計(jì)量竊電智能化遙距偵測和取證的應(yīng)用研究

徐子卿

（廣東電網(wǎng)公司 佛山南海供電局,廣東佛山,528200）

1 現(xiàn)時(shí)工作中存在的情況

日常工作過程中，防治竊電主要有三大難題：

1.1 查獲難，很多計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在用戶端，整體分布廣，而現(xiàn)在竊電手段繁多，往往到用電檢查人員在現(xiàn)場不發(fā)生竊電，離開才發(fā)生，給查處帶來很多難點(diǎn)。

1.2 查到了，處罰難。主要原因取證難和證據(jù)專業(yè)性強(qiáng)，不容易被采信。

1.3 非專變低壓用戶由于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)不能對他們的狀況進(jìn)行直接監(jiān)督，對這些用電戶的竊電更難發(fā)現(xiàn)和查獲。

現(xiàn)廣東電網(wǎng)公司下屬各地區(qū)供電局已普遍應(yīng)用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對專變客戶計(jì)量裝置的電量、運(yùn)行參數(shù)、門節(jié)點(diǎn)開啟、報(bào)警信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀況的監(jiān)控及分析，對計(jì)量二次回路發(fā)生的計(jì)量異常情況能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理。但計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)目前只可實(shí)現(xiàn)計(jì)量裝置二次電壓回路的監(jiān)測、電壓互感器的間接監(jiān)測、二次電流回路的部分監(jiān)測，但欠缺電流一次回路的監(jiān)測，則對竊電或計(jì)量故障而造成的互感器變比錯(cuò)誤、二次電流的分流等無法判斷，從而制約了系統(tǒng)在遙距監(jiān)控、竊電防治等方面的應(yīng)用。

2 計(jì)量竊電遙距偵測和取證的研究的研討及技術(shù)研究

據(jù)前期研討調(diào)查國內(nèi)外還沒有實(shí)現(xiàn)對電流、電壓全面監(jiān)控、竊電判斷并監(jiān)測取證技術(shù)應(yīng)用的空白。本次研究增加一次電流的采集、營銷數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)分析及攝錄，能使整個(gè)計(jì)量裝置的運(yùn)行參數(shù)的采集趨于完整，這對于準(zhǔn)確分析二次回路缺陷、準(zhǔn)確分析電能表、互感器計(jì)量缺陷、及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為等均有重要意義。進(jìn)一步完善防竊電技術(shù)措施，把好配電設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控關(guān)，將事后堵漏的被動(dòng)監(jiān)管變?yōu)槭虑胺婪兜闹鲃?dòng)監(jiān)測。

計(jì)量竊電遙距偵測和取證的研究中核心技術(shù)是通過在一次進(jìn)線上安裝防竊電一次電流采集裝置，利用了CT（電流互感器）的原理來測量線路電流。一次電流會(huì)流經(jīng)電流傳感器，電流傳感器產(chǎn)生CT二次信號，這個(gè)信號經(jīng)過信號檢測電路濾波、放大和采保，然后由低功耗單片機(jī)做A/D采樣，最后計(jì)算出當(dāng)前的一次負(fù)荷電流，實(shí)現(xiàn)一次電流的采集和計(jì)量。與配套的無線采集終端進(jìn)行通信，通過在運(yùn)行的負(fù)荷終端將數(shù)據(jù)傳到計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中，與系統(tǒng)中已采集的二次的用電運(yùn)行信息進(jìn)行比較以判斷是否有竊電行為的信息，對判斷有竊電行為信息的及時(shí)啟動(dòng)攝錄保存功能，對竊電行為前15分鐘開始的攝像進(jìn)行保存并傳輸?shù)皆诰€監(jiān)測系統(tǒng)中。

研究的技術(shù)關(guān)鍵是在一次側(cè)直接讀取大用戶的用電信息參數(shù)，并通過無線方式發(fā)送給信號處理電路，竊電者進(jìn)行竊電時(shí)，從操作上難度很大、技術(shù)上不易實(shí)現(xiàn)。專變用電戶直接利用負(fù)荷控制終端讀取用戶的用電信息參數(shù)，并利用負(fù)荷終端現(xiàn)有的狀態(tài)量輸入端口狀態(tài)來表達(dá)是否有竊電行為的信息，通過現(xiàn)有的GPRS模塊將有關(guān)信息發(fā)送給主站管理系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程量小、成本較低。

研究的核心技術(shù)是通過在變壓器前端的一次進(jìn)線上安裝防竊電一次電流采集裝置，利用了CT（電流互感器）的原理來測量線路電流。一次電流會(huì)流經(jīng)電流傳感器，電流傳感器產(chǎn)生CT二次信號，這個(gè)信號經(jīng)過信號檢測電路濾波、放大和采保，然后由低功耗單片機(jī)做A/D采樣，最后計(jì)算出當(dāng)前的一次負(fù)荷電流，實(shí)現(xiàn)一次電流的采集和計(jì)量。與配套的無線采集終端進(jìn)行通信，通過在運(yùn)行的負(fù)荷終端將數(shù)據(jù)傳到計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中，與系統(tǒng)中已采集的二次的用電運(yùn)行信息進(jìn)行比較以判斷是否有異常用電行為的信息，將該信息與營銷數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)行分析判斷，能準(zhǔn)確判斷是否竊電行為。

研究重點(diǎn)工作是加裝一次電流采集裝置和攝錄裝置取證，并增加計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄功能。利用負(fù)荷管理終端在線檢測專變計(jì)量裝置的實(shí)現(xiàn)方式，以及通過對檢測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)和定位現(xiàn)場專變計(jì)量裝置故障，快速安排處理。電力營銷管理信息系統(tǒng)每月進(jìn)行月度線損分析，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)線損分析等，并充分利用相關(guān)電力運(yùn)營數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)整合分析，排除了非竊電原因引起的用電異常，對客戶竊電分級預(yù)警，提高了反竊電分析、管理水平，為反竊電工作提供了強(qiáng)大的系統(tǒng)支撐。

圖1

3 計(jì)量竊電智能化遙距偵測和取證的研究的應(yīng)用研究

項(xiàng)目實(shí)用化研究過程通過了大部分一次側(cè)電流采集設(shè)備安裝在室外無遮擋處，進(jìn)而對采集設(shè)備與終端的短距離通訊及設(shè)備本體的高可靠性的現(xiàn)場考驗(yàn)。同時(shí)一次側(cè)電流采集設(shè)備相關(guān)參數(shù)可能根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整，因此設(shè)備安裝前相關(guān)參數(shù)需達(dá)到的精度需得到通過大量試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匯總。

3.1 研究包含如下幾部分主要技術(shù)內(nèi)容

3.1.1 無需停電安裝的一次高壓側(cè)無線電流傳感器

3.1.2 具備無線通訊，具備實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程遙控錄像和傳輸視頻的主機(jī)

3.1.3 用電戶通過計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)報(bào)警信息及智能識別現(xiàn)場疑似竊電分析信息；

3.1.4 準(zhǔn)確計(jì)算追補(bǔ)電量的方法

3.2 用電戶竊電發(fā)現(xiàn)和取證的技術(shù)實(shí)施示意

計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)報(bào)警信息及智能識別現(xiàn)場疑似竊電分析信息，以線損率3.0%為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出高損饋線，并以線損率、電量、供電半徑、投運(yùn)時(shí)間等因素作為分析指標(biāo)，通過調(diào)整各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，對饋線進(jìn)行綜合評分，將供電半徑短、饋線電量大、隸屬客戶少、線路運(yùn)行時(shí)間短的高損饋線設(shè)為最高分，將供電半徑長、投運(yùn)時(shí)間長、饋線電量少、隸屬客戶多的高損饋線設(shè)為最低分，按分?jǐn)?shù)由高至低依此排列。

3.3 高壓側(cè)無線電流傳感器的設(shè)計(jì)原理和功能

高壓側(cè)無線電流傳感器是安裝在10KV，35KV一次側(cè)線路上，目的是測量高壓側(cè)的電流大小，并將測量結(jié)果傳輸給主機(jī)。傳感器內(nèi)有可充電鋰電池，當(dāng)母線電流達(dá)到100A時(shí)，傳感器可以直接從母線上去電，提供系統(tǒng)電源和給電池充電，使得無線傳感器可以長期在線運(yùn)行。傳感器獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以再高壓桿的配合下，將傳感器在不停電的情況下安裝和拆除。

3.4 主機(jī)的設(shè)計(jì)原理和功能

主機(jī)具備通過短消息，3G 網(wǎng)絡(luò)等方式被遙控從而執(zhí)行不同指令。也可以通過3G網(wǎng)絡(luò)和短消息將現(xiàn)場情況通知給后臺(tái)原件或是指定的手機(jī)，它得工作原理是接收高壓側(cè)無線電流傳感器的信號，并通過RS485讀取電能表的電流，并接收后臺(tái)或短消息指令，開始錄像取證。

3.5 高壓無線傳感器準(zhǔn)確判斷竊電行為的原理

主機(jī)在接收到高壓無線傳感器的信號，可以測得高壓一次側(cè)的電流I1，通過RS485測得計(jì)量裝置TA二次側(cè)的電流大小I2，TA變比為K，則I1=K*I2,,如果I1＞K*I2，則說明二次側(cè)出現(xiàn)旁路。

主機(jī)也可以讀取電能表的電壓V2，通過母線電壓V1，TV倍率K來識別V2=K*V1是否成立。

上述二個(gè)方面都能完全判斷是否存在竊電行為。

3.6 準(zhǔn)確確定追補(bǔ)電量的原理

設(shè)一次電流為I1，TA倍率Ka，測得電能表二次電流為I2，而正常情況下二次電流為I1/Ka，設(shè)K=（I1/Ka）/I2 I2=I1/(K*Ka)；設(shè)真實(shí)的電能為R1，電能表計(jì)算電能為R2，R3為電能表得實(shí)際讀數(shù)，則R2=Ka*R3。

追補(bǔ)電能為ΔR,功率因數(shù)為COS ,ΔR=R1-R2.

注：Ka是TA倍率，R3是電能表在T1時(shí)間到T2時(shí)間之間的電能量，K=（I1/Ka）/I2

主機(jī)在發(fā)現(xiàn)有竊電時(shí)刻T1讀取電能表的電能量A1，在終止竊電時(shí)刻讀取電能表的電能量A2，則R3=A2-A1，D代入公式（1），即可得到追補(bǔ)電量。

3.7 竊電行為的取證方法

竊電行為取證主要是錄像，為了完整記錄作案過程，系統(tǒng)設(shè)置預(yù)錄功能，就是保留在確認(rèn)發(fā)生竊電信號之前15分鐘的錄像記錄和確認(rèn)之后15分鐘的錄像，當(dāng)主機(jī)收到開始錄像信號，連同前面15分鐘和后面15分鐘一起記錄。

取證錄像機(jī)設(shè)計(jì)，為了做到有效取證和設(shè)備安全，錄像機(jī)的設(shè)計(jì)要滿足如下要求：

3.7.1 有長時(shí)間的預(yù)錄功能至少15分鐘。

3.7.2 錄像機(jī)必須小巧，便于偽裝成電表等設(shè)備

3.7.3 錄像機(jī)必須具備本地保存和遠(yuǎn)方傳輸功能。

3.7.4 錄像機(jī)必須具備遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)錄像的功能

3.7.5 錄像機(jī)必須具備夜視錄像的功能

3.7.6 錄像機(jī)必須具備識別運(yùn)動(dòng)物體啟動(dòng)錄像的功能

3.7.7 具備多機(jī)協(xié)同，多角度多區(qū)域監(jiān)視

3.7.8 工作原理：

CCD信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，將一幀幀的圖像數(shù)字化，經(jīng)過壓縮編碼后形成圖像幀的數(shù)據(jù)流，流入“15分鐘視頻緩沖池”A，是否進(jìn)入錄像過程由控制器B決定，而控制器B在滿足三個(gè)條件中的一個(gè)，即可以錄像。錄像后形成的視頻文件，首先是存放本地的存儲(chǔ)卡中，是否傳輸?shù)胶笈_(tái)，由系統(tǒng)控制，可以即錄即傳，也可以運(yùn)程控制上傳。

4 總結(jié)

計(jì)量竊電智能化遙距偵測和取證的應(yīng)用研究基于目前廣東電網(wǎng)公司正在運(yùn)行的營銷在線監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。對于專變用戶，采用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)分析竊電行為，并啟動(dòng)現(xiàn)場攝像機(jī)取證。對所有非專變計(jì)量點(diǎn)實(shí)施一次、二次電流、電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)竊電，啟動(dòng)現(xiàn)場攝像機(jī)取證。直接的效益是降低了竊電量，維護(hù)了供電企業(yè)的合法權(quán)利，避免了國有資產(chǎn)大量流失。間接效益還在于今后打擊竊電投入的人力、物力減少了，為供電企業(yè)降低了成本開支，并確保了整個(gè)和諧社會(huì)的電力安全和穩(wěn)定供應(yīng)。

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