王西榮 吳瑋

該文主要針對(duì)10kV配電網(wǎng)絡(luò)的反竊電現(xiàn)狀展開(kāi)論述，提出了一種基于高壓智能采集終端的防竊電系統(tǒng)，分析了這套高壓智能采集終端的整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)結(jié)合高壓配電網(wǎng)構(gòu)建了一套高壓防竊電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

盡管遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表提高了現(xiàn)代化電網(wǎng)供用電管理水平，由于計(jì)量箱在用戶側(cè)，利益驅(qū)使一些用戶在計(jì)量系統(tǒng)的一、二次接線和計(jì)量表上做“手腳”，盡管采取了封閉式計(jì)量箱以及加大用電監(jiān)察等技術(shù)和管理措施，防竊電功能卻不夠理想。因此，必須從源頭上采取防竊電措施，其關(guān)鍵是對(duì)10kV（或35kV）配電網(wǎng)絡(luò)和變壓器出線總表進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，本文提出了一種基于高壓的智能采集終端的全方位防竊電方法，在實(shí)際高壓反竊電中具有很好監(jiān)察管理效果。

1電網(wǎng)反竊電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)有的配電網(wǎng)線損分析程序多基于DOS操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)輸入、檢錯(cuò)、修改不方便，輸出結(jié)果不夠豐富、簡(jiǎn)潔。近年來(lái)，雖有不少單位開(kāi)發(fā)了基于Windows的配電網(wǎng)線損計(jì)算分析系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)只能給出整條饋線的線損，而不能給出饋線中任意支路和節(jié)點(diǎn)的線損，不利于使用單位發(fā)現(xiàn)饋線中的薄弱環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)過(guò)去從事防竊電工作主要集中在各類防竊電計(jì)量裝置上，由于其功能和方法較單一，無(wú)法對(duì)多達(dá)數(shù)千種竊電手段進(jìn)行有效防護(hù)，因此基本上沒(méi)有起到防竊電作用。而供電部門(mén)的線損管理仍處于手工管理狀態(tài)，資料數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和計(jì)算工作十分繁重，而效果不盡如人意。目前有些電力企業(yè)開(kāi)發(fā)了基于電力自動(dòng)化系統(tǒng)的線損分析系統(tǒng)，主要是利用如調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)和營(yíng)銷MIS、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸功能，進(jìn)行線損的統(tǒng)計(jì)分析，但是由于以上任何一個(gè)系統(tǒng)都不是針對(duì)線損監(jiān)測(cè)的，均無(wú)法獨(dú)自完成整個(gè)系統(tǒng)的綜合線損分析，特別是無(wú)法有效防止偷漏電現(xiàn)象的發(fā)生，因此效果不佳。線損管理的目標(biāo)是降低損耗，防止竊電、漏電和計(jì)量故障，但是由于現(xiàn)有的技術(shù)手段無(wú)法有效、實(shí)時(shí)地對(duì)實(shí)際線損（技術(shù)線損）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不管是用人工管理，還是利用計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)，目前的線損管理仍然離不開(kāi)理論計(jì)算加統(tǒng)計(jì)的方法，無(wú)法對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各支路、節(jié)點(diǎn)的線損進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，時(shí)效性差，誤差大。

2高壓智能采集終端的防竊電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1高壓智能采集終端的整體結(jié)構(gòu)

高壓智能采集終端采用了模塊化設(shè)計(jì)，各模塊的功能如下：計(jì)算及控制模塊負(fù)責(zé)對(duì)電能采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集控制，高壓端的電壓和電流經(jīng)組合互感器變換并經(jīng)輸入電路調(diào)整和匹配后由電能參數(shù)采集模塊進(jìn)行采集，得到電能相關(guān)參數(shù)，如有功功率、無(wú)功功率及各相電壓、電流、相位等，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線送至計(jì)算及控制模塊進(jìn)行保存和處理。

圖一 高壓智能采集終端系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

此外，采集模塊上的單片機(jī)還可完成數(shù)據(jù)的初步分析，獲得裝置的工作狀態(tài)，如電壓互感器失壓或缺相、電流互感器短路、相不平衡等。計(jì)算及控制模塊對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析后，可分為四路：送至存儲(chǔ)模塊E2PROM中保存；送至多功能液晶顯示模塊進(jìn)行顯示；通過(guò)脈沖輸出接口輸出；還可通過(guò)通訊接口模塊擴(kuò)展遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)上傳功能。非揮發(fā)存儲(chǔ)器模塊中保存各種定值及設(shè)定的參數(shù)。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第577期2014年第45期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源電源監(jiān)測(cè)、上電復(fù)位、“看門(mén)狗”模塊，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)供電發(fā)生異常時(shí)，將通知計(jì)控模塊保存數(shù)據(jù)及狀態(tài)并復(fù)位。光電隔離模塊可以完成數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的雙向傳輸，并保證采集模塊與后續(xù)處理模塊的高壓隔離。電源供給模塊提供各級(jí)電壓，含模塊電路用電源、控制器數(shù)字電路用電源及全隔離的數(shù)字電路電源等。

2.2基于高壓智能采集終端的防竊電系統(tǒng)構(gòu)建

下圖為基于高壓智能采集終端的防竊電結(jié)構(gòu)原理圖，通過(guò)具有協(xié)議抄表接口的低壓采集終端采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)原有計(jì)量裝置的計(jì)量參數(shù)，采用高壓智能采集終端和帶組合互感器的低壓采集終端，實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)變電站關(guān)口、線路、用電負(fù)荷端的高壓側(cè)、低壓側(cè)的三相電流、運(yùn)行電壓、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率、有功電度和無(wú)功電度等數(shù)據(jù)，并經(jīng)無(wú)線數(shù)字移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)上傳到監(jiān)控中心。系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、計(jì)量監(jiān)察、防竊電，還可對(duì)電力用戶的負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控，并能通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及軟件接口實(shí)現(xiàn)與用電營(yíng)銷系統(tǒng)、SCADA 系統(tǒng)及 MIS 等系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為配電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供最真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)的優(yōu)化決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。實(shí)現(xiàn)通過(guò)多級(jí)的、網(wǎng)絡(luò)化的采集終端對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的高壓側(cè)和低壓側(cè)用電信息數(shù)據(jù)以及原有計(jì)量裝置的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行多向比對(duì)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)存入歷史（原始）數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)計(jì)算并繪制出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的負(fù)荷曲線、電量曲線、高低壓電量對(duì)比分析和用電異常等，可以形象地分析出實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷狀態(tài)，確定配電系統(tǒng)中的竊電用戶、計(jì)量裝置失準(zhǔn)點(diǎn)和具體的電能損失量，從而為防止竊電、記錄竊電電量、降低線損提供了可靠的依據(jù)。同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況及用戶用電負(fù)荷申請(qǐng)，電力部門(mén)進(jìn)行合理的負(fù)荷分配，在用電管理終端中設(shè)定負(fù)荷限值。對(duì)負(fù)荷超過(guò)設(shè)定限值的用戶，提出警告，同時(shí)通知管理中心，多次提示后，對(duì)仍然超負(fù)荷的用戶，實(shí)施斷電。

圖二 基于高壓智能采集終端的防竊電結(jié)構(gòu)原理圖

2.3系統(tǒng)組成

整個(gè)防竊電系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，為了實(shí)現(xiàn)全方位的防竊電功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)模塊：高壓采集模塊、低壓采集模塊、負(fù)荷控制模塊、監(jiān)控中心和移動(dòng)用電監(jiān)管模塊。各采集模塊根據(jù)采集方式和安裝位置的不同，可以分別對(duì)變電站、饋線、支路、節(jié)點(diǎn)、變壓器和計(jì)量裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)和對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制，從而形成一個(gè)多級(jí)的、網(wǎng)絡(luò)化的、高低壓參數(shù)互補(bǔ)、獨(dú)立采集和遠(yuǎn)程抄表相結(jié)合的防竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及負(fù)荷管理控制系統(tǒng)。高壓采集終端采用三個(gè)單相高壓電流電壓組合互感器來(lái)進(jìn)行用電電流及電壓的變換，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)終端的供電，因此，互感器不但要滿足高壓絕緣、線性度、精度等的要求，還要求具有一定的過(guò)載能力和功率。在設(shè)計(jì)低壓采集終端時(shí)，具體考慮各監(jiān)測(cè)點(diǎn)計(jì)量裝置的不同情況，而設(shè)計(jì)了兩類低壓電能采集終端：若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的計(jì)量裝置為機(jī)械式或其他不帶數(shù)據(jù)接口的，則采用帶組合互感器的采集終端，自主完成各參數(shù)采集；若監(jiān)測(cè)點(diǎn)的計(jì)量裝置帶數(shù)據(jù)接口，則通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行抄表，從而完成數(shù)據(jù)采集。負(fù)荷控制終端在系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)電能參數(shù)采集和負(fù)荷控制的功能。終端采用高速 32 位嵌入式 ARM 處理器+高速計(jì)算 DSP 和嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù) RTOS 操作系統(tǒng)，采用先進(jìn)的高速高精度數(shù)字采樣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速電能計(jì)算，特別是在負(fù)荷波動(dòng)大、諧波含量高的運(yùn)行狀況下仍然能夠保證采樣和電能計(jì)量精度。監(jiān)控中心由監(jiān)控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和系統(tǒng)管理軟件等組成。監(jiān)控中心通過(guò)運(yùn)行“系統(tǒng)管理軟件”實(shí)現(xiàn)各種功能。移動(dòng)用電監(jiān)管終端 此終端可由用戶指定移動(dòng)電話構(gòu)成，用電監(jiān)察人員可隨時(shí)隨地方便接收故障報(bào)警信息，為及時(shí)處理計(jì)量裝置故障，預(yù)防和查處竊電行為，保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確性提供了快速響應(yīng)的信息通道。

高壓（10kV以上）配電網(wǎng)中的電力用戶在整個(gè)電力系統(tǒng)用戶中占有很大的比重，其計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度及可靠性與電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)，必須構(gòu)建科學(xué)的終端采集系統(tǒng)，提高監(jiān)管效率，阻止降低竊電行為的發(fā)生。

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東鄆城縣供電公司）