唐婧璇

（國網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇 鹽城 224000）

隨著竊電方式日益智能化、多樣化和科技化，電力公司的防竊電不能僅僅依賴傳統(tǒng)的反竊手段和落后的反竊設備，必須提高用電檢查新設備及新技術的智能化，從而使應用更為方便、更為簡單，功能更為完善、更為先進。不管盜竊手段多么先進、多么復雜、多么智能化，都可以對偷電行為進行打擊，從而有效地預防偷電。現(xiàn)在市面上也有防竊電設備，利用載波原理，對電表進行數(shù)據(jù)分析，檢測用戶有沒有偷電行為。該儀器又大又沉，操作起來很不方便。臺區(qū)電能表中載波模塊眾多，要想把所有的電能表都檢查一遍，就必須在設備中安裝多個載波模塊。如果電能表的載波模組不同，則需要多次操作，導致檢測周期較長，工作效率較低。自從智能表和電力采集系統(tǒng)普及后，智能載波表已經(jīng)具備了記錄電壓、電流和開蓋記錄等實時數(shù)據(jù)和遠程通信的能力，但是，使用這種新技術來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的采集和分析，目前還沒有發(fā)展起來，只能靠手工操作，無法直接判斷竊電的方式，也無法自動生成采集和統(tǒng)計報告，耗時耗力。因此，在當前我國電力市場面臨的反竊電問題日益嚴重的情況下，電力企業(yè)急需一種有別于過去的新型查竊電技術。

1 系統(tǒng)的整體設計

本文以用戶評價和電力信息采集系統(tǒng)為基礎，開發(fā)了1 套以批量定位查竊器為核心的大規(guī)模竊電檢測系統(tǒng)。該設備的主要作用是對全臺區(qū)的低壓臺區(qū)各用戶的用電量進行大量的數(shù)據(jù)采集，并通過后臺的智能分析軟件對其進行分析；通過分析軟件，從儀表上讀出電表的數(shù)據(jù)，對各種數(shù)據(jù)進行綜合分析，從而判定有無盜竊行為。通過自動分析、判定數(shù)據(jù)，準確判斷竊電嫌疑戶，通過系統(tǒng)中客戶檔案鎖定竊電嫌疑戶地址，有目標性和針對性地開展查竊。它具有很好的保密性能，而且不會引起偷電行為者的警覺，因此可以減少打擊偷電行為的成本，同時也能提高工作的效率。對電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要作用。

1.1 體系結構的基本原則

1.1.1 安全和可靠度

在系統(tǒng)設計和設備選擇時，要保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。

1.1.2 易于管理和高效率

為了提高設計系統(tǒng)的可靠性，提高訪問終端的速度，高速率地持續(xù)運行，降低管理的復雜性，對設計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行管理。

1.1.3 擴展性

這種大規(guī)模的反盜系統(tǒng)，可以充分利用現(xiàn)有的技術擴大系統(tǒng)的擴展性，促進系統(tǒng)整體升級。

1.1.4 標準

本系統(tǒng)和設備的設計和制造，主要根據(jù)下列技術規(guī)范和標準。

（1）本系統(tǒng)的主站與采集終端的數(shù)據(jù)傳送按照Q/GDW 376.1—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議：主站與采集終端通信協(xié)議》的要求。

（2）抄表信息能滿足DL/T645—2007《多功能電能表通信協(xié)議》的抄表數(shù)據(jù)格式。

（3）在安全保護上，滿足電力用戶用電信息采集系統(tǒng)Q/GDW 377—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)有關安全防護技術規(guī)范》的規(guī)定。

（4）與集中器進行通信，依據(jù)Q/GDW 376.2—2009《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協(xié)議第二部分：集中器本地通信模塊接口協(xié)議》，對用電量進行智能監(jiān)測。

（5）它的工作原理是參考“線路故障錄波器”，能夠記錄、存儲電能表的操作資料，進行分析、取證，可以記錄3 年以上的歷史資料。

1.1.5 先進與實用

在充分運用現(xiàn)有技術與裝備的基礎上，注重實際應用，真正地提升了反竊工作的效果，減輕了現(xiàn)場工作人員的工作負擔。

1.2 系統(tǒng)的邏輯結構

從主站、通信和采集3 個層次對系統(tǒng)進行了邏輯上的劃分，為以后各層次的設計思想提供了理論依據(jù)。系統(tǒng)的邏輯結構圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)邏輯結構

邏輯框架結構描述如下。

（1）本系統(tǒng)的邏輯層由主站層、通信信道層和采集設備層3 層組成。

（2）主站層包括3 個主要模塊：批量定位查竊器、后臺智能分析軟件和數(shù)據(jù)庫管理。批量定位查盜器與集線器通信，由集線器讀出集線器下電能表的資料，并完成協(xié)議分析，儀器記錄、存取電能表的資料；后臺智能分析軟件從儀表上讀出電能表的數(shù)據(jù)，對各種數(shù)據(jù)進行綜合分析，從而判定有沒有偷電行為。儀表讀出電表上的各項資料，包括電壓、電流、功率因數(shù)、相角、有功、無功、電能、開蓋記錄、開蓋時間和開蓋表底等，能夠全面地分析判斷是否有竊電、負載異常、電流三相失衡及其他不正常情況。

（3）通信信道層是主站和采集裝置的連接，也是連接新站和終端的信息交流平臺。

（4）在系統(tǒng)的末級為采集裝置，其任務是對整個電網(wǎng)的原始供電數(shù)據(jù)進行采集。

1.3 體系結構

本系統(tǒng)的體系結構分為3 個層面：主站、通信信道和現(xiàn)場終端，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)體系結構

（1）按占位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的物理結構分為3 個模塊：主站、通信信道和現(xiàn)場終端。

（2）從物理構造上講，主站的網(wǎng)絡包括1 個數(shù)據(jù)庫和1 個應用服務器，1 個磁盤陣列組合的1 個系統(tǒng)服務器，1 個大量的位置查找器。

（3）通信信道是指系統(tǒng)主站和終端間的通信信道，通過低電壓線路載波讀出電表中的數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率因數(shù)、相角、有功、無功、電能、開蓋記錄、打開時間和打開蓋表底部等。

（4）現(xiàn)場終端是指由集中器、采集器等構成的設備終端，其設置于工作場所。

2 設計原則

該系統(tǒng)由電源模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、載波模塊、I/O 模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、時鐘模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成。其構造圖如圖3 所示。

圖3 反竊電系統(tǒng)的配置

該電源模塊與外部電源相連接，為系統(tǒng)提供電能，并設置了防止外接電源的突然變化，使設備能夠正常工作。

數(shù)據(jù)處理模塊包含加法器與乘法2 種功能，分別對電流取樣和電壓取樣進行轉換，并對其進行比較和運算；接受I/O 模塊輸出的控制命令，采集電流和電壓采集模塊。

載波模塊可使設備與檢測范圍內(nèi)的載波計進行集中通信；采用低壓輸電線路作為通信媒介與終端設備之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸，采用半雙工通信的方法，對電表中的相關數(shù)據(jù)進行抄寫（包括電壓、電流、電源故障和電源開關等）。

I/O 模塊將數(shù)據(jù)輸入設備，并將設備的數(shù)據(jù)輸出。I/O 模塊由LED 顯示屏組成，其像素為500×500，視窗容量不低于100 mm×100 mm，中文菜單顯示；該鍵盤由“0～9”“刪除”“返回”“上下左右”“確定”等17 個關鍵字組成。按鍵要靈活、可靠，沒有卡頓、接觸不良、擰緊不松。

數(shù)據(jù)采集模塊，與數(shù)據(jù)處理模塊相連，由4 條與功率集中器對應的線路相連的采集電路組成。本系統(tǒng)可與單相表、三相表通信，對各臺用戶的用電量進行實時監(jiān)測，包括用戶電壓、用戶電流、用戶功率因數(shù)和用戶相角等。

數(shù)據(jù)儲存模塊儲存作業(yè)系統(tǒng)或其他程式的暫態(tài)資料，儲存程式與試驗資料；該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲部分主要由運行存儲器和存儲器組成，該存儲器可以滿足大量用戶對電力的存儲需求，并且具有1 T 的硬盤容量。

該時鐘模塊采用RTC 時鐘模塊，其內(nèi)置的鈕扣電池能夠在斷開電源的情況下為該芯片提供能量，從而確保準確的計時。

一種簡易的測量竊電設備方法如下。

（1）在以5 s 為周期的電流取樣期間，持續(xù)地獲得在XXhour：XXsec到YYsec中的三相總電流值（Ub和IQ）。

（2）在連接到被檢查區(qū)域的任何零線連接的情況下，載波模塊每隔5 s 發(fā)送1 條零線，讀取被檢查區(qū)域中電能表的電流In，并用載波讀取檢查區(qū)域中的全部儀表：①XXhour：XXhmin：XXhsec到YYhour：YYmin：YYsec時段中的電流值（I1，I2，I3，I4，…，In）；②斷電記錄；③打開的記錄。

（3）將時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)集（IaIb和Ic）、（I1，I2，I3，...，In）作為實例：由CPU 進行交與運算，計算時段中某一時刻所獲取的數(shù)據(jù)集，該模塊計算基礎電流值（Iα=Ia+Ib+Ic），和參比電流值其中，實時電流損失ΔI=Iα-Iβ。

（4）如果ΔI≥1A 或者ΔI＜A 且ΔI/Iα≥50%，該設備會發(fā)出警告，需要對掃描區(qū)域內(nèi)的儀表進行進一步排除，如果有對應的打開記錄，則對應表進行重點檢測。

（5）如果ΔI＜1A 且ΔI/Iα＜50%，并且沒有任何開蓋和斷電事件，則該區(qū)域的表計基本是正常的。

（6）可以用ΔP=ΔI×200 V 來估計損失功率ΔP 的計算。

該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊與集線板相連，對整個臺區(qū)下的用戶進行采集，然后由數(shù)據(jù)處理器對其進行分析，從而判定是否存在竊電行為。通過批量采集、分析，不僅提高了查竊工作的效率，擴大了對偷電行為的調查，而且還減少了人力物力，消除了竊電帶來的不良影響?，F(xiàn)場查竊無須逐一拆解用戶的電表，增強了查竊的保密性；并通過科學設定比較參數(shù)，由系統(tǒng)自動分析用戶資料。通過對電力系統(tǒng)的分析，可以確定有沒有偷電行為，從而提高了對現(xiàn)場偷電行為的識別能力。整個系統(tǒng)的工作過程如下。

（1）與臺區(qū)相連的集流器，能夠對全臺區(qū)下的電力用戶進行數(shù)據(jù)采集。

（2）將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理模塊，抽取出判定標準參數(shù)，并將其與數(shù)據(jù)處理模塊中的數(shù)據(jù)進行比較，由竊電分析軟件進行分析，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動分析與判定。一是對單、三相儀表的電壓資料進行判定，以確定是否有電壓；二是單相負載，電流通過表計進入負載，電流通過表計的零和火電流的數(shù)據(jù)，可以判斷是否外接線、加裝短路環(huán)、表計的電子元件等；三是產(chǎn)生三相電能表矢量圖，尤其是三相四線式電能表，并將其與常用的三相四線式互感器的測量計進行比較，從而自動判定故障點并產(chǎn)生竊電量。根據(jù)分析的資料，判定用戶有沒有偷電。

（3）若顯示的結果是，用戶存在竊電嫌疑，可以在輸出模塊內(nèi)的打印機上打印該用戶的信息，并將該數(shù)據(jù)存儲在該數(shù)據(jù)存儲器模塊中，由此對該用戶的電力信息進行注釋。

（4）若顯示的結果是，用戶不存在竊電嫌疑，則將數(shù)據(jù)更新后存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊，由此對該用戶用電信息進行注釋。

該系統(tǒng)的操作流程如圖4 所示。

圖4 工作流程

3 系統(tǒng)的主要功能測試

通過該設備發(fā)現(xiàn)盜竊戶李某某，發(fā)現(xiàn)該表記錄的零和火電流存在很大偏差，被認定為盜竊犯罪嫌疑人，現(xiàn)場檢查人員立即對其進行了控制和檢查，沒有發(fā)現(xiàn)表外接線竊電的現(xiàn)象。利用鉗形電表重新進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)火線電流和電表上的火線電流并不相符，判斷有可能是用戶電能表上被人動了手腳。打開電能表蓋子，發(fā)現(xiàn)該用戶私自使用火線電流取樣。

在測試了該系統(tǒng)后，對其試驗結果進行如下分析。

（1）從試驗結果來看，該系統(tǒng)通過采集和分析用戶的用電量數(shù)據(jù)，并將其進行比較和分析，以直觀的方式反映出用電量的實際狀況，實現(xiàn)了防竊電功能。

（2）由于采用載波技術來傳送用戶端的數(shù)據(jù)，對用戶的電力設備配置環(huán)境有一定的要求，因此需要在實踐中不斷改進。

4 結束語

針對過去單純靠人工進行竊電分析的缺陷，本文提出了1 套查竊范圍廣、低成本、工作效率高、保密性高等一系列優(yōu)勢的防竊電系統(tǒng)，通過測試證明該系統(tǒng)切實可行，可以在防竊電工作中大力推廣。