摘要：在我国城镇地区窃电等行为极易发生，窃电行为不仅出现于大型工厂企业中，普通居民用户的窃电现象也极为普遍。随着科技的快速发展，窃电手段也是日新月异，如强电击窃电、强磁场窃电、借零等窃电手段频发。为了有效遏制窃电等违法行为，本文以智能电表箱为研究对象，讲述了防偷电、漏电智能电表箱的设计，为电力企业的发展提供帮助。
关键词：偷电漏电；智能化；电表箱
防治偷电、漏电问题一直是电力企业急需解决的难题之一，长久以来，该问题未能得到彻底解决，仍然存在大量的单位或者个人以各种手段方法达到偷电、少计量用电的现象，不仅造成国家大量电能的流失，严重的阻碍了电力企业的健康发展，还严重的阻碍了供电秩序的稳定。通常来说，偷电者多以撬开电表箱为主要手段，改变电表箱内部线路或者安装窃电工具，影响电表的正常计量。还有部分人以高科技技术为代价，采用高压干扰信号的方式破坏电表计量用电数据[1]。目前常用的台区电表箱仅是为了保护电表箱不被破坏，防止偷电、漏电而设置的，并不具有监控、防盗甚至是报警等性能。基于此，本文以此为研究对象，讲述了防偷电、漏电智能电表箱的应用研究。
1 智能电表箱的结构组成
本文所设计的智能电表箱主要有以下几个基本功能：①具有可观测特性，采用传感技术进行数据的采集；②具有可控性，可通过观测现状进行自动断电控制；③具有实时分析特性，对于采集的数据进行实时分析，一旦发现突变型的电量变化，根据变化等级启动报警装置；④具有远程管理功能，对于用电突然异常的电表箱，进行远程管理。该智能电表箱以通讯设备、受控设备、嵌入式系统和采集终端等为基本结构组成单元。其中，嵌入式系统以单片机组成主控单片机，为该智能电表箱的主体，负责整个系统的运行；采集终端包括强磁场感应器、强电击传感器、门禁系统、图像传感器等；通讯设备负责远程管理时传送指令以及发出警报时传输图像等；受控设备由总路和单户供电断路器和故障指示灯组成。
2 智能电表箱的硬件设计
2.1 电源模块的设计
智能电表中电源模块直接取自于220V交流电压上，该模块主要负责整个智能系统的运行状况，此外还需控制总路供电断路器的运行。在220V进线端和控制器之间增加熔断器可以有效的缓解因控制器质量等问题而影响低压配电网络的现象。在220V线路上直接取电之后，将其转化为5V的直流电供整个智能系统运行。
2.2 采集终端的设计
采集终端包括强磁场感应器、强电击传感器、门禁系统、图像传感器等，其中门禁系统可以有效的监测非法开启电表箱的现象，一般情况，门禁卡由行程开关和IC卡阅读器构成，其中行程开关装置于电表箱门框处，一旦电表箱门被开启后，行程开关处于打开状态，弱电表箱门关闭后其形成开关处于关闭状态[1-2]。IC阅读器可以有效识别管理人员打开电表箱而不产生警报信息，即管理人员打开电表箱时显示为正常开启。强电击传感器可以利用电磁感应原理产生脉动直流信号，当比较器中通过的电流为异常电流时，就会触发警报装置。强磁场感应器主要识别电表箱体附近的强磁干扰，当电表箱体附近的磁场变化剧烈时，就会触发警报装置。图像采集器是安置于进线箱和计量箱之间的微型摄像头，当警报装置触发时，微型摄像头可自动拍摄电表箱体周围的状况。
2.3 受控设备的设计
总路供电断路器和单户供电断路器组成了受控设备，可借助通断控制端口对总部供电断路器进行控制，接口端与220V电压相连接，断路器也可通过手动合闸的方式使其处于合闸状态，而断开之后，断路器可自动识别进而自动跳闸，实现智能控制的目的。
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2.4 通讯电路的设计
电表箱体是位于住宅小区或办公区域的特定区域，其空间极为有限，因此采用常见的移动通信网络就可以实现数据的传输，通讯方式可选用手机彩信的方式进行。当电表箱的警报装置被触发时或判别为故障时，编辑成预设的短信发送至管理人员。
3 智能电表箱的控制程序设计
上文已提及，为了达到远程实时监控的目的，可以通过移动通信网络的方式进行警报信息的传递。因此，智能电表箱的控制程序设计包括短信功能程序的设计和防窃电功能程序的设计两方面。
3.1 短信功能程序的设计
短信功能程序的设计可利用移动通讯网络技术实现，以手机短信指令的方式进行预设信息处理，一旦触发警报，自动处理系统通过识别判定为某一指令警报，然后触发相应的短信信息，进而发送至管理员手机中。一般通过电表箱体的安装地址与管理人员的手机进行绑定，当非正常情况下开启电表箱体或通过强磁干扰等手段造成计量表故障时，通过智能系统的自动判识，进而出发警报发送警报信息，就可以快速的获取哪台电表箱出现了故障或窃电现象等[1-3]。此外，对于管理人员授予IC卡的管理权限，当管理人员开启电表箱体的过程中，处理器自动识别为正常开启而不触发警报装置。
为了实现智能化管理用电，可考虑开发远程停送电控制装置的开发与利用，当用户需要进行停电处理时，可通过编辑相应的短信发送至绑定的管理员手中，管理员就可以通过短信信息进行用户的停送电要求。此外，当警报出发过程中，电表箱体内的微型摄像头开始拍摄电表箱周围的实际情况，并通过彩信的形式发送至管理员手机中，为了管理员及时查看，先发送警报信息，再发送窃电证据照片等信息。
3.2 防窃电功能程序的设计
为了较准确的识别窃电等违法行为，可以增加控制器等设备，在空闲状态下，控制器轮流查询采集终端发送过来的信号[3-4]。当电表箱体出现故障时，控制器就可以根据信号的来源与种类等进而确定故障类型等，并通过出发指令等方式编辑警报短信，进而发送至管理人员的手机中。警报短信的具体内容可包括警报的类型、警报发出地址等信息，便于管理人员及时掌握窃电等行为的信息。
随着科技的快速发展，窃电手段也是日新月异，如强电击窃电、强磁场窃电、借零等窃电手段频发。因此，在该智能电表箱中可设置针对于不同窃电类型而进行的处罚性断电策略，可以有效的震慑窃电用户或单位。当窃电现场发生后，必需自一定的时间之后才能恢复通电，并按照当天窃电的次数逐一延长停电的时间，促使窃电者自觉终止其违法行为。
4 结束语
综上所述，智能化的电表箱体是当前社会经济发展的必备工具之一，不仅可以有效的减少窃电等违法行为发生的几率，还可以实现智能化、远程控制用户用电状况等。打击窃电现象，降低供电线路损耗等问题一直是电力系统急需解决的难题之一。基于此，本文以此为研究对象，提出了智能电表箱的设计应用。本文所设计的智能化电表箱可以有效的打击窃电等行为，为电力系统的健康发展提供借鉴意义。
参考文献
[1]张明伊.朝阳地区防窃电方法及智能电能表箱的设计和实现[D].华北电力大学，2017.
[2]白朝果，高玉明，聂萌，张庆国，王士栋，石震.防盗电、漏电、人身触电智能电表箱[J].农村电气化，2017（05）：58-59.
[3]曾志洪，郭谋发，杨耿杰，李小江，吴文庚.采用ZigBee技术的智能家居用电信息采集系统[J].电工电气，2011（10）：25-29.
[4]潘智豪，翁军美，杨俊飞，李斌，蔡会会.基于电量比较法的新型智能化电表箱设计[J].中国新技术新产品，2016（24）：9-10.
论文作者:方昊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/21
标签：窃电论文; 电表箱论文; 警报论文; 电表论文; 智能论文; 箱体论文; 管理人员论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;