摘 要： 傳統(tǒng)反竊電技術的反竊電管理效率不高。GIS具有高效管理海量空間數(shù)據(jù)的能力，與電力系統(tǒng)結(jié)合形成的電力地理信息系統(tǒng)，大大提高了電力設施的生產(chǎn)效率、管理質(zhì)量和科學決策水平。將GIS運用到反竊電領域，將電力設備標示在地理底圖上，結(jié)合傳統(tǒng)反竊電技術在硬件上各類傳感器的使用，實現(xiàn)對電力設備的動態(tài)監(jiān)測和高效管理，提升反竊電技術的管理效率，減少電力企業(yè)由竊電帶來的損失。
關鍵詞： GIS；竊電；反竊電；動態(tài)監(jiān)測；信息管理
電力工業(yè)為工業(yè)和國民經(jīng)濟其他部門提供基本動力，是國民經(jīng)濟發(fā)展的先行部門，是國民經(jīng)濟的第一基礎產(chǎn)業(yè)，也是世界各國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點。在電力系統(tǒng)中，竊電問題長期以來一直困擾著供電部門。竊電現(xiàn)象不僅損害了電力公司的利益，導致大量國有資產(chǎn)流失，而且嚴重威脅著電網(wǎng)的安全運行。電力部門根據(jù)多年的經(jīng)驗，針對不同的竊電手段形成了一套自己的防范措施，但大都是硬件上的措施，沒有很好的軟件系統(tǒng)的支持，管理效率較低；同時由于竊電手段層出不窮，給反竊電工作帶來很大難度。地理信息管理系統(tǒng)GIS(Geographical Information System)是由計算機硬件、軟件及不同的方法組成的系統(tǒng)，用來支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規(guī)劃和管理問題[1]。近年來，GIS蓬勃發(fā)展，在各行各業(yè)都得到了很好的應用。在電力行業(yè)，GIS也已經(jīng)形成一套完整的解決方案，得到了廣泛的應用。本文對智能電網(wǎng)中反竊電技術進行研究，在傳統(tǒng)的反竊電技術的基礎上將GIS引入到反竊電領域，旨在提升反竊電技術中數(shù)據(jù)管理的效率問題，更好地為電力企業(yè)服務，避免竊電帶來的損失。
1 竊電與反竊電
1.1 竊電現(xiàn)象及其危害
電能是國家的重要能源，屬于國家財產(chǎn)。竊電是為偷越電能計量裝置用電而采取有意措施使電能計量結(jié)果產(chǎn)生偏差的一種不法用電行為。竊電的方式多種多樣，主要包括以下幾種[2]：改動短路計量裝置的電流線圈，也稱欠流法竊電；斷開電壓聯(lián)片或在電壓線圈上串聯(lián)分壓電阻，也稱欠壓法竊電；調(diào)接零火線竊電；斷零竊電；繞越計量裝置竊電。當前，竊電方式也已發(fā)展到運用現(xiàn)代化高科技的智能型竊電方式，即引入高科技手段，利用電能表的物理原理，通過改變電流、電壓、相位和安裝接線等4個方面的參數(shù)，從而達到竊電的目的。這些竊電行為和手段都非常隱蔽，一般難以發(fā)現(xiàn)。
竊電對社會危害性極大，損害了供電企業(yè)的合法權利，導致國有資產(chǎn)大量流失。其危害主要表現(xiàn)在：(1)使國家財產(chǎn)蒙受巨大損失。據(jù)統(tǒng)計，2008、2009兩年武漢市被竊電量達3.8 億千瓦時，直接經(jīng)濟損失2.2 億余元。(2)竊電行為危害人民群眾人身安全和電網(wǎng)安全。竊電行為危害巨大，輕則使低壓電氣設施受損，造成局部供電中斷；重則導致技術性電網(wǎng)事故，如果發(fā)生連鎖反應，還可能導致大面積停電的嚴重后果。(3)竊電分子踐踏社會道德和誠信原則，破壞了市場經(jīng)濟的公平競爭原則，踐踏了公平、公正和道義[3]。
1.2 傳統(tǒng)反竊電技術及存在的問題
在發(fā)達國家，電力應用較早，電網(wǎng)建設也較為完善，但是依然存在著竊電現(xiàn)象。其減少竊電的方式主要有3種：技術手段、管理手段和企業(yè)改制[4-5]。國內(nèi)的供電部門采取的反竊電措施包括兩個方面：一是制度層面上，通過立法制裁竊電，宣傳竊電危害，建立健全反竊電管理制度等手段；另外就是技術層面上，包括對現(xiàn)有電能計量裝置存在的容易竊電的缺陷進行結(jié)構性改造，采用具有反竊電功能的計量裝置，改造計量回路，改變計量方式；利用高科技手段，開發(fā)并充分應用負荷控制系統(tǒng)的電量分析監(jiān)控功能，實現(xiàn)對大宗用戶電量的即時遙控和遙測；在條件成熟的地方試行電力線遠程集抄方式，使供電企業(yè)在線損分析、電量遠方實時監(jiān)控方面發(fā)揮更佳的效果[6-7]。
綜合國內(nèi)外反竊電技術的研究現(xiàn)狀，雖然供電部門根據(jù)多年的經(jīng)驗和研究，在反竊電技術方面取得了一定的進展，但反竊電技術的管理效率還比較低。當前電力企業(yè)在反竊電技術上，大都使用經(jīng)過改進的智能電表來防止竊電。智能電表一般具有自動抄表、自動收費等功能，兼有反竊電的功能，當用戶存在竊電嫌疑時，電表可以利用移動通信網(wǎng)絡對計量回路的各種故障(如失壓、欠壓、電流開路和短路、相序錯誤、接線錯誤等)直接報警，又能隨時和定時采集用戶用電負荷情況，對用戶的用電情況進行實時監(jiān)測。但是，由于電力系統(tǒng)每天要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，導致目前的管理系統(tǒng)效率較低，同時無法準確地定位表箱的位置，不能及時地處理存在的竊電嫌疑，使得智能電表的作用大為降低。
2 基于GIS的反竊電管理系統(tǒng)的設計思路
電力系統(tǒng)正向高度信息化、自動化的方向發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大，使其需要管理龐大的電力設備設施數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等。而科學的決策在某種程度上依賴于決策者所掌握的信息量的大小。GIS作為一個高效管理空間信息的工具，可以最大限度地將電力系統(tǒng)中的相關信息集成起來，從而為電力系統(tǒng)決策人員提供一個多元化的決策依據(jù)[8]。因此，將GIS應用于電力系統(tǒng)是電力企業(yè)信息管理發(fā)展的必然趨勢。而對于反竊電技術而言，通過GIS可以更加高效地管理電力設施的實時信息，及時處理各類竊電異常，從而有效地遏制竊電現(xiàn)象的發(fā)生。
反竊電技術的關鍵是實現(xiàn)對電力設備的實時監(jiān)控，為了實現(xiàn)這一目標，需要依賴監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)網(wǎng)。它可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能[9]。由于竊電的手段主要是在電表箱處做手腳，因此系統(tǒng)在電表及電表箱處安裝了數(shù)個傳感器，用來實時監(jiān)控電表的電壓、電流等各類運行參數(shù)以及電表箱的開閉狀態(tài)等。
本系統(tǒng)是一個實時運行系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和可靠性與監(jiān)控系統(tǒng)的實時性密切相關。如果要在GIS上顯示實時信息，就必須結(jié)合SCADA系統(tǒng)。在反竊電設備管理系統(tǒng)中，為了有效地管理、調(diào)度維護和搶修，管理員對地理信息的依賴程度非常大，把GIS提供的準確的、最新的設備信息和空間信息與SCADA系統(tǒng)提供的實時運行狀態(tài)信息有機地結(jié)合起來，可以有效地改進電力分配緊急情況下的調(diào)度以及日常維護與搶修任務。SCADA系統(tǒng)利用收集配電網(wǎng)絡實時運行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率、溫度及開關狀態(tài)等，將它們傳遞給GIS，使GIS具有實時性。另一方面，SCADA系統(tǒng)以這些地理圖形為背景與SCADA接收的實時信息相結(jié)合，可反映表箱設備當前的運行狀況，管理員可以利用這些信息準確及時地發(fā)布控制命令，有效地防止竊電的發(fā)生。圖1所示為GIS與SCADA系統(tǒng)的集成結(jié)構示意圖。
系統(tǒng)提供了一種將電力設施進行可視化處理、分析和管理其空間信息和屬性信息以及由傳感器傳回的實時信息的技術手段。表箱以點符號的形式顯示在地理底圖上，運用GIS管理空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的能力，提供添加、刪除、更新等編輯功能，實現(xiàn)對表箱的高效便捷的管理；并通過接收傳感器傳回的實時數(shù)據(jù)，動態(tài)監(jiān)測表箱的實時狀態(tài)，一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)會及時地處理，并以不同符號高亮顯示報警級別；系統(tǒng)還通過對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，判別可能發(fā)生竊電的單位以及發(fā)生竊電嫌疑的大小。通過以上功能，系統(tǒng)配合傳感器等硬件設施，形成一套有效防治竊電的機制。
3 系統(tǒng)實現(xiàn)
針對供電局的具體情況，系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡結(jié)構采用C/S結(jié)構，這種結(jié)構最重要的特點在于發(fā)揮服務器容量大、速度快等特點，減少客戶端的工作量，減少網(wǎng)絡通信信道上的信息流量。C/S結(jié)構實際上是把客戶端的任務通過網(wǎng)絡交給專用服務器處理，處理完成后，通過通信信道把數(shù)據(jù)回傳給用戶。系統(tǒng)采用Microsoft .Net平臺C#語言開發(fā)，數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2000，GIS平臺選用MapInfo的MapX 5.0。系統(tǒng)主要分為如下4個模塊：
(1)系統(tǒng)模塊：①登錄設置，包括管理員登錄和注銷以及修改密碼的功能；②監(jiān)控設置，對數(shù)據(jù)庫中的信息進行實時更新，并在地圖上顯示各個電表箱所處的狀態(tài)；③編輯控制，對設備編輯功能的控制，包括開始編輯、結(jié)束編輯、保存編輯等功能。
(2)管理模塊：①設備管理，對表箱設備進行添加、刪除、編輯屬性等操作；②人員管理，對操作員進行添加、刪除、更新等操作；③任務管理，對電力系統(tǒng)日常業(yè)務的管理，包括處理異常、分配人員、任務對調(diào)、任務互查等。
(3)查詢模塊：根據(jù)用戶給出的查詢條件或操作，查詢和顯示相應的信息。①空間查詢，包括點選查詢、矩形框選查詢、多邊形查詢；②人員查詢，根據(jù)人員姓名、人員手機、設備編號等條件，查詢?nèi)藛T的詳細信息；③設備查詢，根據(jù)設備編號、責任人姓名、手機、設備狀態(tài)、所在區(qū)域等條件，查詢設備的詳細信息；④組合查詢，通過選擇多個不同的條件進行查詢。
(4)分析模塊：包括對用戶的電量分析和趨勢分析。電量統(tǒng)計是對用戶的用電量進行統(tǒng)計，最后以表格的形式顯示在地圖下方的屬性表中。趨勢分析是對用戶以月為單位進行統(tǒng)計，分析其一年內(nèi)的用電走勢，并通過走勢判斷其是否存在竊電的可能性。當用戶在某一月份用電量出現(xiàn)大幅下降或較大波動時，其原因可能有多種，竊電也是其中之一，管理員可以進一步查看其設備的異常信息情況，必要時可以對該用戶進行突擊檢查，以確定其是否存在竊電行為。
此外，系統(tǒng)提供了地圖操作的工具，實現(xiàn)基本的GIS地圖操作功能，方便操作人員瀏覽地圖信息，主要包括基本的放大、縮小、平移、全圖、鷹眼等功能。圖2為系統(tǒng)實現(xiàn)的界面。
電力系統(tǒng)的規(guī)模日益增大，管理復雜度也日漸增大，這同時也加大了反竊電工作的難度。隨著計算機技術的不斷發(fā)展和廣泛應用，在電力設施管理系統(tǒng)中引入地理信息系統(tǒng)技術，建設以GIS為平臺的電力設施管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電力行業(yè)的一種發(fā)展趨勢。本文針對傳統(tǒng)反竊電技術的不足，將GIS引入反竊電領域，實現(xiàn)一種基于GIS的電力設施管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建設和發(fā)展能進一步提高電力設備的管理水平，利用GIS技術對空間數(shù)據(jù)管理所具有的優(yōu)勢，配合各類硬件傳感器的使用，實現(xiàn)了對電力設備的實時監(jiān)測和高效管理，大大提高了反竊電技術的管理效率。
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