梁金佑 許任陽

（1.廣西貴港供電局 廣西貴港 537000 2.珠海潤科電力有限公司 廣東珠海 519000）

高壓電能直接計量技術(shù)在專變用戶的防竊電應用

梁金佑1許任陽2

（1.廣西貴港供電局 廣西貴港 537000 2.珠海潤科電力有限公司 廣東珠海 519000）

本文通過對10kV專變用戶的竊電現(xiàn)狀進行分析，發(fā)生竊電根源均在于計量在二次側(cè)完成。采用高壓電能直接計量技術(shù)和用電信息采集技術(shù)構(gòu)建了專變用戶智能防竊電監(jiān)測系統(tǒng)。這種無二次計量回路的高壓直接計量，從源頭上杜絕竊電可能性。結(jié)合主站平臺的實時監(jiān)測，建立了無縫可靠的智能防竊電管理手段。結(jié)合現(xiàn)場實際運行積累，效果良好。

防竊電；專變用戶；電能計量；高壓電能表

引言

竊電行為嚴重影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟效益，往往供電企業(yè)售電量的70%以上比例都是10kV專變用戶售電量。因而，對于各供電企業(yè)抓好10kV專變大用戶的防竊電和反竊電治理工作，有效控制住異常高線損臺區(qū)，對于提高供電企業(yè)經(jīng)濟效益至關(guān)重要。從10kV配網(wǎng)系統(tǒng)的專變用戶電能計量的技術(shù)原來上分析，竊電手段主要集中在低壓二次側(cè)計量回路。然而當前各類防竊電措施都是無法徹底杜絕二次電氣回路的被實施竊電操作。

高壓電能直接計量技術(shù)是從技術(shù)原理上實現(xiàn)一種完全沒有二次電氣回路的新電能計量方案，是竊電管理工作的有利工具。高壓電能直接計量技術(shù)是在高壓電位上實現(xiàn)電壓電流采集和電能計量，電能計量數(shù)據(jù)存儲在高壓電位上，從源頭上消除了竊電的可能性。高壓電能直接計量裝置采用誤差整體校驗，計量精度高，通過與傳統(tǒng)計量裝置進行比對，可以準確的對竊電行為進行定位。

1 專變用戶當前竊電現(xiàn)狀分析

電能是一種無實物可見的特殊商品，其生產(chǎn)（發(fā)電輸電）和使用（配電用電）都是在同一時間內(nèi)完成的。供電企業(yè)對竊電行為的稽查需要第一時間有第一手證據(jù)，實際稽查工作難以開展。具體來說10kV專變用戶的竊電特點有：

（1）10kV高計的高耗能企業(yè)在總的竊電點中比例很高。比如：冶煉、鑄造、洗浴中心、造紙、磚瓦等用電高能耗大戶。

（2）竊電行為有著智能化升級的趨勢，技術(shù)手段層出不窮，包括：改動表計電路、計量回路搭接、直接編程、高頻破壞、強磁場破壞等等。

（3）竊電手段更加隱蔽、更加專業(yè)，常規(guī)的用電檢查管理很難發(fā)現(xiàn)問題，對防竊電人員專業(yè)能力要求越來越高。

同時，從現(xiàn)有高壓計量技術(shù)原理來分析，不良用戶竊電行為的目的就是改變正常計量的數(shù)據(jù)和結(jié)果。計量回路中每個電壓、電流值的改變，都將影響整個線路的電能量。由于傳統(tǒng)高壓計量系統(tǒng)中電壓、電量的傳遞環(huán)節(jié)比較多，有互感器的二次端子、二次回路導線、綜合接線端子、低壓表計等諸多薄弱點。由于這些薄弱點的電氣特性均處于較低的電壓水平，故不良用戶容易對其進行非法操作。具體的竊電實施手段包括：篡改表計設(shè)置、在端子處對電流信號分流、改動二次接線方式等。因此，采用新技術(shù)解決現(xiàn)有防竊電問題需要從竊電根源著手。

2 高壓電能直接計量技術(shù)方案

高壓電能直接計量技術(shù)是通過采用高壓側(cè)等電位電壓、電流傳感采樣的方式，并且在高壓懸浮電位植入電能計量芯片電路，通過高度集成的一體化絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了整體的高壓電能直接計量方案。高壓電能直接計量技術(shù)與傳統(tǒng)高壓計量技術(shù)的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計量是在二次側(cè)完成，高壓電能直接計量則沒有二次計量回路，計量電路和數(shù)據(jù)存儲均在高壓側(cè)電位完成。正因為沒有了傳統(tǒng)計量方案的低壓電位二次部分，故可以有效杜絕各類竊電行為。

一種典型的高壓電能表設(shè)計原理圖如圖1。高壓電能表的主要組成部分包括A相、B相、C相各自分別的等電位功能電路部分，包括高壓側(cè)相間的線電壓取樣傳感器。高壓側(cè)相間的線電壓傳感器主要是采用電容分壓器完成電壓取樣。A相和C相的等電位功能電路為單相計量電路，完成A相和C相的電流信號、電壓信號測量和電能量運算。B相的等電位功能電路為綜合控制單元，實時將A相和C相各自計量的電能量數(shù)據(jù)進行匯總和累加，并且將全部的電量信息以電氣隔離的無線通訊形式傳送給低壓側(cè)通訊顯示終端。

圖1 一種典型的高壓電能表原理圖

高壓電能表的主要技術(shù)參數(shù)如下：①額定工作電壓：10kV；②額定工作電流：10～500A；③計量方式：三相三線制；④電能脈沖常數(shù)：有功6400imp/MWh，無功6400imp/Mvarh；⑤準確度等級：有功電能0.5S級，無功電能2級；⑥絕緣性能：工頻耐壓：42kV（1min）；雷電沖擊電壓：75kV（正負各15次）；局部放電：測量電壓為1.44UN下，局部放電量小于20pC；⑦環(huán)境條件：工作溫度-25～85℃，濕度小于95%。

高壓電能表的主要功能有：①精確測量10kV的多時段雙向有功電能和無功電能，測量10kV各相和總的瞬時電壓、瞬時電流、瞬時有功功率、瞬時無功功率、功率因數(shù)。②通訊顯示終端具有RS485、小無線和GPRS等多種數(shù)據(jù)通訊接口；可以采集現(xiàn)場計量電能表的各項數(shù)據(jù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程上傳主站。③實時監(jiān)測每一相的電壓、電流等異常事件，具有失壓、失流、停電等時間記錄功能，以及12個月歷史結(jié)算數(shù)據(jù)記錄。④通訊規(guī)約集成了《多功能表通信規(guī)約》、《電力負荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》和《用電信息采集系統(tǒng)主站通訊規(guī)約》等。

3 高壓電能表的防竊電應用方案

采用高壓電能直接計量技術(shù)為基礎(chǔ)，再集成無線通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和網(wǎng)絡應用服務系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)專變用戶的防竊電管理系統(tǒng)。該防竊電管理系統(tǒng)能夠進行精確的高壓計量數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)主動分析和防竊電實時監(jiān)測。

圖2 高壓電能直接計量技術(shù)在專變用戶的防竊電應用方案

防竊電管理系統(tǒng)采用高壓電能表實時測量高壓大用戶專變的電量數(shù)據(jù)。同時，高壓電能表的通訊顯示終端實時收集現(xiàn)有用電計費表計的電量數(shù)據(jù)，采用GPRS無線通訊信道專網(wǎng)傳送高壓電能表的電量數(shù)據(jù)和現(xiàn)有用電計費表計的電量數(shù)據(jù)至防竊電管理系統(tǒng)服務器。防竊電管理系統(tǒng)服務器實時分析每個大用戶計量點中用電計費表計和高壓電能表的電量數(shù)據(jù)差異。只要發(fā)現(xiàn)用電計費表計的數(shù)據(jù)與高壓電能表的數(shù)據(jù)之差超過一定的比例，就啟動報警任務發(fā)送信息給指定管理員。[1]

高壓電能直接計量技術(shù)的防竊電方案優(yōu)勢：

（1）杜絕竊電：①電壓電流采樣電路和計量電路均不工作在低壓二次回路，消除了竊電用戶對二次側(cè)進行破壞的竊電可能。②電能數(shù)據(jù)安全存儲在10kV高壓側(cè)，竊電用戶無法實施篡改。

（2）計量準確：①無二次誤差環(huán)節(jié)，具有明確定義的整體計量準確度，不需傳統(tǒng)的綜合誤差推導計算。②電能計量無工作電流死區(qū)，不會因為負荷電流過小而影響計量準確度。③一旦傳統(tǒng)計量點的PT熔斷器熔斷，高壓電能表的電量可直接作為追補數(shù)據(jù)。

（3）節(jié)約資源：①取消了一二次之間的絕緣設(shè)計，銅、鐵芯和絕緣材料的消耗降低80%。②采用了低功耗設(shè)計降低運行功耗，比傳統(tǒng)運行功耗下降80%。③高壓電能表的檢定工作量降低，提高了用電管理部門的工作效率。

（4）提高安全性能：①無傳統(tǒng)電磁式電壓互感器的鐵磁諧振事故隱患。②新型絕緣結(jié)構(gòu)體系從源頭上避免了內(nèi)絕緣故障的產(chǎn)生。③信息傳送介質(zhì)采用數(shù)字通訊（無線或光纖），避免了傳統(tǒng)電纜傳輸造成的二次壓降問題和模擬信號易衰減易干擾問題，提高了設(shè)備的可靠性。

（5）操作簡便易行：①體積小，重量輕，運輸和安裝工作量小。②安裝接線少，降低人為出錯率、也可以大大降低停電時間。③母線采用穿心方式，減少電氣斷開點。

4 防竊電應用具體案例

在結(jié)合貴港地區(qū)的專變用戶中可能存在竊電行為的臺區(qū)，采用高壓電能直接計量技術(shù)的作為防竊電智能管理手段。所采用的高壓電能表型號為GCHVM-W-3，產(chǎn)品編號為：No.1211021，額定電流50A，通訊信道為GPRS。高壓電能的計量準確度等級為有功電能0.5s級，無功電能2級。

4.1 高壓電能表的基本誤差測試情況

高壓電能表的整體計量準確度通過高壓電能計量整體誤差檢定平臺來檢測，高壓電能計量整體誤差檢定平臺的計量準確度等級為有功0.1級，可以用于有功0.5S級高壓電能表的整體誤差檢定，也可對傳統(tǒng)高壓電能計量裝置（含表計）的整體誤差進行檢定。

表1 防竊電監(jiān)測點的高壓電能表誤差數(shù)據(jù)（No.1211021）

該高壓電能表的實際誤差檢測結(jié)果表明：計量準確度達到了0.5s級，各測試點的實際數(shù)據(jù)指標均優(yōu)于0.5%。而傳統(tǒng)高壓電能計量裝置的整體誤差控制辦法是：電壓互感器的準確度0.2級，電流互感器的準確度0.2s級，電能表的準確度0.5s級。由于只對各個部件進行準確度控制，整體的誤差結(jié)果都是用綜合誤差來代替，通常Ⅲ類高壓計量點的綜合誤差控制范圍為1.2%。

從計量的法規(guī)性和準確性來看，高壓電能表明顯由于傳統(tǒng)高壓電能計量裝置。

4.2 防竊電監(jiān)測的情況

采用的高壓電能表型號為戶外型，額定電流50A，通訊信道為GPRS。現(xiàn)場將GCHVM-W型高壓電能表安裝于高供高計的高壓計量箱的前端，現(xiàn)場增加高壓電能表固定的抱箍和支架。高壓電能表高壓本體部分與低壓通訊顯示終端之間采用無線方式數(shù)據(jù)傳輸，無需任何連接線，安裝工作量極小。

防竊電監(jiān)控系統(tǒng)實時獲得高壓電能表和現(xiàn)有電能計量裝置所測得的功率值、電流值、電量值，通過比對來跟蹤計量點的用電異常情況。防竊電監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)用電稽查力度的不同要求，可以提高數(shù)據(jù)實時采集的頻率。高壓電能表的GPRS無線通訊功能可以支持最短5min的實時數(shù)據(jù)采集。

圖3 貴港的高壓電能直接計量智能防竊電應用現(xiàn)場

經(jīng)過一段時間的現(xiàn)場運行驗證，高壓電能表與傳統(tǒng)計量裝置的數(shù)據(jù)比對基本一致，反映高壓電能計量量值溯源的合理性。

表2 防竊電監(jiān)測點的運行比對數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

本文分析了傳統(tǒng)計量方案的竊電根源和防竊電手段的局限性，竊電行為難以杜絕的根源在于計量由低壓表計實現(xiàn)，不良用戶可以簡單的進行操作。而采用高壓側(cè)直接計量技術(shù)實現(xiàn)的智能防竊電監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測點的高壓電能計量和計量數(shù)據(jù)存儲都在高壓側(cè)完成，不良用戶無法進行篡改。同時系統(tǒng)平臺的實時主動監(jiān)測，可完全消除竊電隱患。經(jīng)過貴港供電局開展的智能高壓計量防竊電監(jiān)測應用項目，實踐證明該技術(shù)方案可行，防竊電效果良好。

[1]王玨昕，孟宇，等.用電信息采集系統(tǒng)反竊電功能現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（12）.

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2016-2-29