高壓電能直接計(jì)量技術(shù)在專(zhuān)變用戶(hù)的防竊電應(yīng)用

梁金佑 許任陽(yáng)

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

高壓電能直接計(jì)量技術(shù)在專(zhuān)變用戶(hù)的防竊電應(yīng)用

梁金佑1許任陽(yáng)2

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

本文通過(guò)對(duì)10kV專(zhuān)變用戶(hù)的竊電現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)生竊電根源均在于計(jì)量在二次側(cè)完成。采用高壓電能直接計(jì)量技術(shù)和用電信息采集技術(shù)構(gòu)建了專(zhuān)變用戶(hù)智能防竊電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這種無(wú)二次計(jì)量回路的高壓直接計(jì)量，從源頭上杜絕竊電可能性。結(jié)合主站平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建立了無(wú)縫可靠的智能防竊電管理手段。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行積累，效果良好。

防竊電；專(zhuān)變用戶(hù)；電能計(jì)量；高壓電能表

引言

竊電行為嚴(yán)重影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，往往供電企業(yè)售電量的70%以上比例都是10kV專(zhuān)變用戶(hù)售電量。因而，對(duì)于各供電企業(yè)抓好10kV專(zhuān)變大用戶(hù)的防竊電和反竊電治理工作，有效控制住異常高線(xiàn)損臺(tái)區(qū)，對(duì)于提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。從10kV配網(wǎng)系統(tǒng)的專(zhuān)變用戶(hù)電能計(jì)量的技術(shù)原來(lái)上分析，竊電手段主要集中在低壓二次側(cè)計(jì)量回路。然而當(dāng)前各類(lèi)防竊電措施都是無(wú)法徹底杜絕二次電氣回路的被實(shí)施竊電操作。

高壓電能直接計(jì)量技術(shù)是從技術(shù)原理上實(shí)現(xiàn)一種完全沒(méi)有二次電氣回路的新電能計(jì)量方案，是竊電管理工作的有利工具。高壓電能直接計(jì)量技術(shù)是在高壓電位上實(shí)現(xiàn)電壓電流采集和電能計(jì)量，電能計(jì)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)量裝置采用誤差整體校驗(yàn)，計(jì)量精度高，通過(guò)與傳統(tǒng)計(jì)量裝置進(jìn)行比對(duì)，可以準(zhǔn)確的對(duì)竊電行為進(jìn)行定位。

1 專(zhuān)變用戶(hù)當(dāng)前竊電現(xiàn)狀分析

電能是一種無(wú)實(shí)物可見(jiàn)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(shí)間內(nèi)完成的。供電企業(yè)對(duì)竊電行為的稽查需要第一時(shí)間有第一手證據(jù)，實(shí)際稽查工作難以開(kāi)展。具體來(lái)說(shuō)10kV專(zhuān)變用戶(hù)的竊電特點(diǎn)有：

（1）10kV高計(jì)的高耗能企業(yè)在總的竊電點(diǎn)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(hù)。

（2）竊電行為有著智能化升級(jí)的趨勢(shì)，技術(shù)手段層出不窮，包括：改動(dòng)表計(jì)電路、計(jì)量回路搭接、直接編程、高頻破壞、強(qiáng)磁場(chǎng)破壞等等。

（3）竊電手段更加隱蔽、更加專(zhuān)業(yè)，常規(guī)的用電檢查管理很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)防竊電人員專(zhuān)業(yè)能力要求越來(lái)越高。

同時(shí)，從現(xiàn)有高壓計(jì)量技術(shù)原理來(lái)分析，不良用戶(hù)竊電行為的目的就是改變正常計(jì)量的數(shù)據(jù)和結(jié)果。計(jì)量回路中每個(gè)電壓、電流值的改變，都將影響整個(gè)線(xiàn)路的電能量。由于傳統(tǒng)高壓計(jì)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(dǎo)線(xiàn)、綜合接線(xiàn)端子、低壓表計(jì)等諸多薄弱點(diǎn)。由于這些薄弱點(diǎn)的電氣特性均處于較低的電壓水平，故不良用戶(hù)容易對(duì)其進(jìn)行非法操作。具體的竊電實(shí)施手段包括：篡改表計(jì)設(shè)置、在端子處對(duì)電流信號(hào)分流、改動(dòng)二次接線(xiàn)方式等。因此，采用新技術(shù)解決現(xiàn)有防竊電問(wèn)題需要從竊電根源著手。

2 高壓電能直接計(jì)量技術(shù)方案

高壓電能直接計(jì)量技術(shù)是通過(guò)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(jì)量芯片電路，通過(guò)高度集成的一體化絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整體的高壓電能直接計(jì)量方案。高壓電能直接計(jì)量技術(shù)與傳統(tǒng)高壓計(jì)量技術(shù)的最大區(qū)別在于：傳統(tǒng)計(jì)量是在二次側(cè)完成，高壓電能直接計(jì)量則沒(méi)有二次計(jì)量回路，計(jì)量電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)均在高壓側(cè)電位完成。正因?yàn)闆](méi)有了傳統(tǒng)計(jì)量方案的低壓電位二次部分，故可以有效杜絕各類(lèi)竊電行為。

一種典型的高壓電能表設(shè)計(jì)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(xiàn)電壓取樣傳感器。高壓側(cè)相間的線(xiàn)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(jì)量電路，完成A相和C相的電流信號(hào)、電壓信號(hào)測(cè)量和電能量運(yùn)算。B相的等電位功能電路為綜合控制單元，實(shí)時(shí)將A相和C相各自計(jì)量的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和累加，并且將全部的電量信息以電氣隔離的無(wú)線(xiàn)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(jì)量方式：三相三線(xiàn)制；④電能脈沖常數(shù)：有功6400imp/MWh，無(wú)功6400imp/Mvarh；⑤準(zhǔn)確度等級(jí)：有功電能0.5S級(jí)，無(wú)功電能2級(jí)；⑥絕緣性能：工頻耐壓：42kV（1min）；雷電沖擊電壓：75kV（正負(fù)各15次）；局部放電：測(cè)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(cè)量10kV的多時(shí)段雙向有功電能和無(wú)功電能，測(cè)量10kV各相和總的瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)電流、瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無(wú)功功率、功率因數(shù)。②通訊顯示終端具有RS485、小無(wú)線(xiàn)和GPRS等多種數(shù)據(jù)通訊接口；可以采集現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量電能表的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳主站。③實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一相的電壓、電流等異常事件，具有失壓、失流、停電等時(shí)間記錄功能，以及12個(gè)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(fù)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(yīng)用方案

采用高壓電能直接計(jì)量技術(shù)為基礎(chǔ)，再集成無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)軟件，可實(shí)現(xiàn)專(zhuān)變用戶(hù)的防竊電管理系統(tǒng)。該防竊電管理系統(tǒng)能夠進(jìn)行精確的高壓計(jì)量數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)主動(dòng)分析和防竊電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖2 高壓電能直接計(jì)量技術(shù)在專(zhuān)變用戶(hù)的防竊電應(yīng)用方案

防竊電管理系統(tǒng)采用高壓電能表實(shí)時(shí)測(cè)量高壓大用戶(hù)專(zhuān)變的電量數(shù)據(jù)。同時(shí)，高壓電能表的通訊顯示終端實(shí)時(shí)收集現(xiàn)有用電計(jì)費(fèi)表計(jì)的電量數(shù)據(jù)，采用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊信道專(zhuān)網(wǎng)傳送高壓電能表的電量數(shù)據(jù)和現(xiàn)有用電計(jì)費(fèi)表計(jì)的電量數(shù)據(jù)至防竊電管理系統(tǒng)服務(wù)器。防竊電管理系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)時(shí)分析每個(gè)大用戶(hù)計(jì)量點(diǎn)中用電計(jì)費(fèi)表計(jì)和高壓電能表的電量數(shù)據(jù)差異。只要發(fā)現(xiàn)用電計(jì)費(fèi)表計(jì)的數(shù)據(jù)與高壓電能表的數(shù)據(jù)之差超過(guò)一定的比例，就啟動(dòng)報(bào)警任務(wù)發(fā)送信息給指定管理員。[1]

高壓電能直接計(jì)量技術(shù)的防竊電方案優(yōu)勢(shì)：

（1）杜絕竊電：①電壓電流采樣電路和計(jì)量電路均不工作在低壓二次回路，消除了竊電用戶(hù)對(duì)二次側(cè)進(jìn)行破壞的竊電可能。②電能數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)在10kV高壓側(cè)，竊電用戶(hù)無(wú)法實(shí)施篡改。

（2）計(jì)量準(zhǔn)確：①無(wú)二次誤差環(huán)節(jié)，具有明確定義的整體計(jì)量準(zhǔn)確度，不需傳統(tǒng)的綜合誤差推導(dǎo)計(jì)算。②電能計(jì)量無(wú)工作電流死區(qū)，不會(huì)因?yàn)樨?fù)荷電流過(guò)小而影響計(jì)量準(zhǔn)確度。③一旦傳統(tǒng)計(jì)量點(diǎn)的PT熔斷器熔斷，高壓電能表的電量可直接作為追補(bǔ)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(jì)，銅、鐵芯和絕緣材料的消耗降低80%。②采用了低功耗設(shè)計(jì)降低運(yùn)行功耗，比傳統(tǒng)運(yùn)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(mén)的工作效率。

（4）提高安全性能：①無(wú)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(wú)線(xiàn)或光纖），避免了傳統(tǒng)電纜傳輸造成的二次壓降問(wèn)題和模擬信號(hào)易衰減易干擾問(wèn)題，提高了設(shè)備的可靠性。

（5）操作簡(jiǎn)便易行：①體積小，重量輕，運(yùn)輸和安裝工作量小。②安裝接線(xiàn)少，降低人為出錯(cuò)率、也可以大大降低停電時(shí)間。③母線(xiàn)采用穿心方式，減少電氣斷開(kāi)點(diǎn)。

4 防竊電應(yīng)用具體案例

在結(jié)合貴港地區(qū)的專(zhuān)變用戶(hù)中可能存在竊電行為的臺(tái)區(qū)，采用高壓電能直接計(jì)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(hào)為GCHVM-W-3，產(chǎn)品編號(hào)為：No.1211021，額定電流50A，通訊信道為GPRS。高壓電能的計(jì)量準(zhǔn)確度等級(jí)為有功電能0.5s級(jí)，無(wú)功電能2級(jí)。

4.1 高壓電能表的基本誤差測(cè)試情況

高壓電能表的整體計(jì)量準(zhǔn)確度通過(guò)高壓電能計(jì)量整體誤差檢定平臺(tái)來(lái)檢測(cè)，高壓電能計(jì)量整體誤差檢定平臺(tái)的計(jì)量準(zhǔn)確度等級(jí)為有功0.1級(jí)，可以用于有功0.5S級(jí)高壓電能表的整體誤差檢定，也可對(duì)傳統(tǒng)高壓電能計(jì)量裝置（含表計(jì)）的整體誤差進(jìn)行檢定。

表1 防竊電監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高壓電能表誤差數(shù)據(jù)（No.1211021）

該高壓電能表的實(shí)際誤差檢測(cè)結(jié)果表明：計(jì)量準(zhǔn)確度達(dá)到了0.5s級(jí)，各測(cè)試點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)指標(biāo)均優(yōu)于0.5%。而傳統(tǒng)高壓電能計(jì)量裝置的整體誤差控制辦法是：電壓互感器的準(zhǔn)確度0.2級(jí)，電流互感器的準(zhǔn)確度0.2s級(jí)，電能表的準(zhǔn)確度0.5s級(jí)。由于只對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行準(zhǔn)確度控制，整體的誤差結(jié)果都是用綜合誤差來(lái)代替，通常Ⅲ類(lèi)高壓計(jì)量點(diǎn)的綜合誤差控制范圍為1.2%。

從計(jì)量的法規(guī)性和準(zhǔn)確性來(lái)看，高壓電能表明顯由于傳統(tǒng)高壓電能計(jì)量裝置。

4.2 防竊電監(jiān)測(cè)的情況

采用的高壓電能表型號(hào)為戶(hù)外型，額定電流50A，通訊信道為GPRS?，F(xiàn)場(chǎng)將GCHVM-W型高壓電能表安裝于高供高計(jì)的高壓計(jì)量箱的前端，現(xiàn)場(chǎng)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(wú)線(xiàn)方式數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)需任何連接線(xiàn)，安裝工作量極小。

防竊電監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得高壓電能表和現(xiàn)有電能計(jì)量裝置所測(cè)得的功率值、電流值、電量值，通過(guò)比對(duì)來(lái)跟蹤計(jì)量點(diǎn)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(shí)時(shí)采集的頻率。高壓電能表的GPRS無(wú)線(xiàn)通訊功能可以支持最短5min的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

圖3 貴港的高壓電能直接計(jì)量智能防竊電應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行驗(yàn)證，高壓電能表與傳統(tǒng)計(jì)量裝置的數(shù)據(jù)比對(duì)基本一致，反映高壓電能計(jì)量量值溯源的合理性。

表2 防竊電監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)行比對(duì)數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

本文分析了傳統(tǒng)計(jì)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(jì)量由低壓表計(jì)實(shí)現(xiàn)，不良用戶(hù)可以簡(jiǎn)單的進(jìn)行操作。而采用高壓側(cè)直接計(jì)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能防竊電監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高壓電能計(jì)量和計(jì)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都在高壓側(cè)完成，不良用戶(hù)無(wú)法進(jìn)行篡改。同時(shí)系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)主動(dòng)監(jiān)測(cè)，可完全消除竊電隱患。經(jīng)過(guò)貴港供電局開(kāi)展的智能高壓計(jì)量防竊電監(jiān)測(cè)應(yīng)用項(xiàng)目，實(shí)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(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（12）.

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1004-7344（2016）08-0079-02

2016-2-29