基于物聯網技術的用電檢查智能檢測裝置設計

吳明燕，魏一汀，潘 云，劉 軍，汪 洋

（1.國網重慶市電力公司技能培訓中心，重慶 401326；2.國網重慶市電力公司市區分公司，重慶 400050；3.國網隨州供電公司，湖北 隨州 441300；4.重慶涪陵電力實業股份有限公司，重慶 408000）

0 引 言

對于現場排查過程中可能遇到的一系列問題，供電企業急需一種有效的安全用電與竊電行為判斷方法來實現用電異常監測，從而保證用電安全[1]。為了使排查檢測的結果理想[2]，既能保證數量又能保證質量，應采用先進的技術與裝備，同時加強員工培訓，使培訓與實際工作現場有效銜接，保證培訓設備與現場設備一致[3]。

在實訓室中仿真現場，按不同類型場境各設置了不同難度的10個問題，讓2組不同級別的人員（1組帶有常用儀器，2組未帶儀器）分別進入現場進行60 min檢查，并記錄查出的問題，結果如表1所示。

表1 用電檢查人員現場問題排查調研匯總表

從表1數據可知，同樣是高級技師檢查結果也是不一樣的，帶有儀器也不能檢查出所有問題。

當用戶存在安全隱患或竊電行為時，現場電能計量裝置或設備會出現異常[4]，為此提出了一種用于電力用戶用電安全檢查與計量裝置故障判斷的新方法，具體步驟如下。

（1）采集用戶端變壓器的高壓電流值和二次電流回路電流值，當高壓電流值與折算后的二次電流回路電流值之差的絕對值大于電流誤差閾值時，計量二次電流回路異常，如計量回路互感器變比值發生改變、計量回路存在分流或計量回路斷路等。

（2）高壓計量表的電壓標準值為100 V，低壓計量表的電壓標準值為220 V。當計量表計電壓值與電壓標準值之差的絕對值大于電壓誤差閾值時，計量表計異常，如計量回路存在分壓等。

（3）在同一環境溫度條件下，用戶端采集若干正常狀態下不同時刻的變壓器低壓出線負荷電流值與主線接點溫度值（可設置多個測試點，原理方法相同），并擬合成溫度-電流對比曲線。若實時采集的變壓器低壓出線負荷電流值與主線接點溫度值的關系出現背離，則表示溫度異常。

（4）通過測試的電參數，判定相線、零線、保護線是否接線錯誤或是否良好。

1 裝置系統結構設計

基于物聯網技術的用電檢查智能檢測裝置設計，借鑒了文獻[5]的設計思路，裝置主要由終端和軟件兩部分組成。通過軟件編程減少了硬件走線，易于擴充，具有較強的糾錯能力，調試方便。該裝置系統結構設計如圖1所示。

圖1 用電檢查智能檢測裝置系統框架圖

2 裝置運行原理

2.1 高壓部分采集原理

高壓采集單元中的各個寄存器（如采集A相電流對應1個寄存器）與信號處理器進行無線通信連接。信號處理器采集到各個高壓采集單元寄存器信號，然后通過互聯網發送到云端儲存。

2.2 低壓部分采集原理

低壓采集單元中的各個寄存器（如采集A相電流對應1個寄存器）與信號處理器進行RS485通信連接。信號處理器采集到各個低壓采集單元寄存器信號，然后通過互聯網發送到云端儲存。

2.3 接線正誤判斷采集原理

通過接線正誤判斷采集單元上傳電參數信號到信號處理器。信號處理器把對應的電參數信息通過互聯網發送到云端儲存。

2.4 接線與計量異常智能判定原理

處理云端儲存信息，通過搭建手機APP或者電腦監控上位機軟件，登錄對應云端儲存讀取對應的實時信息進行分析處理和智能判定，從而實現遠程與測試現場的互動。

中壓監測終端對10 kV線路A、B、C三相一次負荷進行采樣，通過GPRS遠程上傳采集數據到云端儲存，再將電力用戶用電信息采集系統的電能表A、B、C計量數據導入數據分析處理中心。系統將一次負荷通過倍率換算和計量負荷進行比對分析計算，實現對電能表的實時監測。通過對電能計量系統的異常分析確定線損產生原因并發出警告信息，從而實現對線損的實時分析與監測。

2.5 電流-溫度異常判斷原理

通過紅外成像測溫單元對現場需要測溫的點進行紅外成像拍攝，然后通過SD卡拷貝或者USB的計算機連接通信，最后通過計算機上的處理軟件分析處理采集的電流值與溫度值。

3 仿真實驗與現場測試

3.1 計量異常實驗室仿真

為驗證基于物聯網技術的用電檢查智能檢測裝置設計的合理性，進行實驗室仿真實驗與現場測試分析，實驗結果如表2所示。其中，IG為10 kV高壓側電流，Ij為電能表計量電流，If為用戶低壓負荷電流，I2為低壓二次回路電流值，KI為電流互感器變比值，Ua為低壓側A相相電壓，Ub為低壓側B相相電壓，Uc為低壓側C相相電壓，Uab為低壓側A、B相線電壓，Ubc為低壓側B、C相線電壓，Uac為低壓側A、C相線電壓。

表2 計量異常實驗室仿真實驗結果

3.2 電流-溫度實驗室仿真

采集低壓總線負荷電流值If和低壓總線開關后主線溫度值T，擬合曲線進行比對實驗，實驗結果如表3所示。

表3 電流-溫度實驗室仿真實驗結果

3.3 現場測試

在現場安裝3套裝置進行實地測試，驗證結果如表4所示。

表4 現場測試驗證結果

由表2～表4的實驗室仿真實驗與現場測試分析可知：使用基于物聯網技術的用電檢查智能檢測裝置進行測試時，計量異常實驗室仿真實驗、電流-溫度實驗室仿真實驗以及現場測試中，判斷結果與現場問題的一致性都達到了100%。

4 結 論

針對目前現場作業用電檢查效率低、檢查方法利用現代技術不足以及檢查結果因人而異和離散性大的問題，進行了基于物聯網技術的用電檢查智能檢測裝置研制。該裝置運用5G、物聯網和人工智能技術，可以對電力用戶是否用電安全、是否存在電能計量裝置接線錯誤或用戶竊電進行快速、準確地判定，極大地提高了現場用電檢查的效率。