電力計量系統(tǒng)防分流竊電技術(shù)研究

【摘要】分流竊電是電力系統(tǒng)中一種常用的竊電方式，該竊電方式隱秘，不易察覺，會對供電企業(yè)帶來較大的經(jīng)濟損失。本文首先對我國當前的電力計量系統(tǒng)進行了簡要介紹，然后針對理想情況和分流竊電情況下的電力系統(tǒng)計量電路建立了適當?shù)碾娐纺Ｐ?，通過對該模型進行分析獲得了可用于檢測分流竊電行為的監(jiān)控參數(shù)，進而根據(jù)分析結(jié)果提出了一種基于單片機的電力計量系統(tǒng)防分流竊電系統(tǒng)，并在硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)兩個方面對其功能實現(xiàn)做了分析和研究。

【關(guān)鍵詞】分流竊電；電力計量系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)

經(jīng)濟的高速發(fā)展使得整個社會對電力電量的需求呈現(xiàn)快速增長趨勢，在用電量逐年增大的過程中，一些個人或企業(yè)受經(jīng)濟利益驅(qū)動，使用了多種技術(shù)手段進行竊電，以降低企業(yè)的運行成本。這種行為對電力相關(guān)企業(yè)帶來了非常大的經(jīng)濟損失。對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行分析可以看出，竊電的主要方式為分流竊電，即對用于計量電量的電能表的電流端子進行短接等處理。這種竊電方式不僅可以幫助用戶減少使用電量的計量，還具有檢測難度高、不易察覺等特點。為增強對分流竊電行為的檢測效果，降低或避免電力企業(yè)的經(jīng)濟損失，必須在電力計量系統(tǒng)中采取必要的防分流竊電措施。

1、電力計量系統(tǒng)概述

我國目前所使用的電力計量方式主要有三種：高供高計、高供低計以及低供低計。其中，高供高計方式主要針對供電電壓高于10KV的供電系統(tǒng)，需要使用到高壓電壓和電流互感器；高供低計方式主要針對10KV以下的供電系統(tǒng)，需要使用低壓電流互感器；低壓低計主要用于對城鄉(xiāng)普通用戶的供電系統(tǒng)進行計量，不需要使用額外的計量設備，只需要使用普通的電能表即可完成計量工作。

針對電力計量系統(tǒng)的分流竊電技術(shù)主要集中在高壓電力用戶中，該類用戶用電需求量大，在竊電所帶來的經(jīng)濟效益明顯，很難得到準確的監(jiān)測。因而在電力計量系統(tǒng)中所采取的防分流竊電技術(shù)也主要集中在高壓電力計量系統(tǒng)中。

2、分流竊電檢測理論模型

實際應用中，高壓電力系統(tǒng)所使用的接線方式以三相三線制為主，這種情況下的電能表對電量進行計量時需要分別計量多個電流線圈的電流量才能夠獲得準確的電能使用情況。若對三相電路中接入電能表的線路進行部分短接則會造成某一部分線路的短接，使得實際流入電能表中用于計量的電流量與使用量之間出現(xiàn)差值，從而達到竊電的目的。

考慮到計量系統(tǒng)中A相和C相的電流互感器連接方式相同，可以建立計量模型如下圖1。圖1中將三相計量系統(tǒng)中不同連接范圍的導線阻抗以及電能表所具有的內(nèi)部阻抗進行了等效。圖2為采用了分流竊電技術(shù)后的等效電路模型

對上述兩圖進行分析可以獲得最終的防分流竊電技術(shù)所需要監(jiān)控的參數(shù)表達式：

從上式中可以看出，理想情況下的電流互感器二次繞組端的電壓與電流比要大于為分流竊電后的電壓與電流比。也就是說，通過監(jiān)測計量系統(tǒng)中得到的電壓與電流比即可判斷該計量系統(tǒng)中是否存在分流竊電現(xiàn)象。

3、分流檢測監(jiān)控技術(shù)

針對第2節(jié)中提出的監(jiān)測參數(shù)可以設計一種檢測電壓電流比的分流監(jiān)控裝置，利用該裝置對高壓電力計量系統(tǒng)中的電壓電流比進行實時監(jiān)測。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集電路、單片機以及相關(guān)的外圍設備構(gòu)成。

3.1單片機

在單片機的型號選擇方面可以采用AT公司生產(chǎn)的ATmega16處理器，該處理器的16K內(nèi)置ROM可用于存儲處理器的執(zhí)行程序，ISP串行接口可用于連接通用計算機進行程序下載和數(shù)據(jù)上傳。除此之外，ATmega16處理器還集成了多種系統(tǒng)級功能，可有效降低防分流竊電系統(tǒng)的實現(xiàn)難度。

3.2數(shù)據(jù)采集器

數(shù)據(jù)采集器主要功能是對用于進行電能計量的電壓值和電流值進行數(shù)據(jù)采集。由于ATmega16處理器中內(nèi)置ADC部件，故數(shù)據(jù)采集器所采集的數(shù)據(jù)信息可直接輸入到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。需要注意的是，在進行數(shù)據(jù)采集時，需要對A相線路以及C相線路的電壓分別進行采集。

3.3其他外圍設備

為配合搭建分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)，除了上述兩部分核心器件外還需要在系統(tǒng)中配置數(shù)據(jù)存儲芯片、時鐘芯片、液晶顯示器以及操作所使用的鍵盤等。這些外圍設備可以為分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)和狀態(tài)的記錄與顯示、時鐘的同步、功能變更等功能。

3.4軟件實現(xiàn)

為保證防分流竊電技術(shù)能夠得到正確的執(zhí)行和應用，需要對整個分流竊電監(jiān)測系統(tǒng)進行軟件編程實現(xiàn)，保證各項功能正常運行。

系統(tǒng)啟動時首先需要對核心器件單片機進行初始化，并使用時鐘信號對整個系統(tǒng)中各部分電路進行同步。初始化完畢后系統(tǒng)進入監(jiān)測狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集電路定時對電力計量系統(tǒng)中的端電壓值和電流值進行采集，單片機按照預定參數(shù)對所采集到的數(shù)據(jù)進行處理獲得比較結(jié)果。若比較結(jié)果超出正常范圍時，系統(tǒng)發(fā)出警報并對當前的狀態(tài)進行記錄；若比較結(jié)果在正常范圍內(nèi)，則重新進入監(jiān)控狀態(tài)對電力計量系統(tǒng)進行監(jiān)控。

4、分析與總結(jié)

本文針對高壓電力系統(tǒng)理想情況和發(fā)生分流竊電行為情況下的計量電路進行了數(shù)據(jù)建模，基于該模型對電力計量系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進行了分析和研究，進而確定了對比電流互感器端電壓和回路電流比值來判斷是否存在分流竊電行為的防分流竊電方案。理論分析及實際應用表明，該方案是可行的。