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防窃电智能系统技术方案


在线计量装置防窃电系统技术总结报告

智能防窃电管理系统
1. 简介
当前,我国的窃电现象非常普遍和严重,尤其是许多用电大户都存在各种形式的窃电行 为,给电力系统和国家带来了巨大的经济损失,窃电已经成为了一个严重的社会问题。 如何反窃 电和防止窃电是当前电力系统急待解决的一个课题。威胜公司经过多年的研究和开发,提供 了从终端到系统一体化完整

的解决方案,通过先进技术与现场经验的结合为用户赢得良好的 经济效益与社会效益。系统对各电量及其它参数实时采集和传输,提供负荷控制和管理功能, 及时发现用电异常情况,发出报警,达到阻止偷窃电和抓获偷窃电的目的,减少偷窃电事件 的发生。其主要功能包括:计量表箱门非法打开、电能表示度下降、电压缺相、电压回路逆 相序、电流反极性、CT 二次侧短路、电能表参数更改、电能表停走、电能表飞走、无功欠、 过补偿等。该系统主要是终端能根据现场采集的数据,并对其进行分析,实时监测现场运行 情况,并在发现异常后及时通过 GPRS 远程通讯方式发送给主站(专责人) 。专责人能及时发 现客户在用电过程中存在的间题,采取措施及时解决,智能防窃电管理系统 的应用,为反窃 电工作提供了科学依据。

2. 系统的体系结构
系统由三级构成, 即主站、 GPRS/CDM 无线公网通信通道和防窃电监测装置与计量表计 构成。防窃电智能系统系统可以分为两个主要的部分: 1) 防窃电设备由电能表与防窃电终端组成,通过防窃电终端实现对表计设备的数据采 集和监控,终端设备完成防窃电报警事件的处理,发现异常进行主动上报到主站或 者相关责任人。 2) 主站系统,定时采集终端设备的原始数据,实时接收终端的报警信息。对数据进行 防窃电分析,包括异常用电、负荷曲线、线损等分析。 系统通过移动公司 GPRS 通讯网络、采用专线组网方式将防窃电管理终端、GPRS 数据 采集处理中心、前台应用工作站三个部分的通讯有机的连接起来,保证数据通讯的实时性。 采集系统采用多任务并发方式,可同时对多台终端进行数据采集,提高了采集的效率;前台 应用模块采用面向对象技术,使用模块化的设计,便于功能模块的增加和升级、扩展。

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3. 防窃电主要功能 3.1 防窃电管理终端功能 3.1.1 对用户窃电或异常用电的判断与主动报警
窃电方式种类繁多、五花八门,但归纳起来主要有以下四种:1)破坏计量屏(箱) 、计 量表计 2)改变电压 3)改变电流 4)改变表计参数。 1)改变电压 失压、断相、逆相序报警,电压差动对比 一是比较电表和防窃电终端两端电压大小,当电压差值大于 3%时为异常; 二是在电表内当一分钟平均电流大于 2%Ib 时,若一分钟平均电压小于 76%±2%Ub 时, 判断为断电压,当电压大于 85%±2%Ub 时判断为电压恢复,记录失压期间的有功电量。 根据 A、B、C 三相过零点的先后秩序判断电压是否为逆相序。 2)改变电流 三相电流不平衡:电流不平衡率大于设定值,电流不平衡率按如下公式计算:不平衡率=

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(最大相电流-最小相电流)/ 三相平均电流 (电流为 1 分钟的平均值) ,终端主动上报主 站。 CT 二次侧短路和开路检测:主动上报发生的时间和电量 电表停走:判断电表停走时主动上报,内容为发生时间、电量。 检测电压、电流回路的错接线 3)改变表计参数 对电量示度下降、电量需量清零、时段、费率、脉冲常数,对电表进行权限管理等的设置 记录并主动上报,上报内容包括发生时间、报警事件前/后设置参数以及前/后电量。当电表 接受设置访问和管理访问时进行纪录,并发出报警信号。 事件纪录 具有如下数据安全事件纪录: A) 调校精度日期时间、次数 B) 参数编程日期时间、次数 C) 最大需量复位日期时间以及次数 D) 设置密匙日期时间以及次数 E) 按铅封设置按键的日期、次数 F) 闭合电表内设置开关日期时间、次数 G) 电表数据复位日期时间、次数 H) 设置电表时钟日期时间、次数 4)破坏计量屏(箱)计量表计 记录计量屏(箱)及计量表计的开启次数、时间,并报警。对于利用超大电流恶意烧表 的,可以设定超功率报警,即当一分钟平均有功功率大于设定值时,记录发生时间,并报警。 为了保证报警事件完整,终端可以记录上述事件发生的类型、累积时间、累积次数、最 近 10 次的起止时间及期间的电量。

3.1.2 计量功能
终端具备接入交流采样功能,并对交流采样点进行了相关数据的采集,测量各种运行参 数:包括三相电压、三相电流、三相有功功率/无功功率,功率因数、频率,电压、电流不平 衡率。 同时对交流采样点的数据与实际的计量点数据进行对比。 计量精度有功: 1.0 级, 无功: 2.0 级,电压、电流、功率、功率因数、频率:1 级,频率分辨率:0.01HZ。具体的指标如下:

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项目 制式 接入线路方式

技术指标 三相四线或 3 相 3 线 经电流互感器接入式 有功:1.0 级 无功:2.0 级

准确度等级 电压、电流、功率、功率因数、频率:1 级 频率分辨率:0.01HZ 参比电压 参比电流 电压工作范围 工作温度范围 极限工作温度范围 起动 功率消耗 3×57.7V,3*100V,3*220/380V 3×1.5(6)A,3*5(10)A 0.7Un~1.3Un -10℃ ~+60℃ -15℃ ~+70℃ 在 2‰In 下配变计量终端应能起动并连续记录 每相电压回路≤5W ,10VA 每相电流回路≤1VA 短时过电流 持续过电流 贮存与运输温度范围 相对湿度 频率范围 应能经受施加时间为 0.5s 的 20Imax 过电流 在 1.2Imax 运行 1h,电能表不应损坏。 -25℃ ~+70℃ 0 至 95%RH(无凝露) 50Hz± 5%

3.1.2 抄表功能
通过 RS485 实时采集电能表中所有的数据,包括电量、需量、功率、表的运行状态(断 相、失压、电池)以及电能表参数和报警事件记录,终端可以对电能表数据进行分析和处理, 将相关的报警信息主动上传到主站。

3.1.3 负荷控制功能
可以通过主站对用户开关进行远方拉闸或合闸操作,终端在接收到主站命令后在告警时 间内进行声光告警,在告警期间可以撤销控制命令,如果告警时间到则对用户开关实施跳闸 操作。遥控功能可以对单个终端进行或对一批终端进行。

3.1.4 管理功能

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具有丰富的菜单操作,便于现场的管理和维护:在终端上装有 LCD 显示器,能够显示抄表信 息、通信信息、故障信息、报警信息、跳闸信息等内容。 。 远程维护和升级:具有远程在线升级终端应用程序功能 数据抄读及存储:包括实时数据,日数据(60 天以上) ,月数据(12 个月以上) 。

3.2 主站系统
主站应用系统通过定时采集终端中的历史数据和实时数据,同时实时接收终端主动上报 的报警信息,进行分析,提供防窃电应用功能

3.2.1 报警信息的处理和分析
主站对终端上报的各类报警信息,进行分类和处理,提供防窃电分析手段如声音、图示、 短信。报警信息包括计量表箱门非法打开、电能表示度下降、改变电压大小、断电压、电压 逆相序、短接或分接电流、电流反接、超大功率反向、超大功率倒灌、CT 二次侧短路、电能 表参数更改、电能表停走、电能表飞走、无功欠、过补偿等。针对每一类报警可以调用相应 的后续处理程序。如可以结合电量分析、曲线分析、线损分析,可以初步确认用户的窃电嫌 疑 。

3.2.2 统计分析功能
根据测量量可以统计分析运行情况,包括:

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?

电量分析包括有无功分时电量:异常用电分析如电量突变,不同时间段电量对比,日电 量的分析,电量曲线状况分析等,从而确认用户的用电异常情况。

? ? ?

线损分析:根据线损的异常,可以追溯引起报警的某个用户。 功率曲线分析:根据负荷曲线图直观显示用户的负荷状态。 电压合格率、供电可靠率、三相电流不平衡率分析

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3.2.3 档案管理功能
? ? 档案管理和分层管理功能 系统提供强大的档案管理和维护功能,可方便的对大用户、终端、计量点等相关档案进 行管理和维护,可根据实际需要对下属各分区局、供电所进行分层管理; ? 管理系统中大用户、终端、计量点等设备档案,负责录入、修改、删除、查询大用户、 终端、计量点的档案 ? ? 可以任意组合查询厂站电量表码、功率、电压、电流等采回的原始数据。 计量操作:完成换表、换 CT、人工抄回电量数据的录入、查询。

3.2.4 报表管理
? ? ? 利用抄表数据,进行用户所需报表的制作。 无需编程,采用报表模板定义各类与采集数据有关的任意报表。 可以根据自己的需要对报表的字体、数字显示格式、边框、图案、保护、验证等属性进 行修改 ? ? ? 可以输出 EXCL 格式、HTML、文本等格式 可把其他格式的文件导入生成报表模板格式。 可以将生成的报表发布到 WEB 上,供人浏览、打印。 综合报表可根据某时间范围内的监测数据估计出因发生窃电而造成的最小损失电量,可 为追补电量,挽回电量损失提供一定的参考数据。

3.2.5 通信功能
当表计发生窃电或用电异常报警后,可以及时进行系统远程报警。同时可以定时每月、 每日抄收用户电能表的当前及存储数据,进行数据分析及统计计算。也可以随时招测用户表 的状态及数据,及时进行分析,从系统端可以设置表计的参数进行对时、欠费跳闸。

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4. 系统的主要性能与技术指标
准确:是指能够准确提出窃电用户何时用何种方法开始窃电,以便现场捕获窃电目标。 可靠:设备运行可靠、稳定,不产生误判和漏判现象。 快速:快速反映用户窃电的发生时间,以利于供电部门及时到位捕获窃电和减少经济损失。 报警:利用电力系统的现有资源,及时实现窃电数据上报和窃电发生报警。窃电或用电异常系统报警 响应时间:小于 5 分钟 电能计量精度:有功 0.5,无功 2 级 电压:测量范围 190~240V 或(85~115) ,精度 1 级;电流:测量范围 2%Ib~Imax,精度 1 级 频率:测量范围 48~52Hz,分辨率 0.01Hz 功率:精度 1 级 工作温度范围:-25℃ ~+55℃ 安装简便可用于各类高低压用户 成本低,投资少,便可实现数据远传功能。

5. 关键技术研究与应用

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5.1. 模块化设计与通信方式自适应设计 终端内嵌 GPRS/SMS/CDMA 无线数据通信模块,它利用中国移动 GPRS/中国联通无线 数据业务进行终端数据抄读,具有高可靠、大容量、低延时、开放性好、性价比高等特点。 同时终端具备通讯方式自适应功能,能自动识别通讯模块进行数据通讯。 5.2. 防窃电报警信息的处理和检测规范 对电表状态、终端状态、计量回路状态以及各种处理分析的异常报警是大客户电力负荷 管理系统重要的基本功能,鉴于对异常报警的判断和处理过程比较复杂。对下列几类报警采 用规范的报警处理机制,从而准确产生报警信息 a) 设置电表运行参数(与计量相关)产生的报警。此类报警事件是非常重要的,同时也 较难判断。电表参数分为两类,一类为出厂设置参数,如校表精度、脉冲常数、启动 电流、接线方式等,该类参数是不允许在运行过程中修改,且具有较高的安全性。另 一类为运行管理参数,该类参数在运行过程中允许合法修改,但一旦非法修改,将带 来严重后果,主要包括清需量、设置底度、倍率、时钟、时区时段等。 b) 计量回路运行状态(与计量相关)改变所产生的报警。包括缺相、断相、电压逆相序、 反接线(电流逆相序) 、CT 一次短路、CT 二次开路、CT 二次短路等事件。 c) 由终端分析处理后产生的与计量相关的各种报警事件。主要包括计量门开启、电表外 壳打开、差动对比、电流不平衡、电表停走、电表飞走、电量下降等事件。 5.3. 数据加密与数据压缩 数据压缩的目的是有效的利用存储设备的容量、信道带宽或通讯链路容量,以达到提高 工作效率, 降低系统工作成本的目的。 本系统针对图像与数据的传输采用的 RAY-Period 算法 是与国防科技大学数学与系统科学系进行科研项目合作研究出来的一套适合于电能量数据压 缩的算法,压缩效率可达到 60%,其主要特点有: a) 不会对短帧数据压缩出现负压缩率情况,算法内部进行自适应判断,如果出现压缩后 数据包比压缩前数据包长度更大即取消该次压缩,维持原数据帧。这样即杜绝了负压 缩率现象,又杜绝了人为硬性规定最小压缩字节数据包限制的弊端。 b) 综合了数据库压缩 RAY 和周期压缩 Period 算法的优点,同时综合了统计方法算法和 字典方法算法的优点。 c) 压缩比率高,特别是在短数据压缩方面效果更为明显。

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6. 实际应用案例
广东电网公司佛山、汕头等供电局从 2005 年投入使用大客户负荷管理系统以后,不但为 提供了直接、有效发现问题的途径,也为供电局维护供用电双方合法权益提供了具体实际的 技术支持作用。极大提高了工作效率。 1、佛山南海防窃电应用情况 为充分发挥利用大客户负荷管理系统技术支持功能, 局市场部要求供电所用电检查班每 月定期查询系统的“超合同容量用电” 、 “电流过负荷” , “计量门装置打开” 、 “CT 二次短路” 等用电异常报警事件,以及报警事件发生前后客户计量点数据电流等,排查和判断该客户是 否存在超合同容量用电、过负荷等违约和窃电行为。 1) 通过大客户负荷管理系统报警分析中“计量门装置打开”报警事件,查询“计量 门装置打开”报警事件发生时间前后计量点数据采样电流是否发生突变,可判断 该客户是否存在窃电嫌疑。 2) 通过大客户负荷管理系统报警分析中“超合同容量用电” 、 “电流过负荷”等用电 异常报警事件,查询报警事件发生时间前后计量点数据采样电流,可判断该客户 是否存在超合同容量用电、过负荷等,未违约用电管理工作提供支持和帮助 通过以上窃电排查功能有效运用,2006 年 9 月查处了某个用户的窃电行为,按照系统提 供该客户计量一、二次数据查询的电流值,检查“计量门装置打开”报警发生时前后的电流 判断该客户存在窃电嫌疑。经供电所人员现场突击检查,现场抓获客户擅自打开计量门短接 计量 CT 窃电,立即进入窃电处理流程。事后根据负荷管理系统记录,发现客户在 7、9 月利 用假日期间进行窃电, 通过系统记录确认客户窃电累计时间为 231.5 小时, 总窃电量为 156874 千瓦时,追补及违约电费合计约 40 万元。由于系统详细记录了客户用电情况,客户对窃电行 为及窃电量追补和处罚表示心服口服,并如实接受供电局处理。 另外汕头供电局于 2006 年初查处了某个用户的窃电行为,追补及违约电费合计约 30 万 元。广东省电网公司对由威胜公司开发的大客户负荷管理系统高度评价,佛山供电局大客户 电力负荷管理系统于 2006 年 12 月 30 日以广东电网最高分通过了实用化的验收。


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