电能计量设备防电流法窃电新技术探究

王大公 徐永鑫

摘要：由于受各种因素的影响，各个地区均出现了不同程度的窃电现象，使计量结果产生误差，给电力企业造成了极大的经济损失，影响到电网安全、稳定的运行。因此，需要电力管理人员予以高度的重视，在计量装置方面做好防窃措施。基于此，本文介绍了现存主要的窃电方式以及防窃电技术及其缺陷，同时分析了电能计量设备防电流法窃电新技术，为相关人员提供参考。

关键词：电能计量设备；防电流法；窃电新技术

引言

当前我国市场经济在不断的发展，人们的生活水平也有了很大的改善，在这样的情况下，人们在生产和生活中对电力的需求也有了非常大的提升。为了能够扩大电力企业运行过程中所付出的成本，提高企业运行过程中的经济效益，很多单位都会采用一些不正当的方式去窃电。这种行为会对国家整体的经济秩序产生非常不利的影响，甚至还会出现社会运行秩序混乱的情况，所以必须要对防窃电技术予以研究，只有这样，才能更好的保证电力部门的健康发展。

一、现存主要的窃电方式

根据电能计量原理，计量的电能取决于电压、电流、功率因数三者与时间的乘积，改变以上任一要素，都可达到窃电的目的。现存的窃电手法五花八门，归纳起来主要分为以下几种方式口：（1）电压法窃电。即将接入电能计量设备的电压回路断开或松掉。导致电压回路失压或欠压。（2）电流法窃电。即对接人电能计量设备的电流回路（计量电流互感器——CT，current transformer——二次侧）实施短路或开路，造成流人计量设备的电流减少。（3）错相法窃电。也称移相法窃电或相角法窃电。即改变电能计量设备电压回路或电流回路的接线，从而改变计量设备正确的电压或电流相位关系，使电能计量不准。（4）扩差法窃电。从物理上破坏电能计量设备的计量机理，扩大电能计量设备误差。（5）表前分流窃电。这种方法是在电能计量设备当中接线，从而使用其中电能的情况，这样就使得一些电流在没有经过电能计量设备就直接产生了作用，电能消耗在这一过程中也就和标准值产生了非常大的差别。

二、防窃电技术及其缺陷

当前，在市面上，有很多防窃电技术或者是高科技产品。针对电压法和错相窃电，一般可以采用高速交流采样芯片对电压和电流信号予以采集，通过其所显示的数值和标准的数值进行对比，就可以知道线路在运行的过程中是否会出现失压或者是欠压的问题。此外在这一过程中还可以采用傅里叶算法对电流和电压之间的相量角进行计算，这样就可以十分明确的得知线路在运行的过程中是否存在着一些较为明显的错相窃电的情况。而针对扩差法窃电和表前分流窃电的情况，可以采取一些硬件或者是物理的方式对其予以有效的控制和防范。在这一过程中可以采取专用的电表箱和封闭变压器，低压出线端要能够直接延伸到电能计量设备的导体当中，在这一过程中可以采取防撬铅封等设备，这些方法都是可以起到一定的防窃电作用的。在这里要注意的是，电流法窃电不会对电力设备内部的构件产生任何不利的影响。同时在发现了有检查人员的时候，只要拆下短路环就可以解决这一问题。但是这种窃电方式不容易被发现和察觉，在操作的过程中。其可行性非常强，所以很难彻底的对其予以控制和处理，虽然很多的产品当中都说自己的产品能够对防电流法窃电予以有效的检查和控制，但是在用户进行了接线处理之后，却不会体现这一功能，有些产品虽然有这一功能，但是在接线之后也会逐渐丧失。

三、电能计量设备防电流法窃电新技术分析

（一）新技术总体设计思想

研究发现，电流法窃电，无论是对CT二次侧回路实施开路或是短路，实质上都是改变了CT二次侧回路的电路结构，也即改变了电能计量设备的外部阻抗。识别电流法窃电的关键在于能够准确区分CT二次侧正常、开路、短路三种情况下电能计量设备的外部阻抗。可以由计量设备向CT二次侧发出一探测信号，通过测量探测信号电压均方幅度来达到测量计量设备外部阻抗的目的。由于CT二次侧回路为电感部件，对于低频信号几乎为短路。因此，要区分CT二次侧三种状态下计量设备的外部阻抗，探测信号必须为高频。然而，探测信号的频率又不能过高。频率越高，信号发生和滤波成本越大，CT二次侧阻抗也会越大；当频率过高时，计量设备外部CT二次侧盟抗在正常和开路状态下都将等效为一个无穷大的阻抗，不易进行区分。同时，还要考虑单频信号通过阻抗部件波形不易畸变，因此需要采用50kHz正弦波为探测信号。

（二）硬件实现方案及原理

防电流法窃电新技术硬件由防窃电电流变送器、高频信号发生器、50Hz电量交流采样、液晶显示、主控CPU(LPC2138)五大部分组成。各部分功能及原理如下。

（1）防窃电电流变送器。防窃电电流变送器为防电流法窃电技术的关键部件，与普通电能计量设备内部的电流变送器(只含磁芯T1及绕组l11、l12)相比，增加了2个相同的高频磁芯，即T2、T3；其原、副边绕组分别为l21、l22和l31、l32。经大量工程测试，得到低压计量用CT二次侧绕组电感量分布在3.8～13mH之间。为保证CT二次侧回路在正常、开路及短路三种状态下，电能计量设备的外部阻抗有明显差异，实验获得绕组l21、l22、l31、l32的电感量应取值120～180!H之间。为尽量减小改进后电流变送器的体积，可采用较高的环形磁芯。

（2）高频信号发生器。由于探测用高频正弦信号有一定功率要求，本技术采用电压驱动型脉宽调制器TL494直接产生50kHz方波，然后通过滤波环节产生波形良好的正弦波，工作电压为24V。采用该方式产生高频信号比专用信号发生芯片有较多的成本优势，且能达到满意的输出功率。

（3）50Hz电量交流采样。对三相交流电压、电流瞬时值进行采样，通过计算采样电量的幅值、相量角还可进行电压法窃电、电压错相法窃电以及电流错相法窃电状态的判断。本文只重点论述防电流法窃电技术，故对此不做赘述。

（4）液晶显示。按要求显示各种电量数据和窃电状态。

（5）主控CPU（LPC2138）。LPC2138微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-S^TMCPU，带有512KB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。LPC2138带有丰富的片内外设．包括实时时钟，2个32位定时器，2个10位8路的A/D转换，47个通用I/O口等，其封装小，功耗低，性价比高，非常适合承担本技术中主控CPU的任务。它负责完成交流采样电量计算、液晶驱动以及通过A/D采样对50kHz高频信号幅值进行检测。

结束语

总之，电能计量设备防窃电流法窃电在出现的时候具有非常大的危害，而这种窃电技术是很难被人发现的，所以在防窃电工作中，对这种窃电方法进行有效的控制和预防就成了十分关键的一个环节。虽然我国的很多防窃电产品当中都存在着一定的作用，但是其所体现的效果并不是非常好，在这样的情况下，相关人员必须要对其予以改进，不断地研究和应用新技术，保证防窃电的效果。

参考文献

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