CN101216503A - 分级式防窃电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种分级式防窃电系统和方法，其应用在配电网上，其中所述的系统包括：多个电量采集装置，其根据配电网拓扑结构，分别设置于供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处；数据传输装置，其将所述的多个电量采集装置采集到的实时电量信息进行传输；监控中心，其接收所述数据传输装置传输的实时电量信息进行存储，并分析电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点。

Description

分级式防窃电系统及方法

技术领域

本发明涉及的是一种电力管理技术，特别涉及的是一种采用分级式防窃电系统和方法。

背景技术

随着经济的发展，国民经济各个领域对电力能源的依赖性不断提高，同时也造成了一些不法分子无视法律法规，利用技术进行偷电窃电，目前我国电力系统中10kV配电网是售电比重最大的环节，防窃电问题的解决有助于提高供电系统经济效益和保障配电网安全运行。不良用户的窃电手段隐蔽，窃电方法众多。目前已经对防窃电问题所采取的技术手段主要分为三类：

第一类是对电表增加新型箱罩、加锁和铅封的方法，是历史最为悠久的老式防窃电手段，电力系统已经尝试采用了很多种方法，但该方案最大的弊端在于技术含量有限。该方法仅仅增加了防护手段，并不能实现对窃电行为的监控。

第二类是采用防窃电电表和防窃电计量箱，通过对电能表内的功能扩展，可防范欠压法、欠流法、移相法窃电。目前电表中已经集成了欠压、欠流、断相、移相等故障判断功能。防窃电电表和防窃电计量箱本身可防范窃电行为，但无法杜绝用户绕开防窃电电表和防窃电计量箱而从配电线路的前端甚至高压侧窃电的行为。

第三类是采用系统监控的方法来进行防窃电，通过用电负荷终端的电量采集器实时获取用电数据，并采用无线通讯方式远程传送至监控中心。但目前该类系统采用的终端设备为传统的高压计量箱和低压监控仪表，仍然具备让不良用户进行低压线路改造作弊的漏洞。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得本创作。

发明内容

本发明的目的在于，在于提供一种分级式防窃电系统和方法，用以克服上述缺陷，

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种分级式防窃电系统，其应用在配电网上，其中，其包括：

多个电量采集装置，其根据配电网拓扑结构，分别设置于供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处；

数据传输装置，其将所述的多个电量采集装置采集到的实时电量信息进行传输；

监控中心，其接收所述数据传输装置传输的实时电量信息进行存储，并分析电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点；

较佳的，所述的电网拓扑结构为三级，其中，第一级为10kV供电线路、第二级为380V供电线路、第三级为220V供电线路；

较佳的，所述的第一级处每一个负荷点采用的电量采集装置为高压电能表；

较佳的，所述的第二级处每一个负荷点采用的电量采集装置为三相电量采集装置；

较佳的，所述的第三级处每一个负荷点采用的电量采集装置为集中抄表器；

较佳的，所述的数据传输装置为无线通讯模块、载波通讯模块或以太网络通讯模块其中之一或组合；

较佳的，所述的监控中心为数据采集服务器，其是受数据库和防窃电软件支持的；

同时还提供一种分级式防窃电方法，其是通过上述分级式防窃电系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：

根据配电网拓扑结构，在供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处设置电量采集装置；

所述的电量采集装置实时采集对应负荷点处的电量信息，通过数据传输装置传输到监控中心；

所述的监控中心实时分析出输电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点；

较佳的，所述判断是否有窃电嫌疑点过程为：所述的监控中心实时接收的某一负荷点用电量、计算出其分支供电线路上的所有下级负荷点的用电量之和，进而推算出实际线损率，一旦所述的实际线损率大于所述负荷点所设定的线损最大限值，则将对所述负荷点对应的后续供电线路提出窃电嫌疑警告；

较佳的，所述的实际线损率在某一负荷点用电量减去其下一级所有负荷点的用电量的差值，再除以所述某一负荷点用电量；

较佳的，对供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点提供的实时用电量，进行存储，并作为历史记录，用以累计求均值作为设定的线损最大限值。

与现有技术比较本发明的有益效果在于，本发明利用无线网络通讯技术、高压直接电能采集技术和集中抄表技术，为电力系统提供了信息化的、即时、直观、便捷的防窃电管理手段，提高配电网的计量稽查能力，保证配电网的可靠性。

附图说明

图1为本发明分级式防窃电系统的一较佳实施例的结构示意图；

图2A为本发明分级式防窃电系统中高压电能表的结构示意图；

图2B所示，其是本发明分级式防窃电系统的高压电能表中电能综合单元的结构示意图；

图3为本发明分级式防窃电方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本发明分级式防窃电系统的一较佳实施例的结构示意图，其应用在配电网上，其包括：

多个电量采集装置，其根据配电网拓扑结构，分别设置于供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处；其中，所述的配电网拓扑结构为三级，其中，第一级为10kV供电线路，第二级为所述的10kV供电线路经10kV/380V配电变压器变换后的380V低压供电线路，第三级为所述的380V三相供电线路通过分相供电给居民用户的220V供电线路；所述的第一级处每一个负荷点采用的电量采集装置为高压电能表；所述的第二级处每一个负荷点采用的电量采集装置为三相电量采集装置；所述的第三级处每一个负荷点采用的电量采集装置为集中抄表器；

数据传输装置，其将所述的多个电量采集装置采集到的实时电量信息进行传输；所述的数据传输装置为无线通讯模块、载波通讯模块或以太网络通讯模块其中之一或组合，鉴于这种传输手段是现有技术，这里就不再进行赘述了；

监控中心，其接收所述数据传输装置传输的实时电量信息进行存储，并分析电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点；所述的监控中心为数据采集服务器，其是受数据库和防窃电软件支持的。

针对于划分的所述的三级结构，第一级供电线路负荷节点K1的电量信息获取采用高压侧电量信息直接测量，并通过无线通讯模块以通讯编码的方式远传至监控中心。实现了高压侧电量信息的直接测量，将电子式互感器和电表融合与一体，整体悬浮工作于高压10kV线路，阻止了不良用户无法对高压电能表进行改动。

请参阅图2A所示，其是本发明分级式防窃电系统的高压电能表的结构示意图，其包括：

A相高压电能计量单元1，其设置于A相电力线高压端上，用以计量第一部分电能消耗；其包括：一单相高压电能计量模块11、一高压电流采集模块12、一高压电压采集模块14以及一电源模块13，其中，所述的高压电流采集模块12为电流互感器，其等电位的工作在所述的A相电力线，其无互感器一次侧和二次侧之间的绝缘要求，可以采用空心线圈(Rogowski线圈)或者低功耗精密电流互感器；所述的高压电压采集模块14为电压互感器，所述的电压互感器为高压精密电阻分压或者高压电容分压，其中所述的电流互感器设置于所述的A相电力线上用以获取对应的电流值I_a，所述的电压互感器设置于所述的A相电力线和C相电力线之间用以获取电压值U_ab；所述的电流传感器和所述的电压传感器与所述的单相高压电能计量模块11相连接，用以计算相应的电能值。

C相高压电能计量单元3，其设置于C相电力线高压端上，用以计量第二部分电能消耗；其包括：一单相高压电能计量模块31、一高压电流采集模块32、一高压电压采集模块34以及一电源模块33，其中，所述的高压电流采集模块32为电流互感器，其等电位的工作在所述的C相电力线，其无互感器一次侧和二次侧之间的绝缘要求，可以采用空心线圈(Rogowski线圈)或者低功耗精密电流互感器；所述的高压电压采集模块34为电压互感器，所述的电压互感器为高压精密电阻分压或者高压电容分压，其中所述的电流互感器设置于所述的C相电力线上用以获取对应的电流值I_c，所述的电压互感器设置于所述的C相电力线和B相电力线之间用以获取电压值U_cb；所述的电流传感器和所述的电压传感器与所述的单相高压电能计量模块相连接，用以计算相应的电能值。

其中，对于所述的A、C相高压电能计量单元具有的单相高压电能计量模块其包括11电能计量芯片，电能计量芯片的输出连接中央处理器，所述的中央处理器连接电/光转换模块和光/电转换模块、存储器和电源监视芯片，其中，所述的电能计量芯片电压电流采样部分包括高压分压器和低压互感器。所述的电力单相高压电能计量模块避免了使用导线将电压互感器的信号引至低压端造成的二次压降，整个电力单相高压电能计量模块悬浮在高压端工作，能有效防止窃电；所述的电力单相高压电能计量模块与外界的数据传递采用光纤通讯，实现安全绝缘；能够整体定义和校验模块的电能计量误差；与电磁式高压PT、CT和电能表组成的高压计量单元相比，高压电能计量模块的体积和重量都显著减小。这种单相高压电能计量模块适用于各种高压电网中，对单相电能进行计量。对于技术细节这里就不再赘述了，其具体技术方案请参阅ZL200520095463.7。

B相电能综合单元2，其设置于B相电力线高压端上，用以累计第一部分电能消耗和第二部分电能消耗，也就是在指定的时间段内累计I_aU_ab+I_cU_cb，请参阅图2B所示，其是本发明分级式防窃电系统的高压电能表中相电能综合单元的结构示意图，所述的B相电能综合单元2包括：电能综合模块25和电源模块23，其中，所述的电能综合模块25包括：数据传输电路，处理器253以及ROM存储器256，其中所述的数据传输电路用以和所述的A相电力线上以及C相电力线上设置的单相高压电能计量模块11、31相连接，进行电力信息数据的传输；所述的数据传输电路与所述的处理器253相连接，将数据转化后储存到所述的ROM存储器256中。其中，所述的数据传输电路为光纤传输线路和光电转换电路，所述的光电转换电路包括：电光转换电路252、254和光电转换模块251、255；

其中，对于所述的A、C相高压电能计量单元以及B相电能综合单元25内部都设有电源模块13、23、33，所述的电源模块13、23、33包括交直流转换开关电源模块，它还包括串联的高压分压电容和低压分压电容，交直流转换开关电源模块的交流输入端并联在低压电容两端，交直流转换开关电源模块的直流稳压输出端连接滤波电路。实用新型串联的高压分压电容和低压分压电容直接连接在三相高压电力线的两相之间，从而直接通过高压信号的电压得到输入电源，不会受负载变化的影响，工作稳定，且无须设置蓄电池等补充电源；采用交直流转换开关电源模块即AC/DC的开关电源电路来解决数字电路的供电问题，可以实现电源部件的轻便、高效，该部件能够为高压电能表的产品轻便化、低功耗提供基础。对于技术细节这里就不再赘述了，其具体技术方案请参阅ZL200520095464.1。

同时还提供一种分级式防窃电方法，请参阅图3所示，其是通过上述分级式防窃电系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：

步骤a：根据配电网拓扑结构，在供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处设置电量采集装置；

步骤b：所述的电量采集装置实时采集对应负荷点处的电量信息，通过数据传输装置传输到监控中心；

步骤c：所述的监控中心实时分析出输电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点；

其中，所述判断是否有窃电嫌疑点过程为：所述的监控中心实时接收的某一负荷点用电量、计算出其分支供电线路上的所有下级负荷点的用电量之和，进而推算出实际线损率，一旦所述的实际线损率大于所述负荷点所设定的线损最大限值，则将对所述负荷点对应的后续供电线路提出窃电嫌疑警告；所述的实际线损率在某一负荷点用电量减去其下一级所有负荷点的用电量的差值，再除以所述某一负荷点用电量；对供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点提供的实时用电量，进行存储，并作为历史记录，用以累计求均值作为设定的线损最大限值。

以下结合图1针对三级系统将上述的方法进行如下详细的介绍：

第一级供电线路的负荷节点K1对应在第二级供电线路的分支有若干条(K11、K12、...、K1n)，每一个分支K1n的电量信息由380V三相电能表或者三相电量采集装置获取，并通过无线通讯方式将各项信息远传至监控中心。

对主负荷节点K1以及其后继的分支线路，按照电网拓扑结构，在同一时间段内，主负荷节点K1的用电量W(K1)理论上应该等于所有分支节线路(K11、K12、...K1n)的用电量(W(K11)、W(K12)、...、W(K1n))总和，加上线路损耗电量S(K1)。

W(K1)＝∑W(K1n)+S(K1)                 (1)

第一级供电线路和第二级供电线路在K1这个负荷节点，实际测得的线损率为：

$\mathrm{PS}\left(K1\right)=\frac{W\left(K1\right)-\mathrm{\ΣW}\left(K1n\right)}{W\left(K1\right)}---\left(2\right)$

在正常的用电情况下，线损率PS(K1)应该与该线路线损的历史统计数据基本一致。监控中心通过将实时测得的W(K1)和W(K1n)，按照公式(2)推算出实际线损率PS(K1)，一旦PS(K1)大于监控中心系统软件对线路K1所设定的线损最上大限值，监控中心系统软件将对该线路提出警告。

所述的监控中心系统软件将获得的主负荷节点和分支负荷节点的历史记录数据W’(K11)、...、W’(K1n)，比对用电异常时刻的W(K11)、...、W(K1n)，找出波动异常的分支负荷节点。

第二级380V供电线路的分支负荷节点K11对应在第三级220V供电线路上，又分为A、B、C三相三个分支K11a、K11b、K11c，A相分支线路K11a将对应若干个分支K11a1、K11a2、...、K11an，实际对应的是K11a1分支节点采用集中抄表器将该分支节点后无数个220V单相电能表的电量信息进行综合记录。集中抄表器将其分支线路的用电量信息以无线通讯方式远传至监控中心。

对K11负荷节点以及其后继的分支线路，按照电网拓扑结构，在同一时间段内，主负荷节点K11的实际用电量W(K11)上应该等于后继A、B、C三相三个分支节点的总用电量，加上该线路线损S(K11)。

W(K11)＝[∑W(K11an)+∑W(K11bn)+∑W(K11cn)]+S(K11)       (3)

第二级供电线路和第三级供电线路在K11这一负荷节点，实际测得的线损为：

$\mathrm{PS}\left(K11\right)=\frac{W\left(K11\right)-\mathrm{\ΣW}\left(K11\mathrm{an}\right)-\mathrm{\ΣW}\left(K11\mathrm{bn}\right)-\mathrm{\ΣW}\left(K11\mathrm{cn}\right)}{W\left(K11\right)}---\left(4\right)$

在正常的用电情况下，线路损耗S(K11)应该与该线路线损的历史统计数据基本一致。监控中心计算线损所需要的K11节点用电量数据W(K11)，由第二级采集终端设备-三相电能表或者三相电量采集器来完成。监控中心计算所需要的K11an、K11bn、K11cn等节点的用电量数据，由第三级采集终端设备中的集中抄表器来收集。监控中心的系统软件按照公式(4)计算得到K11的实际线损S(K11)，一旦S(K11)大于监控中心系统软件对线路K11所设定的线损最大上限值，监控中心系统软件将对该线路提出警告。

监控中心系统软件将主负荷节点和分支负荷节点的历史记录数据W’(K11an)、W’(K11bn)、W’(K11cn)，比对用电异常时刻的W(K11an)、W(K11bn)、W(K11cn)，找出波动异常的分支负荷节点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种分级式防窃电系统，其应用在配电网上，其特征在于，其包括：

多个电量采集装置，其根据配电网拓扑结构，分别设置于供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处；

数据传输装置，其将所述的多个电量采集装置采集到的实时电量信息进行传输；

监控中心，其接收所述数据传输装置传输的实时电量信息进行存储，并分析电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点。

2.根据权利要求1所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的电网拓扑结构为三级，其中，第一级为10kV供电线路、第二级为380V供电线路、第三级为220V供电线路。

3.根据权利要求2所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的第一级处每一个负荷点采用的电量采集装置为高压电能表。

4.根据权利要求2所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的第二级处每一个负荷点采用的电量采集装置为三相电量采集装置。

5.根据权利要求2所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的第三级处每一个负荷点采用的电量采集装置为集中抄表器。

6.根据权利要求1所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的数据传输装置为无线通讯模块、载波通讯模块或以太网络通讯模块其中之一或组合。

7.根据权利要求1所述的分级式防窃电系统，其特征在于，所述的监控中心为数据采集服务器，其是受数据库和防窃电软件支持的。

8.一种分级式防窃电方法，其是通过上述分级式防窃电系统实现的，其特征在于，其包括的步骤为：

根据配电网拓扑结构，在供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点处设置电量采集装置；

所述的电量采集装置实时采集对应负荷点处的电量信息，通过数据传输装置传输到监控中心；

所述的监控中心实时分析出输电网中各节点流入电量与流出电量的差值和线损值，与该节点正常线损值相比对，判断是否有窃电嫌疑点。

9.根据权利要求8所述的分级式防窃电方法，其特征在于，所述判断是否有窃电嫌疑点过程为：所述的监控中心实时接收的某一负荷点用电量、计算出其分支供电线路上的所有下级负荷点的用电量之和，进而推算出实际线损率，一旦所述的实际线损率大于所述负荷点所设定的线损最大限值，则将对所述负荷点对应的后续供电线路提出窃电嫌疑警告。

10.根据权利要求9所述的分级式防窃电方法，其特征在于，所述的实际线损率在某一负荷点用电量减去其下一级所有负荷点的用电量的差值，再除以所述某一负荷点用电量。

11.根据权利要求8所述的分级式防窃电方法，其特征在于，对供电线路每一个负荷点和所述负荷点所有分支供电线路上的相关负荷点提供的实时用电量，进行存储，并作为历史记录，用以累计求均值作为设定的线损最大限值。

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