试析单相电子式防窃电电能表设计

王蕊 阴辉 田艳丽 马翠平 徐兴奇 李杰

摘 要：当前，随着用电设备越来越多，用电量越来越大，对电力系统的保障能力提出了更高的要求。受经济利益驱使，窃电行为也呈上升态势，给电力企业造成了巨大损失。设计一款好的单相电子式防窃电电能表，能有效防范针对电能表的窃电行为。本文从分析目前窃电技术手段入手，分析单相电子式防窃电电能表的设计思路，以供参考。

关键词：单相；电子式；防窃电；电能表；设计

随着我国社会和经济的快速发展，对电力的需求呈现快速上升之势，电力系统面临着前所未有的压力和挑战。与此同时，窃电行为屡禁不止，且有从普通居民向中小企业蔓延之势。电力和经济的损失也水涨船高，给电力企业和国家都带来了较大的负面影响。伴随防窃电技术和手段的不断改进，窃电技术和手段也越来越先进和隐蔽，给调查取证带来了新的困难。因此，分析窃电行为的技术手段，并采取针对性防范措施，对防窃电行为具有重要意义。特别是针对通过在电能表上做手脚的窃电行为，设计一款单相电子式防窃电电能表，将有效防范通过电能表而进行的窃电行为。

1 当前常见窃电方法

窃电行为的发生，主要是人们对电是商品的意识淡薄，还有窃电人法律意识淡薄，以及电力企业管理存在漏洞等原因造成的。窃电的方法有数十种之多，通过电能表的窃电行为最常见的有以下几种：

1.1 欠压窃电法

所谓欠压窃电法，即故意采取措施改变电能表计量电压回路接线或故意制造电压回路故障，使线圈电压失压或减少，从而造成计量电量的减少，达到窃取电力的目的。其通常的手段是：使电压回路开路、使电压回路接触不良、串联电阻来降低电压、改变电路接法等。

1.2 欠流竊电法

所谓欠流窃电法，即故意采取措施改变电能表计量电流回路接线或制造电流回路故障，使电能表的线圈无电流通过或者通过的电流减少，从而导致计量电量少计，实现其窃电的目的。其主要手段包括：使电流回路开路、使电流回路短路、改变TA的变比、改变电路接法等。

1.3 移相窃电法

所谓移相窃电法，即故意采取多种手段改变电能表的接线，或故意接入无相互关联的电压和电流，甚至用电感和电容等元器件改变线圈中的电压、电流之间的相位关系，使电能表慢转或倒转，从而达成窃电目的。其主要措施有：改变电流回路接法、改变电压回路接法、用变压器或变流器附加电流、以外设电源使电表倒转、以电感和电容移相等。

1.4 扩差窃电法

所谓扩差窃电法，即故意私拆电表并采用各种手法改变电表内部结构，使电表本身的误差扩大，以及利用电流或机械力损坏电表，破坏电表的运行条件，使电能表少计电量。其核心是通过改变电表的性能，通过扩大误差以达到窃电的目的。其方法主要包括：改变电表结构性能、用大电流或外力损坏电表、破坏电表的运行条件等。

1.5 无表窃电法

所谓无表窃电法，即窃电者故意在外部供电线路上私拉乱接，或者故意不经过电能表直接用电。相对于前面4种窃电法，无表窃电性质更为严重，可谓明目张胆地抢劫性窃电行为。不仅会造成供电企业的电力和经济损失，还会扰乱、破坏供电秩序，甚至导致伤亡事件和火灾发生。

2 单相电子式防窃电电能表设计

窃电与反窃电行为如影随形，反窃电必须以防窃电为基础。因此，对防窃电技术的开发和应用越来越受到有关部门和电力企业的高度重视。随着窃电技术水平越来越高，传统的防窃电技术已难以满足防窃电的需要。因此，开发新的单相式防窃电电能表就显得尤为重要，本文通过采用AD7751芯片来分析单相电子式防窃电电能表的设计方法。

2.1 电能表芯片

对于一般电子式电能表，其测量原理基本相同。主要是通过对电压和电流适时采样，并对采样数据进行分析和处理。AD7751是用CMOS工艺制成的高精度电能计量专用IC，可对50HZ或60HZ单相交流电进行电能计量。该产品完全符合国际电工委员会制定的IEC1036标准，它在500∶1的动态围内测量误差小于0.3%。具有高精度、低功耗、可靠性强等特点，能将被测电功率转换成频率信号。其低频输出端可提供平均有功功率的信息，能直接驱动电度表中的电磁式计数器，亦可送单片机。校准频率信号则代表瞬时有功功率的信号，可作功率校准用或接单片机，再利用单片机中的时器计算出被测电能。

2.2 硬件设计

硬件设计主要包括中央处理器CPU、时钟电路、EEPROM存储器电路和显示电路。用户的电压、电流信号经过采样电路后，送入AD7751芯片，再通过单片机芯片处理，并通过显示电路输出。为防止窃电行为，还设计了时钟电路，对窃电行为的时间、时长进行准确记录，以备查。EEPROM存储器接入单片机芯片，其目的是用来存储用户的用电情况和窃电情况。

2.3 软件设计

系统软件的主要作用是电能的计算与显示、窃电情况的记录与处理等。其主要由主程序、中断程序，以及电费结算子程序、显示子程序等组成。软件设计时主要考虑结构化程序设计和模块化设计，便于连接、调试、修改和移植。

综上所述，传统的防窃电方法越来越难以控制窃电行为的发生，而采用AD7751芯片设计的单相电子式防窃电电能表具有智能化、模块化的特点，能够有效记录窃电行为发生的具体日期、时间和次数，并通过显示程序显示出来。其低成本、低功耗、高精度、防窃电的特性，决定了其应用具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]魏双双，滕召胜，周良璋，等.一种新型的智能电能表设计与实现[J].计算机测量与控制，2011，（10）：2587-2591.

[2]江岚.电子式电能表的可靠性及改善措施研究[D].北京：华北电力大学，2014.

（作者单位：国网山东省电力公司巨野县供电公司）