基于快速瞬态算法的智能防窃电系统的研究

马 淑 清

(内蒙古大学交通学院，内蒙古 呼和浩特 010020)

·水·暖·电·

基于快速瞬态算法的智能防窃电系统的研究

马 淑 清

(内蒙古大学交通学院，内蒙古 呼和浩特 010020)

研究了通过快速瞬态算法实现企业外供电系统的智能防窃电系统，该系统在原电能表计量箱之前的进线一侧进行电能多参数采集，通过快速瞬态算法实现采集参数与原电能表的电力参考值实时比对来判定窃电行为的发生时间、窃电方式及窃电量，可实现自行断电和远程报警，报警解除后可通过GPRS无线网络实现现场无人的供电恢复。

快速瞬态算法，防窃电，智能防窃电系统

0 引言

现有电量结算仪表大多基于用户侧安装，用户极易打开，部分用户为了追求高额利润将窃电作为获利手段，主动窃电行为极易发生，这就造成了一部分线路线损长期过大，且没有很好的防范手段。

1 国内外防窃电技术分析

1.1 常见的窃电方式分析

1)改变电流的窃电；2)改变电压的窃电；3)改变电能表的结构和接线方式；4)利用电能表编程器窃电。

1.2 防窃电技术措施

通过上述分析，现有窃电方法都要直接接触和改变电能计量装置才能达到窃电的目的，所以加强电能计量装置技术改造，使互感器、计量二次回路、电能表、联合接线盒及表箱等由以前的敞开式计量更改成全封闭式计量，是防止窃电的最有效的方法。

1)对居民用户。采用集中装表箱或全封闭表箱，使人、表分离，让用户无法接触到电能表和二次线。

2)对高压用户。电能计量装置的改造方案：加装干式组合互感器(高压计量箱)，并在组合互感器一次侧用热缩套进行封闭，防止在一次接线端子人为短路窃电，二次回路使用铠装导线，电能表、联合接线盒安装在设有密码和防撬锁的全封闭式表箱内等方法，使整个电能计量装置处在一个全封闭状态，并将计量点按室内向室外迁移方法迁移。

3)更换原有的机电式电能表。使用新一代全电子式多功能电能表，具有不能倒装、不可更改常数、失压、失流记录及电流不平衡记录、逆相序记录、设表等事件记录防窃电功能。

4)对用电量大而且有窃电嫌疑的用户。在表箱中加装“电能计量装置异常运行测录仪”，对用户的用电情况进行实时监测和科学管理。

5)对原有的编程器加装设置密码程序。安装了设置密码程序的编程器，为电能表加装密码保护，是解决通过编程器窃电最为简单和有效的办法。

以上方法均有一定的适用范围，并难以实时判断出窃电的行为、方式以及窃电量等，难以实现远程控制的功能和对历史数据进行统计分析报表的功能。

2 研究目标

研究快速瞬态算法防窃电技术实现智能防窃电管理系统。

快速瞬态算法是充分利用了在任意一个时间段对外供电的电能总量约等于所用用户使用的电能总量的基本原理，实现窃电行为的快速检测和快速防止。

智能防窃电管理系统需要攻克户外型执行机构设计、防窃电算法、防窃电自动断电等技术难题，实现了以下功能：

1)实现对用电配电柜自身状态、环境的自感知，自动实时判断窃电行为、窃电方式、窃电量；

2)具有无线网络通信功能，实现实时报警，短信报警，就地报警；

3)远程控制现场执行机构来恢复供电，防止窃电用户自行送电；

4)系统监控中心实现用户用电状态实时监测，统计正常电能计量、窃电量计量，对相关数据进行统计、专家分析，提供窃电趋势预报、供电系统运行报表等完整的系统功能，支撑用户进行数据分析与挖掘，实现创新性应用。

3 研究技术实现

1)总体思路。在现有电表计量箱进线一侧单独安装计量装置实现数据采集及数据分析，通过快速瞬态算法将原有计量装置参考数据与现有计量数据进行实时比对，判定窃电行为，同时将信息通过无线网络传至远端中心主机。一旦发生窃电行为，即可自行断电或由中心主机操作人员发出控制信号，控制现场切断电源，避免窃电行为持续发生。同时就地报警或短信报警等。中心主机上装有防窃电控制系统主站软件，可对整个防窃电系统的数据进行实时监测，对相关数据进行统计、趋势分析和报表，当窃电行为停止时，可对供电的线路进行远程恢复供电等。

2)快速瞬态算法研究。本防窃电系统通过在现有电能表计量箱之前单独的进行高压侧电压、电流等多参数采集，同时通过无线智能通讯设备上传至监控中心，通过快速瞬态算法实现采集参数与电流参考数据进行实时比对，一旦差值超过设置的限值(初期可以设为5%，以后逐步增加到1%～2%)，即认为发生窃电而实现报警和动作，同时根据动作时的数据关系可以判断窃电行为的方式。

以下我们以q代表防窃电系统采集值，以s代表原有的计量箱电表示值，说明快速瞬态算法：

a.如果满足(Iaq>Ias)&(Ibq>Ibs)&(Icq>Ics)&(Ias=0)&(Ibs=0)&(Ics=0)条件，则存在窃电行为，窃电方式为直接短接三相进线和出线。

b.如果满足(80%Vs

c.如果满足(Iaq>Ias或Ibq>Ibs或Icq>Ics)&(Ias，Ibs，Ics有一相或两相为0)条件，则存在窃电行为，窃电方式为直接短接一相或两相进线和出线。

d.如果满足(Iaq

e.如果满足(Iaq=0且Iaq

f.如果满足(Iaq≈Ias)&(Ibq≈Ibs)&(Icq≈Ics)条件，表示当前不存在窃电行为。

窃电行为终止后系统操作员可以通过发送命令，控制现场执行机构来恢复供电。现场防窃电装置是通过控制中心系统软件来实现远程自动控制和手动控制的，非系统操作人员不能在现场通过手动送电，防止窃电用户自行送电。

3)系统方案设计。系统设计有四部分：原电能表计量箱、户外现场执行机构、现场防窃电控制箱、系统监控中心(见图1)。

a.户外现场执行机构。户外现场执行机构主要实现在防窃电

系统自动实时判断窃电行为时，实现远程控制现场中断供电；窃电行为终止时，实现远程恢复供电，非系统操作人员不能在现场通过手动送电，防止窃电用户自行送电。

户外执行机构采用真空永磁断路器开关，较传统开关不同之处在于开关单相固封式结构，传统开关操作机构通常安装在底座内，无法进行密封处理，长期受雨水、空气侵蚀容易造成开关卡涩，不能正常合分。真空永磁断路器开关每一相极柱内固封有独立的双稳态永磁机构及真空灭弧室，极大程度上增加了设备的耐候性。并且由于特有单相固封式结构，每一相极柱都可以独立安装拆卸，当开关出现故障时可直接更换其中一相或两相极柱，大大减少了开关后期维护费用。

b.现场防窃电控制箱。现场防窃电控制箱是系统的核心装置，用于实现对用电数据的采集、计量、分析、判断以及控制命令的发送等，它由智能电表、控制器、防撬监测装置、通讯模块组成。

智能电表完成对进线一侧的三相电压,三相电流,功率,峰平谷电量等多电能数据采集和计量，接收控制器发送的命令对真空断路组合装置实现合分闸操作以及现场就地声光报警、语音报警的输出等。是本系统判断原有电能表是否存在窃电的基准。

控制器是防窃电控制箱的神经中枢，负责对智能电表和原电能表采集的电流、电压、电量、功率因数等数据的差值自动对比，判断有无窃电行为以及窃电方式。当发生窃电行为时，发送断电命令给现场执行机构，同时通过GPRS无线通讯网络与远程主机进行实时通讯，将防窃电数据上传至远程主机，实现自动报警。当窃电行为停止时，响应远程主机命令，控制现场执行机构，实现现场无人的供电恢复。

控制箱防撬监测装置用以实现对防窃电控制箱的保护，避免人为恶意破坏，实现开箱即断电的功能。

通讯模块采用GPRS网络DTU，具有很强的安全性、保密性和可靠性。

c.系统监控中心。系统监控中心实现对用户用电状态进行实时监控，对用电相关数据(电压,电流,功率,频率,4象限电能等)进行统计、趋势和报表，实时生成线损，判断窃电行为，发送窃电警报，发送现场断电命令，计量窃电量。当窃电行为停止时，对需要恢复供电的线路发送恢复供电命令。

4 实验系统实施效果

表1 641线路2013年与2014年线损情况对比

根据系统设计，搭建一套试验系统，并在某供电企业合作挂网测试，经过一年的挂网实验，631,641两条外转供电线路线损已经由原来的30%～50%下降到5%(平均)以内，线路线损得到有效控制，取得了很好的防窃电效果，实现了预期经济指标(见表1)，并对窃电行为起到了很好的震慑作用。

5 结语

系统上线后，提高了对外供电企业用电管理水平，减少了电表工巡检的工作量，提高了防窃电效率，维护了正常的供用电秩序，保证安全用电，解决了多年来电计量管理历史遗留的难题，验证了基于快速瞬态算法的智能防窃电系统的可行性，为同行业的电计量管理起到了很好的推广作用。

[1] 向天学.农村供电所防范窃电的有效措施[J].农村电工，2005(9)：10-12.

[2] 李珞新，余建华.用电管理手册[M].北京：中国电力出版社，2006.

Research on intelligent prevention electricity-stolen system based on rapid transient algorithm

Ma Shuqing

(TrafficInstitute,InnerMongoliaUniversity,Hohhot010020,China)

This paper researched the intelligent prevention electricity-stolen system through rapid transient algorithm implementation enterprise power supply system, the system made electric many parameters acquisition before the original watt-hour metering box into the line on one side, through rapid transient algorithm realized acquisition parameters and original watt-hour meter power reference value real-time contrast to determine the time, electricity-stolen methods and electricity-stolen amounts of electricity-stolen way, which could realize the self power and remote alarm, after alarm contact could through GPRS wireless network realize the site unmanned power supply recovery.

rapid transient algorithm, prevention electricity-stolen, prevention electricity-stolen system

2015-08-25

马淑清(1965- )，女，副教授

1009-6825(2015)31-0129-03

TU855

A