CN106018904A - 基于电力线载波的低压反窃电装置及其损耗功率快速测算方法和损耗功率精确测算方法 - Google Patents

基于电力线载波的低压反窃电装置及其损耗功率快速测算方法和损耗功率精确测算方法 Download PDF

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CN106018904A
CN106018904A CN201610573530.4A CN201610573530A CN106018904A CN 106018904 A CN106018904 A CN 106018904A CN 201610573530 A CN201610573530 A CN 201610573530A CN 106018904 A CN106018904 A CN 106018904A
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潜骏
余萌
彭立
罗艺婷
陶剑
徐哲
邓捷萍
杨华
黎俊
刘瑛
陈剑
李若夫
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国网江西省电力公司南昌供电分公司
国家电网公司
国网江西省电力公司南昌市红谷滩供电分公司
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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

本发明公开了一种基于电力线载波的低压反窃电装置，包括电源模块、中央控制模块、载波模块、存储模块、电流采样模块、电压采样模块、时钟模块和I/O模块。本发明还公开了基于电力线载波的低压反窃电装置的损耗功率快速测算方法和损耗功率精确测算方法。本发明结构简单，与现有技术相比，本发明综合运用电力线载波和红外等多种通讯技术并借助以达到减少目前低压反窃电工作缺少针对性工具的窘境，可以极大提升低压台区的反窃电工作的技术水平。

Description

基于电力线载波的低压反窃电装置及其损耗功率快速测算方 法和损耗功率精确测算方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统反窃电技术领域，具体设及一种基于电力线载波的低压反窃 电装置。

背景技术

[0002] 随着智能电表逐渐普及，我国也逐步迈入了智能用电的时代。与此同时，智能电表 窃电问题也随之而来。智能电能表虽然本身就已经具备了一定的防窃电功能，如事件记录、 异常状态显示、故障报警等，但在如此多的防控措施面前，低压窃电事件依旧频发，究其原 因是当前的反窃电防控仍停留在W台区为单位（W台区线损为导向）的阶段。那么如何突破 低压台区点多面广的特点W及人员、时间等因素的限制，改变低压反窃电点对点、逐个摸排 的原始工作形式，解决目前低压反窃电工作中存在的效率低、成效不显著的问题就成了当 务之急。为此，我们需要针对低压窃的特点结合工作经验，推一套使用于低压反窃电装置W 提高对低压窃电行为的排查效率。通过本发明，可W将低压反窃电时的排查范围由"一次一 表"提升至"一次一分支箱"，同时将绕表用电、表外接线等窃电行为的定位精度从"台区级" 缩小至"电缆级"，大幅提高低压窃电行为的排查效率，为低压台区降损增效提供有力的技 术支撑。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种基于电力线载波的低压反窃电装置，帮助反窃电人员 或台区管理人员在提高对低压计量装置一次性扫查范围，通过面代点"的形式达到提升 反窃电工作效率，为台线管理提供决策辅助依据。

[0004] 本发明通过W下技术方案解决上述技术方案，

[0005] 基于电力线载波的低压反窃电装置，包括电源模块、中央控制模块、载波模块、存 储模块、电流采样模块、电压采样模块、时钟模块和I/O模块，其特征在于，

[0006] 所述电源模块为装置工作时提供可靠的电能保障；

[0007] 所述中央控制模块，包括加法器和乘法器，将电流采样模块和/或电压采样模块得 到的模拟量转化为数字量并进行比较和计算;接收I/O模块输入的控制指令，向电流、电压 采样模块发出采集指令；

[000引所述载波模块实现本装置与扫查区域内载波电能表之间的集中通信；

[0009] 所述I/O模块，向低压反窃电装置输入数据，并输出低压反窃电装置的数据；

[0010] 所述电流采样模块包括至少3只霍尔电流传感器，分别测量=相电缆中流出的电 流，获取电流数据，并输出至中央控制模块；

[0011] 所述电压采样模块通过鳄鱼夹直接在=相电缆金属接触部分，采集电压数据，并 输出至中央控制模块；

[0012] 所述时钟模块为本低压反窃电装置提供标准的参考时间；

[0013] 所述存储模块对操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据进行存储，对程序 及测试数据进行存储。

[0014] 作为优化，所述电源模块为AMSl 117稳压器忍片W及可充放电的邸MBLP55100100 裡电池；

[0015] 作为优化，所述电源模块为通过电压采样模块取电；

[0016] 作为优化，所述中央控制模块为MSP430F169忍片；

[0017] 作为优化，所述载波模块为化Ci38-III低压电力线载波通信忍片；

[0018] 作为优化，还有红外模块，所述红外模块用于抄读电能表表地址或者其他参数信 息;在扫查区域内为非载波表的情况下，可与采集器通讯，集中读取电能表内相应数据(如 实时负荷、电压、电流，掉电事件、开盖事件等）。

[0019] 作为优化，所述红外模块为hx-1738A红外接收器；

[0020] 作为优化，所述I/O模块包括L邸显示屏和/或键盘；

[0021] 作为优化，所述Lm)显示屏的显示像素为500*500点阵，窗口尺寸不小于100mm* IOOmm，中文菜单显示;所述键盘至少包括V'、、"t"、"i"、"确认"和"取消"六个按键；

[0022] 作为优化，所述I/O模块为带触摸输入的触摸显示屏；

[0023] 作为优化，所述I/O模块还包括报警提示灯，所述报警提示灯在测试结果超过允许 值和/或有疑似窃电情况时发出报警提示；

[0024] 作为优化，所述I/O模块还包括USB或RS232接口，导入表地址列表数据；

[002引作为优化，所述时钟模块为RTC时钟模块，所述RT別寸钟模块为MAXIM公司的I2C总 线实时时钟DS3231SN，内部集成溫补晶振和晶体，附带的纽扣电池可W在断开主电源时为 忍片供电；

[0026] 作为优化，所述载波模块利用低压电力线为通信介质与载波电能表建立数据连 接，并W半双工的通信方式对抄读电能表内相应数据，应用层兼容化/T645-2007规约；

[0027] 作为优化，所述数据存储模块包括运行内存和存储空间，所述运行内存为2048B RAM内存，60kB闪存，作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介;所述存 储空间为K9F2G0洲OB忍片，拥有256M Byte化nd Flash存储空间，用于程序及测试数据的 存储介质。

[0028] 本发明还提供基于电力线载波的低压反窃电装置的损耗功率快速测算方法，其步 骤为，

[0029] (1)电流采样5s为周期，连续获取到XX hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yymin:yy sec内待排查区域的S相总电流数值(Ia、Ib和I。）；

[0030] (2)载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，W5s为周期通过零线下发 抄读待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计：（I) XX hour: XX min ： xx sec至yy hour: yy min ： yy sec时间段内电流值（Ii，I2，I3，I4，I已， ...In); (II)掉电记录；（III)开盖记录；

[0031] (3)Wxx hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到 的一组数据(Ia、Ib和1。）、（11，12，13山，15，...1。)为例:通过〔?11交与计算模块计算基本电流 值Ia= la+Ib+Ic W及参比电流值

Figure CN106018904AD00051

'实时电流损耗AI = Ia-Ie ;

[0032] (4)若AI^lA或AI<1A且AI/Ia>50%，则本装置做出报警提示，需对扫查区域 内表计进行进一步排除，若有相应开盖记录返回时，对应表计应重点检查；

[0033] (5)若AKlA且AI/Ia<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此区域 内表计正常；

[0034] (6)损耗功率AP计算可估算为:AP = AI X220V。

[0035] 本发明还提供基于电力线载波的低压反窃电装置的损耗功率精确测算方法，其步 骤为，

[0036] (1)电流、电压采样W2s为周期，连续获取到XX hou;r:xx min:xx sec至yy hour: yy min:yy sec内待排查区域的立相总电流数值(Ia、Ib和1。)和立相电压值(Ua、Ub和Uc);

[0037] (1)载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，W5s为周期通过零线下发 抄读待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计：（I) XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec时间段内实时功率(Pi，P2，P3，P4，Ps， ...Pn);(II)掉电记录；（III)开盖记录。

[0038] (3)Wxx hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到 的一组数据（la、Ib和IC )、化a、化和化)和(Pi，P2，P3，P4，Ps，. . . Pn )为例:通过CPU交与计算模块 计算基本功率Pa= Ia X Ua+Ib X化+Ic X化W及参比功率.

Figure CN106018904AD00061

'实时功率损耗AP = PrPe。

[0039] (4)若AP^O. 2kW或AP<0.2kW且AP/Pa>50%，则本装置做出报警提示，需对扫 查区域内表计进行进一步排查。若有相应开盖记录返回时，对应的表计应进行重点检查。

[0040] (5)若AP<0.2kW且AP/Pa<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此 区域内表计正常。

[0041 ] (6)该片区域的准确损耗功率AP为:AP=Pa-Pe。

[0042] 本发明结构简单，与现有技术相比，本发明综合运用电力线载波和红外等多种通 讯技术并借助W达到减少目前低压反窃电工作缺少针对性工具的窘境，可W极大提升低压 台区的反窃电工作的技术水平。

附图说明

[0043] 图1为本发明结构示意图；

[0044] 图2为本发明实施例安装示意图。

具体实施方式

[0045] 下面结合附图和实施例进一步详细阐述本发明的内容。

[0046] 实施例1

[0047] 基于电力线载波的低压反窃电装置主要由电源模块，中央控制模块，载波模块，红 外模块，I/O模块，电流、电压采样模块，时钟模块和存储模块组成；

[004引电源模块为装置工作时提供可靠的电能保障;所述电源模块为AMS1117稳压器忍 片W及可充放电的邸MBLP55100100裡电池;特殊的，所述电源模块为通过电压采样模块取 电；工作时可W通过电压采样模块为本发明装置供电并为电池充电，使用电压采样模块供 电时，从电流流出方向看，电流采样需在电压采样之后，W减小测量误差；

[0049] 所述中央控制模块，包括加法器和乘法器，将电流采样模块和/或电压采样模块得 到的模拟量转化为数字量并进行比较和计算;接收I/O模块输入的控制指令，向电流、电压 采样模块发出采集指令;所述中央控制模块为MSP430F169忍片；

[0050] 所述载波模块实现本装置与扫查区域内载波电能表之间的集中通信;利用低压电 力线为通信介质与终端设备（即载波电能表)建立可靠的数据连接，并W半双工的通信方式 对抄读电能表内相应数据(包括实时负荷、电压、电流，掉电事件、开盖事件），应用层兼容 DL/T645-2007规约;所述载波模块为化Ci38-III低压电力线载波通信忍片;使用时需要接 到零线环路上；

[0051] 所述红外模块用于抄读电能表表地址或者其他参数信息;在扫查区域内为非载波 表的情况下，可与采集器通讯，集中读取电能表内相应数据(包括实时负荷、电压、电流，掉 电事件、开盖事件）；所述红外模块为hx-1738A红外接收器；

[0052] 所述I/O模块向低压反窃电装置输入数据，并输出低压反窃电装置的数据;所述1/ 0模块包括LED显示屏和/或键盘;所述LED显示屏的显示像素为500*500点阵，窗口尺寸不小 于100mm*100mm，中文菜单显示;所述键盘至少包括6个按键：V'、、"t"、"i"、"确认"和 "取消"，按键应灵活可靠，无卡死或接触不良现象，且应紧固无松动；

[0053] 作为优化，所述I/O模块为带触摸输入的触摸显示屏；W增加的操作的便捷性，提 升人机交互水平；

[0054] 所述I/O模块还包括报警提示灯，所述报警提示灯在测试结果超过允许值和/或有 疑似窃电情况时发出报警提示；

[0化日]所述I/O模块还包括USB或RS232接口，导入表地址列表数据；

[0056] 所述电流采样模块包括至少3只霍尔电流传感器，分别测量=相电缆中流出的电 流，获取电流数据，并输出至中央控制模块；

[0057] 所述电压采样模块通过鳄鱼夹直接在=相电缆金属接触部分，采集电压数据，并 输出至中央控制模块；

[005引所述时钟模块为RTC时钟模块，所述RTC时钟模块为MAXIM公司的I2C总线实时时钟 DS3231SN，内部集成溫补晶振和晶体，附带的纽扣电池可W在断开主电源时为忍片供电，W 保证精确计时，时钟模块可为本装置提供标准的参考时间，是计算实时电流损耗AI和实时 功率损耗AP的基础；

[0059] 所述存储模块对操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据进行存储，对程序 及测试数据进行存储;所述数据存储模块包括运行内存和存储空间，所述运行内存为2048B RAM内存，60kB闪存，作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介;所述存 储空间为K9F2G08U0B忍片，拥有256M Byte化ndFlash存储空间，用于程序及测试数据的存 储介质。

[0060] 本发明的基本原理是：

[0061] (1)正常情况下，同一时刻某电缆S相线路a、b、c所流出的电流Ia、Ib和I。应与该电 缆所带的所有电能表中所计到的电流Il，12，13，14, Is，... In之和相等，即

[0062] Ia+Ib+Ic=Il+l2+l3+l4+l5+. . .+In；

[0063] (2)如果出现窃电或表计计量不正常的情况下，则会出现Ia+Ib+Ic〉Il + l2+l3+^+l5 + . . .+In的现象；

[0064] (a)如有反馈某几块电能表的开盖记录、掉电记录等事件记录数据，将目标进一步 缩小至相应的某几块表计进行重点排查；

[0065] (b)若没有反馈事件记录数据，则重点考虑排查该电缆下有无的表外接线，无表用 电的情况。

[0066] 本发明至少有=种通讯通道W满足获取表地址等信息的需要：1、红外：通过与采 集器、现场表计的红外接口通信W获取所需的数据信息；2、USB或RS232接口：通过计算机导 入制作完成的表地址列表等数据;3、载波通讯:完成本装置与智能表之间的数据传输。

[0067] 使用前，应获取待排查区域内的所有电能表表地址，获取方式有：（1)通过红外接 口逐个扫查待排查区域内的电能表；（2)通过USB或RS232接口导入待排查区域内的电能表 表地址存储至ROM中。

[006引实施例2

[0069] 使用时，基于电力线载波的低压反窃电装置的损耗功率简单测算方法，其步骤为，

[0070] (1)电流采样5s为周期，连续获取到XX hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yymin:yy sec内待排查区域的；相总电流数值Ia、Ib和I。；

[0071] (2)载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，W5s为周期通过零线下发 抄读待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计（I) XX hour: XX min ： xx sec至yy hour: yy min ： yy sec时间段内电流值（Ii，I2，I3，I4，I已， ... In) (II)掉电记录(III)开盖记录；

[0072] (3)Wxx hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到 的一组数据（13、1神日1。)&(11，12，13山，15，...1。)为例:通过〔?11交与计算模块计算基本电流 值Ia=Ia+Ib+IcW及参比电流值

Figure CN106018904AD00081

'实时电流损耗AI = Ia-Ie;

[0073] (4)若AI^lA或AKlA且AI/Ia>50%，则本装置做出报警提示，需对扫查区域 内表计进行进一步排除，若有相应开盖记录返回时，对应表计应重点检查；

[0074] (5)若AKlA且AI/Ia<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此区域 内表计正常；

[00巧](6)损耗功率AP计算可估算为:AP = AI X220V。

[0076] 实施例3

[0077] 使用时，基于电力线载波的低压反窃电装置的损耗功率精确测算方法，其步骤为，

[007引 （1)电流、电压采样W2s为周期，连续获取到XX hou;r:xx min:xx sec至yy hour: yy min:yy sec内待排查区域的；相总电流数值Ia、Ib和1。和；相电压值Ua、Ub和化；

[0079] (1)载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，W5s为周期通过零线下发 抄读待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计（I) XX hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yy min:yy sec时间段内实时功率Pi，P2，P3，P4，Ps， ...Pn; (II)掉电记录；（III)开盖记录。

[0080] (3)Wxx hou;r:xx min:xx sec至yy hou;r:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到 的一组数据（la、Ib和IC )、化a、化和化)和(Pi，P2，P3，P4，Ps，. . . Pn )为例:通过CPU交与计算模块 计算基本功率Pa= IaX Ua+Ib X化+ Ic X化W及参比功率

Figure CN106018904AD00091

'实时功率损耗A P=P广Pe。

[0081 ] (4)若AP^O. 2kW或AP<0.2kW且AP/Pa>50%，则本装置做出报警提示，需对扫 查区域内表计进行进一步排查。若有相应开盖记录返回时，对应的表计应进行重点检查。

[00剧 （5)若AP<0.2kW且AP/Pa<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此 区域内表计正常。

[0083] (6)该片区域的准确损耗功率AP为:AP=Pa-Pe。

[0084] 本发明基于电力线载波的低压反窃电装置综合运用电力线载波和红外等多种通 讯技术并借助W达到减少目前低压反窃电工作缺少针对性工具的窘境，可W极大提升低压 台区的反窃电工作的技术水平。

Claims (10)

1. 基于电力线载波的低压反窃电装置，包括电源模块、中央控制模块、载波模块、红外 模块、存储模块、电流采样模块、电压采样模块、时钟模块和I/O模块，其特征在于， 所述电源模块为装置工作时提供可靠的电能保障； 所述中央控制模块，包括加法器和乘法器，将电流采样模块和/或电压采样模块得到的 模拟量转化为数字量并进行比较和计算;接收I/O模块输入的控制指令，向电流、电压采样 模块发出采集指令； 所述载波模块实现本装置与扫查区域内载波电能表之间的集中通信； 所述I/O模块，向低压反窃电装置输入控制指令，并输出低压反窃电装置的数据； 所述电流采样模块包括至少3只霍尔电流传感器，分别测量三相电缆中流出的电流，获 取电流数据，并输出至中央控制模块； 所述电压采样模块通过鳄鱼夹直接在三相电缆金属接触部分，采集电压数据，并输出 至中央控制模块； 所述时钟模块为本低压反窃电装置提供标准的参考时间； 所述数据存储模块对操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据进行存储，对程序 及测试数据进行存储。
2. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述电源模块为AMS1117稳压器芯 片以及可充放电的EEMBLP55100100锂电池;所述电源模块为通过电压采样模块取电。
3. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述中央控制模块为MSP430F169芯 片。
4. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述载波模块为PLC-i38-III低压 电力线载波通信芯片。
5. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，还有红外模块，所述红外模块用于 抄读电能表表地址或者其他参数信息，所述红外模块为hx_1738A红外接收器。
6. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述I/O模块包括LED显示屏和/或 键盘;所述I/O模块为带触摸输入的触摸显示屏。
7. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述I/O模块还包括报警提示灯，所 述报警提示灯在测试结果超过允许值和/或有疑似窃电情况时发出报警提示。
8. 如权利要求1所述低压反窃电装置，其特征在于，所述时钟模块为RTC时钟模块，所述 RTC时钟模块为MXIM公司的12C总线实时时钟DS3231 SN，内部集成温补晶振和晶体，附带的 纽扣电池可以在断开主电源时为芯片供电。
9. 权利要求1所述低压反窃电装置的损耗功率简单测算方法，其步骤为， (1) 电流采样5s为周期，连续获取到XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec内待排查区域的三相总电流数值(Ia、Ib和I。）； (2) 载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，以5s为周期通过零线下发抄读 待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计：（I) XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec时间段内电流值（Ιι，ΐ2，ΐ3，ΐ4，ΐ5，···Ιη); (II)掉电记录；（III)开盖记录； (3) 以XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到的一 组数据(13上和1。）、（11，12，1 3，14，15，...11〇为例:通过0?1]交与计算模块计算基本电流值1。 = Ia+Ib+Ic以及参比电流值
Figure CN106018904AC00031
ί '实时电流损耗ΛΙ = Ια-Ιβ; (4) 若ΛΙ多IA或ΛΙ< IA且ΛΙ/L·彡50%，则本装置做出报警提示，需对扫查区域内表 计进行进一步排除，若有相应开盖记录返回时，对应表计应重点检查； (5) 若ΛΙ<1Α且ΛΙ/Ια<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此区域内表 计正常； (6) 损耗功率ΛΡ计算可估算为:ΛΡ=ΛΙΧ22〇ν。
10.权利要求1所述低压反窃电装置的损耗功率精确测算方法，其步骤为，（1)电流、电 压采样以2s为周期，连续获取到XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec内待排 查区域的三相总电流数值(Ia、Ib和Ic)和三相电压值(U a、Ub和Uc); (1)载波模块借助与待查区域相连的任意零线相连后，以5s为周期通过零线下发抄读 待排查区域内的电能表所计电流In的指令，通过载波抄读该排查区域内所有表计：（I)XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec时间段内实时功率（Ρι，Ρ2，Ρ3，Ρ4，Ρδ， ...Ρη); (II)掉电记录；（III)开盖记录。 (3) 以XX hour:xx min:xx sec至yy hour:yy min:yy sec时间段内某时刻采集到的一 组数据(13、凡和1丄〇^、1^和1^)和(？1，？ 2，？3，？4，？5，..几)为例:通过〇?1]交与计算模块计算 基本功率?〇1 = 13\1^+^\叫+1。\1]。以及参比功率实时功率损耗ΛΡ = Ρα-Ρβ；
Figure CN106018904AC00032
(4) 若ΛΡ彡0.2kW或ΛΡ<0.2kW且ΛΡ/Ρα彡50%，则本装置做出报警提示，需对扫查区 域内表计进行进一步排查。若有相应开盖记录返回时，对应的表计应进行重点检查； (5) 若AP<0.2kW且ΛΡ/Ρα<50%，且无任何开盖、掉电事件返回，可基本判定此区域内 表计正常； (6) 该片区域的准确损耗功率ΛΡ为:ΛΡ=PfPe。
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CN106291031A (zh) * 2016-10-27 2017-01-04 国网河北省电力公司衡水供电分公司 批量查窃电系统
CN106370903A (zh) * 2016-10-27 2017-02-01 国网河北省电力公司衡水供电分公司 批量查窃电仪
CN106546789A (zh) * 2016-10-27 2017-03-29 国网河北省电力公司衡水供电分公司 批量查窃电装置

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