CN103954816A

CN103954816A - 一种智能远程反窃电稽查方法

Info

Publication number: CN103954816A
Application number: CN201410182397.0A
Authority: CN
Inventors: 杨海涛; 王为公; 沈洪良; 曹峥; 楼晓敏; 史涛
Original assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-07-30

Abstract

一种智能远程反窃电稽查方法，属测量领域。其在智能电表前设置一表前CT；在被监测高压线路上设置一无线电流探测单元；在智能电表内设置磁场检测单元和高频检测单元；设置一防窃电稽查主机；防窃电稽查主机的CPU通过Zigbee模块接收无线电流探测单元测量的被监测高压线路的电流数据，从表前CT和智能电能表中取出表前电流和智能电能表的采集电流，通过比对查找出发生的电流窃电事件及具体环节；通过从智能电能表中读取电压数据查找出发生的电压窃电事件；通过磁场检测和高频检测检测出现的强磁和高频干扰智能电能表情况；一旦发现窃电事件，CPU通过GPRS模块将结果及时上传至监控中心。可广泛用于高、低压供电线路的防窃电稽查领域。

Description

一种智能远程反窃电稽查方法

技术领域

本发明属于监测领域，尤其涉及一种用于反窃电的监测方法。

背景技术

随着电力事业的不断发展，窃电的方式更加多样化、高科技化，窃电的数量也是急剧增加，窃电地区分布广，遍布全国各地，已经严重危害了国家的利益，扰乱了人民的正常用电秩序。现在，一些高耗能企业、国有企事业单位和极少特殊单位也开始窃电，其高科技窃电方式更加专业、更加隐蔽，给反窃电稽查工作人员带来了极大的困扰。对此，普通的反窃电技术已经不能满足要求，迫切需要一种先进的反窃电设备有效的抑制猖獗的窃电行为，减少国家经济损失，恢复正常用电秩序。

1、主要的窃电类型：

1.1、计量回路窃电：

电能的功率计算公式为：P＝U*I*cosθ，因此通过改变电压U，电流I以及功率因数cosθ中任何一个参数都能改变电能表的计量数值，达到窃电的目的。通常有欠压窃电、欠流窃电和移相窃电。

欠压窃电是通过改变计量电压回路的正常接法，或造成电压回路故障，致使电能表的计量电压降低或者为零。通常的做法有：直接让电压回路开路，使某相测量电压为零；串联分压电阻，降低该相的测量电压；改变电压互感器的变比或让电压互感器测量回路断开。

欠流窃电是通过改变计量电流回路的正常接法，或造成电流回路故障，致使电能表的计量电流降低或者为零。通常的做法有：直接让电流回路开路，使某相测量电流为零；加装短路线或分流电阻，实现分流的目的，减少计量的电流值；改变电流互感器的变比或短接电流互感器测量回路；在电流互感器或电流线圈周围安放强磁铁，使电流达到饱和。

移相窃电是通过改变电路的正常接线，如零线和火线的对调；或者利用特定值电感和电容，使得电能表线圈中电压和电流的相位发生变化；或者改变电压互感器和电流互感器的接线位置；或者附加大电源，改变计量回路的电流和电压值。从而达到电能表少转、停转和倒转的目的。

上述窃电方式都是通过改变电能表计量回路的三个计量参数，达到窃电的目的。一般成本都比较低，所以应用的比较广泛。

1.2、干扰CPU窃电：

智能电能表的中央处理器(CPU)，主要是对采集的数据进行处理和运算，然后显示出用户的用电情况，是整个电能表的核心，就像电脑的控制板一样，如果通过外在的手段使得CPU死机或改变了CPU处理的数据，那么就会达到电能表停转和少转的目的。这类方式都属于新式高科技窃电，重要的窃电手段有：高频高压窃电和红外遥控窃电。

高频高压电源产生的电磁干扰能够影响广播、电视和通讯的接收，造成电子仪器和设备的工作失常、失效甚至损坏，高频高压干扰电能表的内部工作流程，破坏电能表的工作曲线，造成电能表计量精度低，无法正常计量。例如高压大功率警用电击棒(瞬间电压可达50万伏，频率10G以上)，由于高频信号的极大穿透力，使传统表箱无法阻拦，特别是带有抄表观察窗型的电能表箱，对电子式电能表造成巨大的破坏，而且其操作时间短(几秒钟即可)，在现场不留任何窃电痕迹，即使反窃电稽查工作人员在短时间内发现窃电，也无法判别定性，只能更换电能表，且电量追补时困难重重。

除了上述的窃电方式外，还有一种扩差法窃电，即从物理上破坏电能表的计量机理，扩大电能设备计量误差。这种方法比较传统，会在电能表上留下明显痕迹，因此很容易被发现，所以现在使用的比较少。

2、窃电发生的线路：

窃电主要发生在10KV高压线路和380V低压供电线路。

电压等级为10KV以上的高压线路的用电户由变电站出线直接供电，偷电可能性极小，漏电也很少。而10KV高压线路及380V低压供电线路是复杂的树状结构，用电户众多，因此是偷漏电的重灾区。10KV高压线路与380V低压供电线路相比，虽然380V低压供电线路户多，但10KV高压线路的偷漏电价值大，更主要的是380V低压供电线路一般是民用电，而10KV高压线路一般是工业用电或大型用电场所，从成本和“窃电价值”上看，10KV高压线路的偷电可能性更大。

在目前情况下，10KV高压线路的偷漏电损失比380V低压供电线路总量多，比例约为3：1(10KV高压线路的平均线损约14％，比理论线损偏高约9％，供电量占90％，合计管理线损每年约损失1500亿元，而380V低压供电线路每年损失约500亿元)。所以，要对10KV高压线路上的偷漏电和380V低压供电线路上的偷漏电同时抓，且重点应放在10KV高压线路的偷、漏电上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种智能远程反窃电稽查方法，其通过设置无线电流探测单元、表前CT、磁场检测单元和高频检测单元，同时对用户的高压和低压线路参数进行实时监测，并将结果与智能电能表当前计量数据进行比对分析和存储，可以对各种窃电事件尤其是高科技窃电行为进行监测，并能将窃电事件的类型甚至位置进行界定，有助于更全面、更准确的对窃电进行定位，提高防窃电稽查的准确性和成功率。

本发明的技术方案是：提供一种智能远程反窃电稽查方法，包括在低压用户负荷线路上设置智能电表进行电能计量；其特征是：在智能电表进线端前设置一个表前CT；在被监测高压线路上设置一个无线电流探测单元；在智能电表内部设置磁场检测单元和高频检测单元；设置一个防窃电稽查主机，所述的防窃电稽查主机包括Zigbee模块、前级处理单元、CPU、RS485通信模块和GPRS模块；所述的无线电流探测单元和Zigbee模块无线连接，所述的Zigbee模块与CPU通过串行口连接；所述的表前CT与前级处理单元连接，所述的前级处理单元经过A/D变换后与CPU的I/O接口连接；所述的磁场检测单元和高频检测单元与CPU的I/O接口分别对应连接；所述的CPU经串行口与GPRS模块连接；所述的CPU通过RS485通信模块与智能电表的数据传输接口对应连接；其中，所述的CPU通过Zigbee模块接收无线电流探测单元的测量数据，从而获得被监测高压线路的进线电流数据，从表前CT和智能电能表中取出表前电流和智能电能表的采集电流，通过比对，查找出发生的电流窃电事件及具体环节；通过从智能电能表中读取电压数据，查找出发生的电压窃电事件；通过磁场检测和高频检测，检测出现的强磁和高频干扰智能电能表的情况；根据从电能表中读取的电能数据情况判断出是否造成了电能表的复位、死机；一旦发现窃电事件，CPU通过串行口将判断出的窃电事件通过GPRS模块将结果及时上传至监控中心。

具体的，所述的防窃电稽查主机利用无线接收模块接收无线电流探测单元采集高压三相线路的数据，同时利用表前CT采集智能电度表表前低压三相的数据，并将结果与智能电能表当前计量数据在CPU中进行比对分析和存储；所述的CPU将高压线路上的电流变换成一次侧/高压线上的功率，然后与二次侧/智能电能表前的测量的功率进行比对，如果差值在允许的范围内，则认为用户没有窃电；如果超出这个范围，则认为用户存在窃电；CPU同时实时监测电压回路和电流回路的状态，并通过RS485串行通信接口读取智能电能表的参数，将表前CT的测量参数与智能电能表计量参数进行实时对比，如果存在窃电，通过CPU分析以及确定窃电的具体方式和窃电位置。

具体的，所述的防窃电稽查主机通过表前CT测量智能电能表前的输入电流，以防止用户分流窃电；所述的CPU将表前测量的电流值经过前级处理和AD转换后与智能电能表实际计量的电流值进行比较，确保电能表计量的电流为用户实际使用电流。

具体的，所述的防窃电稽查主机通过磁场检测单元和高频检测单元查看强磁检测输入和高频检测输入状态，在CPU中直接判别是否存在这两种窃电，并确定窃电类型，同时CPU通过GPRS模块输出报警信号。

进一步的，所述的无线电流探测单元为电流互感器检测电路。所述的电流互感器为罗氏空心线圈。

进一步的，所述的前级处理单元包括放大电路、滤波电路或限幅电路。

进一步的，所述的磁场检测单元为干簧管感应电路。当所述的干簧管感应到智能电表周围环境中存在超过其设定值的磁场强度后闭合接通，输出“存在超常规强磁场”的检测信号至CPU。

进一步的，所述的高频检测单元包括高频接收天线和信号处理电路。当所述的高频接收天线接收到高频信号后，经信号处理电路放大、整形或滤波，与设定阀值进行比较，当智能电表周围环境中存在超过其设定阀值的高频信号时，输出“存在超常规强高频干扰”的检测信号至CPU。

更进一步的，在所述的比对和从智能电能表中读取数据的过程中，若表前电流传感器测量的电流为I₁，电能表中以往电压记录平均值为U₁，电能表中当前计量的电流为I₂，电能表中当前计量的电压为U₂，则：

当I₂＝0时，CPU判定为发生了欠流窃电；

当I₂<<I₁，且I₂≠0时，CPU判定为发生了欠流窃电；

当U₂＝0时，CPU判定为发生了欠压窃电；

当U₂<<U₁，且U₂≠0时，CPU判定为发生了欠压窃电。

更进一步的，在所述的CPU从所述智能电能表中读取数据的过程中，若智能电度表的功率因数取值为负数，则CPU判定为发生了移相窃电。

与现有技术比较，本发明的优点是：

通过设置无线电流探测单元、表前CT、磁场检测单元和高频检测单元，同时对用户的高压和低压线路参数进行实时监测，并将结果与智能电能表当前计量数据进行比对分析和存储，可以对各种窃电事件尤其是高科技窃电行为进行监测，并能将窃电事件的类型甚至位置进行界定，有助于更全面、更准确的对窃电进行定位，提高防窃电稽查的准确性和成功率。

附图说明

图1是本发明无线电流探测单元的电路模块构成示意图；

图2是本发明高频检测单元的电路模块构成示意图；

图3是本发明磁场检测单元的电路模块构成示意图；

图4是本发明防窃电稽查主机的电路模块构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1中，本发明技术方案的无线电流探测单元主要用于探测高压(10KV)侧的电流，并将探测的结果通过无线方式发送至防窃电稽查主机。

由图可知，该无线电流探测单元为电流互感器检测电路。其电流互感器为罗氏空心线圈。

其利用罗氏线圈对高压线路(10KV)上的电流进行感应，将感应结果经过前级处理(主要为滤波处理)，然后进行适当的放大转换，便于AD采集和转换。

其将模拟信号转换成数字信号后，传输到单片机中，进一步处理，最后将处理后的结果通过无线发送模块，发送到防窃电稽查主机中存储，便于下一步的信息比对。

整个单元采用锂电池供电，正常情况下单片机处于睡眠状态，每15分钟唤醒一次，采集处理数据信息，并将信息通过无线发射模块发射出去。

图2中，高频信号对电能表内的所有的电子器件都有干扰，特别是中央处理器(CPU)，直接影响电能表的测量精度和工作曲线，使电能表无法正常计量。高频检测单元利用对高频信号的实时监测和处理，将处理结果与初始设定的阈值进行比较，若有非正常的高频信号则发出警报，通知反窃电稽查人员。

由图可知，高频检测单元包括高频接收天线和信号处理电路。

高频检测单元放在电能表内部，当其高频天线接收到高频信号时，对接受信号进行前置处理(主要要是滤波处理)，处理后的结果进行对数放大，并利用高速采集处理器进行采集处理，与设置阀值比较，超出阀值范围时，则输出高频状态信号，防窃电稽查主机的CPU检测到该状态信号后立即发出警报信号，通知反窃电稽查人员。

图3中，磁场检测单元主要用来探测智能电能表周围有无强磁场，确保电流互感器不受强磁场干扰。

该磁场检测单元为干簧管感应电路，当所述的干簧管感应到智能电表周围环境中存在超过其设定值的磁场强度后闭合接通。

实际使用时，当有强磁靠近智能电能表时，磁控开关(干簧管)闭合，当没有强磁靠近时，磁控开关处于常开状态。

防窃电稽查主机的CPU实时监测磁控开关的开关状态，当检测到磁控开关闭台时，CPU延长一个时钟，再次检测磁控开关的状态，避免外界干扰，产生误报，如果再次检测结果为仍为闭合状态，则立即切断用户供电，存储窃电信息，并发出异常报警，同时编辑短信给指定手机说明当前用户的窃电力式，当拿走强磁时，磁控开关打开，防窃电稽查主机接通用户电源。

图4中，防窃电稽查主机是整个装置的核心，检测的窃电信息都要在此处理，分析窃电类型以及窃电位置，并将窃电信息发送到反窃电稽查人员手机上，维护人员可以通过短消息实时查询主机采集的数据信息，并可实现相应的参数设置。

由本图可知，本发明的技术方案，提供了一种智能远程反窃电稽查方法，包括在低压用户负荷线路上设置智能电表进行电能计量；其在智能电表进线端前设置一个表前CT；在被监测高压线路上设置一个无线电流探测单元；在智能电表内部设置磁场检测单元和高频检测单元；设置一个防窃电稽查主机，所述的防窃电稽查主机包括Zigbee模块、前级处理单元、CPU、RS485通信模块和GPRS模块；所述的无线电流探测单元和Zigbee模块无线连接，所述的Zigbee模块与CPU通过串行口连接；所述的表前CT与前级处理单元连接，所述的前级处理单元经过A/D变换后与CPU的I/O接口连接；所述的磁场检测单元和高频检测单元与CPU的I/O接口分别对应连接；所述的CPU经串行口与GPRS模块连接；所述的CPU通过RS485通信模块与智能电表的数据传输接口对应连接。

其中，防窃电稽查主机的CPU通过Zigbee模块接收无线电流探测单元的测量数据，从而获得被监测高压线路的进线电流数据，从表前CT和智能电能表中取出表前电流和智能电能表的采集电流，通过比对，查找出发生的电流窃电事件及具体环节；通过从智能电能表中读取电压数据，查找出发生的电压窃电事件；通过磁场检测和高频检测，检测出现的强磁和高频干扰智能电能表的情况；根据从电能表中读取的电能数据情况判断出是否造成了电能表的复位、死机；一旦发现窃电事件，CPU通过串行口将判断出的窃电事件通过GPRS模块将结果及时上传至监控中心。

本技术方案中的防窃电稽查主机，利用无线接收模块接收无线探测单元采集高压三相线路的数据，同时利用表前CT采集智能电度表表前低压三相的数据，并将结果与智能电能表当前计量数据在CPU中进行比对分析和存储；所述的CPU将高压线路上的电流变换成一次侧/高压线上的功率，然后与二次侧/智能电能表前的测量的功率进行比对，如果差值在允许的范围内，则认为用户没有窃电；如果超出这个范围，则认为用户存在窃电；CPU同时实时监测电压回路和电流回路的状态，并通过RS485串行通信接口读取智能电能表的参数，将表前CT的测量参数与智能电能表计量参数进行实时对比，如果存在窃电，通过CPU分析以及确定窃电的具体方式和窃电位置。

其防窃电稽查主机通过表前CT测量智能电能表前的输入电流，以防止用户分流窃电；防窃电稽查主机的CPU将表前测量的电流值经过前级处理和AD转换后与智能电能表实际计量的电流值进行比较，确保电能表计量的电流为用户实际使用电流。

其防窃电稽查主机通过磁场检测单元和高频检测单元查看强磁检测输入和高频检测输入状态，在CPU中直接判别是否存在这两种窃电，并确定窃电类型，同时CPU通过GPRS模块输出报警信号。

进一步的，在所述的比对和从智能电能表中读取数据的过程中，若表前电流传感器测量的电流为I₁，电能表中以往电压记录平均值为U₁，电能表中当前计量的电流为I₂，电能表中当前计量的电压为U₂，则：

当I₂＝0时，CPU判定为发生了欠流窃电，可能原因为：电流回路线路损坏、电流线路接触端接触不良、用旁路线绕越电能表，或电流互感器的一次侧或二次侧被短接；

当I₂<<I₁，且I₂≠0时，CPU判定为发生了欠流窃电，可能原因为：电流表电流端子被短接、电流互感器被更换或改装，或强磁窃电；

当U₂＝0时，CPU判定为发生了欠压窃电，可能原因：电压测量回路开路、电压回路接触端接触不良或电压互感器一次侧或二次侧被短接；

当U₂<<U₁，且U₂≠0时，CPU判定为发生了欠压窃电，可能原因：电压测量回路串入分压电阻、电压互感器被更换或改装。

进一步的，在所述的CPU从所述智能电能表中读取数据的过程中，通过判断功率因数的取值，来判断是否存在移相窃电。如果功率因数取值为负值，则可判定存在移相法窃电；即：若智能电度表的功率因数取值为负数，则CPU判定为发生了移相窃电。

本技术方案中，防窃电稽查主机利用无线接收模块接收无线探测单元采集高压三相线路的数据，同时利用表前电流采集传感器采集表前低压三相的数据，并将结果与智能电能表当前计量数据在CPU中进行比对分析和存储。由于高压线路(10KV)上的电压几乎不变，认为是恒定的，所以可以将高压线路(10KV)上的电流变换成一次侧(高压线上)的功率，然后与二次侧(电能表前)的测量的功率进行比对，如果差值在一定允许的范围内，认为用户没有窃电，如果超出这个范围，则认为用户存在窃电，同时实时监测电压回路和电流回路的状态，并通过RS485通信读取智能电能表的参数，将表前测量参数与电能表计量参数实时对比。如果存在窃电，通过CPU分析以及确定窃电的具体方式和窃电位置。立即通过GPRS模块向外发射报警信号。

通过查看强磁检测输入和高频检测输入状态，在CPU中直接判别是否存在这两种窃电，并确定窃电类型，同时通过GPRS模块向外发射报警信号。

本技术方案中的表前CT用于测量电能表前的输入电流，是低压电(380V)上的电流，主要为了防止用户分流窃电。将表前测量的电流值经过前级处理和AD转换后与智能电能表实际计量的电流值进行比较，以确保电能表计量左检测到的电流为用户实际使用电流。

由于本发明通过设置无线电流探测单元、表前CT、磁场检测单元和高频检测单元，同时对用户的高压和低压线路参数进行实时监测，并将结果与智能电能表当前计量数据进行比对分析和存储，可以对各种窃电事件尤其是高科技窃电行为进行监测，并能将窃电事件的类型甚至位置进行界定，有助于更全面、更准确的对窃电进行定位，提高防窃电稽查的准确性和成功率。

本发明可广泛用于高、低压供电线路的防窃电稽查领域。

Claims

1.一种智能远程反窃电稽查方法，包括在低压用户负荷线路上设置智能电表进行电能计量；其特征是：

在智能电表进线端前设置一个表前CT；在被监测高压线路上设置一个无线电流探测单元；在智能电表内部设置磁场检测单元和高频检测单元；

设置一个防窃电稽查主机，所述的防窃电稽查主机包括Zigbee模块、前级处理单元、CPU、RS485通信模块和GPRS模块；

所述的无线电流探测单元和Zigbee模块无线连接，所述的Zigbee模块与CPU通过串行口连接；所述的表前CT与前级处理单元连接，所述的前级处理单元经过A/D变换后与CPU的I/O接口连接；所述的磁场检测单元和高频检测单元与CPU的I/O接口分别对应连接；所述的CPU经串行口与GPRS模块连接；所述的CPU通过RS485通信模块与智能电表的数据传输接口对应连接。

其中，所述的CPU通过Zigbee模块接收无线电流探测单元的测量数据，从而获得被监测高压线路的进线电流数据，从表前CT和智能电能表中取出表前电流和智能电能表的采集电流，通过比对，查找出发生的电流窃电事件及具体环节；通过从智能电能表中读取电压数据，查找出发生的电压窃电事件；通过磁场检测和高频检测，检测出现的强磁和高频干扰智能电能表的情况；根据从电能表中读取的电能数据情况判断出是否造成了电能表的复位、死机。

一旦发现窃电事件，CPU通过串行口将判断出的窃电事件通过GPRS模块将结果及时上传至监控中心。

2.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的防窃电稽查主机利用无线接收模块接收无线电流探测单元采集高压三相线路的数据，同时利用表前CT采集智能电度表表前低压三相的数据，并将结果与智能电能表当前计量数据在CPU中进行比对分析和存储；所述的CPU将高压线路上的电流变换成一次侧/高压线上的功率，然后与二次侧/智能电能表前的测量的功率进行比对，如果差值在允许的范围内，则认为用户没有窃电；如果超出这个范围，则认为用户存在窃电；CPU同时实时监测电压回路和电流回路的状态，并通过RS485串行通信接口读取智能电能表的参数，将表前CT的测量参数与智能电能表计量参数进行实时对比，如果存在窃电，通过CPU分析以及确定窃电的具体方式和窃电位置。

3.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的防窃电稽查主机通过表前CT测量智能电能表前的输入电流，以防止用户分流窃电；所述的CPU将表前测量的电流值经过前级处理和AD转换后与智能电能表实际计量的电流值进行比较，确保电能表计量的电流为用户实际使用电流。

4.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的防窃电稽查主机通过磁场检测单元和高频检测单元查看强磁检测输入和高频检测输入状态，在CPU中直接判别是否存在这两种窃电，并确定窃电类型，同时CPU通过GPRS模块输出报警信号。

5.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的无线电流探测单元为电流互感器检测电路。所述的电流互感器为罗氏空心线圈。

6.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的前级处理单元包括放大电路、滤波电路或限幅电路。

7.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的磁场检测单元为干簧管感应电路。当所述的干簧管感应到智能电表周围环境中存在超过其设定值的磁场强度后闭合接通，输出“存在超常规强磁场”的检测信号至CPU。

8.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是所述的高频检测单元包括高频接收天线和信号处理电路。当所述的高频接收天线接收到高频信号后，经信号处理电路放大、整形或滤波，与设定阀值进行比较，当智能电表周围环境中存在超过其设定阀值的高频信号时，输出“存在超常规强高频干扰”的检测信号至CPU。

9.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是在所述的比对和从智能电能表中读取数据的过程中，若表前电流传感器测量的电流为I₁，电能表中以往电压记录平均值为U₁，电能表中当前计量的电流为I₂，电能表中当前计量的电压为U₂，则：

当I₂＝0时，CPU判定为发生了欠流窃电；

当I₂<<I₁，且I₂≠0时，CPU判定为发生了欠流窃电；

当U₂＝0时，CPU判定为发生了欠压窃电；

当U₂<<U₁，且U₂≠0时，CPU判定为发生了欠压窃电。

10.按照权利要求1所述的智能远程反窃电稽查方法，其特征是在所述的CPU从所述智能电能表中读取数据的过程中，通过判断功率因数的取值，来判断是否存在移相窃电。如果功率因数取值为负值，则可判定发生了移相法窃电。