王學(xué)剛　　張大為

一、防竊電仿真系統(tǒng)應(yīng)用背景

河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)是在對(duì)現(xiàn)實(shí)各種竊電方式進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)用電檢查、裝表接電、抄表收費(fèi)等相關(guān)工種和管理人員進(jìn)行培訓(xùn)、考核，可提高電網(wǎng)企業(yè)營(yíng)銷專業(yè)用電檢查以及其它專業(yè)人員查處竊電的技術(shù)水平，從而降低線損、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。本文在研究分析電能表竊電原理和用電營(yíng)銷現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了防竊電仿真系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)方案，包括防竊電仿真培訓(xùn)模擬裝置和防竊電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)軟件的構(gòu)成及功能要求。

二、防竊電仿真培訓(xùn)模擬裝置

防竊電仿真培訓(xùn)模擬裝置包括一套裝有實(shí)際電能表的柜體裝置和一套防竊電仿真培訓(xùn)管理系統(tǒng)，通過硬件與軟件系統(tǒng)的互聯(lián)實(shí)現(xiàn)了通過硬件裝置模擬現(xiàn)實(shí)竊電情況，由軟件系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、顯示、存儲(chǔ)電氣參數(shù)以及顯示向量圖和原理接線圖的功能。

（一）系統(tǒng)管理

河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)包括用戶管理、密碼管理、背景設(shè)置、數(shù)據(jù)管理四個(gè)子模塊，對(duì)于這四個(gè)子模塊管理員都可以進(jìn)行操作，培訓(xùn)師只可對(duì)其中的密碼管理和背景管理進(jìn)行操作。用戶管理子模塊中包括添加用戶、刪除用戶、重置用戶密碼，該系統(tǒng)僅系統(tǒng)管理可以使用，用于整體地管理系統(tǒng)的使用用戶及用戶的資料。

密碼管理子模塊主要用于用戶自主地修改個(gè)人密碼，以防止密碼泄露后影響系統(tǒng)運(yùn)行，保障系統(tǒng)的安全。

（二）用電模型的設(shè)計(jì)

河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)方案確定以配電網(wǎng)作為用電監(jiān)測(cè)對(duì)象。實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的硬件設(shè)備模擬一條10kV饋線，高壓側(cè)配關(guān)口計(jì)量電度表，記錄這一條供電線路上所有用戶的總電量。一條線上帶兩個(gè)配電臺(tái)區(qū)。第一個(gè)臺(tái)區(qū)的變壓器TI為公變，帶三個(gè)單相負(fù)荷用戶。第二個(gè)臺(tái)區(qū)的變壓器T2為專變，帶一個(gè)三相負(fù)荷用戶。第一個(gè)臺(tái)區(qū)用戶裝三塊單相電度表，分別記錄各分相的電量，另配有三相電能監(jiān)測(cè)裝置，既可以計(jì)單相電量，又可以計(jì)三相電量總和并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第二個(gè)臺(tái)區(qū)用戶裝一塊三相計(jì)量監(jiān)測(cè)一體的裝置，計(jì)量用電量并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（三）硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)

河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)硬件組成屏式柜體，屏體元件按照電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與操作功能進(jìn)行分布設(shè)計(jì)。根據(jù)這一思路，將硬件操作組了三塊屏。關(guān)口高壓計(jì)量一塊屏，單相負(fù)荷用戶計(jì)量、監(jiān)測(cè)一塊屏，三相負(fù)荷用戶計(jì)量、監(jiān)測(cè)一塊屏。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖分別繪制在三塊屏上。第一塊屏模擬10kV的高壓關(guān)口計(jì)量，第二塊屏模擬第一個(gè)臺(tái)區(qū)，第三塊屏模擬第二個(gè)臺(tái)區(qū)。相應(yīng)的元件裝在各自屏上。

（四）硬件控制

硬件屏上裝有控制開關(guān)，學(xué)員通過操作開關(guān)可以做各種仿真實(shí)驗(yàn)，模擬各種竊電現(xiàn)象。屏上模擬的常用竊電手段有：電壓回路串電阻，電壓回路串二極管，電壓回路串電感，電壓回路斷線；電流回路短接，電流回路并電阻，電流互感器改變比；電流回路反接，電壓回路反接，相地反接。

竊電仿真操作分為幾個(gè)步驟：

1）故障預(yù)置：由操作開關(guān)按照?qǐng)D上的指示，預(yù)置一種竊電現(xiàn)象；

2）故障啟動(dòng)：屏上有啟動(dòng)按鈕。只有按下啟動(dòng)按鈕，預(yù)置的實(shí)驗(yàn)才能開始；

3）故障解除：屏上有解除按鈕。只有按下解除按鈕，故障才能解除；

4）操作復(fù)歸：故障解除后，將預(yù)置操作開關(guān)放回正常位置，整體復(fù)歸，為下次實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

（五）監(jiān)測(cè)管理

河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)中有管理機(jī)可以和硬件屏進(jìn)行通訊管理。

管理機(jī)選用多485串口的工業(yè)控制機(jī)，工控機(jī)工作抗干擾能力強(qiáng)，又能支持多串口通訊。通訊方式采用主從方式。

硬件屏上模擬的竊電現(xiàn)象可以上傳給管理機(jī)，管理機(jī)上可以下發(fā)命令，模擬和硬操屏上相同的仿真實(shí)驗(yàn)。為了硬件操作與軟件操作不能沖突，硬件屏上裝有就地、遠(yuǎn)方操作切換開關(guān)，可以方便的切換。只有切換開關(guān)在遠(yuǎn)方位置時(shí)，管理機(jī)才可以下發(fā)實(shí)驗(yàn)的命令。

管理機(jī)用三個(gè)485串口通訊，分別管理集中抄表、遙信量、遙控量。

集中抄表通訊遵循DL/T645-1997規(guī)約。遙信量、遙控量分別由單片機(jī)管理與工控機(jī)通訊，仿照DL/T645規(guī)約。

（六）防竊電仿真系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)信號(hào)設(shè)計(jì)

考慮到河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)可利用作為教學(xué)培訓(xùn)的特點(diǎn)，硬件組屏應(yīng)做到：操作方便、信號(hào)指示明確。因此本次硬件回路特意設(shè)計(jì)了信號(hào)回路。針對(duì)著仿真操作的幾個(gè)步驟，設(shè)計(jì)了紅色、綠色閃光、平光信號(hào)，組合出四種信號(hào)。

1）正常工作時(shí)綠燈平光，預(yù)置一種故障綠燈閃光；

2）故障啟動(dòng)后紅燈平光；

3）故障設(shè)置時(shí)間超長(zhǎng)，紅燈閃光報(bào)警；

故障時(shí)間由一時(shí)間繼電器控制，時(shí)間在30分鐘內(nèi)可調(diào)，提醒實(shí)驗(yàn)人員實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)應(yīng)該解除故障，但不會(huì)自動(dòng)解除。

4）故障解除綠燈閃光，和預(yù)置故障狀態(tài)時(shí)信號(hào)相同；

5）操作復(fù)歸后綠燈平光，回到正常狀態(tài)。

閃光電源為電子式信號(hào)電路，用555芯片等控制沒有聲音干擾。

（七）負(fù)載設(shè)計(jì)

為了使系統(tǒng)用戶能夠從實(shí)驗(yàn)中看到不同負(fù)載對(duì)功率因數(shù)的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了三種負(fù)載：阻性、感性、容性，每一種負(fù)載單獨(dú)控制，可以方便地進(jìn)行切換。

（八）遙信量

硬件操作屏上所做的仿真實(shí)驗(yàn)，都可以通過繼電器的接點(diǎn)作為信息量上送，遙信量的采樣1秒鐘一次。即硬件屏上的每一次操作2秒之內(nèi)就可以送給管理機(jī)。另外，就地/遠(yuǎn)方切換開關(guān)、斷路器位置都作為遙信量上送。

（九）遙控量

管理機(jī)通過遙信量獲悉就地/遠(yuǎn)方切換開關(guān)的狀態(tài)，如果開關(guān)位置不在遠(yuǎn)方，則通過軟件將管理機(jī)上的下發(fā)命令閉鎖，只有確認(rèn)開關(guān)在遠(yuǎn)方位置，才可以下發(fā)操作命令。管理機(jī)發(fā)的操作命令通過遙控板出口給到硬件屏上。所有硬件屏上的仿真實(shí)驗(yàn)，都可以在管理機(jī)上操作。操作過程中的信號(hào)與硬件操作完全相同。

（十）保護(hù)回路

為了保證河北南網(wǎng)防竊電仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中設(shè)備、人身安全，硬件屏上裝有漏電保護(hù)、過流保護(hù)。當(dāng)回路中出現(xiàn)過流或開關(guān)有漏電時(shí)，斷路器跳開主回路，同時(shí)發(fā)信號(hào)。

三、結(jié)束語

防竊電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)針對(duì)以往的竊電仿真系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下創(chuàng)新內(nèi)容：

（一）針對(duì)電子式電能表進(jìn)行竊電方式的模擬。

本系統(tǒng)針對(duì)電子式電能表（包括單相、三相電能表）的各種竊電方式進(jìn)行模擬，還對(duì)一些專門針對(duì)電子式電能表所產(chǎn)生的“高科技”竊電手法予以“曝光”，使得本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

（二）建立了一種集培訓(xùn)學(xué)習(xí)、理論驗(yàn)證、實(shí)操練習(xí)和考核鑒定于一體的技術(shù)平臺(tái)——反竊電仿真實(shí)驗(yàn)室。

本系統(tǒng)集培訓(xùn)學(xué)習(xí)、理論實(shí)操考核于一體，功能強(qiáng)大。它可以輔助系統(tǒng)用戶進(jìn)行課堂教學(xué)，為各類用戶進(jìn)行實(shí)際操作練習(xí)提供平臺(tái)，還可為系統(tǒng)用戶的學(xué)習(xí)考核提供上機(jī)考試環(huán)境。本系統(tǒng)考慮到不同的工種重點(diǎn)掌握知識(shí)的差異，可以實(shí)現(xiàn)分別為不同的工種設(shè)立不同考題，極大地提高了培訓(xùn)的效果。