基于高压智能采集终端的防窃电应用研究

梁永峰

摘要：在电能分配与输送的过程之中，电能损失与有功功率损失统称为线损，线损的出现一部分是由于电力网本身导致，另外一部分则是由于计量故障与窃电导致，这种情况不仅会给电力企业带来经济损失，也对社会经济秩序产生破坏，因此，必须使用新型的防窃电系统，本文主要分析基于高压智能采集终端的防窃电系统的应用。

关键词：高压智能采集终端 防窃电系统 应用

1 概述

在各种因素的影响之下，我国配电网长期缺乏规划，设备残旧落后，线路与配电变压器常常存在过载运行的情况，这就直接导致整个线损偏高，电压的质量普遍不高。为了适应新形势的发展，电力企业必须根据实际情况做好改革工作。就现阶段来看，全面实现电力市场商业化过渡俨然成为电力企业面临的重要课题。在电能输送以及分配的过程中，线损是一种常见的情况，线损除技术线损之外，还有一部分是由于计量故障与窃电出现的线损，窃电行为不仅给电力企业造成较大的经济损失，还诱发了一些社会的不安定因素，危害了整个电网的安全运行，因此，必须采取科学的方式防止窃电行为的发生。

2 高压智能采集终端防窃电研究

高压配电网的电力用户数量较多，因此，整个计量装置的可靠性与准确性也直接影响着电力系统运行的经济性，目前的高压电能表防窃电效果大多难以满足电网运行的实际需求，此外，若电网出现畸变波形，那么就会影响计量的准确性，因此，需要推行新型的高压智能采集终端防窃电系统，该系统的结构图详见图1。

高压智能采集终端使用模块化的设计方式，设计的重点在于以下两个方面：

2.1 高效宽限电源供给模块的设计 高压智能采集终端系统与外界无电磁联系，但是有数据的传递，为了提升数据传递的质量，需要使用高压采集终端为不同的模块供电，考虑到高压线路电源主要由高压母线电流感应出现，在实际的运行过程中，高压目前的电流状况较为复杂，只有几安培，但是若出现短路故障，电流就有可能超过10kA。为此，可以基于电磁感应的原理，将母线电流感应转化为直流电压，再根据实际情况使用电源逆变器与DC-DC变换器提供电压。

2.2 计算与控制模块 计算与控制模块主要能够实现各种参数的计算以及处理，在实际处理过程中主要以微处理器为载体，在微处理器的控制下，仪表就能够实现对信号波形的间隔采样，计算出周期电压的变化情况，再求得电流的有效值、电压有效值、功率参数和有功功率。

2.3 参数算法与误差分析 周期是T的正弦电压，其电流信号为

在实际的计算过程中，这种传统的计算方式常常会导致误差的出现，究其根本原因，是由于信号频率稳定性不足，在间隔和采样点数固定的情况下，难以在一个信号周期中实现等间隔采样，这样就会导致测量误差的出现。为了减少这种误差的出现，需要动态的测定信号频率与周期，再调整好采样点数与采样间隔，即使用同步采样的方式进行，这种方式能够减少同步偏差，但是，采样点数只能取整数。此外，为了减少信号偏离对测量值产生的误差，可以进行多次测量，再取结果的平均值，这样，若测量次数较多，那么平均值的准确性就越高，但是该种测量方式并不适宜平稳信号的测量。为了兼顾准确性与实时性，可以使用梯形测量法进行测量，即对信号采用双周期进行间隔采样（2T0），在周期（T0）中取其中的N个采样点，并从第j个采样点开始的N+1个采样点组成一组，取平均值，计算方式为：

3 防窃电系统通讯方案

为了保证整个高压智能采集终端系统能够安全有效的进行工作，除了对参数进行科学的设计以外，还要选择安全可靠的通讯工作，保证参数的即时上传。

3.1 防窃电通讯方式的比较与选择 在电信技术下，通讯方式的选择也更加的多样化。现阶段来看，通讯方式包括有线通讯与无线通讯两种，无线通讯方式包括一线通、共用电话网、电力线载波等等，有线通讯方式的传输速度快、稳定性高，但是工程量大，线路也常常会遭到破坏，此外，由于监控点的数量多、分布范围广、距离远，因此，在数据的传输方面有着多种限制。无线通讯方式包括短波、超短波、微波、CDMA、GSM、GPRS、卫星、扩频、无线集群等等，现阶段下常用的通讯方式为CDMA、GSM与GPRS。

其中GPRS技术是一种无线高速数据通信技术，是建立在分组交换技术上发展而来，用户能够通过GPRS技术实现各类高速数据业务的传输，该种技术是一种新型数据传递业务，能够为移动用户提供链接，具有多个信道，每个信道都能够实现多个用户的共享，资源的利用率高。利用GPRS网络能够实现数据的分组发送与接收，成本也较为低廉，因此，基于高压智能采集终端的防窃电系统使用GPRS传输技术。

3.2 加密算法 GPRS传输技术应用与高压智能采集终端系统中最大的挑战就是网络稳定性与数据安全性。近年来，随着通信基站的升级和改造，GPRS网络的可靠性与稳定性基本得以解决，但是，无线通讯容易受到监听，且数据也容易被不法分子恶意篡改，这就会给电力企业造成经济损失，因此，在利用GPRS传输技术时，必须要解决信息的安全性，即必须要对通讯数据进行加密。具体的数据加密方式包括对称加密以及非对称加密两种，对称加密算法加密密匙与加密密匙相同，非对称加密算法的加密密匙与解密密匙不同。在选择加密算法时应该考虑到整个系统的计算能力，并综合考虑计算速度和代码长度，为此，可以使用TEA加密算法。这种算法具有高效、安全、占用空间少的优势，适宜用在嵌入式系统中。TEA算法能够使用汇编语言与C语言来实现，这种算法能够安全有效的应用在多数嵌入式处理器之中，有着十分广泛的应用价值，使用TEA算法以及密匙能够保证高压智能采集终端防窃电系统的通信安全性与实时性。

4 结语

在电能分配与输送的过程之中，电能损失与有功功率损失统称为线损。线损的出现一部分是由于电力网本身导致，另外一部分则是由于计量故障与窃电导致，这种情况不仅会给电力企业带来经济损失，也对社会经济秩序产生破坏。在以往，防窃电计量装置的方法与功能较为落后，难以对窃电手段进行防护，本文提出的基于高压智能采集终端防窃电系统具有安全性，经济性也十分理想，值得进行推广与应用。

参考文献：

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