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

通過分析高壓電能計量系統中分流法竊電特點，發現分流法竊電能引起電能計量二次回路導納值的變化。提出一種分流法竊電檢測模型，并設計了應用于該竊電檢測模型的電能計量二次回路導納和相角測試電路。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、用電信息采集設備等，它們分散安裝在發電廠、變電站或直接電力用戶等地方。隨著社會經濟發展，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的經濟利益，破壞了電能計量的公平公正。

文獻［1-3］對電力系統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，使回路電流值變為零；2）短接電流互感器二次側或用其他手段對二次回路進行分流，使二次回路電流減小；3）通過改變電流互感器銘牌，將互感器變比由大改小；4）改變電流互感器二次極性接線，使計費電能表反轉等。

通過對電力部門的相關統計數據分析發現，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、導納值的影響，建立基于異頻導納法的分流竊電檢測模型，同時設計了應用于該檢測模型的回路導納、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

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備后，三相四線電能計量系統原理如圖1所示。

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

圖2　單相電能計量系統

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參數的影響，忽略計量系統電壓回路，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

通過以上分析發現，通過實時監測計量二次回路阻抗或導納變化情況，就可以發現針對電流回路的分流法竊電行為。基于此，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，并且在導納檢測單元計算電能計量二次回路的導納值，實現對二次回路導納值的實時監測，一旦導納值出現明顯變大，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。若將導納監測信號接入到用電信息采集系統中，可以及時發出竊電報警信息，提示現場處理。

圖5　分流竊電檢測模型

3　導納、相角測試電路

圖5中，導納檢測單元如果使用工頻信號檢測二次回路導納值，容易受變電站其他設備產生的電磁信號干擾。為此，國內外很多學者提出了一種通過異頻信號檢測二次回路阻抗或導納的方法［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］。

設計了一種用于異頻導納法測試計量二次回路導納和相角的電路［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納幅值和相位幅值。

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

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。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，并且將導納檢測模塊接入計量二次回路中。為模擬計量系統分流竊電，將電能表電流接線端子處短接。正常負載和分流竊電后，試驗結果如表1所示。

表1　分流竊電試驗結果

通過測試發現，當計量電流回路發生分流竊電時，電流回路導納值將發生明顯的變化，與上述理論分析結果一致。

5　結語

通過分析高壓電能計量系統中分流法竊電特點，得出發生分流竊電時，電能計量二次回路的導納值與竊電之前相比發生明顯變化。針對這一結論，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，設計了應用該竊電檢測模型的計量回路導納和相角測試電路。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.電力計量系統防分流竊電技術研究［D］.開封：河南大學，2009.

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

［6］羅志坤.電能計量在線監測與遠程校準系統的應用［D］.長沙：湖南大學，2011.

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

［8］楊劍，常亮，張曉東，等.一種用于異頻導納法測試二次回路的導納和相角的電路：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，從事關口電能計量裝置現場檢驗工作。