[發明專利]一種數據驅動的防竊電智能電表及竊電狀態分析方法

在審

• 申請號: 202011446138.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112698072A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 田浩杰;周寶忠;王天博;揚爽;侯昝宇;王浩淼;金宇坤;張迪;才思遠;賀歡;韓一品;李娉婷;龔鋼軍;馬洪亮;孟芷若
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司鞍山供電公司;華北電力大學;國網遼寧省電力有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R11/24
• 分類號: G01R11/24;G01R22/06;G06N3/08
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種數據驅動的防竊電智能電表，包括微處理器和與其連接的時鐘模塊、計量模塊、通信接口、LCD顯示、存儲器、校表模塊、電源模塊；其特征在于，還包括傳感器模塊和防竊電分析模塊；所述的傳感器模塊包括多個壓力傳感器，安裝于電表接線端子下端，并與微處理器連接，微處理器通過壓力傳感器的信息檢測接線端子處接線線路的改動；防竊電分析模塊與微處理器連接，根據微處理器中的用戶用電數據進行竊電狀態分析。

2.權利要求1所述的一種數據驅動的防竊電智能電表的竊電狀態分析方法，其特征在于，包括如下：

1)上下協同的防竊電分析網絡架構：“上下”分別指用電信息采集主站和智能電表，“協同”代表兩者之間的數據協同和分析協同；所述智能電表負責數據采集，包括用戶用電數據和反映智能電表硬件完整性的傳感器數據，這些數據被送到智能電表的微處理器和防竊電分析模塊中進行數據分析和存儲，此外，用電信息采集主站下發的檢修提示信息也是智能電表微處理器的輸入數據，當智能電表收到檢修提示信息后會立即進入待機狀態，需要人工現場操作才能再次恢復工作狀態；微處理器的分析結果會實時傳送到用電信息采集主站，如果微處理器判斷出異常情況(未檢修狀態但有電表的接線變化即為異常)則立即調取用戶歷史用電信息做進一步判斷，一旦最終的分析結果為竊電事件，智能電表將切斷用戶的電力供應，同時，向主站發出特別提示信息，主站有相應的軟件配置來處理智能電表上傳的狀態信息；用電信息采集主站還要負責分析模型的訓練工作，定期調取智能電表存儲的數據對智能算法模型進行訓練和更新，并將更新后的模型參數下發到智能電表，模型的動態更新保證了防竊電分析工作的靈活性和可靠性；

2)基于門控循環單元的算法模型：防竊電分析模塊的核心算法采用循環神經網絡的一種改進算法——門控循環單元，該算法可以有效地防止梯度消失和梯度爆炸，同時，很大程度上減少了模型參數，提升了模型地整體分析效率；

GRU的模型，模型的前向傳播過程如下：

z_t＝σ(W_z·[h_t-1，x_t])

r_t＝σ(W_r·[h_t-1，x_t])

y_t＝σ(W_o·h_t)

其中x_t是輸入，h_t-1是上一時刻的隱藏狀態，h_t是當前更新的隱藏狀態，是候選隱藏狀態，z_t和r_t分別代表更新門和重置門，σ是sigmoid激活函數；

上式中參數W_z、W_r、W_o是模型通過訓練數據集學習得到，[a，b]代表兩個向量的拼接，所以參數W_z、W_r、的相應形式如下：

W_z＝W_zx+W_zh

W_r＝W_rx+W_rh

由GRU構成的深度學習算法模型，x、y、h分別代表模型輸入、模型輸出和隱層狀態；算法模型的輸入量x來源于用戶用電數據，即基于時間的序列，其輸出y是相應的分析序列，代表相應的分析結果。該算法模型的參數由大量數據訓練得到，訓練數據包括正常用電數據和發生竊電時的用電數據，所以模型分析的結果為正常用電和發生竊電兩種。以上訓練工作由主站完成，數據分析則是在智能電表內部進行。