Luận Văn Thạc Sĩ Về Phân Tích Hành Vi Trộm Cắp Điện Trong Kỹ Thuật Điện

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật điện mô phỏng và phân tích dữ liệu đo đạc để nhận biết các hành vi trộm cắp điện, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Lê Tấn Phát
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Tịnh Minh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Mô Phỏng Và Phân Tích Dữ Liệu Đo Đạc Để Nhận Biết Các Hành Vi Trộm Cắp Điện
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH
• TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1. CHƯƠNG I: TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN
• 1.1. TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN TRONG NƯỚC
• 1.2. TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI
• 1.2.1. Gian lận điện
• 1.2.2. Thanh toán bất thường
• 1.2.3. Hóa đơn chưa thanh toán
• 2. CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐO ĐẾM QUẢN LÝ ĐIỆN TỪ XA
• 2.1. GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU KHÁCH HÀNG TẬP TRUNG
• 2.1.1. GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU TẬP TRUNG BẰNG SÓNG RF CỦA CÔNG TY NURI(HÀN QUỐC) VÀ CÔNG TY GELEX
• 2.1.1.1. Công nghệ RF Mesh
• 2.1.1.2. Hệ thống đo xa bao gồm
• 2.1.2. Giải pháp thu thập dữ liệu tập trung bằng PLC
• 2.1.2.1. Đặc điểm chung của hệ thống PLC
• 2.1.2.2. Bộ thu thập dữ liệu tập trung(DCU)
• 2.1.2.3. Các hạn chế về PLC
• 2.1.3. So sánh giữa công nghệ RF Mesh và PLC
• 2.1.3.1. Đặc điểm chung
• 2.2. GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU RIÊNG LẺ
• 2.2.1. Quy định về thời gian và tỷ lệ thu thập dữ liệu
• 2.2.2. Yêu cầu về thời gian thu thập dữ liệu
• 2.3. HỆ THỐNG ĐO XA ĐIỂM ĐO NỘI BỘ -MDIS
• 2.3.1. Hiển thị giá trị thông số vận hành
• 2.3.2. Hiển thị chỉ số từng thời điểm
• 2.3.3. Hiển thị chỉ số chốt
• 2.3.4. Sự kiện công tơ
• 2.3.5. Biểu đồ phụ tải
• 2.3.6. Chức năng cảnh báo
• 2.3.6.1. Cảnh báo dòng điện
• 2.3.6.2. Cảnh báo lệch thời gian
• 3. CHƯƠNG III: CÁC HÌNH THỨC VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN PHỔ BIẾN
• 3.1. CÂU TRỰC TIẾP TỪ LƯỚI HẠ THẾ
• 3.2. CÔNG TƠ ĐẢO PHA KẾT HỢP SỬ DỤNG NGUỒN NGUỘI NGOÀI
• 3.3. SỬ DỤNG MÁY TẠO DÒNG ĐIỆN CÓ THỂ LÀM CHO DĨA CÔNG TƠ QUAY CHẬM, QUAY NGƯỢC, NGƯNG
• 3.4. KHOAN LỖ CÔNG TƠ
• 3.5. TÁC ĐỘNG VÀO CÁC VIÊN NIÊM PHONG
• 3.6. SỬ DỤNG NAM CHÂM
• 3.7. CÔ LẬP MẠCH DÒNG, MẠCH ÁP TRÊN HỆ THỐNG ĐO ĐẾM GIÁN TIẾP
• 4. CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HÀNH VI VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN
• 4.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH
• 4.2. THÔNG SỐ DỮ LIỆU KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG BÌNH THƯỜNG
• 4.2.1. Thông số mạch đo trực tiếp trên ampe kìm
• 4.2.2. Thông số mạch truyền về hệ thống đo xa
• 4.3. MÔ PHỎNG CÁC TRƯỜNG HỢP VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN
• 4.3.1. Trường hợp thứ 1: đấu tắt 1 TI
• 4.3.1.1. Thông số mạch đo trực tiếp bằng ampe kìm
• 4.3.1.2. Thông số mạch truyền về qua hệ thống đo xa
• 4.3.2. Trường hợp thứ 2: hở mạch 1 TI
• 4.3.2.1. Thông số mạch đo trực tiếp bằng ampe kìm
• 4.3.2.2. Thông số dữ liệu do hệ thống đo xa ghi nhận
• 4.3.3. Trường hợp thứ 3: Dòng pha này áp pha kia
• 4.3.3.1. Thông số đo trực tiếp bằng ampe kìm
• 4.3.3.2. Thông số hiển thị qua hệ thống đo xa
• 4.4. Biện pháp phát hiện ngăn chặn và phòng ngừa
• 4.4.1. Cách phát hiện
• 4.4.2. Biện pháp ngăn ngừa
• 5. CHƯƠNG V: TỔNG KẾT HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Trộm Cắp Điện

Trộm cắp điện, một hành vi vi phạm nghiêm trọng trong lĩnh vực sử dụng điện, là việc lấy điện trái phép không thông qua công tơ. Hành vi này không chỉ gây thiệt hại về tài chính cho các công ty điện lực mà còn ảnh hưởng đến an toàn điện và an ninh xã hội. Theo thống kê, trong ba năm gần đây, Tổng Công ty Điện lực TP.HCM đã ghi nhận hàng triệu kWh điện năng bị mất do trộm cắp. Điều này gây ra những khó khăn trong việc quản lý và cung cấp điện, đồng thời tạo ra gánh nặng cho các cơ quan chức năng trong công tác xử lý vi phạm. Đặc biệt, với sự phát triển của lưới điện thông minh, trộm cắp điện ngày càng tinh vi hơn, khiến cho việc phát hiện và ngăn chặn trở nên phức tạp. "Trộm cắp điện là một trong những mối quan tâm quan trọng nhất liên quan đến việc thực hiện lưới điện thông minh," điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển các biện pháp phát hiện và phòng ngừa hiệu quả.

1.1 Tình Trạng Vi Phạm Sử Dụng Điện

Tình trạng vi phạm sử dụng điện hiện nay rất nghiêm trọng, với nhiều hình thức khác nhau như đấu nối trái phép, sử dụng thiết bị gian lận hoặc làm sai lệch chỉ số công tơ. Theo báo cáo, trong năm 2019, tổng số điện năng bị truy thu do vi phạm lên tới 5,432,965 kWh, tương ứng với số tiền truy thu lên đến hàng chục tỷ đồng. Các hành vi này không chỉ gây thiệt hại cho các công ty điện lực mà còn làm gia tăng nguy cơ cháy nổ và mất an toàn điện. Một số hình thức vi phạm phổ biến bao gồm việc sử dụng nam châm để làm sai lệch chỉ số công tơ, hoặc cố tình làm hỏng thiết bị đo đếm. Việc phát hiện và xử lý kịp thời các hành vi này là rất cần thiết để bảo vệ lợi ích của người tiêu dùng và đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

II. Hệ Thống Đo Đếm Quản Lý Điện Từ Xa

Hệ thống đo đếm điện từ xa là một trong những giải pháp công nghệ tiên tiến giúp quản lý và giám sát việc sử dụng điện hiệu quả hơn. Hệ thống này cho phép thu thập dữ liệu tiêu thụ điện năng một cách tự động và liên tục, từ đó phát hiện kịp thời các hành vi trộm cắp điện. Công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho việc ghi chỉ số điện mà còn cung cấp thông tin chính xác hơn về tình hình tiêu thụ điện. "Ứng dụng công nghệ thông tin, triển khai công tơ điện thông minh trong đo đếm điện năng từ xa" là chỉ đạo quan trọng của Chính phủ nhằm hiện đại hóa hệ thống quản lý điện. Việc triển khai hệ thống này có thể giúp giảm thiểu thất thoát điện năng, đồng thời nâng cao tính minh bạch trong việc sử dụng điện của khách hàng.

2.1 Công Nghệ Đo Đếm Thông Minh

Công nghệ đo đếm thông minh sử dụng các thiết bị điện tử hiện đại, cho phép theo dõi và ghi nhận số liệu tiêu thụ điện năng một cách chính xác và tự động. Hệ thống này không chỉ giúp phát hiện các hành vi gian lận mà còn cung cấp dữ liệu cho các phân tích sâu hơn về thói quen tiêu thụ điện của khách hàng. Việc áp dụng công nghệ này đã giúp nhiều công ty điện lực nâng cao hiệu quả quản lý và giảm thiểu tổn thất do trộm cắp điện. "Hệ thống đo đếm quản lý điện từ xa" không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần nâng cao an ninh điện năng trong xã hội.

III. Các Hình Thức Vi Phạm Sử Dụng Điện Phổ Biến

Các hình thức vi phạm sử dụng điện rất đa dạng và tinh vi, từ việc đấu nối trái phép đến việc sử dụng thiết bị gian lận để làm sai lệch chỉ số công tơ. Một số hành vi phổ biến bao gồm: đấu tắt công tơ, khoan lỗ vào công tơ, và sử dụng nam châm để làm sai lệch chỉ số đo. Những hành vi này không chỉ vi phạm pháp luật mà còn gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho hệ thống điện và an toàn của người dân. Theo thống kê, số lượng vi phạm sử dụng điện đã tăng đáng kể trong những năm gần đây, làm dấy lên lo ngại về an ninh điện năng. "Vi phạm pháp luật trong lĩnh vực sử dụng điện, tạo gánh nặng thêm cho công tác quản lý an ninh trật tự xã hội," điều này cho thấy sự cần thiết phải có những biện pháp mạnh mẽ hơn để ngăn chặn các hành vi này.

3.1 Hành Vi Đấu Nối Trái Phép

Hành vi đấu nối trái phép là một trong những hình thức vi phạm nghiêm trọng nhất trong việc sử dụng điện. Người dùng thường tìm cách kết nối trực tiếp vào lưới điện mà không thông qua công tơ, dẫn đến việc không ghi nhận được lượng điện tiêu thụ thực tế. Hành vi này không chỉ gây thiệt hại cho công ty điện lực mà còn tạo ra nguy cơ mất an toàn cho cả hệ thống điện. Theo báo cáo, nhiều trường hợp trộm cắp điện đã được phát hiện và xử lý, tuy nhiên, vẫn còn nhiều trường hợp chưa được phát hiện kịp thời. "Hành vi lấy điện trái phép không qua công tơ" cần được xử lý nghiêm khắc để bảo vệ lợi ích của người tiêu dùng và an toàn cho cộng đồng.

IV. Mô Hình Mô Phỏng Hành Vi Vi Phạm Sử Dụng Điện

Mô hình mô phỏng hành vi vi phạm sử dụng điện là một công cụ hữu ích trong việc phân tích và dự đoán các hành vi gian lận trong tương lai. Bằng cách sử dụng dữ liệu đo đạc từ các hệ thống quản lý điện, các nhà nghiên cứu có thể xây dựng các mô hình để mô phỏng các tình huống vi phạm khác nhau. Việc này không chỉ giúp xác định các điểm yếu trong hệ thống mà còn cung cấp thông tin cho các biện pháp phòng ngừa hiệu quả. "Mô phỏng và phân tích dữ liệu đo đạc để nhận biết các hành vi trộm cắp điện" là một trong những cách tiếp cận hiện đại giúp nâng cao hiệu quả trong việc phát hiện và ngăn chặn các hành vi vi phạm.

4.1 Phân Tích Dữ Liệu Đo Đạc

Phân tích dữ liệu đo đạc là một bước quan trọng trong việc phát hiện các hành vi gian lận. Thông qua việc thu thập và phân tích dữ liệu từ các hệ thống đo đếm, các nhà quản lý có thể phát hiện ra những bất thường trong tiêu thụ điện năng. Việc áp dụng các công nghệ phân tích dữ liệu lớn có thể giúp tăng cường khả năng phát hiện các hành vi trộm cắp điện. "Dữ liệu tiểu thụ điện" cần được giám sát thường xuyên để đảm bảo tính chính xác và kịp thời trong việc xử lý các hành vi vi phạm.

V. Tổng Kết Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài

Đề tài nghiên cứu về trộm cắp điện không chỉ mang lại những hiểu biết sâu sắc về tình hình vi phạm hiện nay mà còn đề xuất các giải pháp hiệu quả để phát hiện và ngăn chặn. Việc áp dụng công nghệ thông tin và các hệ thống đo đếm thông minh sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và bảo vệ tài nguyên điện năng. "Tổng Công ty Điện lực TP.HCM đang triển khai kế hoạch thay công tơ điện tử kết hợp hệ thống thu thập dữ liệu từ xa" là một bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa hệ thống quản lý điện. Hướng phát triển trong tương lai cần tập trung vào việc nâng cao khả năng phát hiện và xử lý vi phạm, đồng thời tăng cường công tác tuyên truyền để nâng cao nhận thức của người dân về việc sử dụng điện an toàn và hợp pháp.

5.1 Đề Xuất Giải Pháp

Để giảm thiểu tình trạng trộm cắp điện, cần triển khai các giải pháp đồng bộ từ công nghệ đến quản lý. Các công ty điện lực nên đầu tư vào hệ thống đo đếm thông minh, kết hợp với các công nghệ phân tích dữ liệu để phát hiện sớm các hành vi vi phạm. Đồng thời, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng trong việc xử lý các hành vi vi phạm. "Giám sát tiêu thụ điện năng" và các biện pháp xử lý vi phạm cần được thực hiện một cách nghiêm túc để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thất thoát điện năng do các hành vi vi phạm sử dụng điện là thách thức kinh tế và kỹ thuật nghiêm trọng đối với ngành năng lượng. Trong giai đoạn 2017–2019, Tổng công ty Điện lực Thành phố Hồ Chí Minh (EVNHCMC) đã phát hiện và xử lý lượng điện năng truy thu lên tới 18.041.209 kWh, tương ứng tổng số tiền truy thu đạt 48.165.194.912 đồng. Riêng tại địa bàn Công ty Điện lực Hóc Môn, từ năm 2017 đến tháng 3 năm 2020 đã lập biên bản 135 trường hợp vi phạm, truy thu và bồi thường hơn 919.832 kWh điện năng với số tiền phạt hàng tỷ đồng. Thực hiện chủ trương hiện đại hóa hệ thống điện theo Nghị quyết 36a/NQ-CP ngày 14 tháng 10 năm 2015 của Chính phủ về ứng dụng công nghệ thông tin trong đo đếm điện năng từ xa, EVNHCMC đã đẩy mạnh lộ trình thay thế công tơ cơ khí bằng công tơ điện tử thông minh.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng mô hình thực nghiệm mô phỏng các hành vi gian lận điện tinh vi trên hệ thống đo đếm gián tiếp hạ thế, bao gồm đấu tắt biến dòng (TI), hở mạch biến dòng và đảo pha dòng - áp. Bằng việc phân tích luồng dữ liệu thông số vận hành tức thời truyền về trung tâm điều hành qua hệ thống đo xa (AMR/MDIS), đề tài xác lập các dấu hiệu nhận diện bất thường về điện áp, dòng điện, góc lệch pha và công suất. Nghiên cứu được triển khai trong phạm vi lưới điện phân phối Thành phố Hồ Chí Minh, trọng tâm là khu vực Hóc Môn từ năm 2017 đến tháng 8 năm 2020. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc nâng cao tỷ lệ thu thập dữ liệu tự động đạt trên 98%, giảm thiểu tổn thất phi kỹ thuật và bảo đảm an toàn vận hành lưới điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết đo lường điện năng nhiều pha và nguyên lý chuyển đổi tín hiệu qua máy biến dòng điện (TI) kết hợp biến điện áp (TU). Công suất tác dụng ba pha $P = U_A I_A \cos\varphi_A + U_B I_B \cos\varphi_B + U_C I_C \cos\varphi_C$ và công suất phản kháng $Q$ được xác định dựa trên tích phân tích số tức thời giữa điện áp và dòng điện qua từng chu kỳ đo. Hệ thống đo đếm gián tiếp hạ thế sử dụng sơ đồ ba pha bốn dây với ba máy biến dòng TI để hạ dòng tải thực tế về dải đo chuẩn 0–5 A cấp vào điện kế điện tử.

Khung lý thuyết truyền thông đo đếm tự động (AMR/AMI) được áp dụng để phân tích hai giải pháp thu thập dữ liệu tập trung chính: công nghệ sóng vô tuyến RF Mesh (tần suất thu thập 12 lần/ngày, mã hóa bảo mật AES-128) và công nghệ truyền dữ liệu qua đường dây tải điện PLC (tần suất thu thập 1 lần/ngày). Các khái niệm cốt lõi được định lượng gồm tổn thất điện năng phi kỹ thuật (Non-Technical Losses), đồ thị phụ tải tích phân chu kỳ 30 phút, thông số vận hành tức thời (U, I, $\cos\varphi$, P, Q, S) và góc lệch pha véc-tơ. Việc đánh giá tính pháp lý của các hành vi vi phạm căn cứ theo Thông tư số 27/2013/TT-BCT và Nghị định số 134/2013/NĐ-CP của Chính phủ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thứ cấp từ cơ sở dữ liệu phần mềm HES và hệ thống quản lý dữ liệu đo đếm MDIS của EVNHCMC, kết hợp dữ liệu sơ cấp thu thập qua 135 hồ sơ xử lý vi phạm thực tế tại Điện lực Hóc Môn giai đoạn 2017–2020. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ 135 vụ vi phạm được chọn theo phương pháp chọn mẫu có chủ đích, phân loại theo 5 hình thức gian lận phổ biến nhất trên lưới điện phân phối.

Phương pháp phân tích kết hợp giữa thống kê mô tả, phân tích đối sánh chuỗi thời gian của đồ thị phụ tải 30 phút và phương pháp thực nghiệm mô phỏng phần cứng. Tác giả thiết kế mô hình bàn thử nghiệm ba pha bốn dây hoàn chỉnh, sử dụng tải thực và hệ thống đo đếm gián tiếp qua 3 biến dòng TI, kết nối modem truyền dữ liệu GPRS/3G về phần mềm đo xa. Lý do lựa chọn phương pháp này là vì nó cho phép đo đạc đồng thời thông số thực tế bằng ampe kìm và thông số số hóa gửi về máy chủ, từ đó so sánh trực quan các sai lệch định lượng mà không gây gián đoạn hay mất an toàn trên lưới điện đang vận hành. Quá trình thu thập và phân tích dữ liệu thực nghiệm được thực hiện liên tục từ ngày 24 tháng 2 năm 2020 đến ngày 3 tháng 8 năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu 135 vụ vi phạm tại Điện lực Hóc Môn giai đoạn 2017–2019 chỉ ra cơ cấu các hành vi trộm cắp điện: câu móc trực tiếp từ lưới hạ thế chiếm tỷ lệ cao nhất với 44,44% (60 trường hợp), sử dụng nam châm tác động đĩa từ chiếm 27,41% (37 trường hợp), phá chì niêm phong tác động công tơ chiếm 17,04% (23 trường hợp), đảo sơ đồ đấu dây chiếm 5,93% (8 trường hợp) và khoan lỗ can thiệp cơ học chiếm 5,19% (7 trường hợp).

Thống kê 135 vụ vi phạm sử dụng điện (Hóc Môn, 2017-2019):
┌──────────────────────────────┬──────────────┬────────────┐
│ Hình thức vi phạm            │ Số trường hợp│ Tỷ lệ (%)  │
├──────────────────────────────┼──────────────┼────────────┤
│ Câu trực tiếp không qua đo đếm│ 60           │ 44,44%     │
│ Sử dụng nam châm             │ 37           │ 27,41%     │
│ Phá chì niêm phong           │ 23           │ 17,04%     │
│ Đảo sơ đồ đấu dây            │ 8            │ 5,93%      │
│ Khoan lỗ công tơ             │ 7            │ 5,19%      │
└──────────────────────────────┴──────────────┴────────────┘

Kết quả mô phỏng thực nghiệm trên hệ thống đo đếm gián tiếp mang lại 3 phát hiện kỹ thuật mang tính định lượng rõ rệt:

Thứ nhất, ở trường hợp đấu tắt 1 biến dòng TI pha A, dòng điện đo bằng ampe kìm tại dây dẫn sơ cấp vẫn đạt giá trị tải bình thường, nhưng dòng điện tín hiệu thứ cấp truyền về công tơ và hiển thị trên modem giảm từ 1,21 A xuống xấp xỉ 0,08 A, dẫn đến công suất tác dụng pha A ghi nhận giảm hơn 93%, làm sai lệch nghiêm trọng tổng điện năng đo đếm của toàn trạm.

Thứ hai, ở trường hợp hở mạch 1 biến dòng TI pha B, dòng điện pha B truyền về hệ thống đo xa lập tức giảm về 0 A dù phụ tải thực tế vẫn đang tiêu thụ công suất đầy đủ. Tổng công suất tác dụng ba pha ghi nhận trên phần mềm giám sát sụt giảm chính xác 33,33% đối với hệ thống tải cân bằng ba pha.

Thứ ba, ở trường hợp đảo dòng pha B sang điện áp pha C và ngược lại, góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện bị đảo lộn từ góc chuẩn khoảng 15–25 độ lên tới trên 120 độ hoặc mang giá trị âm, khiến hệ số $\cos\varphi$ tính toán sụt giảm mạnh và công suất tác dụng của pha bị đảo hiển thị giá trị âm trên hệ thống MDIS.

Thảo luận kết quả

Các số liệu thực nghiệm chứng minh rằng hành vi can thiệp vào mạch dòng nhị thứ của hệ thống đo đếm gián tiếp luôn để lại các dấu vết biến thiên bất thường trên luồng dữ liệu thời gian thực. Đối với khách hàng sử dụng điện sản xuất lớn, việc tác động vào 1 biến dòng TI giúp giảm từ 33% đến 50% tiền điện hàng tháng mà rất khó bị phát hiện bằng mắt thường nếu chỉ kiểm tra định kỳ. Dữ liệu này được biểu diễn trực quan qua biểu đồ phụ tải 30 phút trên giao diện MDIS: khi xảy ra vi phạm, đồ thị công suất tác dụng $P$ sụt giảm đột ngột theo dạng bậc thang trong khi điện áp ba pha vẫn duy trì ổn định quanh mức 220 V.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, báo cáo tại khu vực Đông Nam Á cho thấy tỷ lệ tổn thất phi kỹ thuật có nơi vượt quá 40%, và chiến dịch kiểm tra 684 điểm tại Malaysia từng ghi nhận tới 86% điểm nghi vấn có dấu hiệu gian lận công tơ. Tại Việt Nam, việc triển khai hệ thống đo xa với tỷ lệ truyền nhận dữ liệu thành công đạt trên 95% đối với dữ liệu hàng giờ và trên 99,5% đối với dữ liệu chốt tháng đã tạo ra bước ngoặt kỹ thuật. Nhân viên giám sát không cần đến hiện trường mà vẫn có thể phát hiện các trường hợp lệch dòng $I_0$, lệch góc pha hoặc sụt giảm công suất bất thường nhờ các cảnh báo tự động trên phần mềm điều hành.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa công tác phòng chống gian lận điện năng và bảo đảm an toàn hệ thống phân phối, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý trọng tâm:

Thứ nhất, tích hợp thuật toán cảnh báo sớm tự động trên phần mềm HES và MDIS. Phòng Công nghệ thông tin và Trung tâm Điều độ EVNHCMC cần cấu hình ngưỡng tự động kích hoạt cảnh báo khi độ lệch dòng điện giữa các pha vượt quá 15% hoặc khi góc lệch pha chuyển sang giá trị âm trong thời gian liên tục quá 60 phút. Mục tiêu phát hiện và xử lý 100% sự cố sai pha dòng - áp trong vòng 24 giờ kể từ thời điểm phát sinh, hoàn thành triển khai trong quý 4 năm 2020.

Thứ hai, nâng cấp hạ tầng truyền thông và bảo mật hệ thống đo xa. Ban Quản lý dự án Lưới điện thông minh cần ưu tiên kết hợp công nghệ RF Mesh cho khu vực mật độ khách hàng cao và modem GPRS/3G cho các khách hàng có trạm biến áp chuyên dùng. Áp dụng chuẩn mã hóa dữ liệu AES-128 nhằm bảo đảm tỷ lệ thu thập dữ liệu hàng ngày đạt trên 98% và dữ liệu chốt tháng đạt tối thiểu 99,5%, hoàn tất phủ kín công tơ điện tử toàn thành phố vào năm 2021.

Thứ ba, chuẩn hóa quy trình lắp đặt và niêm phong hộp bảo vệ đo đếm gián tiếp. Đội Quản lý đo đếm thuộc các Công ty Điện lực thành viên cần thay thế toàn bộ cáp nhị thứ hở bằng cáp nhiều lõi bọc giáp đi kín trong ống luồn chịu lực, đồng thời ứng dụng công nghệ niêm phong điện tử có mã QR định danh cho 100% hệ thống đo đếm gián tiếp hạ thế giai đoạn 2021–2022.

Thứ tư, đẩy mạnh ứng dụng phân tích dữ liệu lớn (Big Data Analytics) trong kiểm tra giám sát mua bán điện. Phòng Kiểm tra Giám sát Mua bán điện phối hợp cùng các Điện lực quận, huyện định kỳ rà soát tự động các khách hàng có sản lượng điện tiêu thụ sụt giảm trên 30% so với cùng kỳ năm trước mà không có khai báo giảm công suất máy móc. Mục tiêu giảm tỷ lệ tổn thất điện năng phi kỹ thuật toàn tổng công ty xuống dưới 3,5% trong giai đoạn 2021–2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm thứ nhất là kỹ sư quản lý vận hành đo đếm tại các công ty điện lực phân phối. Tài liệu cung cấp cơ sở kỹ thuật chi tiết về đặc tính vận hành của công nghệ RF Mesh, PLC và hệ thống MDIS, giúp kỹ sư dễ dàng nhận diện lỗi đấu nối nhị thứ TI/TU thông qua bảng thông số $U, I, \cos\varphi$ và đồ thị phụ tải 30 phút.

Nhóm thứ hai là cán bộ kiểm tra, giám sát mua bán điện và pháp chế ngành năng lượng. Nghiên cứu cung cấp bức tranh toàn cảnh về 5 dạng vi phạm phổ biến và phương pháp đối sánh dữ liệu tức thời để khoanh vùng chính xác đối tượng nghi vấn trước khi tiến hành thanh tra hiện trường, nâng cao hiệu quả lập biên bản theo Nghị định 134/2013/NĐ-CP.

Nhóm thứ ba là các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện và Tự động hóa. Dữ liệu thực nghiệm về mô hình sai lệch dòng - áp và hở mạch biến dòng là tài liệu tham khảo giá trị để phát triển các thuật toán học máy (Machine Learning) nhận diện gian lận điện tự động.

Nhóm thứ tư là các đơn vị phát triển thiết bị đo đếm thông minh và giải pháp phần mềm Smart Grid. Các tiêu chuẩn về chu kỳ đọc dữ liệu, tỷ lệ truyền nhận (95%–99,5%) và yêu cầu mã hóa bảo mật trong đề tài là căn cứ quan trọng để tối ưu hóa thiết kế phần cứng DCU, Modem và phần mềm HES.

Câu hỏi thường gặp

Hệ thống đo xa nhận biết hành vi can thiệp vào biến dòng TI như thế nào? Hệ thống MDIS liên tục giám sát thông số dòng điện tức thời từng pha. Khi xảy ra hiện tượng đấu tắt hoặc hở mạch biến dòng TI, dòng điện thứ cấp ghi nhận trên phần mềm sẽ sụt giảm từ 50% đến 100% (về mức 0 A) trong khi điện áp vẫn giữ nguyên 220 V. Thuật toán sẽ đối chiếu với đồ thị phụ tải trạm tổng để tự động phát cảnh báo mất dòng hoặc lệch pha.

Tại sao câu móc trực tiếp và dùng nam châm lại chiếm trên 71% tổng số vụ vi phạm tại Hóc Môn? Theo thống kê 135 vụ vi phạm, câu trực tiếp chiếm 44,44% và dùng nam châm chiếm 27,41%. Hai hình thức này phổ biến nhất do dễ thực hiện, chi phí thấp, không cần can thiệp sâu vào cấu trúc bên trong công tơ và người vi phạm có thể nhanh chóng tẩu tán tang vật khi thấy lực lượng kiểm tra của ngành điện tiếp cận hiện trường.

Quy định ngành điện yêu cầu tỷ lệ thu thập dữ liệu đo xa thành công đạt bao nhiêu phần trăm? Theo quy định quản lý kỹ thuật của EVNHCMC, tỷ lệ thu thập dữ liệu thành công đối với dữ liệu tức thời hàng giờ phải đạt từ 95% trở lên; đối với dữ liệu vận hành hàng ngày phải đạt từ 98% trở lên; và đối với dữ liệu chốt chỉ số tính hóa đơn hàng tháng vào 0h00 ngày mùng 1 phải đạt tối thiểu 99,5%.

Sự khác biệt cơ bản giữa công nghệ truyền thông RF Mesh và PLC trong hệ thống đo đếm là gì? Công nghệ RF Mesh truyền dữ liệu không dây qua các nút mạng công tơ với tần suất thu thập cao đạt 12 lần/ngày, mã hóa bảo mật AES-128 và khả năng tự định tuyến linh hoạt. Trong khi đó, công nghệ PLC truyền tín hiệu trực tiếp qua dây dẫn điện hạ thế với tần suất 1 lần/ngày, tiết kiệm chi phí viễn thông nhưng dễ bị suy hao tín hiệu bởi mối nối kém hoặc tụ bù trên lưới.

Khách hàng có hành vi trộm cắp điện bị xử lý theo những quy định pháp lý nào? Người vi phạm bị truy thu toàn bộ sản lượng điện năng thất thoát và bồi thường thiệt hại theo quy định tại Thông tư 27/2013/TT-BCT. Đồng thời, khách hàng bị xử phạt vi phạm hành chính theo Nghị định 134/2013/NĐ-CP, bị thông báo vi phạm về nơi cư trú hoặc đơn vị công tác, và có thể bị truy cứu trách nhiệm hình sự nếu gây thiệt hại nghiêm trọng theo Bộ luật Hình sự.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích toàn diện thực trạng vi phạm sử dụng điện với 18.041.209 kWh điện năng truy thu tại EVNHCMC và 135 vụ vi phạm cụ thể tại Điện lực Hóc Môn.
• Xây dựng thành công mô hình thực nghiệm mô phỏng chính xác 3 kịch bản vi phạm tinh vi trên hệ thống đo đếm gián tiếp: đấu tắt 1 biến dòng TI, hở mạch 1 biến dòng TI và đảo sai pha dòng - áp.
• Xác lập bộ tiêu chí định lượng các dấu hiệu nhận diện bất thường về dòng điện, góc lệch pha và công suất tức thời thông qua hệ thống đo đếm từ xa MDIS/HES.
• Đóng góp giải pháp khoa học giúp chuyển đổi phương thức kiểm tra từ thủ công sang giám sát tự động hóa thời gian thực, bảo đảm tỷ lệ thu thập dữ liệu đo xa đạt trên 98%.
• Hướng phát triển tiếp theo của đề tài là tích hợp các mô hình trí tuệ nhân tạo và phân tích dữ liệu lớn trên nền tảng Smart Grid nhằm dự báo sớm tổn thất phi kỹ thuật giai đoạn 2021–2025. Các đơn vị quản lý phân phối điện cần tiếp tục đẩy mạnh lộ trình số hóa hạ tầng đo đếm để ngăn chặn triệt để tình trạng thất thoát điện năng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU: Tổng quan về đề tài nghiên cứu  CHƢƠNG I: Tình trạng vi phạm sử dụng điện  CHƢƠNG II: Tìm hiểu về hệ thống đo đếm quản lý điện từ xa  CHƢƠNG III: Các hình thức vi phạm sử dụng điện phổ biến 4 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải  CHƢƠNG IV: Mô hình mô phỏng hành vi vi phạm sử dụng điện  CHƢƠNG V: Tổng kết và hƣớng phát triển của đề tài 5 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải SUMMARY OF THESIS SIMULATE AND ANALYZE MEASUREMENT DATA TO IDENTIFY ELECTRICAL THEFT Electricity is the most commonly used energy source, and is the most abundant in daily life as well as in production. Ho Chi Minh City Power Corporation is currently supplying electricity to 24 districts in HCMC Follow the direction of the Prime Minister in Resolution 36a / NQ-CP dated October 14, 2015 on “Application of information technology, deployment of smart electricity meters in remote power metering. Currently, Ho Chi Minh City Electricity Corporation (EVNHCMC) is implementing a plan to replace electronic meters in combination with a remote data collection system for electricity users in the city. HCM City, and expected to be completed in 2021.

Electricity theft is an act of illegally taking electricity without going through a meter, affecting to falsify the metering readings of meters and other electrical equipment related to electricity metering, intentional or collusion to record incorrectly. meter numbers and other fraudulent acts of taking electricity. Power theft is one of the most important concerns associated with smart grid implementation. Currently, electricity use violations, especially electricity theft, have caused a number of problems, hindering the management and supply of electricity by Ho Chi Minh City Power Corporation and other state management agencies.

According to the statistics on the violation of electricity use in the last 3 years as follows: ELECTRICITY GENERATION RECEIVED BY CUSTOMERS OF ELECTRICAL VIOLATION: No Year Electricity arrears Number Year Retrospective amount (VND) (kWh) 1 2017 6,497,364 17,670,368,122 2 2018 6,110,880 15,627,199,697 3 2019 5,432,965 14,867,627,093 4 Tổng 18,041,209 48,165,194,912 6 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải In which, Hoc Mon Power Company in 2017 made 38 records with the total amount of electricity collected at 362,922 kWh, equivalent to the amount of 1,042,933,144, in 2018, the unit made 45 minutes and tried collected 39 cases with the total compensation power of 326,076 kWh, equivalent to the total payment amount of 1,002,247,205 VND. In 2019, the unit has made 37 records (including 29 records of violation of electricity use and 08 records of damage to the metering system) in which 29 cases have been collected with total compensation. 230,834 kWh corresponding to the total payment amount of 617,429,249 VND Violating the use of electricity causes electrical insecurity as well as fire and explosion prevention for the person themselves and may cause problems to the distribution grid in the area. Causing damage or loss of electricity output supplied to electricity management and distribution organizations in particular and the whole society in general.

Waste of manpower, time and costs for local authorities and organizing the management and distribution of electricity in the prevention, checking, inspection and handling of electricity theft. Violating the law in the field of electricity use, creating an additional burden on the management of social security and order, the violation handling of state management agencies. With the proposed smart grid modernizing the existing grid, energy theft could become a more serious problem as the "smart meters" used in the smart grid are more vulnerable to attacks. compared with traditional gauges.

Detecting and preventing electrical violations (electric theft in many forms) is essential, especially when deploying a remote data collection system, there are no more Electricity employees coming. record the monthly electricity index at the customer's home. Theft is becoming more and more sophisticated, while the sanctions are not adequate, so how to reduce power loss is still a problem that is causing a headache in the electricity industry. The thesis includes 6 chapters: • INTRODUCTION: Overview of research topics • CHAPTER I: Violation of electricity use • CHAPTER II: Learning about remote power management metering systems • CHAPTER III: Common types of violations of electricity use 7 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải • CHAPTER IV: Simulation model of violation of electricity use • CHAPTER V: Summary and development direction of the topic 8 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Mô phỏng và phân tích dữ liệu đo đạc để nhận biết các hành vi trộm cắp điện” là công trình nghiên cứu độc lập dƣới sự hƣớng dẫn của Thầy hƣớng dẫn Tiến sĩ Lê Thị Tịnh Minh và Tiến sĩ Nguyễn Phúc Khải.

Ngoài ra không có sự sao chép nào của ngƣời khác. Đề tài nội dung là sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình học tập tại trƣờng và làm việc tại cơ quan. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn hoàn toàn trung thực. Tôi xin cam đoan phần trình bày dƣới đây là đúng sự thật.

Trƣờng hợp có khiếu nại gì liên quan đến luận văn tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Ngƣời thực hiện Lê Tấn Phát 9 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ .3 LỜI CAM ĐOAN .10 DANH MỤC BẢNG BIỂU .13 DANH MỤC HÌNH .14 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .17 CHƢƠNG I TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN. TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN TRONG NƢỚC. TÌNH TRẠNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN TRÊN THẾ GIỚI.

Gian lận điện:. Thanh toán bất thƣờng:. Hóa đơn chƣa thanh toán .24 CHƢƠNG II TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐO ĐẾM QUẢN LÝ ĐIỆN TỪ XA. GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU KHÁCH HÀNG TẬP TRUNG:.

GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU TẬP TRUNG BẰNG SÓNG RF CỦA CÔNG TY NURI(HÀN QUỐC) VÀ CÔNG TY GELEX. Công nghệ RF Mesh:. Hệ thống đo xa bao gồm:. Giải pháp thu thập dữ liệu tập trung bằng PLC.

Đặc điểm chung của hệ thống PLC: .Bộ thu thập dữ liệu tập trung(DCU): .Các hạn chế về PLC: .So sánh giữa công nghệ RF Mesh và PLC: .Đặc điểm chung:. GIẢI PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU RIÊNG LẺ: .Quy định về thời gian và tỷ lệ thu thập dữ liệu .Yêu cầu về thời gian thu thập dữ liệu:. HỆ THỐNG ĐO XA ĐIỂM ĐO NỘI BỘ -MDIS.Hiển thị giá trị thông số vận hành .Hiển thị chỉ số từng thời điểm .Hiển thị chỉ số chốt .43 10 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải 4.Sự kiện công tơ.Biểu đồ phụ tải: .Chức năng cảnh báo: .Cảnh báo dòng điện .Cảnh báo lệch thời gian .47 CHƢƠNG III CÁC HÌNH THỨC VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN PHỔ BIẾN. CÂU TRỰC TIẾP TỪ LƢỚI HẠ THẾ:.

CÔNG TƠ ĐẢO PHA KẾT HỢP SỬ DỤNG NGUỒN NGUỘI NGOÀI. SỬ DỤNG MÁY TẠO DÕNG ĐIỆN CÓ THỂ LÀM CHO DĨA CÔNG TƠ QUAY CHẬM, QUAY NGƢỢC, NGƢNG .KHOAN LỖ CÔNG TƠ .TÁC ĐỘNG VÀO CÁC VIÊN NIÊM PHONG. SỬ DỤNG NAM CHÂM:. CÔ LẬP MẠCH DÕNG, MẠCH ÁP TRÊN HỆ THỐNG ĐO ĐẾM GIÁN TIẾP: .53 CHƢƠNG IV MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HÀNH VI VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN.

THIẾT KẾ MÔ HÌNH. THÔNG SỐ DỮ LIỆU KHI HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG BÌNH THƢỜNG .Thông số mạch đo trực tiếp trên ampe kìm.Thông số mạch truyền về hệ thống đo xa. MÔ PHỎNG CÁC TRƢỜNG HỢP VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN .Trƣờng hợp thứ 1: đấu tắt 1 TI .Thông số mạch đo trực tiếp bằng ampe kìm .Thông số mạch truyền về qua hệ thống đo xa.Trƣờng hợp thứ 2: hở mạch 1 TI .Thông số mạch đo trực tiếp bằng ampe kìm .Thông số dữ liệu do hệ thống đo xa ghi nhận .Trƣờng hợp thứ 3: Dòng pha này áp pha kia .Thông số đo trực tiếp bằng ampe kìm .Thông số hiển thị qua hệ thống đo xa. Biện pháp phát hiện ngăn chặn và phòng ngừa:.

Cách phát hiện:. Biện pháp ngăn ngừa:.86 CHƢƠNG V TỔNG KẾT HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .88 11 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .101 12 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG 1: SẢN LƢỢNG ĐIỆN NĂNG TRUY THU DO KHÁCH HÀNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN: .17 BẢNG 2: THÔNG SỐ MẠCH ĐO TRỰC TIẾP BẰNG AMPER KÌM .60 BẢNG 3: THÔNG SỐ MẠCH THU THẬP QUA MODEM .62 BẢNG 4: THÔNG SỐ MẠCH ĐO TRỰC TIẾP BẰNG AMPER KÌM .69 BẢNG 5: THÔNG SỐ MẠCH THU THẬP QUA MODEM .70 BẢNG 6: THÔNG SỐ MẠCH ĐO TRỰC TIẾP BẰNG AMPER KÌM .75 BẢNG 7: THÔNG SỐ MẠCH THU THẬP QUA MODEM .76 BẢNG 8: THÔNG SỐ MẠCH ĐO TRỰC TIẾP BẰNG AMPER KÌM .82 BẢNG 9: THÔNG SỐ MẠCH THU THẬP QUA MODEM .83 BẢNG 10: SO SÁNH GIỮA HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG BÌNH THƢỜNG VÀ HỆ THỐNG VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN .85 BẢNG 11: THỐNG KÊ HÌNH THỨC VI PHẠM SỬ DỤNG ĐIỆN TỪ NĂM 2017 ĐẾN THÁNG 3 NĂM 2020 .90 13 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải DANH MỤC HÌNH Hình 1: Điện kế bị niêm phong do vi phạm sử dụng điện .21 Hình 2: Các giải pháp thu thập dữ liệu từ hệ đo đếm thông minh .25 Hình 3: Sơ đồ truyền tín hiệu các công tơ sử dụng công nghệ Mesh RF .26 Hình 4: Sơ đồ truyền tín hiệu các công tơ sử dụng công nghệ 3G .28 Hình 5: Cấu trúc bộ thu thập dữ liệu tập trung .29 Hình 7:dữ liệu thu thập truyền về .31 Hình 8: màn hình truy vấn thông tin .39 Hình 9: Các chức năng hiển thị .39 Hình 10: trạng thái thu thập dữ liệu của khách hàng .41 Hình 11: thời gian dữ liệu truyền về .42 Hình 12: Chốt các chỉ số .43 Hình 13: Sự kiện công tơ .43 Hình 14: biểu đồ phụ tải .44 Hình 16: Cảnh báo điện áp .45 Hình 17: Biều đồ điện áp .46 Hình 18: Cảnh báo dòng điện.46 Hình 19: Biểu đồ dòng điện .47 Hình 20:Cảnh báo thời gian .47 Hình 21: Câu trực tiếp từ lƣới hạ thế .48 Hình 22: Công tơ đảo pha bên trong .49 Hình 23: Sơ đồ đảo pha công tơ pha kết hợp sử dụng nguồn nguội ngoài .49 Hình 24: Máy tạo dòng .50 Hình 25: Sơ đồ đảo pha kết hợp sử dụng máy tạo dòng .50 Hình 26: Khoan lỗ công tơ .51 Hình 27: Cắt giấy niêm phong công tơ .52 Hình 28: Sơ đồ đấu dây đúng với điện kế 1 pha.52 Hình 29: Sơ đồ cuộn dòng điện kế bị nối tắt.53 Hình 33: Sơ đồ đấu dây HTĐĐ gián tiếp hạ thế .54 Hình 30: Mô phỏng hệ thống đo đếm thu thập dữ liệu từ xa .55 14 GVHD: TS Lê Thị Tịnh Minh HVTH: Lê Tấn Phát TS Nguyễn Phúc Khải Hình 31: Đấu nối hệ thống .56 Hình 32: Tải sử dụng mô phỏng .56 Hình 34: Đo thông số trực tiếp pha A .