（唐山供电公司 河北唐山 063000）
摘要：窃电行为一直是困扰电力企业的重大问题，并日益显现出窃电手段多元化和隐蔽性的新特点，给电力企业造成了巨大的经济损失和安全隐患。本文对当前常见的窃电方法进行分析，系统地介绍了智能防窃电的措施。在此基础上，提出了一种智能防窃电综合解决方案。现场应用验证了本文所提出的智能防窃电综合解决方案的有效性和合理性，并取得了良好的应用效果。
关键词：智能防窃电；用电信息采集；主站系统
0 引言
长期以来，窃电行为严重损害了电力企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序，严重影响了电力事业的发展，而且给安全用电带来严重威胁[1-3]。随着窃电技术智能化的不断升级，窃电主体由原来的居民用户向企业用户、由生活向经营、由供电企业外部到内部相勾结发展，使得窃电问题比以往更为严重[4]，而且窃电行为的手段与方式日益多元化。最常见的窃电方法是利用电能计量的现有的技术漏洞，通过破坏电能计量准确性以实现窃电目的。目前窃电的主要类型有：欠压法窃电、欠流法窃电、移相法窃电、扩差法窃电等方式[5-9]。窃电行为也呈现出一系列新特点，主要表现为设备智能化、手段专业化、行为隐蔽化、实施规模化、研究职业化、宣传网络化，给国家和电力企业造成了严重的经济损失，此外，因窃电导致事故所造成的间接损失则更为巨大[10-12]。
因此，为了有效解决防窃电问题，智能防窃电具有高度的紧迫性。本文在对当前常见的窃电方法进行分析的基础上，系统地介绍了智能防窃电的措施，提出了一种智能防窃电综合解决方案。现场应用验证了本文所提出的智能防窃电综合解决方案的科学性和合理性，并取得了良好的应用效果。
1 智能防窃电原理
智能防窃电系统主要原理是对电源进线侧用电信息和电能表计量侧用电信息进行采集，之后通过对比来实时判断用户是否窃电。通过数据采集器和多功能电能表，分别从电源进线侧和电能表计量侧实时采集用户的用电信息。主站根据电源进线侧、电能表计量侧上报的用电信息数据，进行电源进线侧数据与负控原有的电能表计量侧数据进行比对，实时监视电源进线侧、电能表计量侧用电信息是否异常，为主动地实时发现上述各种窃电问题提供了根本保证[13-17]。
智能防窃电的方法主要分为两种：基于用电信息采集智能抄表的防窃电和基于电力负荷控制的防窃电：
（1）基于用电信息采集智能抄表的防窃电
用电信息采集系统中，智能电能表自身具备电量计量、实时监测和记录功能；集中器能够自动采集终端电能表的各种数据并传递给主站，实现对电能计量装置运行状态和数据的实时监测。系统将当前的电量数据与历史数据进行对比，使用负荷曲线、历史电量柱状图等方法进行对比分析，以及时发现用户用电异常情况。
（2）基于电力负荷控制系统的防窃电
电力负荷控制系统可以对用户的用电情况进行实时监控，对回传的各种数据进行统计和处理并绘出负荷曲线，通过系统分析可发现用户用电异常情况。该系统尤其适用于对采用高科技手段窃电的查处[15-16]。其主要功能有用电分析、采样数据分析、用电异常监测等。
用电分析是通过用户用电历史数据的变化规律，采用最小二乘法建立预测模型，然后与用户实际用电情况进行比较以监测用户是否有窃电行为。
采样数据分析是通过另一组TA/TV 回路采集用户的电流、电压数据后，回传到主站进行电能计算，然后与用户电能表回传的数据进行对比，以发现用户的窃电行为。
用电异常监视则主要检测各相电压或电流数据的变化情况，如果系统实时检测发现数据变化异常，便可及时发现用户窃电现象．
上述两种智能防窃电方案可根据实时记录的数据，为处理窃电事件提供可靠的事实依据，并从经济角度有效降低窃电所带来的损失。
2 智能防窃电综合解决方案
为了解决电力企业现有防窃电问题，本文提出了一种基于专变电源进线侧负荷监测原理的智能防窃分析系统解决方案，该系统充分的利用了现有电能表与专变终端的通信资源，将基于用电信息采集和基于电力负荷控制的两种智能防窃电技术相结合，形成智能防窃电综合解决方案。并且该方案挖掘有价值的防窃电相关的信息，从而进行人工智能分析，为用电稽查人员提供了高效有力的方式和手段，可以很大程度地提升供电企业防窃电工作的能力和准确性。
2.1智能防窃电综合系统架构
本文所提出的智能防窃电综合系统解决方案的系统架构如图.1所示。系统主要由三大部分构成：负荷检测仪、用户用电信息采集系统以及综合防窃电主站。
图.1 智能防窃电综合系统架构图
（1）负荷监测仪：通过安装在专变电源进线侧的负荷监测仪采集电源进线侧三相电流数据，并将数据发送至具备独立GPRS模块的数据接收器，具备独立GPRS模块的数据接收器通过接收到的电源进线侧电流数据和默认的电压数据计算并存储电源进线侧的视在功率等用电信息，并将此用电信息通过独立的GPRS通道上传至专变用户线损监测系统主站。
（2）用户用电信息采集系统：通过现场采集终端采集用户电能表计量侧用户用电数据（计量表计数据），并上传至用户用电采集系统主站，用户用电采集系统主站在已知的档案信息中根据用户编号筛选出已安装有负荷监测仪的用户，将这些用户的电能表计量侧用电数据（计量表计数据）推送至专变用户线损监测系统主站或推送至中间库。
（3）综合防窃电主站：该主站以定期或变化通知的方式从推送数据或中间库中在取得电源进线侧和电能表计量侧数据，根据相应的用户及逻辑关系，进行分析比对，并以曲线及报表形式体现，及时发现窃电现象和窃电事件，发出警告。
智能防窃电综合系统具备支持扩展模式和独立系统模式。
扩展模式中，防窃电功能与用电信息采集系统融为一体，可以充分利用用电信息采集系统的已有投资，从用户用电信息采集系统中读取防窃电产品采集的电源进线侧视在功率，实现与多功能电表的视在功率比对功能。通过对用电信息采集系统的深入挖掘，结合对来自多功能表以及现场终端的异常和报警信息的统一分析，实现用电异常报警、窃电类型分析与判断。
独立系统模式中，在系统通过安装在专变电源进线侧的负荷监测仪采集电源进线侧三相电流数据，并将数据发送到安装于专变电能表计量侧的数据接收器，通过接收到的电源进线侧电流数据和默认的电压数据计算专变电源进线侧的视在功率。数据接收器可以通过RS-485总线监听电能表与专变采集终端的通信并记录电能表计量的电压、电流及视在功率，通过GPRS方式将电源进线侧和电能表计量侧视在功率同时上传至负荷监测主站。主站对两组数据进行对比。若差值超过设定阈值，则判断此用户存在窃电嫌疑。此外通过与营销系统的接口获取用户基本档案数据，通过主站端的GPRS信道获取用户电源进线侧、电能表计量侧用电数据。系统主要通过电源进线侧、电能表计量侧用电数据比对及报警的功能实现对用户窃电的分析功能。此模式充分利用现有的营销系统数据形成一体化方案，又通过GPRS信道独立管理用户用电数据，避免了采集系统对于标设外功能的增加和管理，简化了主站端实施所需要的协调配合工作，便于本系统的实施开展。
2.2智能防窃电综合系统组网
智能防窃电综合主站平台部署在温度及湿度适宜的内网机房中，具体位置由电力企业制定。智能防窃电综合主站使用中间库的方式将电能表计量侧数据送至专变用户线损监测系统主站。如图.1所示，总线出口（即E点）无总计量表，负荷监测仪（A项、B项、C项）安装于此，A点、B点、C点为分计量点，E点为监测点。
（1）接收器：接收总线E点的负荷监测仪的电源进线侧数据，通过GPRS通道送至自组防火墙，防火墙（将内外网隔离开）转发至专变用户线损监测系统主站。
（2）电能表分别接入专变采集终端，将电能表数据通过通信通道送至各终端，终端再将此数据送至防火墙与正方向隔离设备（将内外网隔离开），防火墙与正反向隔离设备将数据转发至用户用电信息采集主站。
（3）采集系统主站使用中间库的方式将电能表计量侧数据送至专变用户线损监测系统主站：总线出口（即E点）无总计量表，负荷监测仪（A相、B相、C相）安装于此。用户用电信息采集主站通过定时同步中间库的形式推送数据至专变用户线损监测系统主站，专变用户线损监测系统主站将接收到E点负荷监测仪的电源进线侧数据和A、B、C点的电能表电能表计量侧数据，根据数值差异关系进行分析比对。
2.3主站软件技术方案
防窃电主站软件采用B/S模式，使用Windows平台，应用服务器采用Tomcat，数据库采用Oracle。同时采用的其它套件有JDK1.6、Hibernate3.3、Spring3.0。主站软件技术方案如图.2所示。
中间库接口方式（如图.3所示）以数据库为载体，按照预先定义的库、表结构定义和权限配置，实现各种数据的双向交换；要对中间库中历史记录进行定期或读取后立即清理，清理由中间库表记录的读取一方执行。每日默认同步前一天的数据，具体问题具体协商。中间库的建表语句执行脚本由中间库表填写数据的一方负责。
公式（1）中，Vloss_L_为电能表计量侧供电线路总损耗，Lsum_H为电源进线侧的总损耗，Hsum为和Lsum分别为电源进线侧和电能表计量侧的总考核表读数；Li为各计量电能表的读数。线路损耗中包含了由于互感器不匹配造成的计量误差、以及变压器的损耗、还有人为窃电造成的损耗。电源进线侧数据与电能表计量侧数据的差值，理论上R应在国标规定的范围内（0.75%）。如果差值超过这个标准3倍，即反映用户计量装置存在问题。如果差值超过标准6倍，则判定存在窃电行为。
本文所提出的新型专变用户用电监测系统将改变原来防窃电技术多样化、复杂化的特点。利用现有的用户用电信息采集系统在主站端进行对比发现窃电行为，可以有效的查出以上多种窃电方式，变原来的被动的防窃电方式为主动式防窃电。很好的解决了现在的防窃电技术的局限性，将防窃电技术发展带进了一个新的阶段。
3 应用效果
本系统方案在国网某市供电局进行了应用测试。通过对当地供电局进行智能防窃电设备的安装，配合用户用电信息采集系统，形成基于用户用电信息采集与电力负荷控制的智能化防窃电综合系统。
本系统方案采用图表化的人机交互界面，支持管理员对系统内用户以及相关权限进行管理分配，有助于保障操作人员对于系统操作的安全性。由于用户信息档案管理较为复杂，所涉及的信息包括用电客户信息、计量点信息以及运行电能表信息等，故本系统方案中主站软件平台通过中间库技术，只需要将防窃电接收器的信息维护入系统即可，用户计量侧电能表信息则不必录入。主站软件的交互界面如图.4所示。
在进行防窃电检测时，本系统方案可通过电源进线侧与电能表计量侧的功率曲线对比，以直观方式显示每个用户是否存在窃电行为（如图.5所示）。
该系统使电网与用户协调发展，使智能电网更加信息化、自动化、互动化，最终建设成为可靠、经济、兼容、高效的智能防窃电系统。充分利用该系统的窃电查处功能，对有窃电行为的用户进行查处，挽回电力企业的大量经济损失。
与传统的用电监测系统相比本文所提出的系统解决方案有着明显优势：
（1）电源进线侧监测，电能表计量侧与电源进线侧实时功率曲线比对，比对数据科学准确；
（2）24小时全天候自动监控，节约人力物力；
（3）实时监控，实时报警；
（4）无线采集器全密封，无接点，无懈可击；
（5）可存储台变电源进线侧和电能表计量侧负荷曲线，证据确凿，科学计算窃电损失电量；
（6）与现有系统无缝连接，投资少，见效快；
智能防窃电系统安装前，电力企业查处用户的窃电行为需要耗费大量的人力物力财力，通过人工排查或者突击检查的方法达到查处不法用户的窃电行为，如同大海捞针，收效甚微。安装了新型智能防窃电系统之后，该系统充分发挥了用电信息采集系统的作用，充分利用了已安装在现场的负控终端等设备，避免了重复投资。实现了24小时全天候实时监测用户用电状态，在不增加人力物力财力的前提下很好的起到了防窃电的目的。
4 结论
通过新型智能防窃电综合系统在某电力公司的建设和运行，在技术储备、提高运行管理水平、提升服务品质方面积极探索；同时对比各种防窃电技术在用电信息采集系统中的应用效果，形成防窃电技术方面的成熟技术体系。从而推进电力企业智能电网的建设和发展，提升电网运行管理效率，降低电网运行成本，进一步提高了用电安全，并创造巨大的经济效益和社会效益。
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论文作者:李明川
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
标签：窃电论文; 数据论文; 用户论文; 智能论文; 电能表论文; 主站论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第25期论文;