基站防竊電技術(shù)的分析與研究

王 翔

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán) 河南有限公司網(wǎng)絡(luò)部，河南 鄭州 450000）

0 引 言

基站是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代必不可缺的基礎(chǔ)設(shè)施，為網(wǎng)絡(luò)的通暢與穩(wěn)定運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支撐，同時(shí)其電量需求非常大，對(duì)供電的穩(wěn)定性要求較高。由于基站位置的特殊性，在線路中出現(xiàn)了竊電行為，查起來(lái)不僅費(fèi)事費(fèi)力，還無(wú)法徹底解決，資產(chǎn)流失的同時(shí)給基站的穩(wěn)定運(yùn)行造成了影響，并且竊電本身也存在極大的安全隱患?；谌藛T安全、設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、資產(chǎn)保護(hù)這3個(gè)方面的考慮，研發(fā)新型防竊電監(jiān)控系統(tǒng)，將用電信息的采集和對(duì)竊電行為的管控相結(jié)合，可以遠(yuǎn)程控制，更加高效地解決基站的竊電問(wèn)題[1]。

1 方案的分析與實(shí)現(xiàn)

對(duì)于通信機(jī)房動(dòng)力電的竊電行為，一般分為三相電源全部相線竊電、單根相線竊電、兩根相線竊電3種方式(單根相線竊電接一根地線可照明等，兩根相線可用來(lái)電加熱）?，F(xiàn)有目前現(xiàn)有技術(shù)一般分為以下幾種，包括變壓器防竊電、智能電表防竊電、智能電表+智能網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)配合后臺(tái)防竊電。

1.1 變壓器防竊電

變壓器防竊電首先在國(guó)網(wǎng)變壓器后端先隔離保障國(guó)網(wǎng)電壓穩(wěn)定，其次通過(guò)增加變壓器進(jìn)行降壓或者升壓，最后到用戶(hù)端再通過(guò)變壓器進(jìn)行補(bǔ)償或者穩(wěn)壓的方法來(lái)進(jìn)行達(dá)到防止竊電的目的，如圖1所示。

圖1 變壓器防竊電示意圖

該方式弊端是變壓器安裝不便、無(wú)法聯(lián)機(jī)、無(wú)后臺(tái)管理、操作不方便以及無(wú)法智能化的管理現(xiàn)場(chǎng)情況。

1.2 智能電表防竊電

智能電表是目前防竊電使用較多的設(shè)備，具有遠(yuǎn)程采集用電數(shù)據(jù)、方便遠(yuǎn)程維護(hù)監(jiān)控及減少人為抄表操作等優(yōu)點(diǎn)。智能電表防竊電如圖2所示。

圖2 智能電表防竊電示意

該方式的弊端是針對(duì)基站用電，電表安裝在遠(yuǎn)端，無(wú)法有效地防止電表下端到機(jī)房端輸送線路的竊電。

1.3 智能電表+智能網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)配合后臺(tái)防竊電

智能電表配合控制分合閘和智能網(wǎng)關(guān)的方式，主要是通過(guò)數(shù)據(jù)采集解析，比對(duì)篩選出異常的數(shù)據(jù)，然后控制分合閘對(duì)機(jī)房端進(jìn)行斷電來(lái)達(dá)到防止竊電的目的。智能電表 + 智能網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)配合后臺(tái)防竊電如圖3所示。

圖3 智能電表+智能網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)配合后臺(tái)防竊電示意

該方式的弊端是無(wú)法單獨(dú)控制某一相的通斷，只能三相同時(shí)控制；無(wú)法完全保障機(jī)房的安全，斷電之后無(wú)法有效檢測(cè)機(jī)房端的電源信息；萬(wàn)一出現(xiàn)掉站的情況，無(wú)法及時(shí)保障機(jī)房的供電，造成不可避免的損失[2]。

2 新型防竊電方案

2.1 研究背景

在深入調(diào)研市場(chǎng)需求后，發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)的產(chǎn)品都存在一定的問(wèn)題。例如：發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象的時(shí)間晚并且周期長(zhǎng)；處理時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法有效打擊竊電行為?，F(xiàn)有技術(shù)中，存在一定的缺點(diǎn)：一般都需要人工干預(yù)；需要人工統(tǒng)計(jì)竊電報(bào)表；面對(duì)竊電行為，處理滯后；處理結(jié)果零散，無(wú)法自動(dòng)收集。

2.2 技術(shù)手段

一旦發(fā)生被竊電行為，一方面會(huì)給用電方帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失，另一方面會(huì)造成一定安全隱患，本解決方案的具體內(nèi)容為：本方案由硬件部分和軟件部分組成。硬件分為主機(jī)和從機(jī)兩套設(shè)備，從機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)三相四線電源A、B、C三相的電流、電壓和功率數(shù)據(jù)，并將各種數(shù)據(jù)由電力載波方式回傳至通信機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)檢測(cè)設(shè)備，通信機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)自身內(nèi)部電路進(jìn)行對(duì)比分析，判斷到用電方A、B、C三相電路中是否有一相、兩相或三相存在被竊電行為，如果得出的結(jié)論顯示存在一相或多相竊電情況時(shí)，通信機(jī)房?jī)?nèi)的主機(jī)檢測(cè)設(shè)備會(huì)自動(dòng)通過(guò)4G無(wú)線信號(hào)傳送給用電方手機(jī)端微信或PC端告知存在被竊電行為，同時(shí)通知從機(jī)檢測(cè)設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)切斷異常電路，從而達(dá)到有效防竊電行為，減少了用電方的經(jīng)濟(jì)損失。并且所有的實(shí)時(shí)狀態(tài)也會(huì)通過(guò)4G傳輸模塊長(zhǎng)傳至主站[3]。

2.3 技術(shù)方案

方案包括硬件設(shè)備和后臺(tái)管理系統(tǒng)兩大部分，單獨(dú)硬件不聯(lián)網(wǎng)可單獨(dú)使用。軟硬件配套情況下，可聯(lián)網(wǎng)后臺(tái)，支持遠(yuǎn)程管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能，詳細(xì)方案如下。

2.3.1 硬件方案

硬件設(shè)備主要包括主機(jī)檢測(cè)設(shè)備、從機(jī)檢測(cè)設(shè)備，系統(tǒng)參考圖4所示。主機(jī)檢測(cè)設(shè)備包括電源模塊、載波模塊、計(jì)量模塊、4G數(shù)據(jù)傳輸模塊以及液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）觸顯模塊。從機(jī)檢測(cè)設(shè)備包括電源模塊、載波模塊、計(jì)量模塊、分相斷/合閘執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）顯示模塊。

圖4 硬件設(shè)備

主機(jī)檢測(cè)設(shè)備安裝在基站內(nèi)，由基站內(nèi)直流48 V電源供電，可通過(guò)觸摸屏進(jìn)行主站信息的設(shè)置以及從機(jī)設(shè)備的控制。能顯示主設(shè)備、總設(shè)備實(shí)時(shí)在線狀態(tài)及實(shí)時(shí)電量信息，并能實(shí)時(shí)上傳所有狀態(tài)及電能量相關(guān)信息。

從機(jī)檢測(cè)設(shè)備安裝在國(guó)網(wǎng)表近端，由三相四線3×220/380 V（三相，電表額定工作電壓為 220 V，電表能承受的最大電壓為380 V）供電，通過(guò)載波模塊可以實(shí)時(shí)主動(dòng)上報(bào)所采集的電能信息給主機(jī)設(shè)備，并能根據(jù)主機(jī)設(shè)備下發(fā)的命令進(jìn)行及時(shí)的拉合閘，快速反饋實(shí)時(shí)狀態(tài)，從機(jī)設(shè)備負(fù)載的控制能力根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際用電負(fù)荷進(jìn)行匹配。

主機(jī)和從機(jī)設(shè)備中央處理器（Central Processing Unit，CPU）均采用工業(yè)級(jí)ARM芯片，用電信息采集采用國(guó)內(nèi)一流的三相專(zhuān)用計(jì)量芯片具有5 000∶1的采樣范圍，精度可達(dá)到±0.1%，均可采集三相四線交流電能量、電壓、電流、功率等信息。

主機(jī)設(shè)備和從機(jī)設(shè)備通過(guò)遠(yuǎn)距離載波模塊進(jìn)行通信，主機(jī)設(shè)備通過(guò)采集從機(jī)設(shè)備所采集的電能信息，來(lái)判斷輸電線路的電流、電壓、電能損耗等，通過(guò)判斷A、B、C三相電源中是否損耗過(guò)大，還能判斷出A、B、C三相電源中是否有一相、兩相或三相同時(shí)存在被竊電，通知從機(jī)設(shè)備斷閘來(lái)干擾異常用電的行為，同時(shí)并能將判別結(jié)果經(jīng)4G數(shù)據(jù)傳輸模塊給用電方手機(jī)推送短信告知存在被竊電行為，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)短信功能接收到短信后能實(shí)時(shí)掌握被竊電情況[4,5]。

經(jīng)過(guò)上述，系統(tǒng)能有效達(dá)到防竊電功能，并能及時(shí)告知管理者，減少了用電方的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3.2 軟件方案

具體實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

圖5 軟件方案具體實(shí)現(xiàn)流程

獲取當(dāng)前系統(tǒng)環(huán)境信息；

獲取基站列表；

軟件批量處理；

收集基站上報(bào)信息。

優(yōu)選地，所述獲取當(dāng)前設(shè)備采集基站信息包括三相交流電壓、三相交流電流、機(jī)房環(huán)境溫度、直流電壓：

獲取當(dāng)前系統(tǒng)的閾值設(shè)置信息；

獲取當(dāng)前系統(tǒng)的架構(gòu)信息；

根據(jù)所述系統(tǒng)版本信息和所述架構(gòu)信息準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境。

把上報(bào)信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中,與前值做比較。

優(yōu)選地，所述獲取基站信息包括主從機(jī)電量：

更換外網(wǎng)源為內(nèi)網(wǎng)源，生成本架構(gòu)軟件包目錄索引文件；

判斷所述基站是否在線正常工作；

若是，根據(jù)設(shè)備id新增設(shè)備在本系統(tǒng)上的狀態(tài),新增狀態(tài)信息保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；

若否，記錄設(shè)備狀態(tài)，保存日志；

判斷是否符合竊電行為；

若是，上報(bào)前端進(jìn)行告警警示；

若否，記錄正常設(shè)備日志。

由前端發(fā)起設(shè)備告警信息：

根據(jù)設(shè)備id號(hào),尋找設(shè)備地址并發(fā)送指令；

判斷設(shè)備是否依照指令完成動(dòng)作；

若是，獲取設(shè)備信息,返回設(shè)備正常工作值；

若否，返回設(shè)備返回信息。

優(yōu)選地，所述收集設(shè)備結(jié)果包括步驟：

生成設(shè)備報(bào)告；

收集設(shè)備日志。

該操作系統(tǒng)的軟件操作方法解決了竊電處理不及時(shí)的問(wèn)題，在受到竊電行為時(shí)，提前給出全面的信息展示，很大程度上節(jié)約了人力成本，大大提高了效率。

本設(shè)備已在一些基站進(jìn)行試點(diǎn)安裝，根據(jù)查詢(xún)到的清單，2022年2月份電量為8 145 kW·h（電費(fèi)5 777.81元），2022年3月份電量為3 661 kW·h（電費(fèi)2 571.63元）。自2022年3月15號(hào)安裝完畢后，對(duì)比2月電費(fèi)，3月中半月時(shí)間已節(jié)省電量4 484 kW·h，節(jié)省電費(fèi)3 206.18 元。

3 結(jié) 論

新型基站防竊電方案不僅解決了基站發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象時(shí)間晚、處理周期長(zhǎng)的問(wèn)題，還有效打擊了竊電行為。該方案通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實(shí)時(shí)進(jìn)行控制，既減少了大量的人工成本，也減少了大量經(jīng)濟(jì)損失，還保證了基站的穩(wěn)定用電。同時(shí)，根據(jù)報(bào)表可以統(tǒng)計(jì)分析哪些地方容易出現(xiàn)用電異常，可以及早的排除隱患。新型的基站防竊電方案，不僅可以解決基站的竊電問(wèn)題，也為基站的整體運(yùn)營(yíng)管理提供了方便，這種系統(tǒng)的解決方案思路應(yīng)該可以應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，在這個(gè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時(shí)代，低成本、高效率是尤為重要的。