基于变压器计量监测的防盗电系统研制

李国栋

【摘要】电力资源既是现代社会文明的重要体现，又是人们日常工作生活不可或缺的重要能源。在供应人们的用电时，也需要对用电量进行计量，不仅可以保证电力企业的经济效益，还在一定程度上避免人过度浪费电力资源。但在实际生活中，往往会出现盗电现象，不仅损害了电力企业的经济收益，还严重影响到电力系统的稳定运行，并对人们的用电安全造成威胁。因此，在变压器计量监测的基础上，研制防盗电系统，具有重要意义。

【关键词】变压器；计量监测；防盗电系统

在上个世纪的八九十年代，电力资源得到了广泛应用，当时更多的是应用机械电能表进行电能的计量。往往需要抄表人员进行抄表，导致抄表数与实际用电量存在较大的误差。在影响经济效益的同时，也投入了过多的人力资源和财力资源，造成人员冗杂等问题。数字智能电表的应用，虽然可实现远程测量，但部分用户的盗电行为无法被及时发现。严重威胁到整体系统的运行，不利于供电的稳定性和安全性。

一、常规窃电方法

1.欠压法窃电

该方法是指窃电者将电能计量电压回路中的接线改变，或采用多种手段导致计量电压的回路出现故障。进而导致电能表出现电压线圈失压、实际所受电压减小等问题，最终导致所计的电能数少于实际所用的电能。通常会采用电压回路开路、电压回路接触不良、串入电阻降压和改变电路接线等方法。

2.欠电流窃电

该方法是指窃电者将计量电流回路的接线改变，或采用多种手段导致计量电流的回路出现故障，最终导致电能表电流圈不能有效通过电流、或通过电流较小，致使计入电能数少于实际所用电能的一种方法。通常可采用电流回路开路、短接电流回路、将电流互感器变比改变、将电路接法改变等方法。

3.移相法窃电

该方法是指窃电者将电能表的接线方式改变，或将与电能表的线圈不具有电联的电流电压等接入其中，也可听过电感、电容等接法，导致电表线圈中电流与电压的相位关系发生改变。此时电能表的转速比正常速度慢，甚至会出现倒转的现象。通常可通过将电流回路接法改变、将电压回路接法改变、通过变流器变压器等附加电流、接入外部电源、通过电感电容等移相的方法实现。

4.扩差法窃电

采用扩差法进行窃电，窃电者通常需要将电能表拆开，并对其中的结构有所了解。从而通过将内部的结构性能改变等，使其误差扩大。也可通过电流、机械力等将电表损坏，并对其运行的条件进行破坏，使电能表的计数小于实际所用的电能数。可采用减少电流线的匝数、增加机械阻力、减少传动齿轮的齿数、通过过载电流将电流的线圈烧坏、将安装电表的角度改变、通过外部的电磁对电表进行干扰等方法。

5.无表法窃电

此方法是指窃电者未进行上报，因此在未报装入户的情况下在线路上进行非法接线，保障自身用电的一种方法。通过负荷监控系统可有效对无表窃电法及时发现，对检测目标线损曲线进行分析，从而及时了解是否存在窃电问题。

二、基于变压器计量监测的防盗电系统的研制

1.系统功能的设计

系统需要对变压器计量回路进行监测，对变压器计量装置同样的信号进行采集，从而提高监测的准确性，并在装置中引入变压器另一侧的信号。综合分析这些信号，从而保障监测具有完善性。在对中小型的用户用电情况进行计量时，通常会采用高供高计，即对高压供电变压器中高压侧进行计量，以及高供低计的方式，即对高压供电变压器二次低压侧进行计量。

一般中小型用电用户电能计量方式分为高供高计和高供低计两种，前者指计量高压供电变压器的一次高压侧，后者计量高压供电变压器的二次低压侧。本系统是针对目前普遍采用的高供高计的双变压器方式所设计的。需要采集的信号总共18路，包括一次高压侧的AB、CB相间线电压、A、C相电流、两台变压器二次低压侧的A、B、C相电压和A、B、C以及0相电流。

2.下位机组成

（1）主电路板

主电路板下位机的核心组成部分，该电路板包括信号采集电路、单片机处理系统、触摸显示模块接口、时钟及历史数据保存、通讯模块。

（2）信号调理模块

信号调理模块包括传感器和电路板，前者负责将来自母排及互感器的信号进行调理，使其变成主电路板可采集的5V内信号。后者主要为配合传感器的布置而设计。本系统所选用的电流传感器为有源传感器，需外接土12V电源和地线，所以传感器板除可固定电流传感器外还包含了该类传感器电源电路和接地电路;电压传感器为无源传感器，电路板只起到了固定该类传感器的作用。

（3）电源模块

电源模块包括变压器和电源电路板，变压器将220V的市电转变为两路10V和两路8V信号。电源电路板再将变压器二次侧信号通过稳压模块7805和7812，结合大容量电容转变成后续电路所需要的+5V和士12V信号。

（4）GPRS远程模块

GPRS模块由SIEMENS公司的MC35及其外围电路组成，负责上下位机间的基于GPRS网络的数据交换。该模块通过RS232接口与下位机CPU和本地上位机进行通信。本地上位机可通过Windows7系统自带的“超级终端”实现模块的参数设置。

（5）触摸屏模块

触摸屏显示各类参数、窃电判定结果的同时，可通过触摸按键实现对各个参数界面的切换，以及控制显示内容的刷新。该模块通过并口与CPU进行通信。

3.系统下位机硬件设计

本系统主要针对目前使用较多的高供高计,双配电变压器(10kV)变电方式的用户进行监测。需要采集的信号包括高压计量装置侧(高压侧)的电压(UAB、UCB)、电流(IA、IC)、2台配变二次侧(低压侧)电压(1UA、1UB、1UC、2UA、2UB、2UC)、2台配变二次侧侧电流(1IA、1IB、1IC、1I0、2IA、2IB、2IC、2I0)等共18路信号。

高供高计计量装置侧采用三相三线值接线方式，母排线电压为10kV由于已将10kV高压通过PT转换为100V,电流则根据变压器容量不同通过CT将其转换成5A的电流信号，故采用2个120V/3.5V的0.2级电压传感器和2个5A/3.5V的0.1级电流传感器,将计量装置侧的电压和电流信号转换成监测仪主板能够采集的电压信号。

2台配变二次侧侧采用三相四线制接线方式,母排线电压标准值为380V。该处电压信号直接取于低压母排，将380V信号采用6个400V/3.5V的电压传感器来采集;选用800A/5A的母排式电流互感器将低压侧的大电流变小，接入监测仪后再,通过8个5A/3.5V的0.1级电流传感器将信号转换成电压信号。

为避免该监测仪对计量装置的影响，5A/3.5V的电流传感器是穿心式的，使接入计量装置的电流导线直接穿过该穿心式传感器,不用改变计量装置原有接线,就将电流信号变为故障监测仪可以采集的信号，保证了计量装置的完整性。装置电源直接取于变压器二次侧的母排端子上，即A,B，C相任意-端零线端。和由于两台变压器分时工作，所以采用继电器对电源进行切换，保证对装置的持续供电。

三、结语

在变压器计量监测的基础上，研制防窃电系统具有重要意义。窃电行为不仅是一种违法行为，还会为电力企业带来严重的经济损失，并影响到电力系统的正常运行。进而影响到供电的质量和稳定性，还会影响到人们用电的安全。因此应提高对研制防窃电系统的重视，保障设计的合理性和有效性，起到较好的防窃电效果。

参考文献

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