智能电能表中窃电与防窃电技术分析

王伟能，王志强，杨帅

(1.湖南省电力公司科学研究院，湖南 长沙410007;2.金瑞新材料科技股份有限公司，湖南 长沙 410007)

窃电是一种违法行为，严重扰乱了用电秩序，损害了广大用电客户和电力投资者的利益。如何在智能电网得到大力推广的新形势下，开展防窃电工作，对于供电企业计量技术是非常重要的一个课题。

目前已有文献报道了多种防窃电的方法〔1－7〕，包括机械结构方面和电磁方面的改进及传感器应用等，但仍不足以应对现代电网系统中种类繁多的窃电手段。本文从电能计量原理上对常见窃电技术进行分类，总结各种窃电情况下的状态特征及相应的防窃电技术，并通过实验对防窃电方法进行了验证。

1 窃电与防窃电技术

电能表是电能测量最基础的计量元件，有感应式电能表、电子式电能表和智能型电能表。智能电能表是智能电网的基础，其技术已经相对成熟。主要由电子元器件组成，其工作原理是利用电流采样元件 (包括电流互感器、锰铜分流器、霍尔效应传感器和Rogowski线圈等4种方式)和电压采样元件 (包括分压电阻和电压互感器)对输入智能电能表的电流和电压进行采样，再对采样电压和采样电流进行处理，并转换成与电能成正比的脉冲输出，最后通过中央处理器把脉冲信号转换为用电量并输出。经过电流互感器和电压互感器的三相四线制智能电能表的原理示意图如图1。

图1 三相四线智能电能表原理图

虽然目前针对智能电能表的窃电方式种类繁多，但是根据电能计量式

可以把窃电方式分为减小电压的欠压法、减小电流的欠流法及改变相位的移相法3种。

1)欠压法

窃电手段包括:虚接电能表电压线圈;松动二次回路接线端子;在电压回路中串接电阻分压;断开二次回路或TV一次回路。

对应的防窃电方法:设定失压门限电压和欠压门限电压。若检测电压值低于失压门限电压且对应相有电流，则判定为失压窃电;若检测电压值位于2个门限电压之间，则判定为欠压窃电。

2)欠流法

窃电手段包括:对电能表电流线圈接线端子进行短接;虚接或断开电能表电流线圈接线;对TA端子、一次或二次回路等进行短路。

对应的防窃电方法:利用对线圈进行短路、开路检测的专用电路，动态地监测线圈工作状态，一旦发现异常，则判为窃电行为发生并记录在案。

3)移相法

移相法窃电分为电压移相和电流移相2种。

电压移相窃电包括:将TV一次侧、二次侧或电能表电压线圈接线端反接;将TV一次侧、二次侧或电能表电压线圈接线端反接;即同时将电压回路反相，错相接线。

电流移相窃电包括:将TA一次侧、二次侧或电能表电流线圈接线端反接;将TA一次侧、二次侧或电能表电流线圈接线端两相或三相接线交换;同时将电流回路反相、错相。

防电压移相窃电法:当电能表电压回路接线错误时，不是三相电压间的相序发生了变化，就是相互之间两两夹角不再是120°，或者这2个条件同时不满足。检侧三相电压的相序和两两夹角这2个条件。若有任何1个条件不满足，则判定为窃电行为。

防电流移相窃电法:由于三相电流间不再有固定的相位和相角关系。现以电压的相位为参考划分出超前40°和滞后80°的区间，若对应相电流没有位于此区间，则判断存在窃电行为并记录在案。

2 实验

防窃电硬件平台功能框图如图2。实验采用16位的DSP56800芯片作为微处理器〔8〕，外围扩展模块包括电压整形滤波、检测TA信号整形滤波、计量TA信号整形滤波、TA信号开路检测信号、LCD显示、实时时钟及键盘。

图2 防窃电硬件平台框图

防窃电软件流程如图3所示:先检测优先级高的窃电故障类型;在从上到下的检测过程中，若检测到故障，则不再继续进行下面的故障类型检测，而直接跳转到故障记录。模拟实验结果表明，防窃电平台能对各种窃电行为进行快速、准确的判断，并记录详细窃电信息，达到了设计要求。

图3 防窃电软件流程

3 结束语

对常见的智能电表窃电方式进行了归纳，并提出了相应的防窃电方法，利用DSP强大的数据处理能力和功能丰富的片内外设，设计了防窃电平台。模拟实验结果表明，防窃电平台能快速、准确地判断各种窃电行为，并记录相应的窃电信息，达到防窃电的目的。

〔1〕李冰.浅议供电企业如何做好反窃电工作〔J〕.西北电力技术，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.

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〔6〕刘军，高亮，蔡振江，等.单相全电子式防窃电电能表的研制〔J〕.河北农业大学学报，2003(2):98-101.

〔7〕韩松林.对几种防窃电电路的功能分析〔J〕.电测与仪表，1999(7):49-52.

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