一、概 述

隨著全球經濟的不斷發展，我國市場經濟也飛速發展，電力作為我國生產及國民經濟必須的能源供應近年已呈現供不應求的局勢。同時隨著銅價的一路飆升，回收價格居高不下，社會治安問題也呈上升趨勢，偷盜、搶劫犯罪案件層出不窮，犯罪分子瘋狂作案，有恃無恐地偷盜、搶劫、破壞電力設施及電力線路，使國家的電力供應及財產遭受巨大的破壞，人們的生產及生活遭受巨大的干擾及損失。也給供電部門、有關企業的管理、維護工作帶來巨大的壓力，對供電企業的經濟利益和社會利益造成巨大的損失。根據我們收集的資料估算，一個縣每年因此造成的直接經濟損失都在100萬元以上，中小城市200萬元以上，發達地區的一個供電所的直接經濟損失都在100萬元左右。
另外，隨著大規模的城鄉電網改造的逐步完善，使我國配電網得到了很大的改善， 配電網硬件設施和網絡架構明顯加強，電網的安全、經濟運行有了切實的保障。而廣大電力用戶對電能質量和供電服務,則相應提出了更高的要求，需要配變管理實現精細化、科學化、數字化和集中化管理，有效提高用電質量、改善企業經濟效益和社會效益。需要建立電力設備防盜報警系統、配變監測分析系統、電壓監測管理系統、電能質量管理系統實現科學、精細的配電管理，實時掌握配變運行數據，及時發現、處理故障，保證供電質量。同時根據在電網建設中避免重復投資建設，降低系統建設成本的要求，本方案將電力設備防盜報警系統、配變監測系統和電壓監測系統結合在一起，通過一個GPRS通道，實現遠程實時監測、管理。
我司技術人員科學地利用電力低壓配電臺區內電力網絡資源，利用電力線載波通信方式設計出一種性能穩定、可靠性高、報警準確的電力線防盜報警監測系統。 本系統綜合應用了電力監測技術、數字電路、電力載波擴頻通信技術、微處理器、GPRS/CDMA1x遠程通信技術和計算機應用技術等，能準確判斷出線纜、設備被盜位置，主站系統通過電話、手機和聲光提示報警,讓管理維護人員能夠及時掌握盜竊和故障信息，及時處理，降低損失。同時實時監測配變運行狀態，及時發現、處理故障，通過專業的配變管理系統軟件分析處理數據，查詢各項參數的報表、曲線等，為營銷系統、線損分析、負荷預測和擴容報裝規劃提供科學的數據，實現配變管理的信息化、科學化和精細化管理。

二、方案簡述

該系統由線路報警集中器、線路報警終端、配電綜合監測儀、《電力設備防盜報警監測系統》軟件和GPRS通信終端、中國移動或中國聯通無線網絡、低壓電力線路和電力行業內部網等構成。

1.1  系統示意圖（如圖1-1，1-2示）
將線路報警終端安裝在臺區線路的負荷末梢和骨干線路的某些節點上，將線路報警集中器安裝在10kV配電變壓器出線側。線路報警終端監測線路的電源狀態。線路報警集中器通過電力線載波通信查詢線路報警終端狀態，并讀取線路報警終端監測到的數據。線路報警集中器通過查詢的結果和線路報警終端發送的數據判斷線路故障情況，并將故障信息通過移動的GPRS通信發送至電力設備防盜報警系統主站，主站系統根據故障點的網絡結構圖判斷出故障點的具體位置，并通過電話、手機和聲光提示報警。配電綜合監測儀安裝在配變臺區的出線端，監測配變運行的電壓、電流、頻率、功率、功率因數和電能等參數，同時報警集中器通過RS232通信轉發配電綜合監測儀數據，通過GPRS通道將數據發送至數據中心。各供電所工作站通過電力設備防盜報警系統客戶端軟件實時查詢各配變臺區線路、設備的在線數據狀態和數據等，在盜竊報警發生后也在客戶端顯示報警信息。

臺區內各線路報警終端、報警集中器、GPRS通信終端和配電綜合監測儀的安裝、運行模擬圖，如圖1-2示。

系統數據流向及處理過程，如系統數據流向圖，圖1-3所示。

三、方案原理

系統采用移動GPRS專業無線數據（無線DDN）傳輸通道和低壓電力線載波通信，具有網絡覆蓋面廣，無需建設網絡，費用低廉，移動靈活和數據安全等特點。
線路報警終端直接接入到低壓線路的三相四線回路，通過微處理器判斷各相線路電源狀態，同時結合低壓電力載波通信技術，將監測點故障狀態準確判斷，具備警笛聲光報警接口。終端設計原理簡潔、實用，功能完善，具有穩定、可靠、準確、易維護、性價比高等優點。
配電綜合監測儀實時監測電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數、電能量等用電參數，計算負荷率、三相不平衡率?？梢栽O定統計時間的間隔，在定時數據、告警信息和故障信息產生后主動將數據發送至報警集中器。
線路報警集中器具有實時日歷時鐘、參數設置、存儲、告警、通信和故障判斷等功能。本方案主要針對電力線報警功能作詳細闡述，線路報警集中器采用載波通信技術和GPRS通信技術，通過監測信息、線路報警終端通信狀態、線路報警終端監測數據判斷線路故障點情況，在故障時立即將故障信息發送至主站。
電力局通過APN專線方式連接到移動公司GPRS路由器，移動公司提供配置固定的APN用戶名稱和固定IP資源、隧道及保密傳輸協議。線路報警集中器通過GPRS網絡以專用APN通道的方式與電力局信息中心數據庫服務器進行數據交互,電力局局域網內的任意授權用戶可以訪問該服務器,查看分析數據。在供電所運行的電力設備防盜報警系統客戶端軟件將該供電所管理轄區內出現故障的線路進行準確定位告警，通知相關線路管理、維護人員。

四、系統功能簡介

4.1  監測功能
24小時監測臺區內線路及設備運行狀態，發生盜竊事件和線路、設備故障立即告警。
實時監測配變用電數據，測量電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數、電能量等用電參數，計算負荷率、三相不平衡率。
記錄被監測電源的停電時間和運行時間，統計供電可靠率。
記錄被監測電源的每天電壓越上、下限時間，并計算電壓合格率。

4.2  電力線、設備防盜報警及事件告警功能
10kV臺區變壓器進線三相或某相斷開，發出告警信號。
10kV臺區變壓器出線三相或某相斷開，發送告警信號。
臺區內0.4kV某段主干線路斷開，發送告警信號并發出報警信息。
臺區內0.4kV某條支線斷開，發送告警信號并發出報警信息。
竊賊采用預先搭線方式，在用電低谷時剪斷某段線路的相線時，發送告警信號并發出報警信息。
通過將三相負載轉移到某相的方式，在用電低谷時剪斷某段線路的兩相時，發出告警信號。
注：以上斷開信號含A、B、C三相和零線任一根線路斷開。

4.3  通信功能
載波通信功能：實現臺區內24小時100％全網覆蓋。
GPRS遠程通信功能：遠程無線通信，覆蓋面廣，無需網絡建設，運行、維護成本低。

五、主要技術指標

5.1  線路報警集中器
5.1.1　額定技術參數
額定電壓Un：   3×220V/380V(三相四線)
電壓測量范圍： ±20％Un
額定頻率：     50Hz

5.1.2　防盜報警技術參數
臺區內通信方式：  電力線載波
報警方式：    自動報警（聲光報警、電話、手機短信）
布防區域及時間：24小時臺區內主干線和所有支線的三相四線回路
靈敏度：發生故障后，在3～30s內成功發出報警信號
報警信息內容：臺變名稱編號、線路位置、警情發生時間、報警時間等
識別高水平盜竊手段：
全臺區斷電后竊線，可自動識別停電或錯峰狀態還是電力設備被盜竊
盜竊臺區內某段主干線路
盜竊臺區內某支線的任一回路
通過預先搭接的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的三相相線
通過將三相負荷轉移到某相的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的兩相。

5.1.3 內置閃存容量
存儲容量：存儲容量1M～8M字節，可連續存儲180日以上的集中器運行數據。

5.1.4 現場數據采集及遠程通訊配置要求
具備RS232通訊接口，可與配電綜合監測儀通信，并將監測數據和報警數據通過GPRS/CDMA1x通信發送至主站。

5.1.5 工作電源要求
采用三相電源供電，斷一相、另兩相仍能正常工作。
正常工作電壓：0.7Un～1.2Un

5.1.6 時鐘誤差
時鐘誤差：≤0.5秒/日（23℃）

5.1.7 數據保存時間
數據保護：斷電后數據保存時間≥10年。

5.1.8 工作條件
工作溫度：－25℃－+70℃　

5.1.9 產品功耗
功耗：≤3.8VA/400V

5.1.10　其他
平均無故障時間(MTBF)≥50000小時。

5.2  線路報警終端
5.2.1　工作電源要求
采用單相電源供電，正常工作電壓：0.7Un～1.2Un

5.2.2　通信方式
單相電力線載波，波特率300～1200bps

5.2.3　監測數據
三相四線電壓回路

5.2.4　工作條件
工作溫度：－25℃－+70℃
　
5.2.5　產品功耗
功耗：≤1W

5.2.6　安裝方式
戶外桿上、墻面掛裝

5.2.7 安全及防護
具有防水、防潮、耐高溫、防雷擊等功能

5.2.8 選配接口
*現場警笛聲光報警接口和備用電池。

5.3  配電綜合監測儀    （選配裝置）
5.3.1 配電綜合測控儀符合的國家標準和行業標準：
1)DL/500-92 電壓監測儀訂貨技術條件
2)GB12325-90 電能質量  供電電壓允許偏差
3)GF-115-03 電力系統電壓與無功技術導則
4)GF-116-03 電力系統諧波管理暫行規定
5)GB/T14549-93 電能質量  公用電網諧波
6)GB11920—89 電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件
7)GB/T6587-86 電子測量儀器環境試驗
8)GB/T4793-84 電子測量儀器安全要求
9)GB/T11463-89 電子測量儀器可靠性試驗
10)SD325-89 電力系統電壓和無功技術導則
11)DL/T 614-1997 多功能電能表
12)DL/T 645-1997 多功能電能表通訊規約
13)DL/T 721-2000 配網自動化系統遠方終端

5.3.2 產品質量證書
產品具有《制造計量器具許可證》
產品通過《電力工業部無功補償成套裝置質量檢驗測試中心的低壓無功補償控制器產品型式試驗和電壓監測儀產品型式試驗》。

5.3.3 產品主要技術要求
工作環境：T -20℃～+55℃ C.H≤85%；極限運行條件≤+70℃，C.H≤90%

5.3.4額定技術參數
被監測額定電壓Un： 3×220V/380V(三相四線) 
被監測額定電流In： 5A（三相）
被監測的電力系統額定頻率： 50Hz

5.3.5 主要性能
5.3.5.1監測數據種類
測定每5分鐘（時間可調）電壓、電流、零序電流、相位、頻率、正、反向有功和無功功率，功率因數、電能量等用電參數，計算負荷率、三相不平衡率。
記錄被監測電源的停電時間和運行時間，統計供電可靠率。
記錄被監測電源的每天電壓越上、下限時間，并計算電壓合格率。
按照用戶設置時間間隔，將測量數據的平均值定時存儲在非易失性存儲器中。
具有電力參數越限告警和裝置故障自檢告警功能。

5.3.5.2數據采集及輸出
采用GPRS設備遠程無線傳輸數據，通訊速率不低于9600bps。
具備一個RS485數據輸出接口和一個USB數據輸出接口或者近距離無線通信接口。(RS485可以與多功能電能表通信，通信規約可以定制)

5.3.5.3 現場顯示
128×64點陣中文液晶顯示，自動背光控制。
通過顯示面板顯示以上測量，計算及記錄參數，電壓、電流、相位、功率等測量值可三相同屏顯示，并可通過按鍵操作切換顯示各類參數。
 
5.3.6主要技術指標
電壓監測范圍：176～265V
電流監測范圍：0～6A
計量準確度
電壓測量  0.5級　有功功率  0.5級                        
電流測量  0.5級    無功功率  1.0級
頻率測量  0.1級    有功電量  1.0級                        
功率因數  1.0級    無功電量  2.0級
時鐘精度：0.5秒/日（23℃）
存儲容量
連續84日用電數據記錄（每15分鐘記錄一次）。
工作電源
采用三相電源供電，斷一相、兩相仍能正常工作，預留外部電源接口，并按適當數量提供備用電源，能在停電狀態下采集數據。
掉電后數據能保存≥10年
掉電后時鐘正常運行時間≥10年
電流接線端子能滿足4mm2銅線，電壓端子能滿足2.5 mm2銅線。
采用面板式和后板式安裝（可選）。

5.4  配電線路防盜報警監測系統軟件功能
1、通過GPRS、CDMA1x與通過無線方式接入的子站通訊。
2、以中間站的方式提供實時數據庫，方便本系統和第3方系統獲取實時遙
測信息、遙信信息及告警信息。
3、提供聲光告警提示報警，將盜竊報警信息通過電話、手機短信或與系統連接的其它通信方式發送至相關管理部門或人員實現報警。
4、提供通道監視數據，監視每個通道的通訊原始碼數據?？蓡?、暫停單個通訊鏈路的監視任務。幫助運維人員判斷通訊故障。并可將通訊原始碼保存為文本文件，以供我公司售后服務人員幫助判斷通訊故障。
5、提供遙控、遙調和定值參數設定界面，便于用戶執行相關操作。
6、顯示帶時標的SOE事件信息。
7、存歷史數據和告警數據，寫入數據庫系統。
8、告警信息分類后，按值班輪流表，分別發送到不同的責任人手機上。
9、配置管理
提供系統配置功能操作，并記錄詳細的操作記錄。包括用戶管理、設備管理、通訊鏈路管理等一系列的配置管理工作。
10、歷史數據、報表曲線查詢
查詢歷史數據、報表、曲線并打印。各種歷史數據和報表，均可保存為HTML格式，方便傳輸和數據交換?？捎肊XCEL和IE瀏覽器方便的閱讀。

六、系統特點

1、報警終端對電力線路電壓信號進行采樣分析，以此來判別電力線路的正常狀態，實時有效地監測電力線路或電力變壓器等設施，在發生缺相、斷電、斷路或遭到其它人為破壞時，系統及時分析和邏輯判斷，并迅捷報警，告之地點、時間、原因。
2、利用現有電纜傳輸監控信號（電力載波通信），不用鋪設線路，安裝、維護方便，零運行成本。 
3、遠程監控采用GPRS/CDMA1x通道，無需網絡建設、運行、維護成本低，系統建設投入產出比高。
4、信息反應快捷。系統可在3至30秒內發出報警信號。 
5、報警信息準確，內容包括：配變名稱、編號、線路位置、警情發生時間、報警時間等。
6、可識別各種高水平盜竊手段
全臺區斷電后竊線
盜竊臺區內某段主干線路
盜竊臺區內某支線的任一回路
通過預先搭接的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的三相相線
通過將三相負荷轉移到某相的方式，在用電低谷時盜竊某段線路的兩相。
7、可自動識別停電還是電力設備被盜。
8、將電力設備防盜和配變監測管理集中在一起，采用一個通信通道，避免重復投資建設，降低系統建設成本。
9、系統的分層、分級、分布式管理的設計思想為系統進行方便的擴展提供基礎。主站通信前置設備，服務器、數據庫、工作站及網絡設備等硬件，軟件模塊等都可以方便的擴充，就象是搭積木一樣。系統具有分布式、積木式和可擴展性等優點。