CN112087057A - 一种智能防窃电装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能防窃电装置及方法,包括主控模块、载波通信模块、计量模块、电源模块和远程端。本申请在不改变现有采集通信网络情况下利用现有的本地用电信息采集传输用的载波通信单元监测窃电行为。其原理为载波通信单元读取计量表计的电压、电流、功率因数,汇总到载波通信单元;集合载波通信单元的信噪比采集数据。由于载波的信噪比和电压、电流、功率因数存在一定的正相关性。一般窃电情况只是改变了电能计量或者视频监测。然后真正在线路上的电流、电压依然不变,其信道特性依然保持不变。通过载波通信信道的信噪比评估可以判别电压、电流、功率因数异常情况,根据载波通信的信噪比异常变化感知窃电行为的发生。

Description

一种智能防窃电装置及方法
技术领域
本发明涉及电网设备领域,具体涉及一种智能防窃电装置及方法。
背景技术
在日常用电过程中,存在众多窃电的行为。当前的窃电的行为更加隐蔽,手段更加高明。特别是高耗能成本敏感企业,每年电力费用成本高达几千万甚至是几十亿元。企业和个体用户聘请专业技术人员针对具体的智能表计、智能终端设计专业的偷电方式。电力计量中广泛使用的智能电表、视频监测终端、二次状态回路巡检仪在使用中多存在一定的限制。其偷电改造表计、终端、线路、互感器一般是在正常停电过程中,此时监测终端、计量终端已处在非正常工作状态。无法监测此非法改造过程,取证困难。特别是在小电流、短时窃电性能、远程遥控窃电行为难以捕捉。一般在监测主站发现异常用电行为或监测到线损过高的情况,安排电力人员前往实地勘察。此类偷电过程一般有专人盯防电力公司人员,在人员到达前已恢复正常用电。电力稽查人员难以发现异常,其间断性的偷电行为折损了电力公司的运营成本。降本增效对电力公司是大的挑战,因此,电力计量监测需要更先进的防窃电手段。
发明内容
本发明的目的提供一种智能防窃电装置及方法,解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
根据本发明的一个方面,一种智能防窃电装置,包括主控模块、载波通信模块、计量模块、电源模块和远程端;
主控模块,用于接收和处理通讯数据;
载波通信模块,用于与远程端进行有线或无线通信,可实时读取通信信道的信噪比;
计量模块,用于采集固定端点的用电信息并向所述主控模块发送;
电源模块,用于对整个装置提供电源;
远程端,用于接收端点的用电信息和窃电信息;
所述主控模块分别与所述载波通信模块、所述计量模块和所述电源模块连接,所述载波通信模块与所述远程端通讯连接。
在某些实施方式中,所述载波通信模块实时可实时收集用电信息和其对应的信噪比数值,形成对应的索引表。
在某些实施方式中,所述计量模块读取端点的用电信息包括电压、电流和功率因数。
在某些实施方式中,所述电源模块可在断电情况下自动切换到电池供电模式。
根据本发明的另一个方面,一种智能防窃电方法,包括以下步骤:
S1.防窃电装置首次安装通电时,所述载波通信模块记录初始端点地址并进行绑定;
S2.防窃电装置再次通电时,所述载波通信模块再次记录当前端点地址,并与所述初始端点地址进行比较;
S3.所述计量模块实时采集端点用电信息并向所述主控模块传输,所述载波通信模块定时从所述主控模块读取所述端点用电信息;
S4.所述载波通信模块汇集信噪比数据存储形成电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表;
S5.所述载波通信模块定时采集信噪比数值,对比所述电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表,判断是否异常超限;
S6.所述载波通信模块记录窃电事件并向所述主控模块传输,所述主控模块将所述窃电事件向所述远程端发送。
在某些实施方式中,所述步骤S2的初始端点地址比较方法,包括以下步骤:
若所述当前端点地址与所述初始端点地址相同,则进入步骤S3;
若所述当前端点地址与所述初始端点地址不相同,所述载波通信模块向所述主控模块传输地址异常事件的记录,所述主控模块将所述地址异常事件向所述远程端发送,进入步骤S3。
在某些实施方式中,所述步骤S4制中等级索引表的制作方法,包括
所述载波通信模块在运行过程中采集所有不同等级信噪比和其应的用电数据,形成完整的索引表,所述索引表定时进行更新。
在某些实施方式中,所述载波通信模块在采集数据过程中,舍弃相同数值,只保留正相关最大最小值。
本发明提供的一种智能防窃电装置及方法,其有益效果在于在不改变现有采集通信网络情况下利用现有的本地用电信息采集传输用的载波通信单元监测窃电行为。其原理为载波通信单元读取计量表计的电压、电流、功率因数,汇总到载波通信单元;集合载波通信单元的信噪比采集数据。由于载波的信噪比和电压、电流、功率因数存在一定的正相关性。一般窃电情况只是改变了电能计量或者视频监测。然后真正在线路上的电流、电压依然不变,其信道特性依然保持不变。通过载波通信信道的信噪比评估可以判别电压、电流、功率因数异常情况,根据载波通信的信噪比异常变化感知窃电行为的发生。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的一种智能防窃电装置的结构示意图;
图2为本发明的一种实施方式的一种智能防窃电装置的数据传输的示意图;
图3为本发明的一种实施方式的一种智能防窃电方法的流程示意图;
图4为本发明的一种实施方式的一种智能防窃电方法的索引表趋势示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,对本发明进行进一步详细的说明。
如图1所示,根据本发明的一种智能防窃电装置,包括主控模块1、载波通信模块2、计量模块3、电源模块4和远程端5;
主控模块1,用于接收和处理通讯数据;
载波通信模块2,用于与远程端进行有线或无线通信,可实时读取通信信道的信噪比;
计量模块3,用于采集固定端点的用电信息并向主控模块1发送;
电源模块4,用于对整个装置提供电源;
远程端5,用于接收端点的用电信息和窃电信息;
主控模块1分别与载波通信模块2、计量模块3和电源模块4连接,载波通信模块2与远程端5通讯连接。
如图2所示,载波通信模块2实时可读取通信信道的信噪比,计量模块3读取端点的用电信息包括电压、电流和功率因数,电源模块4可在断电情况下自动切换到电池供电模式。
本申请的防窃电装置挂载于各个端点的智能电表端,每个防窃电装置配置电源模块4。智能电表端和远程端5使用电缆连接。
载波通信模块2采用有线和无线两种通信接口通信,在正常状态使用有线通信;当连接电缆被破坏后使用无线通信。
智能电表端在供电正常情况下给监控拉远单元防窃电装置供电及电源模块4充电。智能电表端和防窃电装置内置充电源模块4,可自动切换供电、充放电。
如图3所示,根据本发明的一种智能防窃电方法,包括以下步骤:
S1.防窃电装置首次安装通电时,载波通信模块2记录初始端点地址并进行绑定,将初始端点地址的信息传输至主控模块1进行存储;
S2.防窃电装置再次通电时,载波通信模块2再次记录当前端点地址并向主控模块1传输,与主控模块1存储的初始端点地址进行比较;
S3.计量模块3实时采集端点的用电信息,其包括电压、电流和功率因素在内的用电信息,将用电信息向主控模块1传输存储,载波通信模块2定时从主控模块1读取端点用电信息;
S4.载波通信模块2采集端点所有不同等级的用电信息和其对应的信噪比,存储形成电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表;
S5.载波通信模块2定时采集端点的信噪比数值,对比索引表,判断是否异常超限;
S6.载波通信模块2记录窃电事件并向主控模块1传输,主控模块1将窃电事件向远程端5发送。
其中步骤S2的初始端点地址比较方法,包括以下步骤:
若当前端点地址与初始端点地址相同,则进入步骤S3;
若当前端点地址与初始端点地址不相同,载波通信模块2向主控模块1传输地址异常事件的记录,主控模块1将地址异常事件向远程端5发送,进入步骤S3。
当有人将自家电表接到他人的线路上或者用户私自更改线路,载波通信模块2重新采集的端点地址与初始地址就会不相匹配,记录地址异常事件并向远程端5发送,提醒远程运维人员及时查看是否发生偷改电表或私拉电线等异常行为,及时派人前去检查确认,以保证用户的用电安全。
步骤S4制中等级索引表的制作方法,包括:
载波通信模块2在运行过程中采集所有不同等级信噪比和其对应的用电数据,形成完整的索引表,索引表定时进行更新。
由于实时采集数据的过程中,数据是波动的,在相同的电流的情况下,信噪比和功率因素也是上下波动的,只需要选取对应的最大和最小值,例如电流大或功率因数小时,其信噪比变小,信号质量变差,此时选取最大电流与最小功率因数和信噪比作为有效数据;电流小、功率因数大时,信噪比大,通信效果好,此时选取最小电流于最大功率因数和信噪比作为有效数据。
载波通信模块2在采集数据过程中,舍弃相同数值,只保留正相关最大最小值,可以最大程度简化索引表,从而使得进行信噪比判断更加快速。
如图4所示,横向轴表示电压V和电流A,纵向轴代表功率因素S和信噪比N;正常情况下,电流、电压、功率因数的变化必然会引起信噪比的变化,其变化趋势是相反的。电流大或功率因数小时,其信噪比变小,信号质量变差,噪声干扰增加。电流小、功率因数大是信噪比大,通信效果好。基于此原理,在载波通信单元正常运行过程中,通过采集计量模块3的电压、电流、功率因数值,建立电压、电流、功率因数、信噪比映射表。在电压、电流、功率因数变化时,监测信噪比变化是否和理论值一致,如不一致,则线路存在异常偷电行为。
在具体的使用中,由于停电或电力检修等原因重新给电表上电之后,本申请装置的载波通信模块2重新记录端点地址信息,如果有人私偷电更改电表或被其他人接入线路进行窃电,此时,载波通信模块2采集的端点地址就会不改变,但是这种电流、短时窃电性能、远程遥控窃电行为,一般电表的检测装置难以捕捉和取证,但是窃电行为对电流电压和功率因素的影响无法隐藏,同时电流电压和功率因素又会影响载波通信模块2通信信道的信噪比,所以本装置通过实时检测信噪比的数值,当发生窃电情况时,实际电流会比计量模块3采集的显示电流偏小,对应的功率因素偏大,从而信噪比就比实际偏大,载波通信模块2将索引表中查找显示电流对应的信噪比数值与采集的实时信噪比数值进行对比,若实时信噪比超过对应的信噪比数值,则判断发生窃电行为,载波通信模块2向主控模块1发送窃电事件,主控模块1记录后向远程端5进发送窃电事件和地址信息,远程运维人员可及时了解窃电发生的位置,并对窃电行为进行取证和制止。
一般在电表或终端首次安装上电时,即完成载波通信模块2和电表/终端的绑定,后续每次重新上电过程中,读取地址和上一次记录值比较,获得地址是否变化的判定结果。如发生变化,主控模块1则记录地址变化事件,作为判定条件参考。
电表、终端在启动后按时(可自行设置)读取计量模块3的电压、电流、功率因数,汇总信噪比数据存储形成电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表。在采集数据过程中,舍弃相同数值,只保留正相关最大最小值。在运行过程中采集所有等级的数据,形成完整的索引表,索引表定时更新。
载波通信模块2在运行过程中定时比对电表、终端读取的电压、电流、功率因数数值,通过电压、电流、功率因数数值在索引表中查找信噪比值,如超过已记录的上下限,主控模块1则记录窃电异常事件,向远程端5传输结果。
以上所述仅是本发明的优选方式,应当指出,对于本领域普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干相似的变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能防窃电装置,其特征在于,包括:主控模块(1)、载波通信模块(2)、计量模块(3)、电源模块(4)和远程端(5);
主控模块(1),用于接收和处理通讯数据;
载波通信模块(2),用于与远程端进行有线或无线通信,可实时读取通信信道的信噪比;
计量模块(3),用于采集固定端点的用电信息并向所述主控模块(1)发送;
电源模块(4),用于对整个装置提供电源;
远程端(5),用于接收端点的用电信息和窃电信息;
所述主控模块(1)分别与所述载波通信模块(2)、所述计量模块(3)和所述电源模块(4)连接,所述载波通信模块(2)与所述远程端(5)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述载波通信模块(2)可实时收集用电信息和其对应的信噪比数值,形成对应的索引表。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述计量模块(3)读取端点的用电信息包括电压、电流和功率因数。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述电源模块(4)可在断电情况下自动切换到电池供电模式。
5.一种应用权利要求1-4任一项所述装置的防窃电方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.防窃电装置首次安装通电时,所述载波通信模块(2)记录初始端点地址并进行绑定;
S2.防窃电装置再次通电时,所述载波通信模块(2)再次记录当前端点地址,并与所述初始端点地址进行比较;
S3.所述计量模块(3)实时采集端点用电信息并向所述主控模块(1)传输,所述载波通信模块(2)定时从所述主控模块(1)读取所述端点用电信息;
S4.所述载波通信模块(2)汇集信噪比数据存储形成电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表;
S5.所述载波通信模块(2)定时采集信噪比数值,对比所述电压、电流、功率因数、信噪比值等级索引表,判断是否异常超限;
S6.所述载波通信模块(2)记录窃电事件并向所述主控模块(1)传输,所述主控模块(1)将所述窃电事件向所述远程端(5)发送。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S2的初始端点地址比较方法,包括以下步骤:
若所述当前端点地址与所述初始端点地址相同,则进入步骤S3;
若所述当前端点地址与所述初始端点地址不相同,所述载波通信模块(2)向所述主控模块(1)传输地址异常事件的记录,所述主控模块(1)将所述地址异常事件向所述远程端(5)发送,进入步骤S3。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤S4制中等级索引表的制作方法,包括:
所述载波通信模块(2)在运行过程中采集所有不同等级信噪比和其对应的用电数据,形成完整的索引表,所述索引表定时进行更新。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述载波通信模块(2)在采集数据过程中,舍弃相同数值,只保留正相关最大最小值。
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