智能反竊電技術(shù)研究與應(yīng)用

霍堯

（江蘇省電力公司，南京　210024）

智能反竊電技術(shù)研究與應(yīng)用

霍堯

（江蘇省電力公司，南京210024）

竊電是困擾電網(wǎng)企業(yè)多年的一個(gè)老問題。近年來，竊電問題比以往更為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為竊電手段高科技化、竊電過程隱蔽化、竊電數(shù)量大額化，給國家造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。江蘇省電力公司一貫高度重視反竊電工作，在加強(qiáng)需求側(cè)用電管理的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)了反竊電技術(shù)手段的研究與應(yīng)用，切實(shí)提升了公司整體反竊電工作水平。

1　研究背景

1.1竊電問題現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009—2012年，江蘇地區(qū)共查獲竊電案件12 051起，其中居民用戶竊電案件約占70%，個(gè)體工商戶竊電案件約占28%，高壓專變用戶竊電案件約占2%。從竊電量數(shù)據(jù)看，高壓專變用戶竊電量占到總竊電量的48.3%，竊電危害嚴(yán)重。因此，本文所述智能反竊電技術(shù)重點(diǎn)針對高壓專變用戶竊電。

1.2主要的竊電手法

竊電的目的，就是想無償?shù)孬@得電能。通過對近年來竊電案例的梳理，可以把竊電手段大體分為兩大類，即針對用戶內(nèi)部計(jì)量裝置和針對供配電線路2種方式實(shí)施竊電。

針對計(jì)量裝置的竊電方式，其手段是使計(jì)量電能表少計(jì)量甚至不計(jì)量。根據(jù)改變計(jì)量參數(shù)的性質(zhì)不同，針對計(jì)量表計(jì)的竊電手段主要包括：改變電能表的電氣參數(shù)、改變電能表的機(jī)械參數(shù)、利用磁場干擾電能表、篡改電能表軟件程序、更改電能表內(nèi)部計(jì)量回路等。針對計(jì)量二次回路的竊電手段主要有：欠壓法、分流法、更改互感器TA值變比、利用設(shè)備移相竊電等。

針對供配電線路的竊電方式表現(xiàn)為：少部分用戶在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下，直接在供電企業(yè)公用供配電線路上搭接電源，使電能在沒有經(jīng)過合法計(jì)量的情況下流入本單位，從而達(dá)到不用支付賈用而消賈電能的目的。但這種竊電方式非常明顯，且對竊電用戶自身用電的安全也難以保證，隨著近年來電力設(shè)施保護(hù)力度的不斷加強(qiáng)，采用直接搭接供電企業(yè)供配電線路竊電的方式逐漸減少。本文研究的智能反竊電技術(shù)不針對此種竊電方式。

1.3用電信息采集系統(tǒng)反竊電應(yīng)用現(xiàn)狀

江蘇用電信息采集系統(tǒng)已覆蓋絕大部分用戶，其中高壓專變用戶覆蓋率已超過99%，它是在原負(fù)控管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的面向電力客戶的電力營銷支持系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程抄表、用電異常信息報(bào)警、電能質(zhì)量監(jiān)測、線損管理分析、有序用電和無功電壓管理等功能，是采集用戶實(shí)時(shí)用電信息的基礎(chǔ)平臺(tái)。通過對用戶歷史用電信息的分析，可以發(fā)現(xiàn)一些疑似竊電行為，但其效率和精準(zhǔn)度難以保證。

2　智能反竊電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對上述分析，本文重點(diǎn)針對通過改動(dòng)計(jì)量裝置達(dá)到竊電目的的高壓專變用戶，利用現(xiàn)有的用電信息采集系統(tǒng)信息通道及后臺(tái)主站，研究相應(yīng)的智能反竊電技術(shù)。

2.1智能反竊電技術(shù)原理

通過在專變用戶高壓側(cè)裝設(shè)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)，利用現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)，將高壓側(cè)用電數(shù)據(jù)傳回主站，通過對同時(shí)段高壓側(cè)、低壓側(cè)的功率曲線對比，實(shí)現(xiàn)用戶竊電分析及預(yù)警功能。智能反竊電系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1　智能反竊電系統(tǒng)示意圖

2.2系統(tǒng)構(gòu)成

2.2.1高壓無線采集器

高壓無線采集器安裝在變壓器一次側(cè)電力線上，用于采集、處理一次側(cè)的三相電流數(shù)據(jù)，并通過微功耗無線方式傳輸給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。高壓無線采集器采用感應(yīng)的方式進(jìn)行電路供電和電流采集，無需外接電源或內(nèi)置電池。高壓無線采集器采用抗紫外線的阻燃材料整體澆注，戶內(nèi)、戶外均可使用。

2.2.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過微功耗無線信道接收高壓無線采集器發(fā)送的一次側(cè)用電信息，并傳輸給專變采集終端。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器分為內(nèi)置式和外置式，并具備以下主要功能：

（1）數(shù)據(jù)接收功能

接收并存儲(chǔ)無線采集器采集的客戶一次側(cè)電流數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能

按DL/T 645規(guī)約，將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)格化數(shù)據(jù)以備現(xiàn)場終端召測。

（3）通信功能

支持經(jīng)無線方式與采集器的通信；支持經(jīng)接口（RS485/RS232）與現(xiàn)場終端的通信；支持經(jīng)紅外接口與現(xiàn)場手持式抄表器（掌機(jī)）的通信。

（4）中繼功能

可作為無線中繼器，為鄰近其他通信不暢的轉(zhuǎn)換器提供通信接力。

2.2.3專變采集終端

專變采集終端（即負(fù)控終端）在現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)中，用于連接多個(gè)電能表、電能計(jì)量設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、電能計(jì)量設(shè)備工況和供電電能質(zhì)量監(jiān)測，以及客戶用電負(fù)荷和電能量的監(jiān)控，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和雙向傳輸。專變采集終端與電能表、電能計(jì)量設(shè)備的下行通道有RS485等，專變采集終端與主站的上行通道有GPRS無線公網(wǎng)、以太網(wǎng)等，本地維護(hù)口有USB接口、RS232通信、RS485通信、遠(yuǎn)紅外通信等。

2.2.4用電信息采集數(shù)據(jù)主站

用電信息采集與管理平臺(tái)是集現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、電能計(jì)量技術(shù)、電力負(fù)荷管理技術(shù)和電力營銷技術(shù)為一體的綜合性、準(zhǔn)實(shí)時(shí)信息采集與分析處理平臺(tái)，它通過多種通信方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主站和現(xiàn)場終端之間的數(shù)據(jù)通信。

2.3對用電信息采集系統(tǒng)功能的優(yōu)化

2.3.1增加計(jì)量點(diǎn)屬性

在用電信息采集系統(tǒng)中，對計(jì)量點(diǎn)增加“無線采集器”的屬性，使其可關(guān)聯(lián)到具體用戶，用電信息采集系統(tǒng)可對屬性為“無線采集器”的計(jì)量點(diǎn)和用戶結(jié)算計(jì)量點(diǎn)制定同樣的采集任務(wù)，包括任務(wù)名稱、任務(wù)類型、采集數(shù)據(jù)項(xiàng)、任務(wù)執(zhí)行起止時(shí)間、采集周期、執(zhí)行優(yōu)先級及正常補(bǔ)采次數(shù)等，并可根據(jù)采集點(diǎn)名稱、客戶名稱、采集任務(wù)名稱查詢所有采集任務(wù)信息，由采集服務(wù)自動(dòng)的定時(shí)執(zhí)行任務(wù)，便于管理和擴(kuò)展。在用電信息采集系統(tǒng)中將“無線采集器”關(guān)聯(lián)到具體用戶如圖2。

2.3.2反竊電視在功率曲線對比

安裝在高壓側(cè)的無線數(shù)據(jù)采集器實(shí)時(shí)采集高壓側(cè)三相電流數(shù)據(jù)，并通過微功耗無線方式傳輸?shù)桨惭b在低壓側(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過RS485連接方式（或內(nèi)置方式）與現(xiàn)場專變采集終端連接，提供三相電流數(shù)據(jù)、有功功率總、無功功率總等數(shù)據(jù)。

圖2　無線采集器關(guān)聯(lián)到具體用戶

專變采集終端通過RS485實(shí)時(shí)采集及凍結(jié)相同時(shí)點(diǎn)的一次側(cè)（高壓用電側(cè)）及二次側(cè)（負(fù)控采集側(cè)）數(shù)據(jù)，通過專變采集終端已有的信道，把一、二次側(cè)用電信息數(shù)據(jù)傳回用電信息采集系統(tǒng)主站，主站把取回的數(shù)據(jù)繪制成一次側(cè)曲線與二次側(cè)曲線的視在功率曲線并進(jìn)行實(shí)時(shí)比對。一次側(cè)的視在功率曲線利用的電壓值是無線采集器安裝點(diǎn)的系統(tǒng)額定電壓，所以2條曲線理論上不會(huì)完全重合，但正常情況下相差不大且趨勢應(yīng)該一致，因此，從后臺(tái)主站能直觀反映用戶用電信息是否存在異常。一、二次側(cè)視在功率對比截圖見圖3。

圖3　一、二次側(cè)視在功率曲線對比

3　現(xiàn)場安裝應(yīng)用

3.1硬件安裝

3.1.1高壓無線采集器

高壓無線采集器主要包括母排式、串芯式、卡口式這3種樣式，見圖4。均為無源感應(yīng)取電，不用外接電源或內(nèi)置電源，有效防止設(shè)備被破壞，適用于0.4 kV～35 kV電壓等級，可采集6%～200%額定電流，集精度3級，無線傳輸距離不超過100 m。

3種形式的采集器適用于不同的安裝環(huán)境，母排式、卡口式一般適用于戶外安裝，母排式需將用戶高壓進(jìn)線開端開斷后環(huán)入，串芯式一般用于戶內(nèi)用戶變電所，安裝于高壓進(jìn)線柜內(nèi)?？紤]施工安裝時(shí)人員及電網(wǎng)安全，沒有采用帶電安裝方案。

圖4　高壓無線采集器

3.1.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器主要分為內(nèi)置式和外置式，如圖5。內(nèi)置式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器作為PCB板嵌入安裝在專變采集終端主機(jī)箱內(nèi)，外置式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器有獨(dú)立外殼，安裝在專變采集終端旁。外置式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器主要應(yīng)用于老用戶改造，對于新上用戶，可直接安裝已經(jīng)內(nèi)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的專變采集終端。

圖5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

3.2系統(tǒng)調(diào)試

硬件安裝完成后，主站頁面應(yīng)能正常登錄，頁面中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和抄讀查詢應(yīng)正常，電能表和負(fù)荷曲線的操作應(yīng)正常。如異常，檢查服務(wù)器運(yùn)行狀態(tài)。

現(xiàn)場專變采集終端與電能表應(yīng)通信正常，可通過主站頁面抄讀電能表和查看負(fù)荷曲線來判定。如有異常，檢查終端參數(shù)中電能表地址的設(shè)定，現(xiàn)場485線的連接，表計(jì)和終端的485口是否完好。

現(xiàn)場專變采集終端中接收模塊與采集器應(yīng)通信正常，可通過主站頁面抄讀采集器電流值和查看負(fù)荷曲線來判定。如有異常，檢查終端中接收模塊參數(shù)中采集器地址的設(shè)定，或現(xiàn)場服務(wù)終端中接收模塊和采集器的距離，如距離太遠(yuǎn)，可加裝天線延長線。

后臺(tái)主站顯示負(fù)荷曲線應(yīng)正常，現(xiàn)象為2條視在功率曲線應(yīng)基本重合，如異常，檢查參數(shù)設(shè)置和現(xiàn)場用電負(fù)荷。

4　查獲竊電案件實(shí)例

2013年1月22日，江蘇某管樁配件制造有限公司安裝了該系統(tǒng)，該用戶屬于高耗能企業(yè)，其專變?nèi)萘繛?30 kVA。1月25日在系統(tǒng)自動(dòng)巡測視在功率曲線對比時(shí)，發(fā)現(xiàn)該用戶存在用電異常，一次曲線與總表二次曲線差異值很大，如圖6所示。

圖6　某企業(yè)2013年1月25日當(dāng)天曲線

圖6中，上方曲線為10 kV高壓側(cè)數(shù)據(jù)曲線，下方曲線為用戶總表表計(jì)數(shù)據(jù)曲線。由圖6可以看出高壓側(cè)的一次視在功率數(shù)值約在900 kVA，二次側(cè)視在功率數(shù)值在500 kVA左右，一次側(cè)、二次側(cè)曲線嚴(yán)重偏離。

供電公司有關(guān)人員發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象后，立即對該用戶的一次側(cè)、二次側(cè)數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查分析。發(fā)現(xiàn)該用戶用電異常時(shí)間一般為晚上18：00左右至第二天上午8：00左右，而上午8：00到晚上18：00用電曲線基本正常且用電量較少。通過分析，供電公司判定該用戶用電異常，存在重大竊電及超容用電嫌疑，并于1月30日組織相關(guān)人員至用戶現(xiàn)場進(jìn)行突擊檢查?，F(xiàn)場發(fā)現(xiàn)其3組互感器二次側(cè)全部被短接，竊電行為被現(xiàn)場抓獲。

5　結(jié)論與展望

江蘇省電力公司自2013年以來，在全省試點(diǎn)安裝了智能反竊電系統(tǒng)1 100余套，僅2013年利用該系統(tǒng)即查獲竊電45戶，追繳電賈和違約使用電賈共計(jì)700余萬元，部分用戶安裝該系統(tǒng)后電量增長明顯。實(shí)踐證明，基于用電信息采集系統(tǒng)的智能反竊電技術(shù)，通過在專變用戶高壓側(cè)增加無線采集器，對比一、二次側(cè)功率曲線，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)針對用戶內(nèi)部表計(jì)或二次回路的各種竊電行為。該系統(tǒng)適應(yīng)多種安裝環(huán)境，新老用戶均可應(yīng)用，切實(shí)幫助供電企業(yè)提高了反竊電工作效率，同時(shí)對有竊電企圖的用戶起到了強(qiáng)有力的震懾作用。D

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Research and application on intelligent electricity anti-stealing technologies

HUO Yao
（Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China）

介紹了利用用電信息采集系統(tǒng)的智能反竊電技術(shù)研究與應(yīng)用概況，分析了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)架構(gòu)、功能劃分，詳細(xì)說明了高壓采集器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、主站的功能設(shè)計(jì)及技術(shù)規(guī)范等，結(jié)合實(shí)際案例對基于用電信息采集系統(tǒng)反竊電技術(shù)的使用效果進(jìn)行了闡述。

用電信息采集系統(tǒng)；系統(tǒng)優(yōu)化；反竊電技術(shù)；應(yīng)用效果

This dissertation focuses on the research and application of electricity anti-stealing based on electric energy data acquisition system，analyzes the overall design of the system architecture，functionality，as well as construction and operation division，and details of the post-change collection terminal，data conventer，the function of the master design，technical norms.The thesis analyzes the effect of this new intelligent electricity anti-stealing technology of power consumption information acquisition system based on real cases.

electric energy data acquisition；system optimization；electricity anti-stealing technologies；application effect

F407.61；TM764

B

2014-11-06

霍堯（1982），男，河北石家莊人，工程碩士，電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)，主要從事客戶安全用電及反竊電管理方面工作。