新型实时电网防窃电系统研究论文_李玉珠, 王海兰, 王群

摘要：本文结合作者多年工作经验，针对现在新型实时电网防窃电系统，介绍了电网防窃系统组成和工作原理并对相关技术进行了详细分析。 关键词：防窃电；新型实时；无线数字通信网

前言

随着社会经济的快速发展，电力系统也在不断的更新，目前针 对电网系统中窃电系统进行以下分析，一是目前电网防窃电主要针对0.4kV 用户侧计量装置 , 由于窃电方法多达上千种 , 不通过计量装置的窃电行为就无法得到有效防范 ; 二是传统防窃电稽查主要依靠人工普查 , 时效性差、普查不到位 , 难以实时掌握配网运行工况 , 准确提供窃电行为发生的时间、地点以及相关数据, 查证难; 三是现有的配网线损分析系统, 只能给出整条馈线的线损, 而不能给出馈线中任意支路和节点的线损, 而基于电力自动化系统的线损分析系统, 均无法独自完成整个系统的综合线损分析。针对上述问题 , 本文提出一种融合了先进的互感器技术、信息处理技术、现代通信技术和计算机分析技术的新型 实时电网防窃电方法, 并构筑了相应系统。

一、实时电网防窃电原理及系统组成

（一） 实时电网防窃电系统组成

系统由高压电能采集终端、低压电能采集终端、安全监管终端、无线数字通信网、监控中心和移动用电监管终端组成, 系统结构如图 1 所示。

图 1 实时电网防窃电系统结构图

（二）防窃电系统工作原理

根据采集方式和安装位置的不同 , 各采集终端分别对变电站、馈线、支路、节点、变压器和计量装置进行监测并对负荷进行控制 , 实时监测其三相电流、运行电压、功率因数、有功功率、无功功率、有 功电度和无功电度等数据, 同时采集监测点计量装置的计量参数, 经通用分组无线业务 (GPRS) 或码分多址 (CDMA) 无线数字移动通信网络上传至监控中心 ; 监控中心计算机将数据存入历史 ( 原始 ) 数据库 , 同时对数据进行分类统计分析 , 自动计算并绘制出各监测点的负荷曲线、线损率曲线和电量曲线等 , 根据实际线损 ( 即技术线损 , 是由电力网中各个电力设备及电力网本身引起的损耗 ) 和统计线损分析确定配电系统中的窃电用户和计量装置故障的受电点。

二 实时电网防窃电系统技术分析

为实现系统相关功能 , 需重点考虑以下 3 个方面的问题 : 一是如何对高压电能采集终端供电及在高压侧采集和保存电网运行的参数 ; 二是在低压侧进行参数采集时 , 如何在确保数据可靠的基础上利用已有计量装置 ; 三是以何种经济方式把各采集终端的数据准确、稳定、可靠地上传。

（一）高压采集终端

1.1 终端组成

高压智能采集终端由 3 个单相高压电流互感器 ( 或 3 个单相高压电流电压组合互感器 )、高压电能参数采集器、系统数据处理器模块、通信模块和电源模块组成 , 可以对高压侧电网运行参数进行采集和保存。高压采集器拥有独立的供电模块 , 可保证信号采集和无线通信模块的供电需要, 无需外供电源。高压采集终端的构成.

2.2供电解决方案

高压采集终端与系统其他组成模块之间仅有数据传输而无任何电磁联系, 因此, 如何向高压采集终端供电就成为技术的关键。本系统采用高压侧线路的电源能量完全由高压母线电流感应产生的解决方案。需要指出的是 , 高压母线上的电流情况非常复杂 , 最低只有几安培 , 而发生短路故障时的母线暂态电流可能超过 10kA[1]。为解决这一问题 , 设计增加了一直采信号输出组合互感器 , 用于将一个大范围内变化的电流转换为一个恒压源, 且同时具备10kV 电网实时监测数据采集功能。

2.3高压直采组合互感器

要实现高压侧防窃电功能, 必须采用一种合适的传感器将高电压、大电流信号不失真地转换成系统能接受的电压信号, 且通常应在 5V 及以下水平, 以便于计算机的模拟/ 数字转换测量回路采集和计算。同时此电压信号应具有已知、精确、稳定的变比和相角 , 带宽应足以覆盖所要求的基波和高次谐波 [2]。本系统采用自主研制的新型高压直采组合互感器 , 不但成功地实现了在高压侧进行电压、电流信号的采集和转换, 而且解决了智能高压采集终端的自行供电问题, 同时互感器的二次输出能直接与信号采集电路连接 , 不需要使用中间变换器。需指出的是, 互感器与其后的转换模块各有一误差存在, 两者误差的综合通常

不确定 , 而本系统设计的智能采集终端成功实现了使此综合误差为一恒定值, 从而极大地提高了测量精度。

（二）低压电能采集终端

在低压侧进行电网参数采集时, 考虑到监测点计量装置的不同, 设计了以下 2 类低压电能采集终端 : 配变采集终端和电能采集终端。若监测点的计量装置为机械式或其他不带数据接口型的 , 则采用带组合互感器的配变采集终端 , 自主完成各参数采集 ; 若监测点的计量装置为带数据接口型的, 则可采用电能采集终端, 通过RS485 或脉冲接口对计量装置的数据进行采集。2 类低压电能采集终端的原理图

如图 2 所示。

图 2 2 类低压电能采集终端的原理图三、通信问题解决方案

3.1有线通信方式

传统有线通信方式稳定性高、传输速率快, 但铺线工程浩大, 且线路易被人为破坏 ; 电力线载波方式利用现有电力线作为通信线路 , 虽不需线路施工 , 但是电力线是用于传送电能的, 而不是专门用于传送数据的 , 所以 , 电力线对数据传输有许多如下限制 : ①配电变压器对电力线载波有阻隔作用 , 所以电力线载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送; ②三相电力线间有很大信号损失(10~30dB), 通信距离很近时, 不同相间可能会均收到信号 , 所以电力线载波信号一般只能在单相电力线上传输 ; ③电力线本身存在固有的脉冲干扰 , 电力线的高削减、高噪声、高变形特性, 使电力线成为一个不理想的通信媒介。

3.2无线通信方式

目前常用的无线通信方式是全球移动通信系统 (GSM)、CDMA、GPRS 等方式。GSM 短消息通信方式能充分利用移动公用网资源, 但有以下几个较大的缺点 : ①半双工通信方式 , 不能同时双向收发数据 ; ② 相对 GPRS 而言 , 平均传输时延较大 ; ③在通信高峰期 , 容易发生信道堵塞 , 导致通信不畅。利用 CDMA 技术可以在同一频道上传送多组信息, 具有高传输速率和多样化服务的特点。基于GPRS 的无线监控系统是目前最先进、最稳定的无线监控管理系统, 具有以下显著优点[3,4]: ① 充分利用中国移动公用网资源 , 监控范围广 , 系统规模扩展迅速 , 极大节约建设成本 , 缩短建设周期 , 整个系统的性价比高 ; ②数据传输速率最快 , 通信传输时延较小 ; ③通信费用低廉 , 每个控制点的月通信费用可控制在百元以内 ; ④通信服务质量高 , 服务质量等级可根据用户的不同应用需求与运营商协商确定;

⑤整个系统维护方便 , 升级简单快速。综合比较上述各种通信方式的优缺点, 为确保通信畅通无阻, 本系统采用GPRS 与CDMA 相结合的通信方式 , 并为数据标上时标 , 解决了数据传输时延造成分析误差的问题。

4 结论

一种新型实时电网防窃电系统实时监测系统通过各种新型智能采 集终端 , 对变电站关口、配电线路、专变和公变的运行状况进行实时监测 , 记录采集监测点计量装置的计量参数 , 经 GPRS 数字移动通讯网络上传到监控中心 , 组成一个完整的配电监控网、对每一点的用电异常情况进行跟踪和分析 , 记录窃电行为发生的时间、地点和窃电量 , 为用电监察人员提供了准确的窃电嫌疑用户及该用户的用电实时参数 , 从而为防止窃电、查处窃电提供了极大的便利和准确的依据。

参考文献

[1]刘欣 , 杨北革 , 王健 , 等 . 新型高压电能表的研究 [J]. 电力系统自动化,2004,28(9):88—91.

[2]伏生 , 李燕雷 , 汪鸿 . 电网线损理论计算与分析系统 [J]. 电力系统及其自动化学报,2002,14(4):19—23.

[3]张小强 , 杨放春 . 一种基于 GPRS 技术的无线监控系统 [J]. 中国数据通信,2004,6(11):92—95.

[4]刘沛骞, 陈俊杰, 王成文, 等. 基于GPRS 的配电变压器实时监控一体化系统[J]. 电网技术,2005,29(6):82—84.

论文作者:李玉珠, 王海兰, 王群

论文发表刊物:《福光技术》2019年31期

论文发表时间:2020/1/3

标签：终端论文;  高压论文;  电网论文;  系统论文;  窃电论文;  电力线论文;  实时论文;  《福光技术》2019年31期论文;