РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ УЧЕТА С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВОМ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Жиряков Д. А. – студент группы 8Э-61, Попов А. Н. – к.т.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Незаконное безучетное потребление электроэнергии - одна из самых серь­ез­ных проблем энергетиков. За первое полугодие 2016 года «Россети» выявили более 83 тыс. фактов воровства энергии в объеме, превышающем 1,4 млрд кВт·ч, и предъявили недобросовестным потребителям претензии более чем на 6,6 млрд. руб. [1]. Несмотря на ужесточающиеся штрафы за безучетное и бездоговорное потребление электроэнергии, проблема далека от решения.

Относительно недавно на отечественном рынке приборов учета количества потребляемой электрической энергии появились счетчики с пультом. Внешне они ничем не отличаются от устройств, которые выпускают российские и зарубежные производители. Они опломбированы так, как того требуют нормы, на них присутствуют все необходимые наклейки. На подобные приборы есть вся необходимая документация. Однако в отличии от обычных счетчиков они позволяют владельцам безучетно потреблять электроэнергию.

Внешний вид модифицированного счетчика с пультом приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Модифицированный счетчик с пультом для запуска или остановки учета электроэнергии

Современные электросчетчики с пультом управления проходят небольшую модернизацию, которая дает возможность владельцу контролировать работу устройства. Одно нажатие на кнопку, и электросчетчик с пультом управления начинает принимать в учет меньшее количество электроэнергии, чем расходуется на самом деле. При желании можно и вовсе остановить устройство для того, чтобы пользоваться неучтенной электроэнергией.

За изменение работы счетчика отвечает миниатюрный радиоуправляемый контроллер, который устанавливается в устройство. Визуально, не разбирая прибор учета электроэнергии, обнаружить контроллер не представляется возможным. Практически во всех случаях в счетчик устанавливается только приемник сигнала, что также затрудняет его обнаружение. В случае проверки потребитель имеет возможность быстро перевести счетчик в штатный режим. По этой причине владельцы модернизированных счетчиков не сталкиваются с какими-либо проблемами при проверках.

Актуальность темы статьи заключается в наличии модифицированных приборов учета электроэнергии в свободной продаже, которые в последнее время пользуются большой популярностью среди потребителей, а энергосбытовые организации сталкиваются с большими трудностями в выявлении данных приборов [2].

Для разработки методики и аппаратного обеспечения, которые позволили бы выявлять приборы учета со встроенными устройствами дистанционного управления количеством потребляемой электроэнергии без их вскрытия, необходимо:

– произвести анализ принципа работы устройств, устанавливаемых в при­бо­ры учета;

– произвести анализ возможности обнаружения модификации по весу счет­чика, току потребления, рентгеновскому обследованию;

– произвести анализ возможности обнаружения модификации путем ее активации без оригинального пульта;

– произвести разработку методики и приборов для выявления модифи­ка­ции.

При анализе устройств, устанавливаемых в приборы учеты, стало известно, что в качестве беспроводного выключателя часто используются самые дешевые и распространенные механические реле (рисунок 2). В последнее время их начали вытеснять миниатюрные беспроводные твердотельные реле (рисунок 3), так как их легче спрятать, они меньше весят, не щелкают, полу­ча­ют низковольтное питание от самого счетчика.

Рисунок 2 – Беспроводное реле

Рисунок 3 – Беспроводное твердотельное реле

На рисунке 4 приведены примеры установки беспроводного реле в счетчик.

В зависимости от способа подключения и используемого реле можно полностью остановить счетчик или замедлить. При этом моргающий светодио­дный индикатор также останавливается или замедляется, либо продолжает счи­тать правильно в любом случае, что более предпочтительно, так как это затруд­нит обнаружение модификации.

Рисунок 4 – Беспроводное реле подключенное к прибору

Во всех вышеприведенных беспроводных реле передача сигнала происходит на частоте 433 МГц с одинаковым протоколом. Отличается только 12 битный код, посылаемый пультом, а это 4096 возможных комбинаций.

Выявить наличие постороннего устройства внутри счетчика можно, взвесив счетчик с точностью до грамма. Для того чтобы делать какие-либо выводы на основании веса, нужно знать вес заведомо исправного счетчика такой же модели, а еще лучше нескольких экземпляров из разных партий. Раз­брос веса исправных счетчиков может превышать 10 грамм, поэтому дан­ным способом можно выявить только самую грубую модификацию с испо­ль­зованием механического реле. Также возможно снизить вес при разборке путем облегчения конструкции, например, обточкой корпуса. Также этим способом не выявить легкие твердотельные реле, так как их веса недостаточно, чтобы существенно увеличить массу и выйти за пределы разброса для исправ­ных счетчиков.

Анализ величины собственного потребления счётчика также может выдать наличие постороннего устройства внутри. Для этого метода также необходимо иметь значения величины собственного потребления заведомо исправных счетчиков той же модели и ревизии. В случае механического беспроводного реле, которое к тому же обычно имеет в своем составе неэффективный преобразователь напряжения, выявить его получится с высокой вероятностью. А в случае с трехфазным счетчиком выявление модификации возможно даже не имея данных по другим счетчикам, так как собственное потребление по всем фазам должно быть одинаково, а устройство механического реле подключается только к одной. Поэтому потребление одной фазы будет резко отличаться от двух других. Но этот метод не пригоден для обнаружения твердотельных беспроводных реле ввиду их очень малого потребления и того, что они питаются от низкого напряжения самого счетчика [3].

Самым эффективным методом выявления посторонних устройств в счетчике является его рентгеновский снимок, желательно в трех проекциях. Модификации, приведенные на рисунке 4 с помощью рентгеновского снимка, сможет выявить практически любой человек (рисунок 5), особенно если у него будет снимок исправного прибора. В случае аккуратного монтажа, а тем более в случае полной замены печатной платы, выявить модификацию смогут только опытные специалисты. Данный метод имеет недостатки, связанные с использованием рентгена и дороговизной аппаратуры. Однако данный способ чрезвычайно эффективен и имеет положительный опыт использования в Республике Адыгея [4].

Рисунок 5 – Рентген исправного (слева) и модифицированного (справа) счетчика

Одним из способов обнаружения модификаций счетчика внутри может стать его проверка при активном режиме ограничивающего механизма по следующим признакам:

– при наличии потребления электроэнергии индикаторный светодиод не моргает или моргает очень медленно. Например, слышно, что работает пыле­сос, а по количеству импульсов получается нагрузка намного ниже;

– светодиодный индикатор моргает и отсчитал, например, уже 100 Вт/ч, а счетный механизм заметно меньше или вовсе ноль;

– при подключении токоизмерительных клещей нагрузка есть, а у счетчика вышеперечисленные признаки неисправности.

Но не всегда есть возможность застать счетчик в таком состоянии, так как собственник счетчика может при неожиданном приходе контролера вернуть счетчик в нормальную работу при помощи пульта. В этом случае стоит по возможности внимательно слушать наличие щелчков реле внутри счетчика. В качестве вспомогательного средства обнаружения вмешательства в работу счет­чика может стать наличие у контроллера регистратора сигналов радио­упра­вления на частоте 433 МГц с известными протоколами. Данное устройство эффективно в случае неожиданного прихода контролера, так как собственник постарается вернуть счетчик в нормальную работу, а фиксация сигнала в этот момент должна насторожить проверяющего. Однако наличие множества подоб­ных устройств в люстрах, светильниках, розетках и так далее может вызвать срабатывания регистратора, что сделает его менее информа­тивным. Информа­тивность можно повысить путем анализа сигналов по коду и времени.

Также в случае применения простейших устройств для модификации счет­чика возможно произвести перебор всех возможных комбинаций кодов с известными протоколами обмена. При наличии механического реле будет слышно его срабатывание в момент совпадения кода и на его обнаружение будет достаточно 10-20 минут. При использовании твердотельных реле обнару­жение возможно только при длительной проверке правильности работы счет­чика, а также при зажигании светодиода внутри устройства в момент получения правильного сигнала, которое можно увидеть в случае прозрачного корпуса.

Таким образом, основной дальнейшей задачей является разработка и тестирование устройства регистрации и проверки стандартных 12 битных кодов беспроводных пультов на рабочей частоте 433 МГц для обнаружения модифицированных приборов учета, что позволит выявлять факты воровства электроэнергии и уменьшит соответствующие убытки.

Список использованных источников:

1.        Воры на проводе. Коммерсант.ru [Электронный ресурс]. – Загл. с экрана. – Режим доступа: http://www.kommersant.ru/doc/3111594

2.        Перечень тем для открытого конкурса научных работ МРСК Сибири 2016 [Электронный ресурс]. – Загл. с экрана. – Режим доступа: http://urla.ru/10000NBN

3.        Дубинин, В. В. Программно-аппаратный комплекс контроля параметров режима электрических сетей напряжением 6-10 кВ [Электронный ресурс] / В. В. Дубинин, А. Н. Попов // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе. – Тюмень, 2014. – Режим доступа: http://elibrary.ru/download/elibrary_23356626_43613717.pdf

4.        Общественное телевидение России [Электронный ресурс]. – Загл. с экрана. – Режим доступа: https://otr-online.ru/news/v-adigee-energetiki-53526.html