舊城改造過程中的線路防外破檢測方法研究

摘要：根據舊城改造項目低壓配電線路運行狀態與負載的特點，對線路防外破的檢測方法進行研究，結合線路負荷端電氣量在故障狀態下與正常運行狀態下的區別，對低壓配電線路被盜時所產生的故障類型進行判斷。該方法具有簡單、可靠、高效等特點，能及時有效制止低壓架空線路盜竊行為，為電網挽回大量經濟損失。

關鍵詞：低壓配電線路；舊城改造；防外破；防盜

中圖分類號：TM726.2 " "文獻標志碼：A " "文章編號：1671-0797（2023）02-0086-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.02.024

0 " "引言

近年來，深圳經濟發展迅速，引來大批開發商投資，深圳的舊城區不可避免地向現代化城市靠攏，在這個過程中，必然會涉及很多舊城改造項目。舊城改造會涉及住戶的搬遷，從而出現很多無人居住的房子，此時就會出現偷盜低壓架空線路的盜竊分子。巡邏隊在白天巡邏，所以盜竊者往往選擇在夜間行竊，城區內存在很多監控死角，因此盜竊架空線路的行為具有操作簡單、難發現、難追查、難治理、隨機性、突發性等特點，不僅給電網帶來了巨大的經濟損失，同時也給電網工作人員和社會治安人員帶來了不小的麻煩。

除盜竊因素外，一些施工操作不規范而破壞線路的人為因素也是導致線路破壞的主要原因之一，并且還會威脅施工人員的生命安全[1]。

針對上述問題，本文根據舊城改造項目低壓配電線路運行狀態與負載的特點，對線路防外破的檢測方法進行研究。

1 " "現狀分析

1.1 " "線路防外破檢測方案研究現狀

傳統的線路防外破檢測主要依靠人工巡檢，通常有以下幾種方式：（1）定期巡檢，由工作人員定期到現場進行查看；（2）故障后檢修，即線路故障后，檢修人員到事故現場進行故障排查；（3）固定視頻監控，在關鍵固定位置安裝監控，由值守人員通過屏幕遠程觀看現場情況[2-5]。

目前主流的線路防外破檢測方案為可視化巡視方案，即在輸電線路桿塔上安裝視頻監控拍攝裝置，利用人工智能領域的圖像識別技術識別出線路通道內的故障隱患，再通過無線3G/4G的通信方式獲取信息，最后將線路故障的預警信息通過推送技術上傳至巡視人員的手機App[6]。

在識別故障信息時所用到的核心技術可分為以下三個類別：傳統視頻監控技術、雷達技術、超聲波回聲測距技術[7]。

1.2 " "現有技術存在的問題

現有巡視方式在解決舊城改造過程中的線路盜竊問題時主要存在下列幾個問題：

（1）硬件設施投資較大，監控設備使用的流量成本較高。

（2）設備維護所需的人力、物力和成本較高。

（3）設備成像結果受天氣因素影響較大，在惡劣天氣下結果較差。

（4）AI算法還有很大的改善空間，目前有較高的誤報率。

2 " "斷電檢測法

2.1 " "舊城改造線路特點分析

為了防止盜竊行為的發生，往往需要用到更加簡單、可靠、高效的方案，而不需要投入過多的人力、物力和硬件設施，所以本文通過分析舊城改造過程中線路的特點來制定邏輯簡單、結果可靠的電力線路防外破檢測方法。

在舊城改造過程中，用戶搬遷致使配網的末端無負載，也導致線路被盜時不能及時發現，同時由于10 kV及以上線路外破告警裝置配備齊全，所以被盜的往往是線電壓為380 V的低壓架空線路。

根據以上特點，制定了一套通過斷電后的測量裝置的測量結果來判斷線路被盜后線路所發生的故障類型的方法，本文將其稱為“斷電檢測法”。在檢測裝置檢測出故障類型后，通過硬件裝置可與電網運維等相關工作人員進行通信，發出故障信息、地點信息和警告信息，便于工作人員了解具體情況，最終及時制止偷盜分子的盜竊行為。

2.2 " "方法原理

如圖1所示，在配網線路的負荷側安裝呈三相星型連接的3個電壓測量裝置，將電壓測量裝置用電壓表來代替，同時前文已提到舊城改造過程中配網末端處于空載狀態。圖中MCU表示微控制單元。

線路盜竊者造成的故障為從配電變壓器二次側出線到用戶電表箱之間線路的斷線故障，通常將這一段線路稱為表前線。當盜竊分子造成不同類型的線路故障時，電壓表的測量數值會發生相應變化，假設v1、v2、v3為電壓表V1、V2、V3的測量電壓值，下面根據圖1來討論以下幾種故障情況：

（1）正常運行狀態：v1、v2、v3均為220 V。

（2）當發生單相斷路故障時，例如當A相表前線斷線時，電壓表v1為0 V，其余兩表均為220 V，B相和C相斷線則同理。

（3）當發生兩相斷路故障時，例如當A、B兩相表前線斷線時，v1、v3為0 V，v2為220 V。

（4）當發生三相斷路故障時，無論開關K1是否閉合，v1、v2、v3的值均為0 V。開關K1用來與中性線斷線情況相區分，詳見下文。

2.3 " "方法改進

在實際情況中，經常出現偷盜分子盜取中性線的現象，所以對上述方法進行進一步的討論和改進，考慮中性線斷線情況。

（1）只有中性線斷線：此時只通過3個電壓表的測量結果無法與其他斷線故障做出區分，需要借助MCU編程控制或硬件設計等輔助手段將其中一個電壓表人為斷開，假設將電壓表V1斷開，則此時v2+v3=380 V。根據此特征可以將中性線斷線與其他故障區分開來。

（2）中性線斷線+單相斷線：此時無論哪一相線路發生單相斷線，都有v1+v2+v3=380 V。

（3）中性線斷線+兩相斷線：假設斷線相為A、B，該故障情況同樣需要借助MCU的程序控制，當v1、v2、v3的值均為0 V的結果傳給MCU時，MCU控制開關K1由斷開轉為閉合，此時v2由0 V轉變為220 V。注意：只有滿足v1=v2=v3=0 V時，才可讓K1閉合。

結果總結如表1所示。

3 " "硬件設計

根據前文所述的斷電檢測法可對MCU進行編程，最終以MCU為核心、與其他關鍵硬件電路所組成的硬件邏輯簡圖如圖2所示。圖2是圖1的后續部分，其左側的配電線路表前線即代表了圖1所示的內容。前文已提及V1、V2、V3為電壓測量裝置，在實際應用中使用電壓互感器進行電壓測量，以便將220 V的電壓信號轉換成MCU可讀取的小于5 V的電壓信號。MCU對整流后的電壓信號進行故障檢測，接收到故障信號后發送信號給NB-Iot模塊，最后由NB-Iot將告警短信發送至手機。

基于防盜竊目的，本硬件裝置的使用場景需要其24 h不間斷工作，所以供電電源應由電表箱中的220 V交流電經變壓器后再進行整流濾波供電。另一方面，由于在偷盜行為發生時會發生斷電，所以裝置需要在斷電期間由其他供電方式獲取能量完成告警信息的發送。

斷電期間的供電可采用以下兩種方案：

（1）采用外部鋰電池供電；

（2）在電路的電源位置并聯一個大電容。

裝置外殼采用導軌式塑料外殼，現場安裝位置為電表箱內的導軌上。與此同時，為精確定位故障位置，應在室外的配電線路上每隔一段距離安裝一臺斷電檢測裝置。安裝方式如下：首先對線路外絕緣剝皮，然后將裝置的電壓互感器測量端子通過線夾夾在線路上，最后做好絕緣防護工作。另一方面，由于220 V的配電線路不可避免地會對裝置產生電磁干擾，所以裝置應充分考慮抗電磁干擾性能。

提高裝置的抗電磁干擾性能，有以下幾種方式：

（1）選用頻率較低的MCU；

（2）在電源處設計減小電源噪聲的電路；

（3）合理分布元件，盡量避免電路信號線間的交叉干擾。

由于裝置安裝地點為室外，應進一步考慮裝置的防水與散熱性能，在設計電路時通過對器件進行合理排布增強散熱性能，選擇外殼時，應選擇有散熱孔的散熱性能良好的外殼。防水方面，應在塑料外殼的最外層加上一層金屬外殼。

考慮到金屬外殼對天線信號具有屏蔽作用，NB-Iot模塊所連接的天線應放置在金屬外殼外部。通過對金屬外殼進行打孔并在孔位處安裝防水接頭充分提升防水性能。

4 " "結語

據統計，2021年深圳僅一條街道內丟失的低壓架空線路就長達千米，整個深圳因盜竊架空線路而造成的經濟損失可達數十萬元。

為制止低壓架空線路的偷盜現象，本文提出了斷電檢測法，該方法具有簡單、可靠、高效的優點，且所搭配的硬件成本低、壽命長、抵抗自然環境能力強，完全適用于防盜的應用場景。裝置可在識別出線路故障后將故障發生地點和故障類型第一時間以告警短信的方式發送給相關工作人員，便于及時發現并追回被盜的線路，將犯罪分子繩之以法，以防類似事件的發生，對減小電網經濟損失和提升社會治安水平具有重要意義。

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[6] 俞嘯玲.輸電線路防外破智能監控系統研究[J].中國高新科技，2021（22）：20-21.

[7] 易歡歡.輸電線路防外破在線巡檢系統研究[D].宜昌：三峽大學，2019.

收稿日期：2022-09-15

作者簡介：鄭佳宜（1994—），女，廣東汕頭人，助理工程師，研究方向：設備管理。