摘  要： 傳統(tǒng)反竊電技術(shù)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(shè)施的生產(chǎn)效率、管理質(zhì)量和科學(xué)決策水平。將GIS運(yùn)用到反竊電領(lǐng)域，將電力設(shè)備標(biāo)示在地理底圖上，結(jié)合傳統(tǒng)反竊電技術(shù)在硬件上各類傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和高效管理，提升反竊電技術(shù)的管理效率，減少電力企業(yè)由竊電帶來的損失。
關(guān)鍵詞： GIS；竊電；反竊電；動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；信息管理

    電力工業(yè)為工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)其他部門提供基本動(dòng)力，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行部門，是國民經(jīng)濟(jì)的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)。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(dǎo)致大量國有資產(chǎn)流失，而且嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行。電力部門根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)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(shí)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(jì)算機(jī)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(fù)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(yīng)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(yīng)用。本文對(duì)智能電網(wǎng)中反竊電技術(shù)進(jìn)行研究，在傳統(tǒng)的反竊電技術(shù)的基礎(chǔ)上將GIS引入到反竊電領(lǐng)域，旨在提升反竊電技術(shù)中數(shù)據(jù)管理的效率問題，更好地為電力企業(yè)服務(wù)，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(cái)產(chǎn)。竊電是為偷越電能計(jì)量裝置用電而采取有意措施使電能計(jì)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(dòng)短路計(jì)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(jì)量裝置竊電。當(dāng)前，竊電方式也已發(fā)展到運(yùn)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(gè)方面的參數(shù)，從而達(dá)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(duì)社會(huì)危害性極大，損害了供電企業(yè)的合法權(quán)利，導(dǎo)致國有資產(chǎn)大量流失。其危害主要表現(xiàn)在：(1)使國家財(cái)產(chǎn)蒙受巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008、2009兩年武漢市被竊電量達(dá)3.8 億千瓦時(shí)，直接經(jīng)濟(jì)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(shè)施受損，造成局部供電中斷；重則導(dǎo)致技術(shù)性電網(wǎng)事故，如果發(fā)生連鎖反應(yīng)，還可能導(dǎo)致大面積停電的嚴(yán)重后果。(3)竊電分子踐踏社會(huì)道德和誠信原則，破壞了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的公平競(jìng)爭原則，踐踏了公平、公正和道義[3]。
1.2 傳統(tǒng)反竊電技術(shù)及存在的問題
    在發(fā)達(dá)國家，電力應(yīng)用較早，電網(wǎng)建設(shè)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(shù)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(gè)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(shù)層面上，包括對(duì)現(xiàn)有電能計(jì)量裝置存在的容易竊電的缺陷進(jìn)行結(jié)構(gòu)性改造，采用具有反竊電功能的計(jì)量裝置，改造計(jì)量回路，改變計(jì)量方式；利用高科技手段，開發(fā)并充分應(yīng)用負(fù)荷控制系統(tǒng)的電量分析監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)大宗用戶電量的即時(shí)遙控和遙測(cè)；在條件成熟的地方試行電力線遠(yuǎn)程集抄方式，使供電企業(yè)在線損分析、電量遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)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(shù)的研究現(xiàn)狀，雖然供電部門根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)和研究，在反竊電技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，但反竊電技術(shù)的管理效率還比較低。當(dāng)前電力企業(yè)在反竊電技術(shù)上，大都使用經(jīng)過改進(jìn)的智能電表來防止竊電。智能電表一般具有自動(dòng)抄表、自動(dòng)收費(fèi)等功能，兼有反竊電的功能，當(dāng)用戶存在竊電嫌疑時(shí)，電表可以利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)量回路的各種故障(如失壓、欠壓、電流開路和短路、相序錯(cuò)誤、接線錯(cuò)誤等)直接報(bào)警，又能隨時(shí)和定時(shí)采集用戶用電負(fù)荷情況，對(duì)用戶的用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是，由于電力系統(tǒng)每天要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致目前的管理系統(tǒng)效率較低，同時(shí)無法準(zhǔn)確地定位表箱的位置，不能及時(shí)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(shè)計(jì)思路
    電力系統(tǒng)正向高度信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，使其需要管理龐大的電力設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)等。而科學(xué)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(gè)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(guān)信息集成起來，從而為電力系統(tǒng)決策人員提供一個(gè)多元化的決策依據(jù)[8]。因此，將GIS應(yīng)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(shì)。而對(duì)于反竊電技術(shù)而言，通過GIS可以更加高效地管理電力設(shè)施的實(shí)時(shí)信息，及時(shí)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(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，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(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)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(gè)傳感器，用來實(shí)時(shí)監(jiān)控電表的電壓、電流等各類運(yùn)行參數(shù)以及電表箱的開閉狀態(tài)等。
    本系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和可靠性與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性密切相關(guān)。如果要在GIS上顯示實(shí)時(shí)信息，就必須結(jié)合SCADA系統(tǒng)。在反竊電設(shè)備管理系統(tǒng)中，為了有效地管理、調(diào)度維護(hù)和搶修，管理員對(duì)地理信息的依賴程度非常大，把GIS提供的準(zhǔn)確的、最新的設(shè)備信息和空間信息與SCADA系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息有機(jī)地結(jié)合起來，可以有效地改進(jìn)電力分配緊急情況下的調(diào)度以及日常維護(hù)與搶修任務(wù)。SCADA系統(tǒng)利用收集配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率、溫度及開關(guān)狀態(tài)等，將它們傳遞給GIS，使GIS具有實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)信息相結(jié)合，可反映表箱設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀況，管理員可以利用這些信息準(zhǔn)確及時(shí)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(gòu)示意圖。

    系統(tǒng)提供了一種將電力設(shè)施進(jìn)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(shí)時(shí)信息的技術(shù)手段。表箱以點(diǎn)符號(hào)的形式顯示在地理底圖上，運(yùn)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(shí)現(xiàn)對(duì)表箱的高效便捷的管理；并通過接收傳感器傳回的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)表箱的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)地處理，并以不同符號(hào)高亮顯示報(bào)警級(jí)別；系統(tǒng)還通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(shè)施，形成一套有效防治竊電的機(jī)制。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    針對(duì)供電局的具體情況，系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用C/S結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最重要的特點(diǎn)在于發(fā)揮服務(wù)器容量大、速度快等特點(diǎn)，減少客戶端的工作量，減少網(wǎng)絡(luò)通信信道上的信息流量。C/S結(jié)構(gòu)實(shí)際上是把客戶端的任務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)交給專用服務(wù)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(tái)C#語言開發(fā)，數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2000，GIS平臺(tái)選用MapInfo的MapX 5.0。系統(tǒng)主要分為如下4個(gè)模塊：
    (1)系統(tǒng)模塊：①登錄設(shè)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(shè)置，對(duì)數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，并在地圖上顯示各個(gè)電表箱所處的狀態(tài)；③編輯控制，對(duì)設(shè)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(shè)備管理，對(duì)表箱設(shè)備進(jìn)行添加、刪除、編輯屬性等操作；②人員管理，對(duì)操作員進(jìn)行添加、刪除、更新等操作；③任務(wù)管理，對(duì)電力系統(tǒng)日常業(yè)務(wù)的管理，包括處理異常、分配人員、任務(wù)對(duì)調(diào)、任務(wù)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(yīng)的信息。①空間查詢，包括點(diǎn)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(jī)、設(shè)備編號(hào)等條件，查詢?nèi)藛T的詳細(xì)信息；③設(shè)備查詢，根據(jù)設(shè)備編號(hào)、責(zé)任人姓名、手機(jī)、設(shè)備狀態(tài)、所在區(qū)域等條件，查詢?cè)O(shè)備的詳細(xì)信息；④組合查詢，通過選擇多個(gè)不同的條件進(jìn)行查詢。
    (4)分析模塊：包括對(duì)用戶的電量分析和趨勢(shì)分析。電量統(tǒng)計(jì)是對(duì)用戶的用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最后以表格的形式顯示在地圖下方的屬性表中。趨勢(shì)分析是對(duì)用戶以月為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析其一年內(nèi)的用電走勢(shì)，并通過走勢(shì)判斷其是否存在竊電的可能性。當(dāng)用戶在某一月份用電量出現(xiàn)大幅下降或較大波動(dòng)時(shí)，其原因可能有多種，竊電也是其中之一，管理員可以進(jìn)一步查看其設(shè)備的異常信息情況，必要時(shí)可以對(duì)該用戶進(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)的界面。

    電力系統(tǒng)的規(guī)模日益增大，管理復(fù)雜度也日漸增大，這同時(shí)也加大了反竊電工作的難度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在電力設(shè)施管理系統(tǒng)中引入地理信息系統(tǒng)技術(shù)，建設(shè)以GIS為平臺(tái)的電力設(shè)施管理系統(tǒng)已經(jīng)成為電力行業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì)。本文針對(duì)傳統(tǒng)反竊電技術(shù)的不足，將GIS引入反竊電領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)一種基于GIS的電力設(shè)施管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展能進(jìn)一步提高電力設(shè)備的管理水平，利用GIS技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)管理所具有的優(yōu)勢(shì)，配合各類硬件傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和高效管理，大大提高了反竊電技術(shù)的管理效率。
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