用电检查与反窃电智能信息平台的设计与应用

丁 晓

（江苏省电力公司，南京 210024）

长期以来，窃电问题一直困扰着供电公司，每年的各类窃电问题给供电公司造成巨大经济损失。虽然部分省、市供电公司正在积极探索反窃电技术与手段，但目前还未出现成效显著的反窃电信息系统，用电检查工作缺少有效地信息化支撑工具。要提升用电检查与反窃电工作成效，迫切需要建立统一的用电检查与反窃电智能信息平台，提升反窃电技术装备水平，使供电公司的用电检查与反窃电工作推向信息化、自动化、智能化。随着电力信息化技术水平的提高，特别是电力用户用电信息采集系统的建成投运，使用电检查与反窃电工作的信息化、自动化成为可能。

1 用电检查与反窃电信息平台技术原理

用电检查与反窃电智能信息平台是通过运用已建立的防窃电数据模型，对用电信息采集系统的用电信息进行数据挖掘和数据分析，并采用便携式用电检查掌上终端，对现场异常用电进行检查、取证、分析和处理的综合信息管理系统，该系统综合运用电力电子技术、网络通信技术、软件技术、嵌入式技术、数据挖掘技术等，实现并完成用电检查与反窃电的相关功能。

1.1 用电信息采集系统简介

电力用户用电信息采集系统（power user eleco energy data acquire system）是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。用电信息采集系统的建设是为SG186工程营销业务应用提供电力用户实时用电信息数据，推进营销计量、抄表、收费模式标准化和信息化建设,为快速响应市场变化、快速反映客户需求从客户用电信息的源头提供数据支持，为分时电价、阶梯电价、全面费控管理等营销业务策略的实施提供技术基础。用电信息采集系统的建设目标是实现“全覆盖、全采集、全费控”。

1.2 反窃电智能分析数据模型

研究反窃电的数据模型与方法，通过自动收集各类电力用户的用电档案信息和实时用电信息，并对用电信息的智能分析，寻找窃电疑似、接线故障、计量装置异常、抄表质量低等异常用户，提高用电检查现场巡视的针对性。

主要通过以下几方面进行分析：

（1）电能表参数异常分析：通过比对电能表参数与档案参数的一致性，确定电能表参数是否正确，发现电能表用电数据的异常。

（2）电能表状态异常分析：通过采集电能表各种状态字，了解电能表当前工作状态，及时发现异常用电状态，如：过流、失流、过压、失压、断相、逆相、电压电流不平衡等。

（3）电能表时钟分析：通过采集电能表实时时钟，判断电能表时钟是否异常，若电能表时钟异常，将直接导致用电数据异常。

（4）用电量异常分析：根据采集用户日用电数据和重点户的整点用电数据，分析用户用电量是否存在突增、突减、停走、总费率与分费率和不符、电能表费率电量异常、反向电量存在且变化、连续用电量为0、二三象限无功存在且变化、台区电量不平衡、总表电量小于子表电量等。

（5）功率因数异常分析：查询和分析电能表总费率及各费率功率因数，分析无功电量大于有功电量现象，确定异常功率因数的用电户。

（6）最大需量异常分析：比对月最大需量与基本电费需量，比对需量数据与协议备用容量，比对需量数据与变压器容量，列出异常用户。

1.3 用电检查掌上终端

用电检查掌上终端采用高性能微处理器设计，具有GPS、GPRS/CDMA、红外、USB、CMOS图像传感器、触摸屏等外围接口的智能掌上终端。掌上终端可以利用GPRS/CDMA或USB通道接收用电检查计划、用电检查路径定位、电能表抄读通信、现场信息填写与实时上报功能、用户档案与用电信息查询功能、单据打印等，并能够在线检查窃电行为，当场进行窃电定位，查处具体窃电方式。

2 用电检查与反窃电信息平台设计方案

用电检查与反窃电智能信息平台由智能反窃电信息系统软件、便携式用电检查掌上终端、无线通信网络等部分组成。

2.1 系统物理架构

用电检查与反窃电信息平台设计架构如图1所示。

图1 系统总体架构图

（1）信息平台层：平台从电力营销系统、用电信息采集系统、95598客服系统等自动收集各类电力用户的用电档案信息和准实时用电信息，实现“反窃电智能分析模型与算法”，对海量准实时用电信息进行数据挖掘和分析，筛选可疑用户，智能预警；根据制定的“用电检查与反窃电工作规范”，在平台上实现用电检查与反窃电工作的信息化、规范化，包括有序和重点的编排用电检查计划、现场检查项生成与上报审核、现场拍照与取证信息的存档等。

（2）用电检查现场层：通过研发的用电检查与反窃电智能无线掌上终端实现现场用电检查的规范化与信息化，主要功能包括：接收系统生成的用电检查计划，用电检查路径定位、电能表抄读通信功能、现场信息填写与实时上报功能、现场拍照与取证、用户历史与实时用电信息查询功能、用户用电档案实时查询功能、单据现场打印功能等，并能够在线检查窃电行为，当场进行窃电定位，查处具体窃电方式。

该掌上终端可扩展应用为营销现场作业数字化操作平台，实现营销系统客户业务信息查询，采集系统客户用电历史和实时信息查询，业务流程流转操作，工单接收执行，现场作业信息自动录入等功能，为营销现场作业信息化提供基础。

（3）无线通信层：采用用电信息采集系统建立的GPRS无线专网通信信道，实现掌机与平台的无线实时通信，掌机采用3G通信模块，保证通信速度。

2.2 用电检查与反窃电信息系统软件

用电检查与反窃电信息系统软件由4个软件子系统组成，分别是：无线掌机应用服务子系统、智能分析服务子系统、数据接口子系统、Web应用子系统。

2.2.1 无线掌机应用服务子系统

无线掌机应用服务子系统负责将用电检查计划、内容、用户信息、路线下载到相应的用电检查工作人员掌机中，为掌机提供实时数据上报服务、用户用电档案查询服务、用户历史与当前实时用电信息查询服务等。该服务子系统采用多线程并发机制，采用专用通信协议加密传输以确保现场多终端运行及系统安全性。

2.2.2 智能分析服务子系统

智能分析子系统对从营销系统、用电信息采集系统提供的各类数据进行分析、判断，并根据分析结果列出终端可疑用户，进行报警，并经过人工确认后排入现场用电检查计划。

智能分析包括计量故障判断、电网状态分析、窃电可疑分析、报警等主要功能。如图2所示。

客户用电异常是以用户为单位，以日或月的用电量作为判断依据，检查用户用电是否有超出常理的情况发生，包括用户实际可能存在的真实用电或者计量装置异常或者窃电行为。

图2 智能分析服务子系统

2.2.3 数据接口子系统

本平台与公司其他应用系统（营销业务应用系统、用电信息采集系统、EMS系统、生产管理系统）的接口根据不同业务类别，通过中间库和WebService方式，实现数据交互。

2.2.4 Web应用子系统

Web应用部分经过初步整体分析规划，整理为8个主要业务模块，功能清晰，分工明确，符合用户日常使用和操作习惯。其主要业务模块为：基础数据模块、用电检查模块、反窃电处理模块、系统运行管理模块、异常事件记录模块、系统参数管理模块、报表统计模块。系统结构如图3所示。

图3 Web应用子系统

2.3 用电检查与反窃电无线掌上终端

用电检查与反窃电智能无线掌上终端功能包括：接收系统生成的用电检查计划，用电检查路径定位、电能表抄读通信功能、现场信息填写与实时上报功能、用户历史与实时用电信息查询功能、用户用电档案实时查询功能、单据现场打印功能等。

2.3.1 终端硬件设计方案

终端硬件采用模块化设计，采用主流微处理器（如：ARM、X86、DSP、FPGA等）加上外围接口电路来实现，外围接口包括CMOS图像传感器、LCD液晶显示模块、触摸屏模块、SD卡模块、GPS模块、GPRS模块、USB、智能卡模块等，通过掌上终端的USB接口外接微型打印机可实现现场打印功能。终端硬件设计方案如图4所示。

图4 终端硬件原理框图

2.3.2 终端软件设计方案

终端软件是由嵌入式实时操作系统和嵌入式应用程序构成，采用Linux做为板载操作系统。Linux凭借其在结构清晰、源代码开放等方面的优势，非常适合作为嵌入式操作系统。基于Linux操作系统可以同时加载多种应用程序，并可以方便实现进程间通信。针对现场用电检查与反窃电的实际需要，考虑开发掌机上的电力检查及反窃电应用程序。该应用程序主要划分为以下几个功能模块：权限管理、档案管理、文件通信服务、电能表通信、人机交互界面、GPS巡检路径定位、现场拍照及数据压缩存储、现场信息录入、数据库管理、历史数据查询、打印服务。根据后续业务拓展需要，还可以进一步开发一些新的应用程序，实现掌上终端的软件升级。

3 结束语

用电检查与反窃电智能信息平台从电力营销信息系统、用电信息采集系统、95598客户服务系统收集各类电力用户的用电档案信息和实时用电信息等，自动智能分析出异常用户，满足供电公司用电检查与反窃电应用需求，提高业务人员的工作效率，及时发现与处理计量异常与窃电用户，提升企业的管理效益与经济效益。

建立统一的用电检查与反窃电智能信息平台，研发用电检查与反窃电智能无线掌上终端，提升反窃电信息技术水平与装备水平，使供电公司的用电检查与反窃电工作推向信息化、自动化、智能化。

建立统一的用电检查与反窃电智能信息平台，有利于用电检查工作的规范化、信息化；有利于提升反窃电技术水平，及时发现窃电用户和挽回电量损失，提高企业经济效益；有利于保障电网安全、稳定、经济运行，维护正常供用电秩序和公共安全，保护供用电双方的合法权益，提升供电企业形象，提升企业社会效益。用电检查与反窃电智能信息平台的开发与应用是保障电力企业现代化经营管理的重要手段。

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