基于准实时数据的10kV专变计量装置CT一次侧分流窃电在线监测方法

林锐涛等

【摘 要】 针对目前窃电方式多种多样，本文提出了一套基于准实时数据的10kV专变计量装置CT一次测分流窃电模型。通过研究分析用户正常用电与分流窃电原理，推导出用户窃电前后功率因数相位角变化范围并同步结合日线损分析，建立一套CT一次测分流窃电的诊断识别流程，最终通过瞬时量分析和日线损分析相互印证精确锁定窃电行为。现有的技术只能采用现场查证的方式确认其窃电手法，而此研究只需远程利用数学模型进行分析推断，即可精确诊断、识别“高压CT一次侧分流窃电”。

【关键词】 窃电原理 综合瞬时量 功率因数相位角 窃电嫌疑户 分流窃电

【Abstract】 Aiming at the various ways of electric larceny， this paper puts forward a set of quasi real time data based 10KV special transformer metering device CT a measuring shunt stealing model. Through the analysis of user normal electricity and divergence stealing the electricity principle， deduces the stealing electricity power factors before and after phase angle change range and synchronization with daily loss analysis， establishes the diagnosis and identification procedure of a CT a measuring shunt current electric larceny， finally through the instantaneous volume analysis and daily loss analysis corroborated precise locking electric larceny. The existing technology can only use the on-site verification way of confirming its electricitystealing， this study can accurate diagnosis and identify the "high-pressure CT secondary side shunt electric larceny" just by making analysis and inference by using mathematical model remotely.

【Key words】 Electricity principle；Synthesis of instantaneous quantity；The power factor phase angle；Theft suspect Hu；Shunt power stealing

1 引言

“CT一次侧分流窃电”是10kV专变计量装置的一种常用的窃电手法，即通过将CT一次侧两个端子通过外加导线短接，减小CT一次绕组经过的电流实现窃电。这种方式具有无需开启高压计量箱及表计封印、可快速卸下短接线躲避检查、恢复后现场查无实证等特点，方式隐蔽、灵活，难以查处。本文首先分析三相三线用户正常用电情况下瞬时量各项指标之间的逻辑推算规则，再根据分流窃电原理和数据特征构建判断规则，随后创建一套高压一次侧分流窃电的远程监测、诊断识别方法并结合实际案例进行说明。

2 专变瞬时量相位角、负载感容性及接线正确性推算方法

相位角依据各相有功功率、无功功率、功率因数，推算出用户时间点相位角，判断用户接线正确性。

3 10KV高压一次测分流窃电工作原理及判断规则

3.1 高压一次侧分流窃电的逻辑推断原理

如图1所示，高压一次侧分流是CT一次侧接线柱的L1、L2处用导线进行短接的窃电方式，其等效电路图如图2。

根据该等效电路图，可推断出UL12（CT L1、L2两端的电压）以及电流I1（正常一次电流）、I （被分流后剩余的一次电流）、Id（短路分流电流）之间向量的关系如下：

UL12 =I1*[Rd//（R1+jX1）] =Id*Rd =I1*（R1+jX1）、且I1=I1+Id；

设R1+jX1=Z1∠Φ1、Rd+R1+jX1=Z1∠Φ1，则有：

I1 =I1*[Rd//（R1+jX1）]/（R1+jX1）

=I1*[Rd/（Rd+R1+jX1）] =I1*（Rd/Z1）∠-Φ1

其中：Z1=）

Φ1=ATan[X1/（Rd+R1）]

由于Z1>Rd，且-Φ1<0，因此与正常应计量的一次电流I1比较，实际流进CT一次线圈参与计量的电流I1的幅值大小必远小于I1、其相位必滞后于I1一定的角度，向量图分析如图3：

1）高压侧分流后的幅值比例 k=I1/I1=Rd/，可见k的大小与短路线分流后的短路电阻（短路电阻=接触电阻+导线电阻）成正比，在导线电阻不变的情况下短路线接触越牢固则接触电阻越小、分流比例k则越大；

2）分流相的功率因数角将比分流前滞后一个相角Φ1 =ATan[X1/（Rd+R1）]，由于（Rd+R1）〈〈X1，因此Φ1的大小主要取决于X1的大小，而不同的变比10kV电流互感器一次线圈的电抗X1相差不大，通过收集以往同类窃电案例的数据进行归纳分析，可得出40°≤Φ1≤65°的经验值。

3.2 高压一次侧分流窃电的逻辑推断规则

接线方式、分流相别或两相分流短路线接触效果不同时，将出现不同的数据特征，并可由确定其判断规则，三相三线计量装置高压分流的特征见表1。

3.3 三相三线高压一次侧分流窃电的远程监测、诊断识别流程

（1）将计量自动化系统远程监测采集到的综合瞬时量数据（包括U1、U3、I1、I3、P总、P1、P3、Q总、Q1、Q3、CosΦ、CosΦ1、CosΦ3、ΦU32、ΦU12、ΦI1、ΦI3）推断出计量装置的电压电流回路接线方式、分相功率因数角及用电负荷的感性或容性特征。

（2）首先判断电压U1、U3的幅值是否在正常范围内，如不正常则进入“欠压法窃电或失压故障判断规则”，如正常则进入下一步判断。

（3）根据综合瞬时量按规则推算出接线方式、分相相位角及负载感容特性。

（4）判断接线方式是否正常，如不正常则进入“错接线或移相法窃电判断规则”，如正常则进入下一步判断。

（5）判断是否存在任一分相的相位角≥50°，如果没有则进入“二次回路短路或匝间短路窃电判断规则”，如果存在认为该户存在高压分流窃电嫌疑并则进入下一步判断。

（6）判断电流不平衡率r和分相相位角以及各分相之间的差值，按照规则判断可能采用的分流方式。

（7）导入该嫌疑户在计量自动化系统一个时段内的瞬时量数据，根据规则推算出时段内每个时点的电流值和分相相位角，找出电流异常跌落时的相角拐点，并判断当电流跌落前后的相位角拐点差值是否在40°∽60°，如果是则该拐点为窃电时间点。

（8）同时导入计量自动化系统某嫌疑户所属线路时段日线损，根据10kV线路时段线损分析模型推算嫌疑户及线损拐点。

（9）判断相位角拐点和线损拐点的日期是否相符，如果是可精确定位该窃电户在该日期采用“高压一次侧分流”的方式窃电。

（10）如果不符合，重新选择其他时点的综合瞬时量继续进行分析判断。

4 案例分享

4.1 异常用户窃电监测

稽查中心线损监测人员通过反窃电在线监测平台对专变时点瞬时量异常的监测分析，发现XX漂染厂专变客户发生电流不平衡现象，监测人员根据反窃电在线监测平台设置的规则及典型窃电数学分析模型，对瞬时量中的电流、电压、功率、功率因数等数值的变化进行详细分析，初步判断电流不平衡现象应由人为引起，该户存在高压侧一次分流窃电嫌疑。日瞬时量自动监测见表2。

4.2 窃电异常分析

对反窃电在线监测平台过滤出来的异常用户做进一步的人工分析与确定，通过计量系统查看用户时间段综合瞬时量、线路日线损、用户日电量，对比分析用户正常用电与异常用电前后各项指标的变化。表3为瞬时量异常时间段部分数据，表4为瞬时量正常时间段部分数据。

（1）瞬时量分析。

通过表3和表4的对比发现用户在正常用电情况下A相电流≈C相电流，且有功功率总=A相有功功率+C相有功功率用户异常用电时A相电流与C相电流严重不平衡，且有功功率总=C相有功功率-A相有功功率。

（2）用户相位角分析。

用户2013-08-12 10：00时点六角图4如下：

通过表4的分析结果对比完全能够验证用户的异常属于第1元件分流。第1元件分流条件：电流不平衡率>50%且I150°且C相相位角<50°且A相相位角-C相相位角绝对值>30°。

（3）线路线损变化与日电量对比分析。

通过表5，表6分析8月8日从线损率1.98升至6.18，损失电量从672升至2127kWh，用户有功总电量从3015下降到1476 kWh，用户电量差值变化为1539 kWh，结论是线路日线损升高用户电量下降，说明此用户是线路日线损影响户，最终精确的定位出该用户给重大嫌疑户。

4.3 现场查证

针对该户高压一次分流的重大窃电嫌疑，用检人员对现场进行针对性地周密部署，最终成功查获该户在其专变高压计量箱A、C相一次接线柱外加短接线进行遥控高压分流窃电的行为。

5 结语

对于10kV三相三线专变计量装置各元件相位角、分相功率因数角、负载感容特性以及接线方式正确性的判断，现有的技术都是根据仪器现场测量或终端远程采集到的各元件电压、电流相位角关系进行分析判断；本研究，仅通过计量自动化系统（或用电信息采集系统）采集到负控终端或多功能电能表所测量的总及分元件有功功率、无功功率、功率因数等9个分量数据，通过数学模型分析判断出各元件的相位角、分相功率因数角、负载感容特性以及接线方式正确性，并将此方法通过系统实现，目前无论各类仪器、终端、系统均无发现并应用该技术。

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