无线防窃电技术资料

无线防窃电项目技术方案中国电力科学院一、项目内容1. 窃电的危害2. 主要的窃电方式3. 主要的防窃电方式4. 防窃电技术的发展5. 防窃电技术的现状6. 目前防窃电方法的局限7. 无线防窃电系统的组成8. 无线防窃电系统的功能9. 无线防窃电系统的优势供电企业担负着社会稳定，经济发展的重要使命。在市场经济条 件下，供电企业按照国家有关规定，对电力用户依据用电量的多少以 及负荷的性质收取相应的电费，是保证电力企业健康发展的重要手 段。长期以来，一些单位或个人，尤其是高能耗企业，将盗窃电能作 为获利手段，采取各种方法窃取电量，以达到不交或少交电费的目的。 窃电问题一直困扰着供电部门，窃电造成电能大量流失，严重损害了 供电企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序，严重影响了电力事 业的发展，而且给电网安全带来了严重威胁。另外高能耗企业的窃电 行为不仅败坏了社会风气，而且影响了自然环境。随着科技的进步， 呈现出窃电手段专业化、窃电技术智能化的不断升级等原因给反窃电 工作带来了很大难度。窃电与防范窃电是一个问题的两个方面，加强防窃电技术的研 究，建立长效科研机制，对窃电行为进行有效的防范和打击，对节能 降耗，减少环境污染，对国家电网公司创建一强三优现代供电企业， 对营造社会公平，建设和谐社会都有着重要的意义。FQ2000 客户用电状况监测系统，也可称为防窃电系统是为专门 针对工业及商业客户用电运行状况监测和服务的需求而开发研制的。 该系统根据中国电科院在负荷监控、用电需求侧管理领域多年的研究 成果，结合先进的防窃电理念和丰富的现场经验，是目前国内在防范 工业和商业窃电领域先进适用的客户用电状况实时监测系统。该系统 已在多个国内供电公司投入实际运行，并成功查处了多个现场的窃电 行为，为供电企业的用电检查，线损分析，打击窃电，查漏追缴提供 了必要的技术防范手段。国家电网线损管理明确要求管理线损不得超过发电量的10%，而 电网线损由理论线损和管理线损构成。其中管理线损是和供电企业的 管理水平密切相关，电造成的线损电量，而造成管理线损的主要因素 之一是窃电。每个地区窃电量都占着线损的一定比例，从而反映了加强用电管 理、加大查处窃电的力度与线损的高低之间有直接的关系。抓的紧， 每年线损率至少可下降1%1.5%。2006年我国发电量约28344亿 度，按照国家平均线损率8.5%计算，线损电量约2409亿度，其中按 照窃电占线损的10%计算，窃电损失达240亿度电，约合人民币120 亿元。全国3000万三相用户中，至少有5%的用户窃电，约150万户。 据估计，目前全国窃电的比例约为线损总量的1020%。 国家通过节能法来加强节能减排的环保执法力度，同时国家发改 委要求在今后的两年内，线损在原来的基础上再降低0.36%。窃电损 失 240 亿度电占总发电量 0.84% ，如果完全控制窃电损失，电力公司 不仅可以超额完成国家降损指标，而且大大提高了净利润。二、背 景针对长期以来困扰供电企业的窃电预防及查处难题，结合电力企 业营销自动化发展的现状，通过对大量窃电现象和原理的分析，提出 了一种采用无线采集器模式，实时监测用户一次侧电流，并且与用电 现场服务终端无缝衔接，来监测电力用户用电状态的技术。利用该技 术研制的无线防窃电系统在预防和打击不法用户非法窃电方面发挥 了积极的作用。三、应用前景全国 2006 年总发电量达到 28344 亿千瓦时，其中火电有 23573 亿千瓦时，占总发电量83.4%。2006 年全国平均供电煤耗379 克/千 瓦时，一吨煤只可以发电2500度左右。仅电煤一项，到2020 年中国 年需用煤量为40 亿吨，而我国已探明的煤炭储量为1145亿吨，仅能 维持 30年。30年后我们用什么照明？节能、降耗、防窃电意义重大！ 输电环节中的线损非常可观，现在江苏省总线损大概在 8.5%左右， 江苏一年使用2000亿度电，如果总电量下降0.1 个百分点的话，一 年就能省下2 亿度电，相当于节约煤炭7 万吨，相当于减少二氧化碳 排放1.7万吨。每年被窃240亿度电消耗的资源煤：400克煤X240 亿度电= 96亿千克煤。 2006年国家电网发电量约28344亿度，按照 国家平均线损率8.5%计算，线损电量约2409亿度，其中按照窃电占 线损的 10%计算，窃电损失达240 亿度电，计人民币120 多亿元。全 国 3000 万三相用户中，至少有 5 的用户窃电，约 150 万户。据估 计，目前全国窃电的比例约为线损总量的1020%。四、概 况作为用电营销自动化系统主要数据来源的用电管理终端在防窃 电方面由于只能监测二次侧的电流和电压，所以对防范计量回路窃电 和绕越计量表计和计量回路进行窃电的行为无能为力。目前用电营销自动化系统已经具备线损管理的功能，在有的电力 企业，已经可以实现具体线路的线损日结算，线损管理功能虽然可以 知道实施窃电用户所在的具体线路，可是却无法定位至某一具体用 户，检查范围广，查处难度大，并且在进行电量追补的时候，缺乏有 效的工具和数据。五、内 容1. 窃电的危害少数电力用户受利益的驱使，采取各种不法手段，实施窃电，造 成国家电能大量流失，损失惊人。窃电行为不但严重损害了供电企业 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， 而且给电网安全带来了严重威胁。2. 主要的窃电方式1) 欠压法窃电2) 欠流法窃电3) 移相法窃电4) 扩差法窃电5) 无表法窃电3. 主要的防窃电方式1) 改进电能表的铅封设计；2) 采用防窃电计量箱；3) 使用具有防窃电功能的电能表；4) 采用人工与便携式智能反窃电设备结合到现场查处窃电行为；5) 利用远程抄表技术通过在线查看计量装置工况判断是否有窃电 行为；6) 利用电力负荷管理系统的防窃电模块发现窃电行为。主要原理 为防窃电模块计量数据与电能表计量数据比对或与历史数据比 对发现窃电行为；7) 将高供高计与高供低计相结合。4. 防窃电技术的发展1) 采用随机检查的办法稽查人员应不定期到用户进行用电检查，这样做的目的除能发现 一些窃电户(主要是直入式隐蔽性窃电)外，更大的作用是给这些不 法用电者造成一定的心理压力，使其不至于明目张胆的进行窃电。2) 采用普查的办法 普查的进行，一般有以下几种办法：一是按用户的用电性质进行 普查；二是按用户用电容量进行普查；三是按用户的企业性质(国营、 集体、个体)进行普查。普查，是发现计量装置、内部管理存在问题 及对计量装置改造 摸底的最好办法。普查作为必要的工作，经常被 安排进行。但普查工作进行的是否大有成效，还决定于普查时所制定 的措施及要求检查的项目是否全面，一般来说以下几项：a) 装表质量，包括：装表环境是否有利于电能表的正常运转； 装表位置是否有利于抄表且不至于安装过低；二次线是否过长过细， 而未达到规程要求；电能表是否有震动及转盘摩擦现象；电流互感器 是否有发热及震动现象；铅封是否完好；是否有闸表同箱安装现象等。b) 电价，包括：执行电价是否正确；是否存在低接高的现象； 有不同用电性质的用户是否分表计量或核定比例。c) 互感器倍率是否正确，对于低压计量一次穿多匝才 能达到 要求倍率的电流互感器倍率应特别注意核定。d) 计量配置是否合理，包括：带电流互感器的计量装置是否 配 3(6)A 或 1.5(6)A 的电流表；是否严重 超表负荷用电或用电负荷 过低长时间达不到计量最低要求；是否存在继续使用淘汰型计量设 备。e) 是否存在超容量及转供电的现象。f) 计量箱是否加封加锁。3) 采用MIS系统分析的办法用电营销MIS系统反映了用户用电的基本情况，为用电稽查工作 提供了一个很好的平台，稽查人员可以经常查阅，掌握用户的基本用 电情况，并在MIS系统上直接发现一些问题。通过排查，筛选一些重 点用户，进行现场重点稽查，避免了稽查工作的盲目性。节省人力物 力，提高稽查工作的效率。4) 现场计量装置的检查方法 检查用电计量装置运转是否正常，不能只根据单项检查来判断是否有问题，必须进行全面的诊断，否则易顾此失彼。一般来说，下面 几项必须进行检查： 铅封； 电能表外观； 二次线； CT ； 安装环境； 管理质量。具体检查的办法应遵循以下的顺序：一看，铅封是否完好；螺丝 连接处是否松动，是否垫衬异物，是否锈蚀；二次线是否有接头；电 能表及 CT 外壳是 否破损；安装环境是否有利于方便抄表、防窃和电 能表正常运转；计量装置是否加封加锁；通过观察了解现场用电情况 等。二听，电能表运转是否有摩擦声音；拉合表内开关时是否有接触 器的动作声音等。三测，用钳型电流表测各电流回路是否有电流，电 流量大小，以此估算负荷及判断二次线是否断路；用秒表测电能表运 转速率，计算出表头瞬时功率，在考虑了负荷力率因素的基础上与估 算的负荷进行比较，以此判断电能表本体、接线或计量CT倍率是否 正常；用电压表测各电压回路是 否有电压，电压量值是否正常等。5. 防窃电技术的现状1) 营销自动化系统在国内推广顺利，按照国网公司营销部的总体 规划，在很短的时间内用电管理终端基本可以实现50 千伏安以 上变压器的全覆盖。2) 用电管理终端在营销自动化数据提供，负荷管理，应急指挥等 方面为保证电网安全稳定经济运行已经发挥了重要的作用。3) 作为用电营销自动化系统主要数据来源的用电管理终端在防窃 电方面由于只能监测二次侧的电流和电压，所以对防范计量回 路窃电和绕越计量表计和计量回路进行窃电的行为无能为力。4) 目前用电营销自动化系统已经具备线损管理的功能，在有的电力企业，已经可以实现具体线路的线损日结算，线损管理功能虽然可以知道实施窃电用户所在的具体线路，可是却无法定位至某一具体用户，检查范围广，查处难度大，并且在进行电量 追补的时候，缺乏有效的工具和数据。6. 目前防窃电方法的局限1) 突击检查，难以持久2) 全面普查，需要大量人力物力财力3) 窃电证据难以获取4) 不能迅速、准确地锁定窃电嫌疑人5) 窃电损失难以准确界定6) 二次侧防窃电设备容易被破坏7) 无法监控表前窃电8) 高供高计与高供低计相结合成本过高，且不实时7. 无线防窃电系统的组成1) 无线数据采集器2) 无线数据接收器3) 用电管理终端4) 窃电分析专家系统8. 无线防窃电系统的功能无线数据采集器无线数据采集器是本系统中最重要的部分,它基于虚电位原理进 行无线数据通讯，可以套/串接在客户变一次侧电力线上,用于采集、 处理、存储一次侧的三相电流。无线数据采集器由电流互感器、采样电路、高精度A/D转换、嵌入式微处理器 CPU(32 位 ARM 平台)、存储器、数传接口(无线微功 耗模块）等构成。 无线数据接收器无线数据接收器安装在客户专变二次侧，用于接收数据采集器的 采集的一次侧电流数据，并通过接口（ RS485/RS232/TTL）将数据传 输到现场终端设备（负荷管理终端、用电现场终端、电能采集终端等）。无线数据接收器由数传模块（无线微功耗模块）、嵌入式微处理 器CPU （32位ARM平台）、存储器和输出接口电路等构成。 用电管理终端采用DL/T645规约经RS485接口与无线数据接收器通信，抄收来 自无线数据接收器接收的一次侧电流值，同时抄读二次侧电能表的数 据。用电管理终端程序稍微修改，就可以在用电管理终端内部进行视 在功率的就地平衡。如果用电异常可以实现数据及告警信息通过GPRS 网络的上报。如果不修改用电管理终端程序，可以将一次侧和二次侧的数据通 过用电管理终端已有的信道上传到用电营销自动化系统的主站。 窃电分析专家系统窃电分析专家系统直接从用电营销自动化系统数据库里读取数 据，系统利用通过用电管理终端传输的无线数据采集器采集的数据， 计算出特定用户一次侧一定时间内的平均功率S1，同时通过计算多 功能电能表的数据，计算出二次侧相应时间内的平均功率S2。考虑 设备损耗以及表计和无线采集器精度的差异等原因，在系统内预设好 差值。当S2加差值的总和仍然小于S1时，系统判别为用电异常，系 统报警（一次侧和二次侧数据宽容值在主站软件里设定），系统报警 界面能够主动弹出并且可以通过短信的方式发送到特定人员的手机。9. 无线防窃电系统的优势1) 一次侧监测，二次侧与一次侧实时功率曲线比对，比对数据科 学准确。2) 全天候自动监控，节约人力物力。3) 实时监控，实时报警，可以就地平衡。4) 无线采集器全密封，无接点，无懈可击。5) 终端存储台变一次侧和二次侧负荷曲线，证据确凿，科学计算 被窃电量。6) 与现有系统无缝连接，投资少，见效快。7) 全天 24小时实时自动监控，报警及时，节约人力物力、财力；8) 迅速准确地锁定窃电嫌疑人，证据准确确凿；9) 为供电公司挽回巨额损失，投资回报率高。六、技术关键无线防窃电系统由无线采集器和无线接收器以及窃电分析 专家系统组成。无线采集器负责采集一次侧的电流值，并负责把 采集到的数据通过无线线道传输到无线接收器， 无线接收器与用 电营销自动化系统现场设备用电管理终端之间通过 RS-485 总 线方式进行数据交换，最终用电管理终端利用自身已有的信道， 将一次侧的电流值传输到用电营销自动化系统的主站。 系统工作 原理图如下：1）无线采集器无线采集器是本系统中最重要的部分 ,它基于虚电位原理进 行无线数据通讯，在一次侧安装。无线采集器的电源供应通过流 过电力线的电流产生的磁场转换过来， 无外接电源，无二次输出 全密封，无接点，用户很难破坏，杜绝了不法用户在计量回路进 行窃电的可能。无线采集器的所有器件都是用抗紫外线的环氧树 脂密封工艺封装，完全适应露天高 /低温和高湿环境 。（2）无线接收器 无线接收器可以内置在用电管理终端内部，也可以单独安装，安装容易，固定简单，接收器通过无线方式接收无线采集器传输的一次侧的电流数值，无线接收器 RS-485 接口支持多功能电表 DL/T645 规约。与用电管理终端无缝衔接。无线接收器程序 还支持通配符搜索，为以后无线接收器的即插即用做好了准备。（3）窃电分析专家系统 窃电分析专家系统直接从用电营销自动化系统数据库里读 取数据，系统利用通过用电管理终端传输的无线采集器采集的数 据，计算出特定用户一次侧一定时间内的平均功率S1，同时通过计算多功能电能表的数据， 计算出二次侧相应时间内的平均功 率S2。考虑设备损耗以及表计和无线采集器精度的差异等原因， 在系统内预设好差值。当 S2 加差值的总和仍然小于 S1 时，系统 判别为用电异常， 系统报警（一次侧和二次侧数据宽容值在主 站软件里设定），系统报警界面能够主动弹出并且可以通过短信 的方式发送到特定人员的手机。数据定时自动从用电营销自动化系统数据库倒入， 不需要手 动操作。系统根据异常曲线，分析可能采用的窃电手段，并且建议在 进行查处时重点应该关注的内容。七、技术经济指标无线数据采集器1）电流采集范围：（6100%） Ip2）线路电压等级：0.4035kV3）电流采集精度： 3 级4）无线传输距离：35m （视距）5）最大功耗：W2.5VA6）射频参数7）发射功率：10dBm，调制方式：GFSK8）工作环境温度：-35C+65C9）工作环境相对湿度：W98%无线数据接收器1）整机功率损耗：W1W2）供电电压：220/110/+12V，偏离土20%3）无线传输距离：35m （视距）4）射频参数5）发射功率：10dBm，调制方式：GFSK6）工作环境温度： -35C+65C7）工作环境相对湿度：W98%八、预期目标FQ2000 客户用电状况监测系统，也可称为防窃电系统是为 专门针对工业及商业客户用电运行状况监测和服务的需求而开 发研制的。该系统根据中国电科院在负荷监控、用电需求侧管理 领域多年的研究成果，结合先进的防窃电理念和丰富的现场经 验，是目前国内在防范工业和商业窃电领域先进适用的客户用电 状况实时监测系统。该系统已在多个国内供电公司投入实际运 行，并成功查处了多个现场的窃电行为， 为供电企业的用电检查， 线损分析，打击窃电，查漏追缴提供了必要的技术防范手段。国家电网线损管理明确要求管理线损不得超过发电量的 10% ，而电网线损由理论线损和管理线损构成。其中管理线损是 和供电企业的管理水平密切相关，电造成的线损电量，而造成管理线损的主要因素之一是窃电。每个地区窃电量都占着线损的一定比例， 从而反映了加强用 电管理、加大查处窃电的力度与线损的高低之间有直接的关系。 抓的紧，每年线损率至少可下降 1 %1.5 %。2006年我国发电 量约 28344 亿度，按照国家平均线损率 8.5% 计算，线损电量约 2409 亿度，其中按照窃电占线损的 10%计算，窃电损失达 240 亿 度电，约合人民币 120 亿元。全国 3000 万三相用户中，至少有 5%的用户窃电，约 150 万户。据估计，目前全国窃电的比例约为线损总量的1020%。国家通过节能法来加强节能减排的环保执法力度，同时国家 发改委要求在今后的两年内， 线损在原来的基础上再降低 0.36% 窃电损失 240 亿度电占总发电量 0.84%，如果完全控制窃电损失， 电力公司不仅可以超额完成国家降损指标， 而且大大提高了净利 润。九、技术实现方法（1）无线采集器采集器由电流互感器、采样电路、高精度 A/D 转换、嵌入式 微处理器 CPU（32 位 ARM 平台）、存储器、数传接口（无线微功 耗模块）等构成。一次侧电流流经互感器得到两路信号电流，一 路经宽流恒压电路转换为直流电压向采集器内部各电路供电， 另 一路经电流采样、 A/D 转换等环节处理后转换为数字信号并送 CPU。电流数据经CPU计算、存储和处理后，并随时通过无线数 传收发模块向 FQJ 数据接收器传送电流数据信息。（2）无线接收器接收器由数传模块 （无线微功耗模块）、嵌入式微处理器 CPU （32 位 ARM 平台）、存储器和输出接口电路等构成。数传模块接 收到一次侧 FQC 数据采集器发出的无线模拟信号后， 经过解调后 将模拟信号转换为一次侧电流数据，该电流数据经 CPU 计算、处 理和存储后就完成了数据的接收过程。 接收器可随时响应现场终 端的召测请求，按 DL/T 645 规约将处理过的电流 /功率数据上送 给现场终端。十、 技术路线数据采集器直接套 /串接在客户专变一次侧电力线上，用于 采集、处理、存储一次侧的三相电流，并经专门的信道（无线、 光纤、载波）将数据发送到专变二次侧的数据接收器，由接收器 将接收到的一次侧数据经 RS485 传送到现场终端设备 （负荷管理 终端、用电管理终端等） ，同时客户的多功能电能将采集的二次 侧数据也经 RS485 总线发送到场终端设备，经现场终端对专变 一、二次侧的负荷曲线的比对，可以通过公网或专网信道将比对 结果及用电异常告警信息及时上送到负荷管理主站和用电检查 人员。十一、协作单位中国电力科学研究院一直从事电力线通信领域的研究工作，在对 电力系统通信的充分研究与理解基础上，在该领域积累了较丰富的科 研实践经验，并培养了一批高素质的研究人员，形成了结构层次合理 的研究梯队。经过多年工作积累及国家电网公司项目的资助，我院通 讯所科研队伍结构合理，人员齐备，具有很强的科研开发能力。中国电力科学研究院从80 年代起，先后对中低压线路的载波技 术进行了深入地研究。在中压电力线路载波方面，先后成功的研究出 模拟和数字电力载波机，并已经大量的应用于电力系统。中国电力科 学研究院通讯所自1997年开始研究PLC技术，主要考虑PLC在低压 抄表系统通信中的应用，即低速PLC。在研究、开发、生产低速PLC 系统的同时，开始追踪国外高速PLC技术的发展，并于1999年5月 开始开展国家电网公司重点科技项目低压配电网(220V/380V)复合 通信方式研究，进行高速 PLC 系统的研究开发工作。该项目取得的 成果包括2Mbps和14Mbps的电力线高速通信设备，于2002年6月 20 日在沈阳通过了国家电力公司组织的验收。自 2001 年12 月起， 中国电力科学研究院又承担了国家电力公司重点科技项目实用化 45Mbps 高速 PLC 的研究和开发工作，在前期取得成果的基础上， 研制当前世界上最高速率(45Mbps )的电力线高速通信系统，已于2002 年10月起在沈阳建立具有200户规模的实验小区。中国电力科学研究院已有数个由国家电网公司和国家技术监督 局认证的质量检测站和专业实验室。通讯所负责的“配用电自动化系 统设备检测站”，专门从事电力负荷控制、集中抄表及用于配网自动 化的FTU和光调制解调器(modem)的检测。通讯所在国家电网公司 有关部门的指导和支持下，扩大和增加了许多科研内容和实验手段， 现有各种通信实验室和检测站的面积近800平方米。中国电力科学研究院通讯所所具备的研究水平和实验室条件可 以为项目相关实验开展提供有力保障。