基于物联网技术的用电检查智能检测装置设计

吴明燕，魏一汀，潘 云，刘 军，汪 洋

（1.国网重庆市电力公司技能培训中心，重庆 401326；2.国网重庆市电力公司市区分公司，重庆 400050；3.国网随州供电公司，湖北 随州 441300；4.重庆涪陵电力实业股份有限公司，重庆 408000）

0 引 言

对于现场排查过程中可能遇到的一系列问题，供电企业急需一种有效的安全用电与窃电行为判断方法来实现用电异常监测，从而保证用电安全[1]。为了使排查检测的结果理想[2]，既能保证数量又能保证质量，应采用先进的技术与装备，同时加强员工培训，使培训与实际工作现场有效衔接，保证培训设备与现场设备一致[3]。

在实训室中仿真现场，按不同类型场境各设置了不同难度的10个问题，让2组不同级别的人员（1组带有常用仪器，2组未带仪器）分别进入现场进行60 min检查，并记录查出的问题，结果如表1所示。

表1 用电检查人员现场问题排查调研汇总表

从表1数据可知，同样是高级技师检查结果也是不一样的，带有仪器也不能检查出所有问题。

当用户存在安全隐患或窃电行为时，现场电能计量装置或设备会出现异常[4]，为此提出了一种用于电力用户用电安全检查与计量装置故障判断的新方法，具体步骤如下。

（1）采集用户端变压器的高压电流值和二次电流回路电流值，当高压电流值与折算后的二次电流回路电流值之差的绝对值大于电流误差阈值时，计量二次电流回路异常，如计量回路互感器变比值发生改变、计量回路存在分流或计量回路断路等。

（2）高压计量表的电压标准值为100 V，低压计量表的电压标准值为220 V。当计量表计电压值与电压标准值之差的绝对值大于电压误差阈值时，计量表计异常，如计量回路存在分压等。

（3）在同一环境温度条件下，用户端采集若干正常状态下不同时刻的变压器低压出线负荷电流值与主线接点温度值（可设置多个测试点，原理方法相同），并拟合成温度-电流对比曲线。若实时采集的变压器低压出线负荷电流值与主线接点温度值的关系出现背离，则表示温度异常。

（4）通过测试的电参数，判定相线、零线、保护线是否接线错误或是否良好。

1 装置系统结构设计

基于物联网技术的用电检查智能检测装置设计，借鉴了文献[5]的设计思路，装置主要由终端和软件两部分组成。通过软件编程减少了硬件走线，易于扩充，具有较强的纠错能力，调试方便。该装置系统结构设计如图1所示。

图1 用电检查智能检测装置系统框架图

2 装置运行原理

2.1 高压部分采集原理

高压采集单元中的各个寄存器（如采集A相电流对应1个寄存器）与信号处理器进行无线通信连接。信号处理器采集到各个高压采集单元寄存器信号，然后通过互联网发送到云端储存。

2.2 低压部分采集原理

低压采集单元中的各个寄存器（如采集A相电流对应1个寄存器）与信号处理器进行RS485通信连接。信号处理器采集到各个低压采集单元寄存器信号，然后通过互联网发送到云端储存。

2.3 接线正误判断采集原理

通过接线正误判断采集单元上传电参数信号到信号处理器。信号处理器把对应的电参数信息通过互联网发送到云端储存。

2.4 接线与计量异常智能判定原理

处理云端储存信息，通过搭建手机APP或者电脑监控上位机软件，登录对应云端储存读取对应的实时信息进行分析处理和智能判定，从而实现远程与测试现场的互动。

中压监测终端对10 kV线路A、B、C三相一次负荷进行采样，通过GPRS远程上传采集数据到云端储存，再将电力用户用电信息采集系统的电能表A、B、C计量数据导入数据分析处理中心。系统将一次负荷通过倍率换算和计量负荷进行比对分析计算，实现对电能表的实时监测。通过对电能计量系统的异常分析确定线损产生原因并发出警告信息，从而实现对线损的实时分析与监测。

2.5 电流-温度异常判断原理

通过红外成像测温单元对现场需要测温的点进行红外成像拍摄，然后通过SD卡拷贝或者USB的计算机连接通信，最后通过计算机上的处理软件分析处理采集的电流值与温度值。

3 仿真实验与现场测试

3.1 计量异常实验室仿真

为验证基于物联网技术的用电检查智能检测装置设计的合理性，进行实验室仿真实验与现场测试分析，实验结果如表2所示。其中，IG为10 kV高压侧电流，Ij为电能表计量电流，If为用户低压负荷电流，I2为低压二次回路电流值，KI为电流互感器变比值，Ua为低压侧A相相电压，Ub为低压侧B相相电压，Uc为低压侧C相相电压，Uab为低压侧A、B相线电压，Ubc为低压侧B、C相线电压，Uac为低压侧A、C相线电压。

表2 计量异常实验室仿真实验结果

3.2 电流-温度实验室仿真

采集低压总线负荷电流值If和低压总线开关后主线温度值T，拟合曲线进行比对实验，实验结果如表3所示。

表3 电流-温度实验室仿真实验结果

3.3 现场测试

在现场安装3套装置进行实地测试，验证结果如表4所示。

表4 现场测试验证结果

由表2～表4的实验室仿真实验与现场测试分析可知：使用基于物联网技术的用电检查智能检测装置进行测试时，计量异常实验室仿真实验、电流-温度实验室仿真实验以及现场测试中，判断结果与现场问题的一致性都达到了100%。

4 结 论

针对目前现场作业用电检查效率低、检查方法利用现代技术不足以及检查结果因人而异和离散性大的问题，进行了基于物联网技术的用电检查智能检测装置研制。该装置运用5G、物联网和人工智能技术，可以对电力用户是否用电安全、是否存在电能计量装置接线错误或用户窃电进行快速、准确地判定，极大地提高了现场用电检查的效率。