。其他关于非法用电行为检测的尝试，采用的方法有统计学方法、决策树、神经网络算法及遗传算法等，这些方法都或多或少具有上述局限性。

发明内容

本发明针对现有系统存在的上述不足，提出一种基于线性方程简化求解的分布式高效率快速反应的智能电网非法用电行为检测系统，借助智能电网中的智能设备的可计算能力，分布式地就地检测用户的非法用电行为，避免了数据集中式处理带来的延迟耗费，并能稳定地运行处理稠密电网拓扑，同时天然地覆盖全局电网，“实时”地分析检测智能电网中的非法用电行为。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种智能电网非法用电行为分布式检测系统，其特点在于，包括智能电表数据采集模块、智能电表数据传输模块、智能电表数据存储模块、智能电表数据安全验证模块和智能电表核心计算模块；