基于無線通信的防竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杜珂

（濰坊供電公司，山東濰坊 261021）

基于無線通信的防竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杜珂

（濰坊供電公司，山東濰坊 261021）

在我國竊電現(xiàn)象日益猖獗的背景下，對竊電行為進(jìn)行有力打擊顯得十分必要且迫切。面對竊電行為，供電部門應(yīng)當(dāng)通過獨(dú)立的通信信道壓制竊電現(xiàn)象?；诖?，簡要概括防竊電技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，對基于無線通信的防竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

無線通信；防竊電系統(tǒng)；通信信道；專家系統(tǒng)

供電部門進(jìn)行反竊電，維護(hù)電網(wǎng)安全，對社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，供電公司應(yīng)根據(jù)用戶的用電量和用電屬性進(jìn)行收費(fèi)活動，這是供電部門的責(zé)任。然而，目前我國存在一定數(shù)量的用電單位為了謀取利益，通過各種非法途徑進(jìn)行竊電行為，對國家財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。竊電行為不僅對供電企業(yè)的正常收入造成巨大影響，還擾亂了正常供用電秩序，并且在供電網(wǎng)絡(luò)中形成諸多隱患。因此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對竊電行為給予堅(jiān)決有力打擊，從而保證社會公平，促進(jìn)平安和諧社會的構(gòu)建。

1 現(xiàn)有竊電方式及防竊電技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 竊電方式

目前社會上比較盛行的竊電方式主要是對電表進(jìn)行處理。電表顯示的電量數(shù)就是電壓、電流、功率因數(shù)和用電時(shí)間的乘積。所以，對上述除用電時(shí)間外的任一影響因素進(jìn)行相關(guān)處理都能達(dá)到竊電的目的。另外，對電表的內(nèi)部進(jìn)行改造也可以達(dá)到竊電目的。具體來看，常見的竊電方法包括以下幾種：①欠壓法竊電，是通過掐斷電表中的電壓回路，造成電壓回路失壓或欠壓；②欠流法竊電，是通過對電表中的電流回路進(jìn)行短路或者開路處理，導(dǎo)致流經(jīng)電表的電流量明顯下降；③移相法竊電，是通過變換電表中的電壓回路或者電流回來接線，對電表的電壓或者電流相位造成變化，導(dǎo)致電表計(jì)數(shù)失靈；④擴(kuò)差法竊電，是通過直接的物理攻擊對電表的內(nèi)部造成損傷，導(dǎo)致電表計(jì)算出現(xiàn)嚴(yán)重偏差；⑤表前分流竊電，這種方法最簡便，通過在電表前私搭電線，使得竊電部分的電流不經(jīng)過電表，減少電表的計(jì)數(shù)［1］。

1.2 竊電原因分析

根據(jù)我國防竊電工作成果，可將當(dāng)前竊電現(xiàn)象頻發(fā)原因總結(jié)為兩點(diǎn)。一是國家在法制社會的推進(jìn)工作上存在諸多不足，導(dǎo)致眾多用電單位對于使用電力存在很多誤解，并不認(rèn)為電力是商品，自然將竊電與一般盜竊違法行為區(qū)別看待。同時(shí)，近年來有關(guān)部門對于竊電行為的打擊行動過于形式化，并不深入持久，這是致使竊電行為猖獗的最大原因。二是電力部門的內(nèi)部監(jiān)管上還存在很多漏洞。通過案例分析可發(fā)現(xiàn)，很大一部分竊電案件都有電力部門內(nèi)部員工參與，涉案人員大多因貪婪被收買，在技術(shù)上協(xié)助用電單位進(jìn)行竊電行為，這無疑助長了社會上竊電人員的犯罪心理。

1.3 防竊電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前較通用的防竊電技術(shù)有對電表的封閉性進(jìn)行加強(qiáng)，在電表外部搭設(shè)保護(hù)箱，應(yīng)用先進(jìn)的防竊電電表，使用竊電偵查儀器巡邏各處電表，將電表與計(jì)算機(jī)終端聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)等。然而，以上技術(shù)方案只能在一定程度上打擊竊電犯罪，對于表前分流竊電或是回路竊電行為作用不大。此外，主流的防竊電手段大部分都未應(yīng)用當(dāng)前日益成熟的自動化管理控制系統(tǒng)，在竊電行為發(fā)生時(shí)，倘若沒有安裝獨(dú)立的通信信道便無法向相關(guān)監(jiān)管部門發(fā)送通知信號，安裝該信道勢必會提升供電成本和維護(hù)成本，而部分嵌入了該系統(tǒng)的防竊電手段也因?yàn)殡y以精確定位而加大懲處難度。

1.4 現(xiàn)有防竊電措施及不足

雖然我國目前防竊電手段已較為豐富，發(fā)展路徑也趨于現(xiàn)代化，能精確定位竊電目標(biāo)，且能準(zhǔn)確記錄竊電量。然而，現(xiàn)行的防竊電手段還存在一些值得改進(jìn)的地方：①局限性大，目前主流防竊電設(shè)備和手段都是針對一些常見的竊電方法設(shè)計(jì)的，無法對抗更加專業(yè)和高科技的竊電手段；②實(shí)時(shí)性差，當(dāng)前所有的防竊電設(shè)備和手段基本都是針對維護(hù)電表安全來設(shè)計(jì)的，并不是所有的竊電手段都是從電表入手的；③可靠性差，部分技術(shù)能力較強(qiáng)的竊電份子通過對電表進(jìn)行一定的改造，使其無法正常運(yùn)行，從而造成電表計(jì)數(shù)上的錯誤；④成本偏高，國內(nèi)現(xiàn)在常用的防竊電裝置一般是都是通過集成電路板組建的，工作原理復(fù)雜，制造成本較高。

2 無線防竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線防竊電系統(tǒng)主要由無線采集器、無線接收器、竊電分析專家系統(tǒng)幾部分組成。無線采集器主要在離用電管理終端較近的位置進(jìn)行一次側(cè)電流數(shù)據(jù)采集，然后將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相關(guān)電信號，傳輸?shù)綗o線接收器。無線接收器接受相關(guān)數(shù)據(jù)以后，依托數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器將數(shù)據(jù)還原以后傳輸?shù)诫姞I銷自動化系統(tǒng)，再由該系統(tǒng)將本系統(tǒng)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與從無線設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合以后與竊電分析專家系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，得出較為精確的用電分析結(jié)果。

2.2 工作原理

無線防竊電系統(tǒng)通過使用一次側(cè)和二次側(cè)的電流監(jiān)測，使用其平均功率值，在結(jié)合了系統(tǒng)誤差、設(shè)備損耗等諸多影響因素以后，設(shè)定了一個(gè)合理的、可信度較好的閾值范圍，一旦監(jiān)測到的電功率超過了這個(gè)閾值，則系統(tǒng)會自動發(fā)出警報(bào)，自動定位該用戶并自動切斷該用戶的電源。

2.3 主要部分的功能

2.3.1 無線數(shù)據(jù)采集器。無線數(shù)據(jù)采集器主要用來采集和傳遞各類電流和電功率的相關(guān)原始數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)分析。無線數(shù)據(jù)采集器由電流互感器、采集模塊、能量模塊等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，將電流轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行傳輸。同時(shí)，該采集器可以將接受到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，將處理結(jié)果儲存在本地和傳輸?shù)较乱患墧?shù)據(jù)處理系統(tǒng)。無線數(shù)據(jù)采集器可連接在一次側(cè)終端附近，為適應(yīng)露天高溫高濕的自然環(huán)境，所有數(shù)據(jù)采集的相關(guān)硬件設(shè)備尤其是傳輸設(shè)備都采用抗紫外的環(huán)氧樹脂密封加工工藝，該技術(shù)可保證器件很難被人為破壞，極大地防止了人為在數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行竊電的行為。

2.3.2 無線數(shù)據(jù)接收器。無線數(shù)據(jù)接收器是用來接收遠(yuǎn)程用電終端的相關(guān)數(shù)據(jù)的裝置，該裝置主要由數(shù)傳模塊、嵌入式微處理器、存儲器和輸出接口等組成。用于接受一次側(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理的終端設(shè)備中進(jìn)行下一次的分析和處理。接收器接口支持多種新型電能表，可以直接與用電管理系統(tǒng)共享全部數(shù)據(jù)并進(jìn)行多重分析，保證數(shù)據(jù)的合理性和數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性。

2.3.3 用電管理終端。用電管理終端是一類在終端對用電情況和供電質(zhì)量進(jìn)行量化監(jiān)測的終端服務(wù)器，生活中最常見的用電管理終端就是家用電能表。本系統(tǒng)的用電管理終端采用DL/T645規(guī)約經(jīng)RS485接口與無線數(shù)據(jù)接收器通信，收集來自無線數(shù)據(jù)接收器監(jiān)測到的一次側(cè)電流值和二次側(cè)電流值。將用電管理終端的內(nèi)部程序進(jìn)行修改以后，可通過對內(nèi)部用電功率進(jìn)行平衡和監(jiān)測，以此來確定是否有用電異常情況。如果不對用電管理終端進(jìn)行修改，也可直接通過已有的信息監(jiān)測系統(tǒng)，遠(yuǎn)程無線監(jiān)測一次側(cè)和二次側(cè)的數(shù)據(jù)，并上傳至總服務(wù)器進(jìn)行閾值自動計(jì)算，以此來判斷用電是否異常。一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)將自動發(fā)出警報(bào)并停止對該用戶的供電。

2.3.4 竊電分析專家系統(tǒng)。竊電分析專家系統(tǒng)的分析數(shù)據(jù)主要是來自電營銷系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。竊電分析系統(tǒng)可以直接讀取該數(shù)據(jù)庫的相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行收集和分類處理，通過計(jì)算用戶一定時(shí)間內(nèi)的平均功率，同時(shí)結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)測到的用戶終端多用電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出該用戶用電在二次側(cè)相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均功率，繪制相應(yīng)的功率曲線圖，分析其相應(yīng)的用電變化趨勢和走向，在充分考慮了設(shè)備損耗和數(shù)據(jù)采集的誤差等因素的影響以后，設(shè)定系統(tǒng)預(yù)測竊電閾值，一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動發(fā)出警報(bào)并提醒指揮中心，與此同時(shí)，系統(tǒng)自動切斷對該用戶的供電。

3 結(jié)語

本文以實(shí)際生活中的偷電漏電現(xiàn)象為切入點(diǎn)，詳細(xì)分析了無線通信技術(shù)在新型無線防竊電系統(tǒng)中的作用、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理等。通過監(jiān)測一次側(cè)電量數(shù)據(jù)，二次側(cè)與一次側(cè)實(shí)時(shí)功率曲線的對比，極大地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)竊電監(jiān)測系統(tǒng)的功能不足。同時(shí)，系統(tǒng)自身能夠全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測竊電情況，一旦發(fā)現(xiàn)竊電行為，可立即定位并鎖定竊電用戶，同時(shí)向指揮中心發(fā)出警報(bào)。此外，整個(gè)系統(tǒng)的全部電路集成原件均采用全密封無焊接設(shè)計(jì)，這一高新技術(shù)的引入大大增加了原件和系統(tǒng)的使用壽命。

［1］李濤，杜曉平，劉煥光.配變監(jiān)控系統(tǒng)的防竊電功能實(shí)現(xiàn)［J］.電力自動化設(shè)備，2012（11）：25-27.

Design of Anti-stealing System Based on Wireless Communication

Du Ke
（Weifang Power Supply Company，Weifang Shandong 261021）

Against the backdrop of stealing up electric power in our country,it is very necessary and urgent to carry out a powerful attack on stealing electricity.In the face of stealing behavior,power supply sector should be to suppress the phenomenon of electricity stealing through independent communication channel.Based on this,the development of anti-stealing technology was briefly summarized,the design of anti-stealing system based on wireless communication was studied.

wireless communication；anti-stealing system；communication channel；expert system

TM73

A

1003-5168（2016）11-0024-02

2016-10-11

杜珂（1990-），男，本科，助理工程師，研究方向：電能計(jì)量、用電檢查。