基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能反竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

曾丹

摘要：為了解決傳統(tǒng)防竊電系統(tǒng)效果低的問題，供電企業(yè)開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能防盜系統(tǒng)，無論是硬件還是軟件都獲得了大幅度失誤升級。硬件系統(tǒng)在傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭載物聯(lián)網(wǎng)傳感器，直接監(jiān)控電表箱，改變了電表的工作方式以及電表和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能反竊電系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，期望所開發(fā)的智能反竊電系統(tǒng)能夠有效防止用戶偷電。

關(guān)鍵詞：供電企業(yè);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能系統(tǒng);反竊電技術(shù);設(shè)計(jì)分析

引言：

如今，反竊電工作已成為當(dāng)今供電企業(yè)管理工作中的重要組成部分。在非法用電、盜電糾紛頻發(fā)的情況下，將反竊電技術(shù)應(yīng)用在反竊電系統(tǒng)中，可以為電網(wǎng)良好運(yùn)行提供技術(shù)支持。目前，我國對竊電行為和反竊電工作的研究已經(jīng)取得了一定的成果。但仍存在用電量分析不正確、防盜電保護(hù)不完善等問題。所以說，本文通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于反竊電的防盜系統(tǒng)，結(jié)合相關(guān)檢測設(shè)備來確定用戶是否有偷電行為，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、智能反竊電硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以從硬件和軟件兩方面優(yōu)化智能反竊電系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)主要用于為軟件功能的實(shí)現(xiàn)提供輸出。同時(shí)，裝配系統(tǒng)的某些裝配設(shè)施也可以作為軟件系統(tǒng)的功能，從而已實(shí)現(xiàn)的硬件支持。

（一）物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)傳感器的作用是記錄網(wǎng)絡(luò)用戶的用電量，用各種參數(shù)的變化來進(jìn)行表示。安裝在智能反竊電系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器包括激光掃描儀、紅外傳感器等，將上述物聯(lián)網(wǎng)傳感器按照科學(xué)規(guī)范的連接方式進(jìn)行組合（如圖1所示），可以更好地將用電溫度變化的電信號通過物聯(lián)網(wǎng)顯示出來，并且信號隱蔽性強(qiáng)，不容易被竊電用戶發(fā)現(xiàn)。很容易發(fā)現(xiàn)電賊，而且非常隱蔽。

（二）智能電能表

電能表是電網(wǎng)中電能測量的最基礎(chǔ)的計(jì)量元件，在智能反竊電系統(tǒng)中選擇智能互感電能表，其工作原理是將電流電壓繼續(xù)采樣，然后進(jìn)行相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換，中央處理器進(jìn)行相應(yīng)的處理，最后在通信設(shè)備上進(jìn)行相應(yīng)的顯示。

（三）表箱開箱監(jiān)控器

電表箱上只安裝了兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器。值為 0 時(shí)，電表箱處于關(guān)閉位置，值為 1 時(shí)，電表箱處于打開位置，電表箱上方的監(jiān)控單元實(shí)時(shí)工作。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)傳感器單元的數(shù)值跳到1時(shí)，采集到的視頻信息立即上傳到網(wǎng)絡(luò)控制中心，以識別開箱的人是維修人員還是其他人員。如果不是維修員人員則通知就近的工作人員到達(dá)現(xiàn)場，這樣可以進(jìn)一步地提升反竊電系統(tǒng)的智能化管理水平。

（四）數(shù)據(jù)傳輸模塊

傳統(tǒng)的智能防盜電系統(tǒng)使用的傳輸設(shè)備是光纖傳輸，該裝置具有傳輸速率快、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但傳輸數(shù)據(jù)類型比較單一，單次傳輸僅支持一條傳輸線。GPRS技術(shù)用于解決光纖傳輸設(shè)備的局限性，該技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)分支，可以實(shí)現(xiàn)包裹服務(wù)的無線傳輸。選擇的傳輸介質(zhì)仍然是光纖傳輸介質(zhì)。設(shè)置串口配置為1個(gè)RS485和2個(gè)RS232，串口數(shù)據(jù)格式為8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位。通過對硬件參數(shù)進(jìn)行故障排除，這會在可通過GPRS調(diào)用的狀態(tài)下進(jìn)行，這有助于傳輸當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)。

二、智能反竊電軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)置竊電行為判別指標(biāo)

通過分析用戶的用電行為引起的倉庫移動，提出相應(yīng)的用電偏差。為了提高用戶防盜識別的準(zhǔn)確性，設(shè)置了防盜識別指標(biāo)。識別竊電的指標(biāo)包括電壓不平衡頻率、電流不平衡頻率、功率因數(shù)不平衡頻率等九個(gè)指標(biāo)。結(jié)合幾個(gè)判別指標(biāo)的數(shù)值和分?jǐn)?shù)，可以判斷用戶是否有異常耗電或偷電的現(xiàn)象發(fā)生。

（二）檢測用戶異常竊電行為

選擇合適的運(yùn)行次數(shù)，在協(xié)方差矩陣中構(gòu)造參數(shù)數(shù)據(jù)，定義網(wǎng)絡(luò)中的觀測點(diǎn)數(shù)為n，對于每個(gè)觀測點(diǎn)，觀測時(shí)間t的云峰參數(shù)的時(shí)間序列向量xi從每個(gè)點(diǎn)收集由操作參數(shù)數(shù)據(jù)導(dǎo)出的時(shí)間序列矩陣為：N維，然后根據(jù)譜分布得到對應(yīng)樣本的協(xié)方差矩陣類型和特征值密度函數(shù)，判斷盜竊。計(jì)算涉嫌偷電用戶在涉嫌偷電期間的耗電量，并計(jì)算出相關(guān)偷電行為的識別指標(biāo)值，進(jìn)而判斷該用戶是否有偷電行為。用戶對相應(yīng)電壓不對稱性的計(jì)算可以顯示三相電壓的平均絕對偏差。估計(jì)值越低，用戶電氣系統(tǒng)出現(xiàn)異常的風(fēng)險(xiǎn)就越低。然后分析交流電壓之間的偏差。如果發(fā)現(xiàn)交流電壓電流消耗異常，則需要計(jì)算電流不平衡指數(shù)。通過綜合多個(gè)評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，可以得到用戶異常盜竊行為的檢測結(jié)果。

（三）智能計(jì)算竊電量

用電用戶的竊電量就是該用戶對應(yīng)電網(wǎng)的線損量，接著利用竊電發(fā)生后的表計(jì)數(shù)據(jù)再次進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)算出的線損值即為竊電后線損值為該參數(shù)的取值情況與m（X）的計(jì)算結(jié)果有關(guān)。

（四）定位竊電位置

一般而言，電網(wǎng)供電的形式是將供電中心的電力用于電網(wǎng)中的用戶供電。當(dāng)電網(wǎng)中的任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生竊電現(xiàn)象時(shí)時(shí)，相應(yīng)的電網(wǎng)線路都會容易發(fā)生線損的現(xiàn)象。根據(jù)上述原理，以電網(wǎng)供電流向的反方向應(yīng)用定位搜索方法，定位竊電發(fā)生的準(zhǔn)確位置，確定有線損節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的用戶為竊電用戶。

（五）實(shí)現(xiàn)反竊電功能

整合供電運(yùn)行數(shù)據(jù)、用戶異常偷電行為檢測結(jié)果、偷電計(jì)算結(jié)果、偷電節(jié)點(diǎn)定位結(jié)果，實(shí)現(xiàn)反竊電的功能。當(dāng)確定電力用戶有竊電行為時(shí)，激活函數(shù)用于控制用戶對應(yīng)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓在0 V以下，即停止向該用戶供電。統(tǒng)計(jì)用戶的偷電情況，利用硬件設(shè)備反饋給用戶的電表箱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的防竊的電功能。

三、系統(tǒng)測試與分析

反竊電能力強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備是進(jìn)一步開展反竊電工作的基本保障，為了展示基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能防盜系統(tǒng)的應(yīng)用性能，需要根據(jù)往年對電網(wǎng)的能耗和因盜電現(xiàn)象造成的經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)研究。根據(jù)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能反盜電系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用流程，應(yīng)用于該區(qū)域的供電電網(wǎng)中。采集用戶用電量的數(shù)據(jù)，計(jì)算盜電現(xiàn)象所帶來的財(cái)務(wù)損失。防竊電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是基于電氣參數(shù)多特征融合分析和基于聚類算法的用電模式所分析的。加強(qiáng)對電能表下戶線和電力計(jì)量裝置的監(jiān)督和管理，增強(qiáng)供電計(jì)量設(shè)施的防盜可靠性，最大程度地遏制竊電的發(fā)生。現(xiàn)階段，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能反竊電系統(tǒng)的防盜保護(hù)率高達(dá)百分之九十九以上，具有較高的應(yīng)用效果，從而大幅度地降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。

結(jié)論：

綜上所述，隨著反竊電技術(shù)和措施的不斷改進(jìn)，竊電用戶的手段也在不斷提高著，所以反竊電工作是一項(xiàng)需要長期堅(jiān)持的工作，需要專業(yè)人員不斷地去研究、破解。本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的智能反竊電系統(tǒng)裝置可以快速、精準(zhǔn)地將符合竊電標(biāo)準(zhǔn)的用電查找出來，從而更好地保障供電的運(yùn)行秩序，保護(hù)供電企業(yè)自身的利益和國家財(cái)產(chǎn)不受到損害。

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