CN104535813A - 电力专变大用户防窃电系统及窃电判断方法 - Google Patents

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陈金玲
张玘
石雪倩
刘俊
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Abstract

本发明公开了一种电力专变大用户防窃电系统及窃电判断方法,包括高压电能计量一体化装置、微功率无线采集器、专变用户电能采集终端、低压电能计量装置和用电信息采集系统主站;位于高压侧的高压电能计量一体化装置实时计量高压侧电能数据并将其传输至微功率无线采集器;位于低压侧的微功率无线采集器将高压侧的数据传至专变用户电能采集终端;同时低压电能计量装置的电能数据也传至专变用户电能采集终端;专变用户电能采集终端将高、低压侧的电能数据上传至用电信息采集系统主站;用电信息采集系统主站对该终端上传的数据进行高、低压侧实时电能计量数据的对比分析,及时发现并报警窃电行为。本发明具有实时性好、准确度高、不易人为损坏等特点。

Description

电力专变大用户防窃电系统及窃电判断方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电力专变大用户防窃电系统及窃电判断方法。
背景技术
[0002] 电力专变用户中很大一部分为中小型冶炼企业,存在用电量大、错峰用电等特性,由于这类电力用户的电能计量设备一般安装在220V或者57.7V的低压侧,容易遭受强磁干扰、短路电流采集通道、改变功率因数等窃电手段的影响,使得计量表计走字减慢或减少;又由于这类用户的互感器变比较大,较少的电能表走字误差就意味着较大的电能流失,加上难以取证或缺乏电量追补依据,给供电部门造成了较大的经济损失。针对电力专变用户的窃电行为,迫切需要新的技术手段加以扼制。
[0003] 已公布的专利技术中,针对这一防窃电问题提出了解决方案,如专利201210415305.X,提出在高压进线端设置无线电流变送器,通过比对高低压侧的电流有效值,并结合电能表开盖检测来判断是否有窃电行为发生;又如专利201010585053.6,提出设置高压无线电流采集器,通过高低压侧视在功率的比对,结合用电信息采集系统来判断是否有窃电行为。应该说这些专利的技术方案可以在一定程度上发现部分窃电行为,但是对于通过改变功率因数而非电流幅值来进行窃电的行为,这些专利所涉及的方法就爱莫能助了。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种针对电力专变大用户的准确率高、实时性好的电力专变大用户防窃电系统及窃电判断方法。
[0005] 本发明提供的这种电力专变大用户防窃电系统,包括高压电能计量一体化装置、微功率无线采集器、专变用户电能采集终端、低压电能计量装置和用电信息采集系统主站;安装在高压侧的高压电能计量一体化装置实时计量高压侧有功功率、无功功率、视在功率和电能,并通过内置的微功率无线模块将电能数据传输至微功率无线采集器;位于低压侧的微功率无线采集器将高压侧电能数据通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;同时低压电能计量装置的电能数据也通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;专变用户电能采集终端按照指定的规约将高压侧和低压侧的电能数据上传至用电信息采集系统主站;用电信息采集系统主站使用防窃电分析专用软件对专变用户电能采集终端上传的数据进行高压侧、低压侧实时电能计量数据的对比分析,及时发现并报警窃电行为。
[0006] 所述高压电能计量一体化装置包括高压传感单元、实时计量单元和无线传输单元;高压传感单元将检测的电压和电流数据传至实时计量单元,实时计量单元将结果数据传至无线传输单元,无线传输单元将结果数据传至所述微功率无线采集器。
[0007] 所述高压传感单元包括高压电压传感器、一号电压调理电路、高压电流传感器和一号电流调理电路;高压电压传感器采集高压侧电压数据,其输出端经由一号电压调理电路与所述实时计量单元连接;高压电流传感器采集高压侧电流数据,其输出端经由一号电流调理电路与所述实时计量单元连接。
[0008] 所述实时计量单元包括一号计量芯片;所述一号电压调理电路和所述一号电流调理电路的输出端分别与一号计量芯片连接,该芯片还与所述无线传输单元连接。
[0009] 所述无线传输单元包括一号MCU主控芯片、微功率无线模块和天线;一号MCU主控芯片与所述一号计量芯片连接,该主控芯片还与微功率无线模块连接,微功率无线模块与天线连接。
[0010] 所述高压电能计量一体化装置,是直接接入高压线路进行计量的装置,除高压电流接入端子、高压电压接入端子外,无其它外露端子。
[0011] 所述微功率无线采集器包括MCU、存储器、通信接口、无线模块和天线;无线模块通过天线与高压侧的高压电能计量一体化装置中的微功率无线模块无线连接通信,无线模块还与MCU连接,MCU分别与通信接口和存储器连接。
[0012] 所述专变用户电能采集终端包括交流采样电路、MCU+UNIX处理器、GPRS单元、输入输出接口和通信接口 ;交流采样电路采集电压和电流信号并将其传至MCU+UNIX处理器;MCU+UNIX处理器通过输入输出接口接收脉冲输入信号、开关量输入信号,并进行控制输出,MCU+UNIX处理器通过通信接口与外设连接通信;MCU+UNIX处理器与GPRS单元连接,并通过该单元与用电信息采集系统主站进行无线通信。
[0013] 所述低压电能计量装置包括电压传感器、电流传感器、二号电压调理电路、二号电流调理电路、二号计量芯片、二号MCU主控芯片和IXD;电压传感器采集低压侧电压数据,其输出端经由二号电压调理电路与所述二号计量芯片连接;电流传感器采集低压侧电流数据,其输出端经由二号电流调理电路与二号计量芯片连接;二号计量芯片与二号MCU主控芯片连接;二号MCU主控芯片与IXD连接,该芯片还分别与通信接口和存储器连接。
[0014] 所述通信接口包括红外接口、RS-232接口和RS-485接口 ;所述专变用户电能采集终端的通信接口至少包含2路及以上RS-485接口。
[0015] 所述用电信息采集系统主站为既有系统主站,仅配置专变用户电能采集终端相应接口即可接入到原有的数据库中,无需另外建设数据库。
[0016] 所述防窃电专用分析软件,作为前置机的一个应用程序存在,对后台数据库无依赖性,适用于不同的用电信息采集系统主站的防窃电分析中。
[0017] 一种电力专变大用户防窃电系统的窃电判断方法,包括如下步骤:
步骤一,判断专变用户电能采集终端是否与用电信息采集系统主站连接;
步骤二,专变用户电能采集终端与用电信息采集系统主站连接,则询问是否开启实时监测;
步骤三,确定开启实时监测,设定定时器的定时时间,开始计时;
步骤四,定时时间到,读取高压侧及低压侧计量数据,将高、低压侧的同种数据之差与设定阈值比对,判断是否窃电;
步骤五,存在窃电,则予以报警。
[0018] 所述步骤四读取高压侧及低压侧计量数据后,将高压侧及低压侧数据显示在高压侧能耗动态曲线和低压侧能耗动态曲线中。
[0019] 本发明通过对电力专变用户高、低压两侧的耗能数据进行实时监测与对比分析,及时发现各类异常用电行为,具有实时性好、准确度高、不易人为损坏等特点。
[0020] 与现有技术相比,本发明的优点为:
有效性:高压电能计量一体化装置直接接入高压线路,除高压电压、电流引线外无多余的外露端子,常规低压侧的窃电手段很难在高压侧实施;
准确性:通过有功、无功、视在功率和电能等多参数比对的方法,大大提高了窃电判断的准确性;
实时性:可以根据用户需求设定窃电判断的时间间隔,从数分钟、数小时到数天均可设定,一旦异常即可报警,具有较高的实时性;
兼容性:高低压侧防窃电数据可接入现有的用电信息采集系统,只需配置相应的接口即可,无需另外建设数据库。防窃电专用分析软件对后台数据库无依赖,可适用于不同的用电ί目息米集系统。
附图说明
[0021] 图1是本发明的结构示意图。
[0022] 图2是本发明的高压计量一体化装置结构示意图。
[0023] 图3是本发明低压侧各装置结构示意图。
[0024]图4是本发明的专变用户电能采集终端结构示意图。
[0025] 图5是本发明的防窃电分析专用软件主功能流程图。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0027] 如图1所示,本发明包括高压电能计量一体化装置、微功率无线采集器、专变用户电能采集终端、低压电能计量装置和用电信息采集系统主站。安装在高压侧的高压电能计量一体化装置实时计量高压侧有功功率、无功功率、视在功率和电能,并通过内置的微功率无线模块将这些数据传输至微功率无线采集器;位于低压侧的微功率无线采集器将高压侧电能数据通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;同时低压电能计量装置的电能数据也通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;专变用户电能采集终端可按照指定的规约将高压侧和低压侧的电能数据上传至用电信息采集系统主站;用电信息采集系统主站使用防窃电分析专用软件对专变用户电能采集终端上传的数据进行高压侧、低压侧实时电能计量数据的对比分析,及时发现并报警窃电行为。
[0028] 如图2所示,高压电能计量一体化装置内置了微功率无线传输模块,可以将高压侧的实时有功功率、无功功率、视在功率和电能等数据传输至位于低压侧的微功率无线采集器。
[0029] 高压电能计量一体化装置包括高压传感单元、实时计量单元、无线传输单元、存储器和通信接口。高压电能计量一体化装置通过高压传感单元获取高压侧信号,经实时计量单元分析处理,得到实时的有功、无功、视在电能等各项数据,无线传输单元将用于窃电判断的关键实时数据传输至位于低压侧的微功率无线采集器。
[0030] 高压传感单元包括高压电压传感器、一号电压调理电路、高压电流传感器和一号电流调理电路;高压电压传感器采集高压侧电压数据,其输出端经由一号电压调理电路与实时计量单元连接;高压电流传感器采集高压侧电流数据,其输出端经由一号电流调理电路与实时计量单元连接。
[0031] 实时计量单元包括一号计量芯片;一号电压调理电路和一号电流调理电路的输出端分别与一号计量芯片连接,该芯片还与无线传输单元连接。
[0032] 无线传输单元包括一号MCU主控芯片、微功率无线模块和天线;一号MCU主控芯片与一号计量芯片连接,该主控芯片还分别与微功率无线模块、存储器和通信接口连接,微功率无线模块与天线连接。
[0033] 本发明的高压电能计量一体化装置是直接接入高压线路进行计量的装置,除高压电流接入端子、高压电压接入端子外,无其它外露端子,窃电手段不易实施。
[0034] 如图3所示,位于低压侧的微功率无线采集器采用微功率无线方式接收高压侧功率和电能数据,并通过RS-485接口将接收数据传输至电力专变用户电能采集终端。微功率无线采集器包括MCU、存储器、通信接口、无线模块和天线;无线模块通过天线与高压侧的高压电能计量一体化装置中的微功率无线模块无线连接通信,无线模块还与MCU连接,MCU分别与通信接口和存储器连接。
[0035] 如图3所示,专变用户电能采集终端通过GPRS通讯模块,将数据上传到用电信息采集系统主站中。专变用户电能采集终端包括交流采样电路、MCU+UNIX处理器、GPRS单元、输入输出接口和通信接口 ;交流采样电路采集电压和电流信号并将其传至MCU+UNIX处理器;MCU+UNIX处理器通过输入输出接口接收脉冲输入信号、开关量输入信号,并进行控制输出,MCU+UNIX处理器通过通信接口与外设连接通信;MCU+UNIX处理器与GPRS单元连接,并通过该单元与用电信息采集系统主站进行无线通信。
[0036] 如图4所示,专变用户电能采集终端主要包括远程通讯模块、显示单元以及至少2路及以上RS-485本地接口。该终端通过RS-485接口可分别接收来自高低压侧电能计量数据、电参量测量数据,并通过显示单元实时、直观显示;还可以按照一定的通信规约通过远程通讯模块将高低压侧数据远传到用电信息采集系统主站,并可存储规定时间段的历史数据。
[0037] 如图3所示,低压电能计量装置采集低压侧的功率和电能数据,通过RS-485接口将采集数据传输至电力专变用户电能采集终端。低压电能计量装置包括电压传感器、电流传感器、二号电压调理电路、二号电流调理电路、二号计量芯片、二号MCU主控芯片和IXD。电压传感器采集低压侧电压数据,其输出端经由二号电压调理电路与二号计量芯片连接;电流传感器采集低压侧电流数据,其输出端经由二号电流调理电路与二号计量芯片连接;二号计量芯片与二号MCU主控芯片连接;二号MCU主控芯片与IXD连接,该芯片还分别与通信接口和存储器连接。
[0038] 高压电能计量一体化装置、微功率无线采集器、专变用户电能采集终端和低压电能计量装置的通信接口均包括红外接口、RS-232接口和RS-485接口。专变用户电能采集终端的通信接口至少包含2路及以上RS-485接口。
[0039]用电信息采集系统主站为既有系统主站,只需要配置专变用户电能采集终端相应接口即可接入到原有的数据库中,无需另外建设数据库。
[0040] 本发明用电信息采集系统主站的防窃电专用分析软件,作为前置机的一个应用程序存在,对后台数据库无依赖性,适用于不同的用电信息采集系统主站的防窃电分析中。该分析软件主要通过比对高低压侧的实时有功、无功、视在功率等数据,合理设定两侧数据差异的阈值,判断是否有窃电行为发生,并指出可能的窃电方式。
[0041]目前,窃电的外在方法有很多种,但从技术角度归纳起来主要是改变电压、电流幅值窃电和改变电压、电流相位窃电,本方法对两类窃电都有效,而之前公开的专利方法仅对改变幅值窃电有效。
[0042] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0043] 如图4所示,本发明的窃电判断方法,包括如下步骤:
步骤一,判断专变用户电能采集终端是否与用电信息采集系统主站连接;
步骤二,专变用户电能采集终端与用电信息采集系统主站连接,则询问是否开启实时监测;
步骤三,确定开启实时监测,设定定时器的定时时间为15分钟,开始计时;
步骤四,定时时间到,读取高压侧及低压侧数据,将高压侧及低压侧数据显示在高压侧能耗动态曲线和低压侧能耗动态曲线中,将高压侧的计量数据与低压侧同类型的计量数据的差值与阈值比对(例如,高压侧的有功功率与低压侧的有功功率的差值与阈值比对),由此判断是否窃电;
若该差值大于设定阈值,则存在窃电嫌疑;
步骤五,存在窃电,则予以报警。
[0044] 该实施例中,本发明每隔15分钟对高压侧及低压侧的耗能数据进行实时分析,并同步绘制以时间为横坐标、正向有功总电能增量为纵坐标的高低压侧耗能动态曲线,以直观显示高低压侧用电情况;同时,实时比对高低压侧耗能差异,与事先设置的阈值进行对比,判断是否存在窃电行为;若存在窃电行为则显示报警标志。
[0045] 本发明实施例说明性的进一步阐述了发明原理,但并不用于限制本发明。凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方案,均属于本发明保护范围。

Claims (14)

1.一种电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,包括高压电能计量一体化装置、微功率无线采集器、专变用户电能采集终端、低压电能计量装置和用电信息采集系统主站;安装在高压侧的高压电能计量一体化装置实时计量高压侧有功功率、无功功率、视在功率和电能,并通过内置的微功率无线模块将电能数据传输至微功率无线采集器;位于低压侧的微功率无线采集器将高压侧电能数据通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;同时低压电能计量装置的电能数据也通过RS-485传输至专变用户电能采集终端;专变用户电能采集终端按照指定的规约将高压侧和低压侧的电能数据上传至用电信息采集系统主站;用电信息采集系统主站使用防窃电分析专用软件对专变用户电能采集终端上传的数据进行高压侧、低压侧实时电能计量数据的对比分析,及时发现并报警窃电行为。
2.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述高压电能计量一体化装置包括高压传感单元、实时计量单元和无线传输单元;高压传感单元将检测的电压和电流数据传至实时计量单元,实时计量单元将结果数据传至无线传输单元,无线传输单元将结果数据传至所述微功率无线采集器。
3.根据权利要求2所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述高压传感单元包括高压电压传感器、一号电压调理电路、高压电流传感器和一号电流调理电路;高压电压传感器采集高压侧电压数据,其输出端经由一号电压调理电路与所述实时计量单元连接;高压电流传感器采集高压侧电流数据,其输出端经由一号电流调理电路与所述实时计量单元连接。
4.根据权利要求3所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述实时计量单元包括一号计量芯片;所述一号电压调理电路和所述一号电流调理电路的输出端分别与一号计量芯片连接,该芯片还与所述无线传输单元连接。
5.根据权利要求4所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述无线传输单元包括一号MCU主控芯片、微功率无线模块和天线;一号MCU主控芯片与所述一号计量芯片连接,该主控芯片还与微功率无线模块连接,微功率无线模块与天线连接。
6.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述高压电能计量一体化装置,是直接接入高压线路进行计量的装置,除高压电流接入端子、高压电压接入端子外,无其它外露端子。
7.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述微功率无线采集器包括MCU、存储器、通信接口、无线模块和天线;无线模块通过天线与高压侧的高压电能计量一体化装置中的微功率无线模块无线连接通信,无线模块还与MCU连接,MCU分别与通信接口和存储器连接。
8.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述专变用户电能采集终端包括交流采样电路、MCU+UNIX处理器、GPRS单元、输入输出接口和通信接口 ;交流采样电路采集电压和电流信号并将其传至MCU+UNIX处理器;MCU+UNIX处理器通过输入输出接口接收脉冲输入信号、开关量输入信号,并进行控制输出,MCU+UNIX处理器通过通信接口与外设连接通信;MCU+UNIX处理器与GPRS单元连接,并通过该单元与用电信息采集系统主站进行无线通信。
9.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述低压电能计量装置包括电压传感器、电流传感器、二号电压调理电路、二号电流调理电路、二号计量芯片、二号MCU主控芯片和LCD ;电压传感器采集低压侧电压数据,其输出端经由二号电压调理电路与所述二号计量芯片连接;电流传感器采集低压侧电流数据,其输出端经由二号电流调理电路与二号计量芯片连接;二号计量芯片与二号MCU主控芯片连接;二号MCU主控芯片与IXD连接,该芯片还分别与通信接口和存储器连接。
10.根据权利要求7、8或9所述的电力专变大用户防窃电系统,所述通信接口包括红外接口、RS-232接口和RS-485接口 ;所述专变用户电能采集终端的通信接口至少包含2路及以上RS-485接口。
11.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述用电信息采集系统主站为既有系统主站,仅配置专变用户电能采集终端相应接口即可接入到原有的数据库中,无需另外建设数据库。
12.根据权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统,其特征在于,所述防窃电专用分析软件,作为前置机的一个应用程序存在,对后台数据库无依赖性,适用于不同的用电信息采集系统主站的防窃电分析中。
13.—种适用于权利要求1所述的电力专变大用户防窃电系统的窃电判断方法,包括如下步骤: 步骤一,判断专变用户电能采集终端是否与用电信息采集系统主站连接; 步骤二,专变用户电能采集终端与用电信息采集系统主站连接,则询问是否开启实时监测; 步骤三,确定开启实时监测,设定定时器的定时时间,开始计时; 步骤四,定时时间到,读取高压侧及低压侧计量数据,将高、低压侧的同种数据之差与设定阈值比对,判断是否窃电; 步骤五,存在窃电,则予以报警。
14.根据权利要求13所述的电力专变大用户防窃电系统的窃电判断方法,其特征在于,所述步骤四读取高压侧及低压侧计量数据后,将高压侧及低压侧数据显示在高低压侧能耗动态曲线中。
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