一種針對電能計量回路分流法竊電的檢測模型

張曉東，楊　劍，鄭　磊，張仲耀，阮志峰

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟南　250003；2.廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司，福建　廈門　361001）

一種針對電能計量回路分流法竊電的檢測模型

張曉東1，楊劍1，鄭磊1，張仲耀1，阮志峰2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟南250003；2.廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司，福建廈門361001）

通過分析高壓電能計量系統(tǒng)中分流法竊電特點，發(fā)現(xiàn)分流法竊電能引起電能計量二次回路導(dǎo)納值的變化。提出一種分流法竊電檢測模型，并設(shè)計了應(yīng)用于該竊電檢測模型的電能計量二次回路導(dǎo)納和相角測試電路。通過在實驗室搭建測試模型，驗證了分流法竊電檢測模型的有效性。

電能計量；分流法竊電；導(dǎo)納測試

0　引言

電能計量二次回路一般包含電能表、電壓互感器（TV）及二次回路、電流互感器（TA）及二次回路、用電信息采集設(shè)備等，它們分散安裝在發(fā)電廠、變電站或直接電力用戶等地方。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，生活水平的提高，用電量急劇增加，個別電力用戶為片面追求高額利潤，采取多種針對計量二次回路的竊電行為，嚴重損害了供電企業(yè)的經(jīng)濟利益，破壞了電能計量的公平公正。

文獻［1-3］對電力系統(tǒng)常見竊電行為進行研究，針對計量回路的電流法竊電可分為4類：1）斷開電流互感器二次回路，使回路電流值變?yōu)榱悖?）短接電流互感器二次側(cè)或用其他手段對二次回路進行分流，使二次回路電流減??；3）通過改變電流互感器銘牌，將互感器變比由大改?。?）改變電流互感器二次極性接線，使計費電能表反轉(zhuǎn)等。

通過對電力部門的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，針對計量回路的電流法竊電中，對計量二次回路進行分流占竊電事件的比重最大［4］。鑒于此，分析電能計量二次回路，并研究分流竊電后對二次回路阻抗、導(dǎo)納值的影響，建立基于異頻導(dǎo)納法的分流竊電檢測模型，同時設(shè)計了應(yīng)用于該檢測模型的回路導(dǎo)納、相角測試電路。

1　計量回路分流法竊電特點

1.1計量二次回路分析

圖1　三相四線高壓電能計量系統(tǒng)

為保證電能計量的準確性，在中性點直接接地的高壓三相電力系統(tǒng)中，三相電能計量一般采用三相四線制接線［5］。在忽略用電信息采集設(shè)備后，三相四線電能計量系統(tǒng)原理如圖1所示。

圖1所示接線圖在三相功率對稱時，三相電能計量系統(tǒng)可以看作是3個單相計量系統(tǒng)的線性疊加，將圖1簡化之后得到單相電能計量系統(tǒng)，如圖2所示。

圖2　單相電能計量系統(tǒng)

1.2分流法竊電對計量回路的影響

為分析分流法竊電對計量回路相關(guān)參數(shù)的影響，忽略計量系統(tǒng)電壓回路，并將電流互感器看作一個恒流源，得到電流回路等效電路如圖3所示。圖中，ZL1為高壓電流互感器二次接線端子至電能表電流接線端子之間的線路阻抗，ZL2為電流二次回路各接觸點的接觸阻抗，ZM為電能表內(nèi)部電流線圈等效阻抗，UTA為高壓電流互感器二次接線端子之間的電壓。

圖3　電流回路等效電路

由圖3可得：

圖4　分流竊電之后電流回路等效電路

2　分流法竊電檢測模型

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，通過實時監(jiān)測計量二次回路阻抗或?qū)Ъ{變化情況，就可以發(fā)現(xiàn)針對電流回路的分流法竊電行為?；诖?，建立分流竊電檢測模型，如圖5所示。

通過采集電流互感器二次端電壓和計量二次回路電流值，并且在導(dǎo)納檢測單元計算電能計量二次回路的導(dǎo)納值，實現(xiàn)對二次回路導(dǎo)納值的實時監(jiān)測，一旦導(dǎo)納值出現(xiàn)明顯變大，即說明計量二次回路中有針對電流回路的疑似分流竊電行為。若將導(dǎo)納監(jiān)測信號接入到用電信息采集系統(tǒng)中，可以及時發(fā)出竊電報警信息，提示現(xiàn)場處理。

圖5　分流竊電檢測模型

3　導(dǎo)納、相角測試電路

圖5中，導(dǎo)納檢測單元如果使用工頻信號檢測二次回路導(dǎo)納值，容易受變電站其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁信號干擾。為此，國內(nèi)外很多學(xué)者提出了一種通過異頻信號檢測二次回路阻抗或?qū)Ъ{的方法［6］。借鑒這一理論，在圖5電流互感器二次回路中注入異頻信號，可以保證在檢測導(dǎo)納值時，不受周圍工頻強電流信號的干擾，選擇異頻信號為1.6 kHz的音頻信號［7］。

設(shè)計了一種用于異頻導(dǎo)納法測試計量二次回路導(dǎo)納和相角的電路［8］。該電路共分電流測試電路、電壓測試電路和導(dǎo)納測試電路3個部分，如圖6所示。

該電路工作原理是：1.6 kHz的異頻源信號VSIN經(jīng)過計量二次回路電流互感器TA，形成需要的二次回路電流、二次回路端電壓。二次回路電流經(jīng)過電流測量電路后，形成后級可以處理的信號V-I，二次回路端電壓經(jīng)過電壓測量電路后，形成后級可以處理的端電壓信號V-V，將V-V、V-I輸入到集成電路ad8302后，輸出所需要的計量二次回路的導(dǎo)納幅值和相位幅值。

圖6所示電路的優(yōu)點是每部分電路功能明確，且易于實現(xiàn)，可對計量二次回路進行導(dǎo)納和相角測試，并且不受工頻強電流信號的干擾。具有元器件少、電路簡單、穩(wěn)定性好、安全性高等優(yōu)點。

4　方案驗證

通過在實驗室搭建試驗平臺，模擬圖2所示的單相電能計量系統(tǒng)。通過型號為HEJQL（12）-H+的互感器專用測試臺，電流互感器額定二次輸出電流為5 A，形成一個包含電流互感器及其二次回路、電能表、接線等的模擬計量二次回路，并且將導(dǎo)納檢測模塊接入計量二次回路中。為模擬計量系統(tǒng)分流竊電，將電能表電流接線端子處短接。正常負載和分流竊電后，試驗結(jié)果如表1所示。

表1　分流竊電試驗結(jié)果

通過測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)計量電流回路發(fā)生分流竊電時，電流回路導(dǎo)納值將發(fā)生明顯的變化，與上述理論分析結(jié)果一致。

5　結(jié)語

通過分析高壓電能計量系統(tǒng)中分流法竊電特點，得出發(fā)生分流竊電時，電能計量二次回路的導(dǎo)納值與竊電之前相比發(fā)生明顯變化。針對這一結(jié)論，提出分流法竊電檢測模型。為避免二次回路中工頻強電流信號的干擾，設(shè)計了應(yīng)用該竊電檢測模型的計量回路導(dǎo)納和相角測試電路。通過在實驗室搭建測

圖6　測試計量二次回路導(dǎo)納和相角電路

試模型，驗證了分流法竊電檢測模型的有效性。

［1］胡漢梅，汪元龍.竊電方式與方法措施的分析探討［J］.電測與儀表，2004，41（3）：54-56.

［2］吳小美.防竊電的技術(shù)措施與管理［J］.電測與儀表，2003，40（2）：8-10.

［3］郭立才，彭志煒，范強.電能計量及反竊電方法綜述［J］.高壓電器，2010，46（5）：86-91.

［4］秦春斌.電力計量系統(tǒng)防分流竊電技術(shù)研究［D］.開封：河南大學(xué)，2009.

［5］陳向群.電能計量技能考核培訓(xùn)教材［M］.北京：中國電力出版社，2010.

［6］羅志坤.電能計量在線監(jiān)測與遠程校準系統(tǒng)的應(yīng)用［D］.長沙：湖南大學(xué)，2011.

［7］白洋，張建，余育值.在線CT導(dǎo)納測試及其應(yīng)用［J］.電測與儀表，2004，41（9）：52-58.

［8］楊劍，常亮，張曉東，等.一種用于異頻導(dǎo)納法測試二次回路的導(dǎo)納和相角的電路：中國，ZL 201420275193.7［P］.2014-10-01.

A Detection M odel for Shunt Current Electric Power Stealing

ZHANG Xiaodong1，YANG Jian1，ZHENG Lei1，ZHANG Zhongyao1，RUAN Zhifeng2
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.Xiamen Redphase Instruments Inc.，Xiamen 361001，China）

Through analysis of the shunt current electric power stealing in the high voltage electricity metering system，it is found out that the shunt current electric power stealing could generate changes of admittance for the electric power metering secondary circuit.A detection model is proposed for shunt current electric power stealing and test circuit is designed for the admittance and phase.Effectiveness of the detectionmodel is verified through laboratory test.

electric energymetering；shunt currentelectric power stealing；admittance test

·經(jīng)驗交流·

TM933.4

A

1007－9904（2016）03－0027－03

2015-11-17

張曉東（1986），男，工程師，從事關(guān)口電能計量裝置現(xiàn)場檢驗工作。