防竊電新技術在電力負荷管理系統中的應用

石 云，劉金亮，徐 芳

(滄州供電公司，河北 滄州 061001)

1 概述

當前，我國的竊電現象非常普遍和嚴重，竊電手段比以前更隱蔽，更多樣化，已向高科技、智能化、專業化方向發展。目前國內防竊電的硬件電路還不成熟，原有負荷管理系統均沒有實現防竊電的功能，大部分產品對竊電中經常使用的計量回路TA一次/二次短路、二次開路等竊電行為缺乏有效可靠的監測。計量回路TA一次/二次短路、二次開路等竊電行為不會對電能計量設備和TA造成任何外部或內部的損傷，一般在計量TA二次側插接短路環，而且一旦發現有稽查人員時，可立即取下短路環，其竊電方法操作方便，隱蔽性較強，很難有效防御[1]。為了更好的解決滄州地區較嚴重的竊電行為，滄州供電公司在滿足國家電網公司關于電力負荷管理系統的2個企業標準的基礎上，開發了具有專用的防竊電硬件電路和算法的電力負荷管理系統。

2 電力負荷管理系統的防竊電新技術

2.1 防竊電硬件電路的定義及原理

2.1.1 定義

電力負荷管理系統防竊電硬件是利用新技術，將防竊電裝置的功能采用模塊化設計，作為一個功能電路，結合控制算法，嵌入到負荷控制終端的內部，不改變終端的外部接口和形狀，外觀上同普通的負荷管理系統沒有太大的區別，但可以發現和監測到計量回路TA一次/二次短路、二次開路等竊電行為，完善了原有電力負荷管理系統的防竊電功能。

2.1.2 原理

無論是對TA二次側回路實施開路或是短路的偷電行為，實質上都是改變了TA二次側回路的電路結構，也即跨越計量元件，改變了電能計量設備的外部阻抗。識別這一竊電法的關鍵在于能夠精確區分TA二次側正常、短路、開路3種情況下電能計量設備的外部阻抗。因此首先對負荷管理系統的電流計量回路進行了改進，使防竊電終端中的采樣模塊與TA相連接，通過計量設備側的交流信號源發射檢測方波信號(以60 kHz為例)，利用方波信號對阻抗變化敏感的特性實時監測TA二次側正常、開路及短路的物理狀態,如圖1所示[2]。

圖1 TA二次側開路、短路檢測原理示意

方波信號的頻率選擇是很關鍵的參數，頻率太低，對感抗的變化不夠敏感，也容易對工頻信號造成干擾，影響電能計量的精度；頻率太高，TA二次側阻抗在正常和開路狀態下的阻抗都將變得很大，不宜進行區分，綜合考慮，該設計采用60 kHz的正弦波為檢測信號。通過防竊電裝置模塊向TA二次側發出一組高頻方波信號，獲取TA電壓幅值，竊電手段不同，微處理器采集的高頻信號均方幅值也不同。

方波信號輸出端串接電阻、電容后接到TA K1端，TA公共端G與方波信號回路G0端連接在一起，A、B、C分別為U、V、W三相TA方波信號幅值測試點，ZU、ZV、ZW表示TA二次回路表計的負載阻抗。回路正常工作時，從A、B、C點上測試出來的方波幅值在正常允許范圍內，終端不會判斷為開、短路故障狀態。

當TA二次側回路任意相出現開路時，因為檢測回路電氣參數發生變化，改變了原有工作狀態，從A、B、C點上測試出來的方波幅值較原先正常值大0.5 V以上，從而判斷TA開路，并通過終端數據接口上送到電能信息采集與監控主站。

當TA二次側回路任意相出現短路時，因為檢測回路電氣參數發生變化，改變了原有工作狀態，從A、B、C點上測試出來的方波幅值0.5 V以下，從而判斷TA短路，并通過終端數據接口上送到電能信息采集與監控主站。

2.2 檢測算法

試驗階段分析TA二次側分流情況。當分流電阻值小于一定閥值時，通過調節短路、開路判斷值，可以檢測為短路狀態。當分流電阻值大于一定閥值時，一方面分流量逐漸減小，可以竊取的電能有限。這種TA短路、開路檢測方法可以準確地判斷出變比在600 A/5 A及以下的TA開路短路故障，另一方面可以改進檢測算法，也可以檢測變比在600 A/5 A至1 500 A/5 A的TA異常開路和短路故障，從而達到滿意的檢測范圍，即可準確可靠的識別出這一類的竊電行為。

2.3 上報流程

基于以上檢測原理，構建如圖2所示的發現故障后上報給主站系統的流程示意圖，嵌入負荷管理系統中的防竊電裝置將檢測到的計量回路TA一次/二次短路、二次開路故障狀態通過原有負荷管理系統的通信接口傳送到電能量采集與監控系統中，反映給主站人員。

圖2 故障情況上報流程

3 應用效果

具有硬件防竊電功能的電力負荷管理系統，運用了新的技術手段，加強和完善了防竊電硬件功能，在不影響原有竊電行為監測功能的基礎上，新增加了對計量回路TA一次/二次短路、二次開路等竊電行為的監測和報警，主站工作人員通過報警信息可以立刻查找到發生異常的終端，并通知負荷管理中心及時進行檢查、核實、處理，查處竊電和處理計量故障的效率高，完善了防竊電功能。應用嵌入電力負荷管理系統的防竊電裝置，不僅能夠準確識別發生在計量回路TA一次/二次短路、二次開路的竊電手段，實時性、可靠性、靈敏度高，而且不影響電能計量的精度，為供電企業提高供電質量和服務水平，減少線損提供了技術手段。防竊電模塊結構簡單、體積小、重量輕，能方便的嵌入終端內部[2]，便于使用。滄州供電公司2010年售電量累計158.92億kWh,同比增長12.21%，10 kV綜合線損累計7.23%，比2009年同期降低2.53%；2011年售電量累計183.96億kWh，同比增長15.75%,10 kV綜合線損累計7.02%，比2010年同期降低2.91%。

4 結束語

滄州供電公司應用了一種新型的防竊電技術，通過在普通負荷管理系統中嵌入一個功能模塊，在硬件方面可以發現和監測到TA一次/二次短路、二次開路等竊電行為，完善了負荷管理系統的防竊電功能，并能將竊電信息上報給電能量采集與監控系統主站，使防竊電工作邁上了一個新臺階，值得推廣并大范圍投入使用。

參考文獻：

[1] 韓谷靜，殷小貢，秦 亮，等.電能計量設備防電流法竊電新技術[J]. 電測與儀表，2007，44(10)：29-32.

[2] 張伊輝，馬延峰，韓平軍. 電力負荷管理系統防電流法竊電裝置研制[J]. 電力自動化設備，2009，29(11)：132-135.