一、概 述

隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國市場經(jīng)濟也飛速發(fā)展，電力作為我國生產(chǎn)及國民經(jīng)濟必須的能源供應近年已呈現(xiàn)供不應求的局勢。同時隨著銅價的一路飆升，回收價格居高不下，社會治安問題也呈上升趨勢，偷盜、搶劫犯罪案件層出不窮，犯罪分子瘋狂作案，有恃無恐地偷盜、搶劫、破壞電力設施及電力線路，使國家的電力供應及財產(chǎn)遭受巨大的破壞，人們的生產(chǎn)及生活遭受巨大的干擾及損失。也給供電部門、有關企業(yè)的管理、維護工作帶來巨大的壓力，對供電企業(yè)的經(jīng)濟利益和社會利益造成巨大的損失。根據(jù)我們收集的資料估算，一個縣每年因此造成的直接經(jīng)濟損失都在100萬元以上，中小城市200萬元以上，發(fā)達地區(qū)的一個供電所的直接經(jīng)濟損失都在100萬元左右。
另外，隨著大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的逐步完善，使我國配電網(wǎng)得到了很大的改善， 配電網(wǎng)硬件設施和網(wǎng)絡架構明顯加強，電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行有了切實的保障。而廣大電力用戶對電能質(zhì)量和供電服務,則相應提出了更高的要求，需要配變管理實現(xiàn)精細化、科學化、數(shù)字化和集中化管理，有效提高用電質(zhì)量、改善企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益。需要建立電力設備防盜報警系統(tǒng)、配變監(jiān)測分析系統(tǒng)、電壓監(jiān)測管理系統(tǒng)、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)實現(xiàn)科學、精細的配電管理，實時掌握配變運行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)、處理故障，保證供電質(zhì)量。同時根據(jù)在電網(wǎng)建設中避免重復投資建設，降低系統(tǒng)建設成本的要求，本方案將電力設備防盜報警系統(tǒng)、配變監(jiān)測系統(tǒng)和電壓監(jiān)測系統(tǒng)結合在一起，通過一個GPRS通道，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測、管理。
我司技術人員科學地利用電力低壓配電臺區(qū)內(nèi)電力網(wǎng)絡資源，利用電力線載波通信方式設計出一種性能穩(wěn)定、可靠性高、報警準確的電力線防盜報警監(jiān)測系統(tǒng)。 本系統(tǒng)綜合應用了電力監(jiān)測技術、數(shù)字電路、電力載波擴頻通信技術、微處理器、GPRS/CDMA1x遠程通信技術和計算機應用技術等，能準確判斷出線纜、設備被盜位置，主站系統(tǒng)通過電話、手機和聲光提示報警,讓管理維護人員能夠及時掌握盜竊和故障信息，及時處理，降低損失。同時實時監(jiān)測配變運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、處理故障，通過專業(yè)的配變管理系統(tǒng)軟件分析處理數(shù)據(jù)，查詢各項參數(shù)的報表、曲線等，為營銷系統(tǒng)、線損分析、負荷預測和擴容報裝規(guī)劃提供科學的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)配變管理的信息化、科學化和精細化管理。

二、方案簡述

該系統(tǒng)由線路報警集中器、線路報警終端、配電綜合監(jiān)測儀、《電力設備防盜報警監(jiān)測系統(tǒng)》軟件和GPRS通信終端、中國移動或中國聯(lián)通無線網(wǎng)絡、低壓電力線路和電力行業(yè)內(nèi)部網(wǎng)等構成。

1.1  系統(tǒng)示意圖（如圖1-1，1-2示）
將線路報警終端安裝在臺區(qū)線路的負荷末梢和骨干線路的某些節(jié)點上，將線路報警集中器安裝在10kV配電變壓器出線側(cè)。線路報警終端監(jiān)測線路的電源狀態(tài)。線路報警集中器通過電力線載波通信查詢線路報警終端狀態(tài)，并讀取線路報警終端監(jiān)測到的數(shù)據(jù)。線路報警集中器通過查詢的結果和線路報警終端發(fā)送的數(shù)據(jù)判斷線路故障情況，并將故障信息通過移動的GPRS通信發(fā)送至電力設備防盜報警系統(tǒng)主站，主站系統(tǒng)根據(jù)故障點的網(wǎng)絡結構圖判斷出故障點的具體位置，并通過電話、手機和聲光提示報警。配電綜合監(jiān)測儀安裝在配變臺區(qū)的出線端，監(jiān)測配變運行的電壓、電流、頻率、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，同時報警集中器通過RS232通信轉(zhuǎn)發(fā)配電綜合監(jiān)測儀數(shù)據(jù)，通過GPRS通道將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。各供電所工作站通過電力設備防盜報警系統(tǒng)客戶端軟件實時查詢各配變臺區(qū)線路、設備的在線數(shù)據(jù)狀態(tài)和數(shù)據(jù)等，在盜竊報警發(fā)生后也在客戶端顯示報警信息。

臺區(qū)內(nèi)各線路報警終端、報警集中器、GPRS通信終端和配電綜合監(jiān)測儀的安裝、運行模擬圖，如圖1-2示。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向及處理過程，如系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖，圖1-3所示。

三、方案原理

系統(tǒng)采用移動GPRS專業(yè)無線數(shù)據(jù)（無線DDN）傳輸通道和低壓電力線載波通信，具有網(wǎng)絡覆蓋面廣，無需建設網(wǎng)絡，費用低廉，移動靈活和數(shù)據(jù)安全等特點。
線路報警終端直接接入到低壓線路的三相四線回路，通過微處理器判斷各相線路電源狀態(tài)，同時結合低壓電力載波通信技術，將監(jiān)測點故障狀態(tài)準確判斷，具備警笛聲光報警接口。終端設計原理簡潔、實用，功能完善，具有穩(wěn)定、可靠、準確、易維護、性價比高等優(yōu)點。
配電綜合監(jiān)測儀實時監(jiān)測電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數(shù)、電能量等用電參數(shù)，計算負荷率、三相不平衡率。可以設定統(tǒng)計時間的間隔，在定時數(shù)據(jù)、告警信息和故障信息產(chǎn)生后主動將數(shù)據(jù)發(fā)送至報警集中器。
線路報警集中器具有實時日歷時鐘、參數(shù)設置、存儲、告警、通信和故障判斷等功能。本方案主要針對電力線報警功能作詳細闡述，線路報警集中器采用載波通信技術和GPRS通信技術，通過監(jiān)測信息、線路報警終端通信狀態(tài)、線路報警終端監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷線路故障點情況，在故障時立即將故障信息發(fā)送至主站。
電力局通過APN專線方式連接到移動公司GPRS路由器，移動公司提供配置固定的APN用戶名稱和固定IP資源、隧道及保密傳輸協(xié)議。線路報警集中器通過GPRS網(wǎng)絡以專用APN通道的方式與電力局信息中心數(shù)據(jù)庫服務器進行數(shù)據(jù)交互,電力局局域網(wǎng)內(nèi)的任意授權用戶可以訪問該服務器,查看分析數(shù)據(jù)。在供電所運行的電力設備防盜報警系統(tǒng)客戶端軟件將該供電所管理轄區(qū)內(nèi)出現(xiàn)故障的線路進行準確定位告警，通知相關線路管理、維護人員。

四、系統(tǒng)功能簡介

4.1  監(jiān)測功能
24小時監(jiān)測臺區(qū)內(nèi)線路及設備運行狀態(tài)，發(fā)生盜竊事件和線路、設備故障立即告警。
實時監(jiān)測配變用電數(shù)據(jù)，測量電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數(shù)、電能量等用電參數(shù)，計算負荷率、三相不平衡率。
記錄被監(jiān)測電源的停電時間和運行時間，統(tǒng)計供電可靠率。
記錄被監(jiān)測電源的每天電壓越上、下限時間，并計算電壓合格率。

4.2  電力線、設備防盜報警及事件告警功能
10kV臺區(qū)變壓器進線三相或某相斷開，發(fā)出告警信號。
10kV臺區(qū)變壓器出線三相或某相斷開，發(fā)送告警信號。
臺區(qū)內(nèi)0.4kV某段主干線路斷開，發(fā)送告警信號并發(fā)出報警信息。
臺區(qū)內(nèi)0.4kV某條支線斷開，發(fā)送告警信號并發(fā)出報警信息。
竊賊采用預先搭線方式，在用電低谷時剪斷某段線路的相線時，發(fā)送告警信號并發(fā)出報警信息。
通過將三相負載轉(zhuǎn)移到某相的方式，在用電低谷時剪斷某段線路的兩相時，發(fā)出告警信號。
注：以上斷開信號含A、B、C三相和零線任一根線路斷開。

4.3  通信功能
載波通信功能：實現(xiàn)臺區(qū)內(nèi)24小時100％全網(wǎng)覆蓋。
GPRS遠程通信功能：遠程無線通信，覆蓋面廣，無需網(wǎng)絡建設，運行、維護成本低。

五、主要技術指標

5.1  線路報警集中器
5.1.1　額定技術參數(shù)
額定電壓Un：   3×220V/380V(三相四線)
電壓測量范圍： ±20％Un
額定頻率：     50Hz

5.1.2　防盜報警技術參數(shù)
臺區(qū)內(nèi)通信方式：  電力線載波
報警方式：    自動報警（聲光報警、電話、手機短信）
布防區(qū)域及時間：24小時臺區(qū)內(nèi)主干線和所有支線的三相四線回路
靈敏度：發(fā)生故障后，在3～30s內(nèi)成功發(fā)出報警信號
報警信息內(nèi)容：臺變名稱編號、線路位置、警情發(fā)生時間、報警時間等
識別高水平盜竊手段：
全臺區(qū)斷電后竊線，可自動識別停電或錯峰狀態(tài)還是電力設備被盜竊
盜竊臺區(qū)內(nèi)某段主干線路
盜竊臺區(qū)內(nèi)某支線的任一回路
通過預先搭接的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的三相相線
通過將三相負荷轉(zhuǎn)移到某相的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的兩相。

5.1.3 內(nèi)置閃存容量
存儲容量：存儲容量1M～8M字節(jié)，可連續(xù)存儲180日以上的集中器運行數(shù)據(jù)。

5.1.4 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及遠程通訊配置要求
具備RS232通訊接口，可與配電綜合監(jiān)測儀通信，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA1x通信發(fā)送至主站。

5.1.5 工作電源要求
采用三相電源供電，斷一相、另兩相仍能正常工作。
正常工作電壓：0.7Un～1.2Un

5.1.6 時鐘誤差
時鐘誤差：≤0.5秒/日（23℃）

5.1.7 數(shù)據(jù)保存時間
數(shù)據(jù)保護：斷電后數(shù)據(jù)保存時間≥10年。

5.1.8 工作條件
工作溫度：－25℃－+70℃　

5.1.9 產(chǎn)品功耗
功耗：≤3.8VA/400V

5.1.10　其他
平均無故障時間(MTBF)≥50000小時。

5.2  線路報警終端
5.2.1　工作電源要求
采用單相電源供電，正常工作電壓：0.7Un～1.2Un

5.2.2　通信方式
單相電力線載波，波特率300～1200bps

5.2.3　監(jiān)測數(shù)據(jù)
三相四線電壓回路

5.2.4　工作條件
工作溫度：－25℃－+70℃
　
5.2.5　產(chǎn)品功耗
功耗：≤1W

5.2.6　安裝方式
戶外桿上、墻面掛裝

5.2.7 安全及防護
具有防水、防潮、耐高溫、防雷擊等功能

5.2.8 選配接口
*現(xiàn)場警笛聲光報警接口和備用電池。

5.3  配電綜合監(jiān)測儀    （選配裝置）
5.3.1 配電綜合測控儀符合的國家標準和行業(yè)標準：
1)DL/500-92 電壓監(jiān)測儀訂貨技術條件
2)GB12325-90 電能質(zhì)量  供電電壓允許偏差
3)GF-115-03 電力系統(tǒng)電壓與無功技術導則
4)GF-116-03 電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定
5)GB/T14549-93 電能質(zhì)量  公用電網(wǎng)諧波
6)GB11920—89 電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件
7)GB/T6587-86 電子測量儀器環(huán)境試驗
8)GB/T4793-84 電子測量儀器安全要求
9)GB/T11463-89 電子測量儀器可靠性試驗
10)SD325-89 電力系統(tǒng)電壓和無功技術導則
11)DL/T 614-1997 多功能電能表
12)DL/T 645-1997 多功能電能表通訊規(guī)約
13)DL/T 721-2000 配網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端

5.3.2 產(chǎn)品質(zhì)量證書
產(chǎn)品具有《制造計量器具許可證》
產(chǎn)品通過《電力工業(yè)部無功補償成套裝置質(zhì)量檢驗測試中心的低壓無功補償控制器產(chǎn)品型式試驗和電壓監(jiān)測儀產(chǎn)品型式試驗》。

5.3.3 產(chǎn)品主要技術要求
工作環(huán)境：T -20℃～+55℃ C.H≤85%；極限運行條件≤+70℃，C.H≤90%

5.3.4額定技術參數(shù)
被監(jiān)測額定電壓Un： 3×220V/380V(三相四線) 
被監(jiān)測額定電流In： 5A（三相）
被監(jiān)測的電力系統(tǒng)額定頻率： 50Hz

5.3.5 主要性能
5.3.5.1監(jiān)測數(shù)據(jù)種類
測定每5分鐘（時間可調(diào)）電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數(shù)、電能量等用電參數(shù)，計算負荷率、三相不平衡率。
記錄被監(jiān)測電源的停電時間和運行時間，統(tǒng)計供電可靠率。
記錄被監(jiān)測電源的每天電壓越上、下限時間，并計算電壓合格率。
按照用戶設置時間間隔，將測量數(shù)據(jù)的平均值定時存儲在非易失性存儲器中。
具有電力參數(shù)越限告警和裝置故障自檢告警功能。

5.3.5.2數(shù)據(jù)采集及輸出
采用GPRS設備遠程無線傳輸數(shù)據(jù)，通訊速率不低于9600bps。
具備一個RS485數(shù)據(jù)輸出接口和一個USB數(shù)據(jù)輸出接口或者近距離無線通信接口。(RS485可以與多功能電能表通信，通信規(guī)約可以定制)

5.3.5.3 現(xiàn)場顯示
128×64點陣中文液晶顯示，自動背光控制。
通過顯示面板顯示以上測量，計算及記錄參數(shù)，電壓、電流、相位、功率等測量值可三相同屏顯示，并可通過按鍵操作切換顯示各類參數(shù)。
 
5.3.6主要技術指標
電壓監(jiān)測范圍：176～265V
電流監(jiān)測范圍：0～6A
計量準確度
電壓測量  0.5級　有功功率  0.5級                        
電流測量  0.5級    無功功率  1.0級
頻率測量  0.1級    有功電量  1.0級                        
功率因數(shù)  1.0級    無功電量  2.0級
時鐘精度：0.5秒/日（23℃）
存儲容量
連續(xù)84日用電數(shù)據(jù)記錄（每15分鐘記錄一次）。
工作電源
采用三相電源供電，斷一相、兩相仍能正常工作，預留外部電源接口，并按適當數(shù)量提供備用電源，能在停電狀態(tài)下采集數(shù)據(jù)。
掉電后數(shù)據(jù)能保存≥10年
掉電后時鐘正常運行時間≥10年
電流接線端子能滿足4mm2銅線，電壓端子能滿足2.5 mm2銅線。
采用面板式和后板式安裝（可選）。

5.4  配電線路防盜報警監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能
1、通過GPRS、CDMA1x與通過無線方式接入的子站通訊。
2、以中間站的方式提供實時數(shù)據(jù)庫，方便本系統(tǒng)和第3方系統(tǒng)獲取實時遙
測信息、遙信信息及告警信息。
3、提供聲光告警提示報警，將盜竊報警信息通過電話、手機短信或與系統(tǒng)連接的其它通信方式發(fā)送至相關管理部門或人員實現(xiàn)報警。
4、提供通道監(jiān)視數(shù)據(jù)，監(jiān)視每個通道的通訊原始碼數(shù)據(jù)?？蓡印和蝹€通訊鏈路的監(jiān)視任務。幫助運維人員判斷通訊故障。并可將通訊原始碼保存為文本文件，以供我公司售后服務人員幫助判斷通訊故障。
5、提供遙控、遙調(diào)和定值參數(shù)設定界面，便于用戶執(zhí)行相關操作。
6、顯示帶時標的SOE事件信息。
7、存歷史數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
8、告警信息分類后，按值班輪流表，分別發(fā)送到不同的責任人手機上。
9、配置管理
提供系統(tǒng)配置功能操作，并記錄詳細的操作記錄。包括用戶管理、設備管理、通訊鏈路管理等一系列的配置管理工作。
10、歷史數(shù)據(jù)、報表曲線查詢
查詢歷史數(shù)據(jù)、報表、曲線并打印。各種歷史數(shù)據(jù)和報表，均可保存為HTML格式，方便傳輸和數(shù)據(jù)交換。可用EXCEL和IE瀏覽器方便的閱讀。

六、系統(tǒng)特點

1、報警終端對電力線路電壓信號進行采樣分析，以此來判別電力線路的正常狀態(tài)，實時有效地監(jiān)測電力線路或電力變壓器等設施，在發(fā)生缺相、斷電、斷路或遭到其它人為破壞時，系統(tǒng)及時分析和邏輯判斷，并迅捷報警，告之地點、時間、原因。
2、利用現(xiàn)有電纜傳輸監(jiān)控信號（電力載波通信），不用鋪設線路，安裝、維護方便，零運行成本。 
3、遠程監(jiān)控采用GPRS/CDMA1x通道，無需網(wǎng)絡建設、運行、維護成本低，系統(tǒng)建設投入產(chǎn)出比高。
4、信息反應快捷。系統(tǒng)可在3至30秒內(nèi)發(fā)出報警信號。 
5、報警信息準確，內(nèi)容包括：配變名稱、編號、線路位置、警情發(fā)生時間、報警時間等。
6、可識別各種高水平盜竊手段
全臺區(qū)斷電后竊線
盜竊臺區(qū)內(nèi)某段主干線路
盜竊臺區(qū)內(nèi)某支線的任一回路
通過預先搭接的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的三相相線
通過將三相負荷轉(zhuǎn)移到某相的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的兩相。
7、可自動識別停電還是電力設備被盜。
8、將電力設備防盜和配變監(jiān)測管理集中在一起，采用一個通信通道，避免重復投資建設，降低系統(tǒng)建設成本。
9、系統(tǒng)的分層、分級、分布式管理的設計思想為系統(tǒng)進行方便的擴展提供基礎。主站通信前置設備，服務器、數(shù)據(jù)庫、工作站及網(wǎng)絡設備等硬件，軟件模塊等都可以方便的擴充，就象是搭積木一樣。系統(tǒng)具有分布式、積木式和可擴展性等優(yōu)點。