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CN201956930U - 基于gfsk无线数据通信技术的新型电力防窃电系统 - Google Patents

基于gfsk无线数据通信技术的新型电力防窃电系统 Download PDF

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CN201956930U CN2010206420776U CN201020642077U CN201956930U CN 201956930 U CN201956930 U CN 201956930U CN 2010206420776 U CN2010206420776 U CN 2010206420776U CN 201020642077 U CN201020642077 U CN 201020642077U CN 201956930 U CN201956930 U CN 201956930U
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孙文英
庞剑英
王玉国
张顺生
杨卫东
章志杰
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Abstract

本实用新型涉及一种基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，它能够迅速准确地锁定窃电用户并实时报警，同时将此时的一二次侧负荷曲线存储于终端存储台或窃电分析专家系统中，科学计算被窃电量，将电能计量和窃电损失降低到最低程度。它包括无线采集器，无线采集器通过无线GFSK方式与无线接收器通信，无线接收器和多功能电表均与用电管理终端通信，用电管理终端通过网络与用电营销自动化系统主站通信，用电营销自动化系统主站通信通过防火墙与交换机通信，交换机与主机通信。

Description

基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统
技术领域
本实用新型涉及一种防窃电系统，尤其涉及一种基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统。
背景技术
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电费，这是保证电力企业健康发展的重要手段。但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供电企业的合法权益，扰乱正常的供用电秩序，而且给电网安全带来了严重威胁。
窃电的手法很多，最常见的是从电能计量的基本原理入手。具体窃电方法主要有欠压法、欠流法、移相法、扩差法、无表法。(1)欠压法窃电。即将接入电能计量设备的电压回路断开或松掉，导致电压回路失压或欠压。(2)欠流法窃电。即对接入电能计量设备的电流回路实施短路或开路，造成流入计量设备的电流减少。(3)移相法窃电，也称错相法窃电或相角法窃电。即改变电能计量设备电压回路或电流回路的接线，从而改变计量设备正确的电压或电流相位关系，使电能计量不准。(4)扩差法窃电。从物理上破坏电能计量设备的计量机理，扩大电能计量设备误差。(5)表前分流窃电。在电能计量设备前私自接线用电，使一部分电流没有流经计量设备，使电量少计。
针对上述窃电手法，市场上出现了不少防窃电技术和产品。目前，防治窃电的主要技术措施包括：改进电能表的铅封设计；采用防窃电计量箱；使用具有防窃电功能的电能表；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；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；利用电力负荷管理系统的防窃电模块发现窃电行为以及将高供高计与高供低计相结合等。但当前防窃电技术存在一定的缺陷：
对于电压法及错相法窃电可采用高速交流采样芯片采集相电压、电流信号，通过与阈值电压相比较可判断是否存在失压或欠压；同时，采用傅立叶算法可计算电流与电压间的相量角，从而判断是否存在错相窃电。对于扩差法窃电及表前分流窃电，主要采取硬件防范措施，如采用专用计量箱或电表箱、封闭变压器低压出线端至计量设备的导体、采用防撬铅封等。但由于上述手段只能监测二次侧的电流和电压，所以这些技术对防范计量回路的窃电以及绕越计量表计、回路的窃电行为无能为力。
目前营销自动化系统发展迅速，覆盖面逐渐扩大，通过其用户管理终端可进行负荷管理、 应急指挥等电网通信调度。当前的防窃电技术基本没有考虑现有营销自动化系统发展的现状，在上报用户窃电行为时，均需加装专用通信信道才能通知用电检查人员，增加了系统投资和运行费用。有的防窃电系统即使考虑营销自动化系统，可确定实施窃电用户所在的具体线路，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支持。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，它能够迅速准确地锁定窃电用户并实时报警，同时将此时的一二次侧负荷曲线存储于终端存储台或窃电分析专家系统中，科学计算被窃电量，将电能计量和窃电损失降低到最低程度。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，它包括无线采集器，无线采集器通过无线GFSK方式与无线接收器通信，无线接收器和多功能电表均与用电管理终端通信，用电管理终端通过网络与用电营销自动化系统主站通信，用电营销自动化系统主站通信通过防火墙与交换机通信，交换机与主机通信。
所述无线采集器包括电流互感器，它与采样电路连接，采样电路与高精度A/D转换电路连接，高精度A/D转换电路与嵌入式微处理器CPU I连接，嵌入式微处理器CPU I分别与存储器I和数据传输模块I连接，数据传输模块I通过GFSK方式与无线接收器。
所述电路互感器套/串接在客户变一次侧电力线上。
所述无线数据接收器安装在客户专变二次侧，包括数传模块II，数传模块II与嵌入式微处理器CPU II连接，嵌入式微处理器CPU II与存储器II和输出接口电路连接。
所述输出接口为RS485或RS232或TTL接口。
本实用新型给出了一种基于GFSK无线数据通信技术的新型防窃电系统。该系统主要由无线采集器、无线接收器以及窃电分析专家系统组成。针对绝大多数防窃电系统无法检测一次侧数据的劣势，系统通过套/串接在客户变一次侧电力线上无线采集器采集一次侧电量数据，并通过无线接收器将其传输至营销自动化系统。终端设备经过窃电专家系统计算比较一次侧与二次侧的功率差值来判断用户是否存在窃电行为。无线采集器与无线接收器之间运用无线GFSK方式传输数据，保证通信的快速准确。
系统可对整个电网进行全天候的自动监控，当发生窃电行为时，能够迅速准确地锁定窃电用户并实时报警，同时将此时的一二次侧负荷曲线存储于终端存储台或窃电分析专家系统 中，科学计算被窃电量，将电能计量和窃电损失降低到最低程度。
本实用新型使用一次侧和二次侧的平均功率，通过比较二者数值判断是否存在窃电情况。其判据为公式(1)、(2)所示：
ΔS＞Sp              (1)
ΔS＝S1-S2           (2)
式中，Sp为窃电判断阀值，由无线防窃电系统给定。ΔS为一二侧平均功率差；S1为一次侧的平均功率，S2为二次侧的平均功率。S1的计算使用电营销自动化系统数据库中一次侧电流信号，S2则为从多功能电表中得出二次侧的平均功率。
无线防窃电系统首先通过无线采集器对一次侧的电流信号进行采样，通过无线接收器传输至用电营销自动化系统的数据库中。窃电分析专家系统一方面通过计算数据库中的信息，得到一次侧平均功率S1；另一方面从多功能电表中得出二次侧的平均功率S2。通过比对S1与S2的差值，专家系统根据事先确定阀值Sp来判定该次采样是否超标。若确定为窃电，系统自动发出报警，定位违规位置。
1.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，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。基于虚电位原理进行无线数据通讯，无线数据采集器可以套/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。
为了适应露天高/低温和高湿环境，无线采集器的所有器件都采用抗紫外线的环氧树脂密封工艺封装。其电源供应通过流经电力线电流产生的磁场转换而来，无需外接，无二次输出，全密封、无接点，用户很难破坏，从而杜绝了不法用户在计量回路进行窃电的可能。
2.无线数据接收器
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，安装在客户专变二次侧，用于接收数据采集器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)。
无线接收器通过无线GFSK方式接收无线采集器传输的一次侧电流数值。GFSK(高斯频移键控)调制是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后，再进行FSK调制的数字调制方式。其数据传输率可达1M symbols/s，最大发射功率+10dBm，无线接收器内置数据协议，CRC检错无乱码输出，具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所希望的特性。接收 器接口支持多功能电表DL/T645规约，可与用电管理终端实现无缝衔接。支持通配符搜索，可为以后无线接收器即插即用做好准备。
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，系统通过用电管理终端的无线采集器收集数据，并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，得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，可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)。报警界面主动弹出并且通过短信发送到特定人员的手机上。系统根据异常曲线，分析可能采用的窃电手段，并建议在进行查处时重点关注。
4.用电管理终端
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，收集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。若修改用电管理终端程序，可以实现用电管理终端内部进行视在功率的就地平衡，判断是否存在用电异常，如果用电异常则通过GPRS网络上传数据及告警信息。如果不修改用电管理终端程序，终端则通过已有信道上传一次侧和二次侧的数据至用电营销自动化系统的主站，由窃电分析专家系统进行分析判断。
本实用新型的有益效果是：
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。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中，1无线采集器，2无线接收器，3多功能电表，4用电管理终端，5用电营销自动化系统主站，6防火墙，7交换机，8主机。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
图1中，它包括无线采集器1，无线采集器1通过无线GFSK方式与无线接收器2通信，无线接收器2和多功能电表3均与用电管理终端4通信，用电管理终端4通过网络与用电营销自动化系统主站5(即相应的计算机)通信，用电营销自动化系统主站5通信通过防火墙6与交换机7通信，交换机7与主机8通信。主机8内安装有窃电分析专家系统软件。
无线采集器1包括电流互感器，它与采样电路连接，采样电路与高精度A/D转换电路连接，高精度A/D转换电路与嵌入式微处理器CPU I连接，嵌入式微处理器CPU I分别与存储器I和数据传输模块I连接，数据传输模块I通过GFSK方式与无线接收器。电路互感器套/串接在客户变一次侧电力线上。
无线数据接收器2安装在客户专变二次侧，包括数传模块II，数传模块II与嵌入式微处理器CPU II连接，嵌入式微处理器CPU II与存储器II和输出接口电路连接。输出接口为RS485或RS232或TTL接口。

Claims (5)

1.一种基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，其特征是，它包括无线采集器，无线采集器通过无线GFSK方式与无线接收器通信，无线接收器和多功能电表均与用电管理终端通信，用电管理终端通过网络与用电营销自动化系统主站通信，用电营销自动化系统主站通信通过防火墙与交换机通信，交换机与主机通信。
2.如权利要求1所述的基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，其特征是，所述无线采集器包括电流互感器，它与采样电路连接，采样电路与高精度A/D转换电路连接，高精度A/D转换电路与嵌入式微处理器CPU I连接，嵌入式微处理器CPU I分别与存储器I和数据传输模块I连接，数据传输模块I通过GFSK方式与无线接收器。
3.如权利要求2所述的基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，其特征是，所述电路互感器套/串接在客户变一次侧电力线上。
4.如权利要求1所述的基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，其特征是，所述无线数据接收器安装在客户专变二次侧，包括数传模块II，数传模块II与嵌入式微处理器CPU II连接，嵌入式微处理器CPU II与存储器II和输出接口电路连接。
5.如权利要求4所述的基于GFSK无线数据通信技术的新型电力防窃电系统，其特征是，所述输出接口为RS485或RS232或TTL接口。
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