王偉能，王志強(qiáng)，楊帥

(1.湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙410007;2.金瑞新材料科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410007)

竊電是一種違法行為，嚴(yán)重?cái)_亂了用電秩序，損害了廣大用電客戶(hù)和電力投資者的利益。如何在智能電網(wǎng)得到大力推廣的新形勢(shì)下，開(kāi)展防竊電工作，對(duì)于供電企業(yè)計(jì)量技術(shù)是非常重要的一個(gè)課題。

目前已有文獻(xiàn)報(bào)道了多種防竊電的方法〔1－7〕，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)方面和電磁方面的改進(jìn)及傳感器應(yīng)用等，但仍不足以應(yīng)對(duì)現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)中種類(lèi)繁多的竊電手段。本文從電能計(jì)量原理上對(duì)常見(jiàn)竊電技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，總結(jié)各種竊電情況下的狀態(tài)特征及相應(yīng)的防竊電技術(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)防竊電方法進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 竊電與防竊電技術(shù)

電能表是電能測(cè)量最基礎(chǔ)的計(jì)量元件，有感應(yīng)式電能表、電子式電能表和智能型電能表。智能電能表是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，其技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟。主要由電子元器件組成，其工作原理是利用電流采樣元件 (包括電流互感器、錳銅分流器、霍爾效應(yīng)傳感器和Rogowski線(xiàn)圈等4種方式)和電壓采樣元件 (包括分壓電阻和電壓互感器)對(duì)輸入智能電能表的電流和電壓進(jìn)行采樣，再對(duì)采樣電壓和采樣電流進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過(guò)中央處理器把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為用電量并輸出。經(jīng)過(guò)電流互感器和電壓互感器的三相四線(xiàn)制智能電能表的原理示意圖如圖1。

圖1 三相四線(xiàn)智能電能表原理圖

雖然目前針對(duì)智能電能表的竊電方式種類(lèi)繁多，但是根據(jù)電能計(jì)量式

可以把竊電方式分為減小電壓的欠壓法、減小電流的欠流法及改變相位的移相法3種。

1)欠壓法

竊電手段包括:虛接電能表電壓線(xiàn)圈;松動(dòng)二次回路接線(xiàn)端子;在電壓回路中串接電阻分壓;斷開(kāi)二次回路或TV一次回路。

對(duì)應(yīng)的防竊電方法:設(shè)定失壓門(mén)限電壓和欠壓門(mén)限電壓。若檢測(cè)電壓值低于失壓門(mén)限電壓且對(duì)應(yīng)相有電流，則判定為失壓竊電;若檢測(cè)電壓值位于2個(gè)門(mén)限電壓之間，則判定為欠壓竊電。

2)欠流法

竊電手段包括:對(duì)電能表電流線(xiàn)圈接線(xiàn)端子進(jìn)行短接;虛接或斷開(kāi)電能表電流線(xiàn)圈接線(xiàn);對(duì)TA端子、一次或二次回路等進(jìn)行短路。

對(duì)應(yīng)的防竊電方法:利用對(duì)線(xiàn)圈進(jìn)行短路、開(kāi)路檢測(cè)的專(zhuān)用電路，動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)線(xiàn)圈工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，則判為竊電行為發(fā)生并記錄在案。

3)移相法

移相法竊電分為電壓移相和電流移相2種。

電壓移相竊電包括:將TV一次側(cè)、二次側(cè)或電能表電壓線(xiàn)圈接線(xiàn)端反接;將TV一次側(cè)、二次側(cè)或電能表電壓線(xiàn)圈接線(xiàn)端反接;即同時(shí)將電壓回路反相，錯(cuò)相接線(xiàn)。

電流移相竊電包括:將TA一次側(cè)、二次側(cè)或電能表電流線(xiàn)圈接線(xiàn)端反接;將TA一次側(cè)、二次側(cè)或電能表電流線(xiàn)圈接線(xiàn)端兩相或三相接線(xiàn)交換;同時(shí)將電流回路反相、錯(cuò)相。

防電壓移相竊電法:當(dāng)電能表電壓回路接線(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，不是三相電壓間的相序發(fā)生了變化，就是相互之間兩兩夾角不再是120°，或者這2個(gè)條件同時(shí)不滿(mǎn)足。檢側(cè)三相電壓的相序和兩兩夾角這2個(gè)條件。若有任何1個(gè)條件不滿(mǎn)足，則判定為竊電行為。

防電流移相竊電法:由于三相電流間不再有固定的相位和相角關(guān)系?，F(xiàn)以電壓的相位為參考劃分出超前40°和滯后80°的區(qū)間，若對(duì)應(yīng)相電流沒(méi)有位于此區(qū)間，則判斷存在竊電行為并記錄在案。

2 實(shí)驗(yàn)

防竊電硬件平臺(tái)功能框圖如圖2。實(shí)驗(yàn)采用16位的DSP56800芯片作為微處理器〔8〕，外圍擴(kuò)展模塊包括電壓整形濾波、檢測(cè)TA信號(hào)整形濾波、計(jì)量TA信號(hào)整形濾波、TA信號(hào)開(kāi)路檢測(cè)信號(hào)、LCD顯示、實(shí)時(shí)時(shí)鐘及鍵盤(pán)。

圖2 防竊電硬件平臺(tái)框圖

防竊電軟件流程如圖3所示:先檢測(cè)優(yōu)先級(jí)高的竊電故障類(lèi)型;在從上到下的檢測(cè)過(guò)程中，若檢測(cè)到故障，則不再繼續(xù)進(jìn)行下面的故障類(lèi)型檢測(cè)，而直接跳轉(zhuǎn)到故障記錄。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，防竊電平臺(tái)能對(duì)各種竊電行為進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的判斷，并記錄詳細(xì)竊電信息，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖3 防竊電軟件流程

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)常見(jiàn)的智能電表竊電方式進(jìn)行了歸納，并提出了相應(yīng)的防竊電方法，利用DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和功能豐富的片內(nèi)外設(shè)，設(shè)計(jì)了防竊電平臺(tái)。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，防竊電平臺(tái)能快速、準(zhǔn)確地判斷各種竊電行為，并記錄相應(yīng)的竊電信息，達(dá)到防竊電的目的。

〔1〕李冰.淺議供電企業(yè)如何做好反竊電工作〔J〕.西北電力技術(shù)，2004(6):135－137.

〔2〕 Christopher H.Patterson，Gary l.Miller，Jeffery，et al.Power stealing circuit:US，041222.1〔P〕.1993.

〔3〕 HAN Gu-jinga，YIN Xiao-gonga，QIN Lianga，et al.A novel technique of preventing electricity-stealing in current method for electric power measuring equipment 〔J〕. Electrical Measurement＆ Instrumentation，2007(10):119-123.

〔4〕ZHANG Yihui，MA Yanfeng，HAN Pingjun，ZHAO Mingyuan.Theftproof device for power load management terminal〔J〕.Electric Power Automation Equipment，2009，11(1):183-186.

〔5〕ZHAO Bing，Lü Ying-jie，ZOU He-ping.Design of a new antistealing electricity device〔J〕.Power System Protection and Control，2009(23):211-214.

〔6〕劉軍，高亮，蔡振江，等.單相全電子式防竊電電能表的研制〔J〕.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003(2):98-101.

〔7〕韓松林.對(duì)幾種防竊電電路的功能分析〔J〕.電測(cè)與儀表，1999(7):49-52.

〔8〕Motorola Company.DSP56F826 16-bitdigitalsignalprocessor〔EB/OL〕.(2001－08－10)〔2012－04－10〕.http://www.Motorola.com/library.