基站防竊電技術的分析與研究

王 翔

（中國移動通信集團 河南有限公司網絡部，河南 鄭州 450000）

0 引 言

基站是網絡時代必不可缺的基礎設施，為網絡的通暢與穩定運行提供了強有力的支撐，同時其電量需求非常大，對供電的穩定性要求較高。由于基站位置的特殊性，在線路中出現了竊電行為，查起來不僅費事費力，還無法徹底解決，資產流失的同時給基站的穩定運行造成了影響，并且竊電本身也存在極大的安全隱患。基于人員安全、設備的穩定運行、資產保護這3個方面的考慮，研發新型防竊電監控系統，將用電信息的采集和對竊電行為的管控相結合，可以遠程控制，更加高效地解決基站的竊電問題[1]。

1 方案的分析與實現

對于通信機房動力電的竊電行為，一般分為三相電源全部相線竊電、單根相線竊電、兩根相線竊電3種方式(單根相線竊電接一根地線可照明等，兩根相線可用來電加熱）?，F有目前現有技術一般分為以下幾種，包括變壓器防竊電、智能電表防竊電、智能電表+智能網關聯網配合后臺防竊電。

1.1 變壓器防竊電

變壓器防竊電首先在國網變壓器后端先隔離保障國網電壓穩定，其次通過增加變壓器進行降壓或者升壓，最后到用戶端再通過變壓器進行補償或者穩壓的方法來進行達到防止竊電的目的，如圖1所示。

圖1 變壓器防竊電示意圖

該方式弊端是變壓器安裝不便、無法聯機、無后臺管理、操作不方便以及無法智能化的管理現場情況。

1.2 智能電表防竊電

智能電表是目前防竊電使用較多的設備，具有遠程采集用電數據、方便遠程維護監控及減少人為抄表操作等優點。智能電表防竊電如圖2所示。

圖2 智能電表防竊電示意

該方式的弊端是針對基站用電，電表安裝在遠端，無法有效地防止電表下端到機房端輸送線路的竊電。

1.3 智能電表+智能網關聯網配合后臺防竊電

智能電表配合控制分合閘和智能網關的方式，主要是通過數據采集解析，比對篩選出異常的數據，然后控制分合閘對機房端進行斷電來達到防止竊電的目的。智能電表 + 智能網關聯網配合后臺防竊電如圖3所示。

圖3 智能電表+智能網關聯網配合后臺防竊電示意

該方式的弊端是無法單獨控制某一相的通斷，只能三相同時控制；無法完全保障機房的安全，斷電之后無法有效檢測機房端的電源信息；萬一出現掉站的情況，無法及時保障機房的供電，造成不可避免的損失[2]。

2 新型防竊電方案

2.1 研究背景

在深入調研市場需求后，發現目前市場的產品都存在一定的問題。例如：發現竊電現象的時間晚并且周期長；處理時間長、無法有效打擊竊電行為。現有技術中，存在一定的缺點：一般都需要人工干預；需要人工統計竊電報表；面對竊電行為，處理滯后；處理結果零散，無法自動收集。

2.2 技術手段

一旦發生被竊電行為，一方面會給用電方帶來一定的經濟損失，另一方面會造成一定安全隱患，本解決方案的具體內容為：本方案由硬件部分和軟件部分組成。硬件分為主機和從機兩套設備，從機實時檢測三相四線電源A、B、C三相的電流、電壓和功率數據，并將各種數據由電力載波方式回傳至通信機房內的主機檢測設備，通信機房內的主機檢測設備通過自身內部電路進行對比分析，判斷到用電方A、B、C三相電路中是否有一相、兩相或三相存在被竊電行為，如果得出的結論顯示存在一相或多相竊電情況時，通信機房內的主機檢測設備會自動通過4G無線信號傳送給用電方手機端微信或PC端告知存在被竊電行為，同時通知從機檢測設備執行自動切斷異常電路，從而達到有效防竊電行為，減少了用電方的經濟損失。并且所有的實時狀態也會通過4G傳輸模塊長傳至主站[3]。

2.3 技術方案

方案包括硬件設備和后臺管理系統兩大部分，單獨硬件不聯網可單獨使用。軟硬件配套情況下，可聯網后臺，支持遠程管理、數據導出等功能，詳細方案如下。

2.3.1 硬件方案

硬件設備主要包括主機檢測設備、從機檢測設備，系統參考圖4所示。主機檢測設備包括電源模塊、載波模塊、計量模塊、4G數據傳輸模塊以及液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）觸顯模塊。從機檢測設備包括電源模塊、載波模塊、計量模塊、分相斷/合閘執行機構以及發光二極管（Light-Emitting Diode，LED）顯示模塊。

圖4 硬件設備

主機檢測設備安裝在基站內，由基站內直流48 V電源供電，可通過觸摸屏進行主站信息的設置以及從機設備的控制。能顯示主設備、總設備實時在線狀態及實時電量信息，并能實時上傳所有狀態及電能量相關信息。

從機檢測設備安裝在國網表近端，由三相四線3×220/380 V（三相，電表額定工作電壓為 220 V，電表能承受的最大電壓為380 V）供電，通過載波模塊可以實時主動上報所采集的電能信息給主機設備，并能根據主機設備下發的命令進行及時的拉合閘，快速反饋實時狀態，從機設備負載的控制能力根據現場實際用電負荷進行匹配。

主機和從機設備中央處理器（Central Processing Unit，CPU）均采用工業級ARM芯片，用電信息采集采用國內一流的三相專用計量芯片具有5 000∶1的采樣范圍，精度可達到±0.1%，均可采集三相四線交流電能量、電壓、電流、功率等信息。

主機設備和從機設備通過遠距離載波模塊進行通信，主機設備通過采集從機設備所采集的電能信息，來判斷輸電線路的電流、電壓、電能損耗等，通過判斷A、B、C三相電源中是否損耗過大，還能判斷出A、B、C三相電源中是否有一相、兩相或三相同時存在被竊電，通知從機設備斷閘來干擾異常用電的行為，同時并能將判別結果經4G數據傳輸模塊給用電方手機推送短信告知存在被竊電行為，用戶通過手機短信功能接收到短信后能實時掌握被竊電情況[4,5]。

經過上述，系統能有效達到防竊電功能，并能及時告知管理者，減少了用電方的經濟損失。

2.3.2 軟件方案

具體實現流程如圖5所示。

圖5 軟件方案具體實現流程

獲取當前系統環境信息；

獲取基站列表；

軟件批量處理；

收集基站上報信息。

優選地，所述獲取當前設備采集基站信息包括三相交流電壓、三相交流電流、機房環境溫度、直流電壓：

獲取當前系統的閾值設置信息；

獲取當前系統的架構信息；

根據所述系統版本信息和所述架構信息準備測試環境。

把上報信息存儲到數據庫中,與前值做比較。

優選地，所述獲取基站信息包括主從機電量：

更換外網源為內網源，生成本架構軟件包目錄索引文件；

判斷所述基站是否在線正常工作；

若是，根據設備id新增設備在本系統上的狀態,新增狀態信息保存到數據庫；

若否，記錄設備狀態，保存日志；

判斷是否符合竊電行為；

若是，上報前端進行告警警示；

若否，記錄正常設備日志。

由前端發起設備告警信息：

根據設備id號,尋找設備地址并發送指令；

判斷設備是否依照指令完成動作；

若是，獲取設備信息,返回設備正常工作值；

若否，返回設備返回信息。

優選地，所述收集設備結果包括步驟：

生成設備報告；

收集設備日志。

該操作系統的軟件操作方法解決了竊電處理不及時的問題，在受到竊電行為時，提前給出全面的信息展示，很大程度上節約了人力成本，大大提高了效率。

本設備已在一些基站進行試點安裝，根據查詢到的清單，2022年2月份電量為8 145 kW·h（電費5 777.81元），2022年3月份電量為3 661 kW·h（電費2 571.63元）。自2022年3月15號安裝完畢后，對比2月電費，3月中半月時間已節省電量4 484 kW·h，節省電費3 206.18 元。

3 結 論

新型基站防竊電方案不僅解決了基站發現竊電現象時間晚、處理周期長的問題，還有效打擊了竊電行為。該方案通過遠程監控，并實時進行控制，既減少了大量的人工成本，也減少了大量經濟損失，還保證了基站的穩定用電。同時，根據報表可以統計分析哪些地方容易出現用電異常，可以及早的排除隱患。新型的基站防竊電方案，不僅可以解決基站的竊電問題，也為基站的整體運營管理提供了方便，這種系統的解決方案思路應該可以應用到各個領域，在這個經濟高速發展的時代，低成本、高效率是尤為重要的。