用電檢查與反竊電智能信息平臺的設(shè)計與應(yīng)用

丁 曉

（江蘇省電力公司，南京 210024）

長期以來，竊電問題一直困擾著供電公司，每年的各類竊電問題給供電公司造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。雖然部分省、市供電公司正在積極探索反竊電技術(shù)與手段，但目前還未出現(xiàn)成效顯著的反竊電信息系統(tǒng)，用電檢查工作缺少有效地信息化支撐工具。要提升用電檢查與反竊電工作成效，迫切需要建立統(tǒng)一的用電檢查與反竊電智能信息平臺，提升反竊電技術(shù)裝備水平，使供電公司的用電檢查與反竊電工作推向信息化、自動化、智能化。隨著電力信息化技術(shù)水平的提高，特別是電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的建成投運(yùn)，使用電檢查與反竊電工作的信息化、自動化成為可能。

1 用電檢查與反竊電信息平臺技術(shù)原理

用電檢查與反竊電智能信息平臺是通過運(yùn)用已建立的防竊電數(shù)據(jù)模型，對用電信息采集系統(tǒng)的用電信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析，并采用便攜式用電檢查掌上終端，對現(xiàn)場異常用電進(jìn)行檢查、取證、分析和處理的綜合信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合運(yùn)用電力電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、軟件技術(shù)、嵌入式技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等，實現(xiàn)并完成用電檢查與反竊電的相關(guān)功能。

1.1 用電信息采集系統(tǒng)簡介

電力用戶用電信息采集系統(tǒng)（power user eleco energy data acquire system）是對電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實時監(jiān)控的系統(tǒng)，實現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)是為SG186工程營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電力用戶實時用電信息數(shù)據(jù)，推進(jìn)營銷計量、抄表、收費模式標(biāo)準(zhǔn)化和信息化建設(shè),為快速響應(yīng)市場變化、快速反映客戶需求從客戶用電信息的源頭提供數(shù)據(jù)支持，為分時電價、階梯電價、全面費控管理等營銷業(yè)務(wù)策略的實施提供技術(shù)基礎(chǔ)。用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是實現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全費控”。

1.2 反竊電智能分析數(shù)據(jù)模型

研究反竊電的數(shù)據(jù)模型與方法，通過自動收集各類電力用戶的用電檔案信息和實時用電信息，并對用電信息的智能分析，尋找竊電疑似、接線故障、計量裝置異常、抄表質(zhì)量低等異常用戶，提高用電檢查現(xiàn)場巡視的針對性。

主要通過以下幾方面進(jìn)行分析：

（1）電能表參數(shù)異常分析：通過比對電能表參數(shù)與檔案參數(shù)的一致性，確定電能表參數(shù)是否正確，發(fā)現(xiàn)電能表用電數(shù)據(jù)的異常。

（2）電能表狀態(tài)異常分析：通過采集電能表各種狀態(tài)字，了解電能表當(dāng)前工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常用電狀態(tài)，如：過流、失流、過壓、失壓、斷相、逆相、電壓電流不平衡等。

（3）電能表時鐘分析：通過采集電能表實時時鐘，判斷電能表時鐘是否異常，若電能表時鐘異常，將直接導(dǎo)致用電數(shù)據(jù)異常。

（4）用電量異常分析：根據(jù)采集用戶日用電數(shù)據(jù)和重點戶的整點用電數(shù)據(jù)，分析用戶用電量是否存在突增、突減、停走、總費率與分費率和不符、電能表費率電量異常、反向電量存在且變化、連續(xù)用電量為0、二三象限無功存在且變化、臺區(qū)電量不平衡、總表電量小于子表電量等。

（5）功率因數(shù)異常分析：查詢和分析電能表總費率及各費率功率因數(shù)，分析無功電量大于有功電量現(xiàn)象，確定異常功率因數(shù)的用電戶。

（6）最大需量異常分析：比對月最大需量與基本電費需量，比對需量數(shù)據(jù)與協(xié)議備用容量，比對需量數(shù)據(jù)與變壓器容量，列出異常用戶。

1.3 用電檢查掌上終端

用電檢查掌上終端采用高性能微處理器設(shè)計，具有GPS、GPRS/CDMA、紅外、USB、CMOS圖像傳感器、觸摸屏等外圍接口的智能掌上終端。掌上終端可以利用GPRS/CDMA或USB通道接收用電檢查計劃、用電檢查路徑定位、電能表抄讀通信、現(xiàn)場信息填寫與實時上報功能、用戶檔案與用電信息查詢功能、單據(jù)打印等，并能夠在線檢查竊電行為，當(dāng)場進(jìn)行竊電定位，查處具體竊電方式。

2 用電檢查與反竊電信息平臺設(shè)計方案

用電檢查與反竊電智能信息平臺由智能反竊電信息系統(tǒng)軟件、便攜式用電檢查掌上終端、無線通信網(wǎng)絡(luò)等部分組成。

2.1 系統(tǒng)物理架構(gòu)

用電檢查與反竊電信息平臺設(shè)計架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

（1）信息平臺層：平臺從電力營銷系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、95598客服系統(tǒng)等自動收集各類電力用戶的用電檔案信息和準(zhǔn)實時用電信息，實現(xiàn)“反竊電智能分析模型與算法”，對海量準(zhǔn)實時用電信息進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析，篩選可疑用戶，智能預(yù)警；根據(jù)制定的“用電檢查與反竊電工作規(guī)范”，在平臺上實現(xiàn)用電檢查與反竊電工作的信息化、規(guī)范化，包括有序和重點的編排用電檢查計劃、現(xiàn)場檢查項生成與上報審核、現(xiàn)場拍照與取證信息的存檔等。

（2）用電檢查現(xiàn)場層：通過研發(fā)的用電檢查與反竊電智能無線掌上終端實現(xiàn)現(xiàn)場用電檢查的規(guī)范化與信息化，主要功能包括：接收系統(tǒng)生成的用電檢查計劃，用電檢查路徑定位、電能表抄讀通信功能、現(xiàn)場信息填寫與實時上報功能、現(xiàn)場拍照與取證、用戶歷史與實時用電信息查詢功能、用戶用電檔案實時查詢功能、單據(jù)現(xiàn)場打印功能等，并能夠在線檢查竊電行為，當(dāng)場進(jìn)行竊電定位，查處具體竊電方式。

該掌上終端可擴(kuò)展應(yīng)用為營銷現(xiàn)場作業(yè)數(shù)字化操作平臺，實現(xiàn)營銷系統(tǒng)客戶業(yè)務(wù)信息查詢，采集系統(tǒng)客戶用電歷史和實時信息查詢，業(yè)務(wù)流程流轉(zhuǎn)操作，工單接收執(zhí)行，現(xiàn)場作業(yè)信息自動錄入等功能，為營銷現(xiàn)場作業(yè)信息化提供基礎(chǔ)。

（3）無線通信層：采用用電信息采集系統(tǒng)建立的GPRS無線專網(wǎng)通信信道，實現(xiàn)掌機(jī)與平臺的無線實時通信，掌機(jī)采用3G通信模塊，保證通信速度。

2.2 用電檢查與反竊電信息系統(tǒng)軟件

用電檢查與反竊電信息系統(tǒng)軟件由4個軟件子系統(tǒng)組成，分別是：無線掌機(jī)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)、智能分析服務(wù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)、Web應(yīng)用子系統(tǒng)。

2.2.1 無線掌機(jī)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)

無線掌機(jī)應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)將用電檢查計劃、內(nèi)容、用戶信息、路線下載到相應(yīng)的用電檢查工作人員掌機(jī)中，為掌機(jī)提供實時數(shù)據(jù)上報服務(wù)、用戶用電檔案查詢服務(wù)、用戶歷史與當(dāng)前實時用電信息查詢服務(wù)等。該服務(wù)子系統(tǒng)采用多線程并發(fā)機(jī)制，采用專用通信協(xié)議加密傳輸以確?，F(xiàn)場多終端運(yùn)行及系統(tǒng)安全性。

2.2.2 智能分析服務(wù)子系統(tǒng)

智能分析子系統(tǒng)對從營銷系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)提供的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷，并根據(jù)分析結(jié)果列出終端可疑用戶，進(jìn)行報警，并經(jīng)過人工確認(rèn)后排入現(xiàn)場用電檢查計劃。

智能分析包括計量故障判斷、電網(wǎng)狀態(tài)分析、竊電可疑分析、報警等主要功能。如圖2所示。

客戶用電異常是以用戶為單位，以日或月的用電量作為判斷依據(jù)，檢查用戶用電是否有超出常理的情況發(fā)生，包括用戶實際可能存在的真實用電或者計量裝置異?；蛘吒`電行為。

圖2 智能分析服務(wù)子系統(tǒng)

2.2.3 數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)

本平臺與公司其他應(yīng)用系統(tǒng)（營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、EMS系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)）的接口根據(jù)不同業(yè)務(wù)類別，通過中間庫和WebService方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2.2.4 Web應(yīng)用子系統(tǒng)

Web應(yīng)用部分經(jīng)過初步整體分析規(guī)劃，整理為8個主要業(yè)務(wù)模塊，功能清晰，分工明確，符合用戶日常使用和操作習(xí)慣。其主要業(yè)務(wù)模塊為：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、用電檢查模塊、反竊電處理模塊、系統(tǒng)運(yùn)行管理模塊、異常事件記錄模塊、系統(tǒng)參數(shù)管理模塊、報表統(tǒng)計模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 Web應(yīng)用子系統(tǒng)

2.3 用電檢查與反竊電無線掌上終端

用電檢查與反竊電智能無線掌上終端功能包括：接收系統(tǒng)生成的用電檢查計劃，用電檢查路徑定位、電能表抄讀通信功能、現(xiàn)場信息填寫與實時上報功能、用戶歷史與實時用電信息查詢功能、用戶用電檔案實時查詢功能、單據(jù)現(xiàn)場打印功能等。

2.3.1 終端硬件設(shè)計方案

終端硬件采用模塊化設(shè)計，采用主流微處理器（如：ARM、X86、DSP、FPGA等）加上外圍接口電路來實現(xiàn)，外圍接口包括CMOS圖像傳感器、LCD液晶顯示模塊、觸摸屏模塊、SD卡模塊、GPS模塊、GPRS模塊、USB、智能卡模塊等，通過掌上終端的USB接口外接微型打印機(jī)可實現(xiàn)現(xiàn)場打印功能。終端硬件設(shè)計方案如圖4所示。

圖4 終端硬件原理框圖

2.3.2 終端軟件設(shè)計方案

終端軟件是由嵌入式實時操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用程序構(gòu)成，采用Linux做為板載操作系統(tǒng)。Linux憑借其在結(jié)構(gòu)清晰、源代碼開放等方面的優(yōu)勢，非常適合作為嵌入式操作系統(tǒng)。基于Linux操作系統(tǒng)可以同時加載多種應(yīng)用程序，并可以方便實現(xiàn)進(jìn)程間通信。針對現(xiàn)場用電檢查與反竊電的實際需要，考慮開發(fā)掌機(jī)上的電力檢查及反竊電應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序主要劃分為以下幾個功能模塊：權(quán)限管理、檔案管理、文件通信服務(wù)、電能表通信、人機(jī)交互界面、GPS巡檢路徑定位、現(xiàn)場拍照及數(shù)據(jù)壓縮存儲、現(xiàn)場信息錄入、數(shù)據(jù)庫管理、歷史數(shù)據(jù)查詢、打印服務(wù)。根據(jù)后續(xù)業(yè)務(wù)拓展需要，還可以進(jìn)一步開發(fā)一些新的應(yīng)用程序，實現(xiàn)掌上終端的軟件升級。

3 結(jié)束語

用電檢查與反竊電智能信息平臺從電力營銷信息系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、95598客戶服務(wù)系統(tǒng)收集各類電力用戶的用電檔案信息和實時用電信息等，自動智能分析出異常用戶，滿足供電公司用電檢查與反竊電應(yīng)用需求，提高業(yè)務(wù)人員的工作效率，及時發(fā)現(xiàn)與處理計量異常與竊電用戶，提升企業(yè)的管理效益與經(jīng)濟(jì)效益。

建立統(tǒng)一的用電檢查與反竊電智能信息平臺，研發(fā)用電檢查與反竊電智能無線掌上終端，提升反竊電信息技術(shù)水平與裝備水平，使供電公司的用電檢查與反竊電工作推向信息化、自動化、智能化。

建立統(tǒng)一的用電檢查與反竊電智能信息平臺，有利于用電檢查工作的規(guī)范化、信息化；有利于提升反竊電技術(shù)水平，及時發(fā)現(xiàn)竊電用戶和挽回電量損失，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；有利于保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，維護(hù)正常供用電秩序和公共安全，保護(hù)供用電雙方的合法權(quán)益，提升供電企業(yè)形象，提升企業(yè)社會效益。用電檢查與反竊電智能信息平臺的開發(fā)與應(yīng)用是保障電力企業(yè)現(xiàn)代化經(jīng)營管理的重要手段。

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