PL244895B1 - Sposób wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej - Google Patents

Abstract

Zgłoszenie dotyczy sposobu wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej, w szczególności poboru dokonywanego przed licznikiem na przyłączu odbiorcy do sieci przesyłowej, zarówno w liniach niskiego jak i średniego napięcia. Sposób wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej polega na tym, że pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) wyposażone w cewki Rogowskiego (CR) instaluje się na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy lub grupy odbiorców na każdej z faz (L1, L2, L3) toru prądowego i na przewodzie zerowym (N) oraz na każdej z faz toru prądowego i na przewodzie zerowym przyłącza każdego z odbiorców lub grupy odbiorców do sieci przesyłowej. Następnie dokonuje się odczytu wskazań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, po czym, przez zadany okres czasu, rejestruje się wskazania wartości natężenia prądu płynącego przez przyłącza każdego odbiorcy do sieci przesyłowej i wskazania wartości natężenia prądu na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy. Zarejestrowane wartości natężenia prądu uśrednia się w zadanym okresie czasu identycznym jak okres uśredniania profilu mocy liczników (LE1, LE3) zainstalowanych u odbiorców badanej gałęzi linii przesyłowej. W dalszej kolejności odłącza się zainstalowane wcześniej pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) i dokonuje się ponownego odczytu wskazań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, po czym porównuje się uśrednione wartości natężenia prądu zarejestrowane przez pomiarowe urządzenie (UP3) odłączone z wyjścia transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej z sumą uśrednionych wartości natężenia prądu zarejestrowanych przez pozostałe pomiarowe urządzenia (UP1, UP3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej, w szczególności poboru dokonywanego przed licznikiem na przyłączu odbiorcy do sieci przesyłowej, zarówno w liniach niskiego jak i średniego napięcia.

Kradzież energii elektrycznej jest plagą w naszym kraju i stałym elementem działalności zakładów energetycznych. Odbiorcy stosują coraz wymyślniejsze metody nielegalnego poboru energii elektrycznej. Wymaga to stosowania przez spółki dystrybucyjne coraz lepszych sposobów wykrywania kradzieży energii, zwłaszcza że nielegalny pobór energii musi zostać nieuczciwemu odbiorcy udowodniony, aby zaistniała możliwość uzyskania odszkodowania.

Znane są i opisywane w literaturze różne metody dotyczące wykrywania i lokalizacji nielegalnego poboru energii elektrycznej.

Z opracowania pt. „A Solution to Remote Detection of Illegal Electricity Usage via Power Line Communication - I. Hakki Cavdar, IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 19, No. 4 z roku 2004, znana jest metoda, w której detekcja i lokalizacja odbiorców podejrzanych o nielegalny pobór energii elektrycznej dokonywane są automatycznie przez porównanie wskazań dwóch urządzeń pomiarowych, w które wyposażony jest każdy obwód odbiorczy: typowego licznika cyfrowego energii elektrycznej zainstalowanego bezpośrednio u odbiorcy i wskaźnika poboru energii umieszczonego na początku przyłącza. Dane pomiarowe przesyłane są za pomocą PLC do koncentratora, a następnie do systemu zarządzającego (przy użyciu dowolnego medium transmisyjnego), gdzie następuje porównanie wskazań obu liczników każdego odbiorcy. Znaczna różnica wskazań świadczy albo o niesprawności któregoś z liczników, albo o nielegalnym pobieraniu energii przez odbiorcę. Wadą metody z punktu widzenia ekonomii sieci jest konieczność stosowania podwójnego pomiaru, co niewątpliwie zwiększa koszty instalacji. Brak też informacji o praktycznej realizacji proponowanego systemu pomiarowego.

Z opracowania pt. „A Solution to Remote Detection of Illegal Electricity Usage Based on Smart Metering” - A. Pasdar i S. Mirzakuchaki, in Proc 2010 IEEE International Workshop on Soft Computing Application, str. 35-39, znana jest metoda, która pozwala na detekcję i lokalizację nielegalnego poboru energii elektrycznej na podstawie zmian wartości napięć w węzłach sieciowych powodowanych przez dodatkowy (nielegalny) pobór energii w sieci nn. W celu dokładnego wyznaczenia impedancji odcinków linii zasilającej pomiędzy kolejnymi odbiorcami odpowiedni, sterowany komputerowo system wyłącza co pewien czas podstawowe zasilanie i wysyła do sieci krótkie impulsy o częstotliwości rzędu 150 kHz. Tak duża częstotliwość zwielokrotnia pomijalną przy częstotliwości 50 Hz reaktancję indukcyjną sieci. Zmierzone napięcia i prądy pozwalają każdorazowo na wyznaczenie aktualnej impedancji sieci. Wprowadzenie jakichkolwiek zmian w sieci, a przede wszystkim nielegalnych odpływów powoduje lokalną zmianę impedancji i w konsekwencji umożliwia zdalną lokalizację nieuczciwego odbiorcy. Według autorów opracowana przez nich metoda może być szczególnie przydatna do detekcji i lokalizacji kradzieży energii z linii napowietrznych z gołymi przewodami metodą „na zarzutkę”. Z kolei w publikacji pt. „Zastosowanie elektronicznych liczników energii elektrycznej do detekcji i lokalizacji przypadków nielegalnego poboru energii elektrycznej” - J. Kiernicki i G. Bałuka, Energetyka, str. 11-19, z grudnia 2012 roku, ujawniono metody wykorzystujące strumień danych pomiarowych, pozwalający na drodze analitycznej wyznaczyć miejsca w sieci, w których występują anomalie pomiarowe.

Z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P.412019, znane jest rozwiązanie dotyczące układu do wykrywania nielegalnego poboru prądu w trójfazowej sieci zasilającej, który jest odporny na zakłócenia łączności radiowej pomiędzy jego członami oraz utratę danych pomiarowych. Istota rozwiązania polega na tym, że przekładniki prądowe w członie pomiarowym u dostawcy i odbiorcy energii elektrycznej połączone są elektrycznie z modułem sterującym, wyposażonym w zegar czasu rzeczywistego, połączonym z pamięcią zewnętrzną do magazynowania informacji o pomiarach prądu dokonanych przez przekładnik prądowy oraz z modułem nadawczo-odbiorczym sygnałów radiowych. Moduły nadawczo-odbiorcze członów pomiarowych połączone są bezprzewodowo z członem sterująco-nadawczo-odbiorczym, który połączony jest bezprzewodowo z zegarem czasu rzeczywistego oraz z członem kontrolnosterująco-sygnalizacyjnym.

Znany jest również, z opisu polskiego zgłoszenia patentowego nr P.412020, układ do wykrywania nielegalnego poboru prądu w trójfazowej sieci zasilającej, mający dwa niezależne człony pomiarowe zawierające przekładniki prądowe na każdej fazie, z których jeden zainstalowany jest na przewodach zasilających energetyki przed licznikiem energii elektrycznej, zaś drugi u odbiorcy energii. Istota układu polega na tym, że przekładniki prądowe członu pomiarowego u dostawcy i członu pomiarowego u odbiorcy energii elektrycznej zaopatrzone są w nadajnik sygnałów radiowych. Przekładniki prądowe u odbiorcy energii elektrycznej zainstalowane są w dodatkowych gniazdach bezpieczników za tablicą montażową i są połączone elektrycznie z zainstalowanymi na tablicy montażowej zaciskami bezpiecznikowymi na poszczególnych fazach. Nadajniki sygnałów radiowych członu pomiarowego u odbiorcy energii elektrycznej połączone są bezprzewodowo z członem sterująco-nadawczo-odbiorczym zainstalowanym u odbiorcy energii elektrycznej, który z kolei połączony jest bezprzewodowo z członem sterująco-nadawczo-odbiorczym połączonym bezprzewodowo z nadajnikiem sygnału radiowego członu pomiarowego u dostawcy energii elektrycznej. Obydwa człony sterująco-nadawczo-odbiorcze połączone są bezprzewodowo z zegarem czasu rzeczywistego, a człon sterująco-nadawczo-odbiorczy u dostawcy energii elektrycznej połączony jest bezprzewodowo z członem kontrolno-sterująco-sygnalizacyjnym.

Natomiast w polskim opisie patentowym nr PL174182B1 ujawniono układ do samoczynnego wyłączania wewnętrznej linii zasilającej instalacji elektrycznej przy niekontrolowanym poborze energii elektrycznej, który zawiera dwa niezależne człony w postaci urządzeń pomiaru prądu, połączonych ze sobą poprzez generator impulsów. Jedno urządzenie zainstalowane jest na przewodach zasilających energetyki, przed licznikiem energii, zaś drugie urządzenie u odbiorcy energii.

Znany jest z CN109061260A sposób wykrywania nielegalnego poboru energii charakteryzujące się tym, że obejmuje instalację na wyjściu transformatora urządzenia pomiarowego wyposażonego w cewkę Rogowskiego do pomiaru faktycznego zużycia energii elektrycznej i porównywanie z energią zarejestrowaną urządzeniem pomiarowym u odbiorcy.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej dającego możliwość nie tylko zidentyfikowania miejsca nielegalnego poboru energii, ale i udowodnienia nieuczciwemu odbiorcy kradzieży energii bez wzbudzania u niego jakichkolwiek podejrzeń, związanych np. z czasowym wyłączaniem analizowanej linii spod napięcia w celu instalacji oraz deinstalacji urządzeń pomiarowych.

Sposób wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej gdzie pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) wyposażone w cewki Rogowskiego (CR) instaluje się na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy lub grupy odbiorców na każdej z faz (L1, L2, L3) toru prądowego i na przewodzie zerowym (N) oraz na każdej z faz toru prądowego i na przewodzie zerowym przyłącza każdego z odbiorców lub grupy odbiorców do sieci przesyłowej, a następnie dokonuje się odczytu wsk azań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, charakteryzuje się tym, że przez zadany okres czasu, rejestruje się wskazania wartości natężenia prądu płynącego przez przyłącza każdego odbiorcy do sieci przesyłowej i wskazania wartości natężenia prądu na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy, przy czym zarejestrowane wartości natężenia prądu uśrednia się w zadanym okresie czasu identycznym jak okres uśredniania profilu mocy liczników (LE1, LE3) zainstalowanych u odbiorców badanej gałęzi linii przesyłowej, a w dalszej kolejności odłącza się zainstalowane wcześniej pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) i dokonuje się ponownego odczytu wskazań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, po czym porównuje się uśrednione wartości natężenia prądu zarejestrowane przez pomiarowe urządzenie (UP3) odłączone z wyjścia transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej z sumą uśrednionych wartości natężenia prądu zarejestrowanych przez pozostałe pomiarowe urządzenia (UP1, UP3).

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku, dzięki użyciu urządzeń pomiarowych wyposażonych w cewki Rogowskiego pozwala na ich łatwą i szybką instalację oraz deinstalację, nie wymaga wyłączania analizowanej linii spod napięcia i zapewnia dużą dokładność i doskonałą liniowość pomiarów, a jednocześnie nie wzbudza u nieuczciwego odbiorcy żadnych podejrzeń. Zainstalowanie urządzeń pomiarowych na początku toru głównego badanej linii oraz na każdym odgałęzieniu do odbiorcy, po obliczeniu sumy arytmetycznej w danym okresie uśredniania dla każdego rozpływu prądów wynikających ze struktury linii umożliwia przeprowadzenie bilansowania linii, a w dalszej kolejności zidentyfikowanie nieuczciwego odbiorcy i udowodnienie kradzieży. Dodatkowo pozwala również na wyznaczenie asymetrii prądowej badanej linii.

Przykład realizacji sposobu według wynalazku został zobrazowany przy pomocy rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy pomiarowego urządzenia w wykonaniu jednofazowym, fig. 2 przedstawia schemat blokowy pomiarowego urządzenia w wykonaniu trójfazowym, a fig. 3 przedstawia schemat poglądowy połączenia pomiarowych urządzeń na badanej linii.

W przykładowym sposobie według wynalazku cewki Rogowskiego CR pomiarowego urządzenia UP3 instaluje się na każdej z faz L1, L2, L3 toru prądowego i na przewodzie zerowym N wyjścia transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej - od strony odbiorcy lub grupy odbiorców. Na fazie tom prądowego i na przewodzie zerowym przyłącza odbiorcy z jednofazowym licznikiem LEI instaluje się cewki Rogowskiego CR pomiarowego urządzenia UP1, a na każdej fazie tom prądowego i na przewodzie zerowym przyłącza odbiorcy z trójfazowym licznikiem LE3 instaluje się cewki Rogowskiego CR innego pomiarowego urządzenia UP3. Następnie dokonuje się odczytu wskazań liczników LE1, LE3 każdego z odbiorców, po czym, przez zadany okres czasu, rejestruje się wskazania wartości natężenia prądu płynącego przez przyłącza każdego odbiorcy do sieci przesyłowej i wskazania wartości natężenia prądu na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy. Zarejestrowane w wejściowych obwodach OW urządzeń UP1, UP3 wartości natężenia prądu uśrednia się w mikrokontrolerze MC w zadanym okresie czasu, identycznym jak okres uśredniania profilu mocy liczników LE1, LE3 zainstalowanych u odbiorców badanej gałęzi linii przesyłowej. Uśrednione wartości prądu za dany okres wraz ze znacznikiem czasu zapisuje się w bloku pamięci RAM. W dalszej kolejności odłącza się zainstalowane wcześniej urządzenia UP1, UP3 i dokonuje się ponownego odczytu wskazań liczników LE1, LE3 każdego z odbiorców, po czym porównuje się uśrednione wartości natężenia prądu zarejestrowane przez urządzenie UP3 odłączone z wyjścia transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej z sumą uśrednionych wartości natężenia prądu zarejestrowanych przez pozostałe urządzenia UP1, UP3. Odczyt danych pomiarowych zarejestrowanych w bloku pamięci RAM odbywa się przez interfejs INT np. RS232 po zdjęciu urządzeń z linii lub też dane przekazuje się cyklicznie co zad any okres albo na żądanie poprzez transmiter bloku nadajnika NAD współpracujący z anteną A. Synchroniczne prowadzenie pomiarów zapewnia zegar RTC czasu rzeczywistego każdego z urządzeń UP1, UP3. Porównanie danych uzyskanych z urządzeń UP1, UP3 oraz odpowiednio wskazań liczników LE1, LE3 każdego z odbiorców umożliwia identyfikację miejsc ewentualnego nielegalnego poboru energii elektrycznej. Dokładność sposobu wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej ograniczona jest jedynie dokładnością układów pomiarowo-rozliczeniowych, dokładnością pomiaru natężenia prądu za pomocą urządzeń UP1, UP3 oraz rozbieżnością w ich synchronicznym odczycie.

Powyżej omówiono realizację sposobu w przypadku dwóch odbiorców energii elektrycznej, jednego z licznikiem jednofazowym i jednego z licznikiem trójfazowym, ale istota rozwiązania według wynalazku obejmuje również możliwość realizacji dla dowolnej ilości odbiorców energii.

Claims (1)

1. Sposób wykrywania nielegalnego poboru energii elektrycznej gdzie pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) wyposażone w cewki Rogowskiego (CR) instaluje się na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy lub grupy odbiorców na każdej z faz (L1, L2, L3) toru prądowego i na przewodzie zerowym (N) oraz na każdej z faz toru prądowego i na przewodzie zerowym przyłącza każdego z odbiorców lub grupy odbiorców do sieci przesyłowej, a następnie dokonuje się odczytu wskazań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, znamienny tym, że przez zadany okres czasu, rejestruje się wskazania wartości natężenia prądu płynącego przez przyłącza każdego odbiorcy do sieci przesyłowej i wskazania wartości natężenia prądu na wyjściu transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej od strony odbiorcy, przy czym zarejestrowane wartości natężenia prądu uśrednia się w zadanym okresie czasu identycznym jak okres uśredniania profilu mocy liczników (LE1, LE3) zainstalowanych u odbiorców badanej gałęzi linii przesyłowej, a w dalszej kolejności odłącza się zainstalowane wcześniej pomiarowe urządzenia (UP1, UP3) i dokonuje się ponownego odczytu wskazań liczników (LE1, LE3) każdego z odbiorców, po czym porównuje się uśrednione wartości natężenia prądu zarejestrowane przez pomiarowe urządzenie (UP3) odłączone z wyjścia transformatora wydzielonej gałęzi sieci przesyłowej z sumą uśrednionych wartości natężenia prądu zarejestrowanych przez pozostałe pomiarowe urządzenia (UP1, UP3).