一种针对电能计量回路分流法窃电的检测模型

张晓东，杨　剑，郑　磊，张仲耀，阮志峰

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南　250003；2.厦门红相电力设备股份有限公司，福建　厦门　361001）

一种针对电能计量回路分流法窃电的检测模型

张晓东1，杨剑1，郑磊1，张仲耀1，阮志峰2

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003；2.厦门红相电力设备股份有限公司，福建厦门361001）

通过分析高压电能计量系统中分流法窃电特点，发现分流法窃电能引起电能计量二次回路导纳值的变化。提出一种分流法窃电检测模型，并设计了应用于该窃电检测模型的电能计量二次回路导纳和相角测试电路。通过在实验室搭建测试模型，验证了分流法窃电检测模型的有效性。

电能计量；分流法窃电；导纳测试

0　引言

电能计量二次回路一般包含电能表、电压互感器（TV）及二次回路、电流互感器（TA）及二次回路、用电信息采集设备等，它们分散安装在发电厂、变电站或直接电力用户等地方。随着社会经济发展，生活水平的提高，用电量急剧增加，个别电力用户为片面追求高额利润，采取多种针对计量二次回路的窃电行为，严重损害了供电企业的经济利益，破坏了电能计量的公平公正。

文献［1-3］对电力系统常见窃电行为进行研究，针对计量回路的电流法窃电可分为4类：1）断开电流互感器二次回路，使回路电流值变为零；2）短接电流互感器二次侧或用其他手段对二次回路进行分流，使二次回路电流减小；3）通过改变电流互感器铭牌，将互感器变比由大改小；4）改变电流互感器二次极性接线，使计费电能表反转等。

通过对电力部门的相关统计数据分析发现，针对计量回路的电流法窃电中，对计量二次回路进行分流占窃电事件的比重最大［4］。鉴于此，分析电能计量二次回路，并研究分流窃电后对二次回路阻抗、导纳值的影响，建立基于异频导纳法的分流窃电检测模型，同时设计了应用于该检测模型的回路导纳、相角测试电路。

1　计量回路分流法窃电特点

1.1计量二次回路分析

图1　三相四线高压电能计量系统

为保证电能计量的准确性，在中性点直接接地的高压三相电力系统中，三相电能计量一般采用三相四线制接线［5］。在忽略用电信息采集设备后，三相四线电能计量系统原理如图1所示。

图1所示接线图在三相功率对称时，三相电能计量系统可以看作是3个单相计量系统的线性叠加，将图1简化之后得到单相电能计量系统，如图2所示。

图2　单相电能计量系统

1.2分流法窃电对计量回路的影响

为分析分流法窃电对计量回路相关参数的影响，忽略计量系统电压回路，并将电流互感器看作一个恒流源，得到电流回路等效电路如图3所示。图中，ZL1为高压电流互感器二次接线端子至电能表电流接线端子之间的线路阻抗，ZL2为电流二次回路各接触点的接触阻抗，ZM为电能表内部电流线圈等效阻抗，UTA为高压电流互感器二次接线端子之间的电压。

图3　电流回路等效电路

由图3可得：

图4　分流窃电之后电流回路等效电路

2　分流法窃电检测模型

通过以上分析发现，通过实时监测计量二次回路阻抗或导纳变化情况，就可以发现针对电流回路的分流法窃电行为。基于此，建立分流窃电检测模型，如图5所示。

通过采集电流互感器二次端电压和计量二次回路电流值，并且在导纳检测单元计算电能计量二次回路的导纳值，实现对二次回路导纳值的实时监测，一旦导纳值出现明显变大，即说明计量二次回路中有针对电流回路的疑似分流窃电行为。若将导纳监测信号接入到用电信息采集系统中，可以及时发出窃电报警信息，提示现场处理。

图5　分流窃电检测模型

3　导纳、相角测试电路

图5中，导纳检测单元如果使用工频信号检测二次回路导纳值，容易受变电站其他设备产生的电磁信号干扰。为此，国内外很多学者提出了一种通过异频信号检测二次回路阻抗或导纳的方法［6］。借鉴这一理论，在图5电流互感器二次回路中注入异频信号，可以保证在检测导纳值时，不受周围工频强电流信号的干扰，选择异频信号为1.6 kHz的音频信号［7］。

设计了一种用于异频导纳法测试计量二次回路导纳和相角的电路［8］。该电路共分电流测试电路、电压测试电路和导纳测试电路3个部分，如图6所示。

该电路工作原理是：1.6 kHz的异频源信号VSIN经过计量二次回路电流互感器TA，形成需要的二次回路电流、二次回路端电压。二次回路电流经过电流测量电路后，形成后级可以处理的信号V-I，二次回路端电压经过电压测量电路后，形成后级可以处理的端电压信号V-V，将V-V、V-I输入到集成电路ad8302后，输出所需要的计量二次回路的导纳幅值和相位幅值。

图6所示电路的优点是每部分电路功能明确，且易于实现，可对计量二次回路进行导纳和相角测试，并且不受工频强电流信号的干扰。具有元器件少、电路简单、稳定性好、安全性高等优点。

4　方案验证

通过在实验室搭建试验平台，模拟图2所示的单相电能计量系统。通过型号为HEJQL（12）-H+的互感器专用测试台，电流互感器额定二次输出电流为5 A，形成一个包含电流互感器及其二次回路、电能表、接线等的模拟计量二次回路，并且将导纳检测模块接入计量二次回路中。为模拟计量系统分流窃电，将电能表电流接线端子处短接。正常负载和分流窃电后，试验结果如表1所示。

表1　分流窃电试验结果

通过测试发现，当计量电流回路发生分流窃电时，电流回路导纳值将发生明显的变化，与上述理论分析结果一致。

5　结语

通过分析高压电能计量系统中分流法窃电特点，得出发生分流窃电时，电能计量二次回路的导纳值与窃电之前相比发生明显变化。针对这一结论，提出分流法窃电检测模型。为避免二次回路中工频强电流信号的干扰，设计了应用该窃电检测模型的计量回路导纳和相角测试电路。通过在实验室搭建测

图6　测试计量二次回路导纳和相角电路

试模型，验证了分流法窃电检测模型的有效性。

［1］胡汉梅，汪元龙.窃电方式与方法措施的分析探讨［J］.电测与仪表，2004，41（3）：54-56.

［2］吴小美.防窃电的技术措施与管理［J］.电测与仪表，2003，40（2）：8-10.

［3］郭立才，彭志炜，范强.电能计量及反窃电方法综述［J］.高压电器，2010，46（5）：86-91.

［4］秦春斌.电力计量系统防分流窃电技术研究［D］.开封：河南大学，2009.

［5］陈向群.电能计量技能考核培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2010.

［6］罗志坤.电能计量在线监测与远程校准系统的应用［D］.长沙：湖南大学，2011.

［7］白洋，张建，余育值.在线CT导纳测试及其应用［J］.电测与仪表，2004，41（9）：52-58.

［8］杨剑，常亮，张晓东，等.一种用于异频导纳法测试二次回路的导纳和相角的电路：中国，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

·经验交流·

TM933.4

A

1007－9904（2016）03－0027－03

2015-11-17

张晓东（1986），男，工程师，从事关口电能计量装置现场检验工作。