基于準實時數據的10kV專變計量裝置CT一次側分流竊電在線監測方法

林銳濤等

【摘 要】 針對目前竊電方式多種多樣，本文提出了一套基于準實時數據的10kV專變計量裝置CT一次測分流竊電模型。通過研究分析用戶正常用電與分流竊電原理，推導出用戶竊電前后功率因數相位角變化范圍并同步結合日線損分析，建立一套CT一次測分流竊電的診斷識別流程，最終通過瞬時量分析和日線損分析相互印證精確鎖定竊電行為。現有的技術只能采用現場查證的方式確認其竊電手法，而此研究只需遠程利用數學模型進行分析推斷，即可精確診斷、識別“高壓CT一次側分流竊電”。

【關鍵詞】 竊電原理 綜合瞬時量 功率因數相位角 竊電嫌疑戶 分流竊電

【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一次側分流竊電”是10kV專變計量裝置的一種常用的竊電手法，即通過將CT一次側兩個端子通過外加導線短接，減小CT一次繞組經過的電流實現竊電。這種方式具有無需開啟高壓計量箱及表計封印、可快速卸下短接線躲避檢查、恢復后現場查無實證等特點，方式隱蔽、靈活，難以查處。本文首先分析三相三線用戶正常用電情況下瞬時量各項指標之間的邏輯推算規則，再根據分流竊電原理和數據特征構建判斷規則，隨后創建一套高壓一次側分流竊電的遠程監測、診斷識別方法并結合實際案例進行說明。

2 專變瞬時量相位角、負載感容性及接線正確性推算方法

相位角依據各相有功功率、無功功率、功率因數，推算出用戶時間點相位角，判斷用戶接線正確性。

3 10KV高壓一次測分流竊電工作原理及判斷規則

3.1 高壓一次側分流竊電的邏輯推斷原理

如圖1所示，高壓一次側分流是CT一次側接線柱的L1、L2處用導線進行短接的竊電方式，其等效電路圖如圖2。

根據該等效電路圖，可推斷出UL12（CT L1、L2兩端的電壓）以及電流I1（正常一次電流）、I （被分流后剩余的一次電流）、Id（短路分流電流）之間向量的關系如下：

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

設R1+jX1=Z1∠Φ1、Rd+R1+jX1=Z1∠Φ1，則有：

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，因此與正常應計量的一次電流I1比較，實際流進CT一次線圈參與計量的電流I1的幅值大小必遠小于I1、其相位必滯后于I1一定的角度，向量圖分析如圖3：

1）高壓側分流后的幅值比例 k=I1/I1=Rd/，可見k的大小與短路線分流后的短路電阻（短路電阻=接觸電阻+導線電阻）成正比，在導線電阻不變的情況下短路線接觸越牢固則接觸電阻越小、分流比例k則越大；

2）分流相的功率因數角將比分流前滯后一個相角Φ1 =ATan[X1/（Rd+R1）]，由于（Rd+R1）〈〈X1，因此Φ1的大小主要取決于X1的大小，而不同的變比10kV電流互感器一次線圈的電抗X1相差不大，通過收集以往同類竊電案例的數據進行歸納分析，可得出40°≤Φ1≤65°的經驗值。

3.2 高壓一次側分流竊電的邏輯推斷規則

接線方式、分流相別或兩相分流短路線接觸效果不同時，將出現不同的數據特征，并可由確定其判斷規則，三相三線計量裝置高壓分流的特征見表1。

3.3 三相三線高壓一次側分流竊電的遠程監測、診斷識別流程

（1）將計量自動化系統遠程監測采集到的綜合瞬時量數據（包括U1、U3、I1、I3、P總、P1、P3、Q總、Q1、Q3、CosΦ、CosΦ1、CosΦ3、ΦU32、ΦU12、ΦI1、ΦI3）推斷出計量裝置的電壓電流回路接線方式、分相功率因數角及用電負荷的感性或容性特征。

（2）首先判斷電壓U1、U3的幅值是否在正常范圍內，如不正常則進入“欠壓法竊電或失壓故障判斷規則”，如正常則進入下一步判斷。

（3）根據綜合瞬時量按規則推算出接線方式、分相相位角及負載感容特性。

（4）判斷接線方式是否正常，如不正常則進入“錯接線或移相法竊電判斷規則”，如正常則進入下一步判斷。

（5）判斷是否存在任一分相的相位角≥50°，如果沒有則進入“二次回路短路或匝間短路竊電判斷規則”，如果存在認為該戶存在高壓分流竊電嫌疑并則進入下一步判斷。

（6）判斷電流不平衡率r和分相相位角以及各分相之間的差值，按照規則判斷可能采用的分流方式。

（7）導入該嫌疑戶在計量自動化系統一個時段內的瞬時量數據，根據規則推算出時段內每個時點的電流值和分相相位角，找出電流異常跌落時的相角拐點，并判斷當電流跌落前后的相位角拐點差值是否在40°∽60°，如果是則該拐點為竊電時間點。

（8）同時導入計量自動化系統某嫌疑戶所屬線路時段日線損，根據10kV線路時段線損分析模型推算嫌疑戶及線損拐點。

（9）判斷相位角拐點和線損拐點的日期是否相符，如果是可精確定位該竊電戶在該日期采用“高壓一次側分流”的方式竊電。

（10）如果不符合，重新選擇其他時點的綜合瞬時量繼續進行分析判斷。

4 案例分享

4.1 異常用戶竊電監測

稽查中心線損監測人員通過反竊電在線監測平臺對專變時點瞬時量異常的監測分析，發現XX漂染廠專變客戶發生電流不平衡現象，監測人員根據反竊電在線監測平臺設置的規則及典型竊電數學分析模型，對瞬時量中的電流、電壓、功率、功率因數等數值的變化進行詳細分析，初步判斷電流不平衡現象應由人為引起，該戶存在高壓側一次分流竊電嫌疑。日瞬時量自動監測見表2。

4.2 竊電異常分析

對反竊電在線監測平臺過濾出來的異常用戶做進一步的人工分析與確定，通過計量系統查看用戶時間段綜合瞬時量、線路日線損、用戶日電量，對比分析用戶正常用電與異常用電前后各項指標的變化。表3為瞬時量異常時間段部分數據，表4為瞬時量正常時間段部分數據。

（1）瞬時量分析。

通過表3和表4的對比發現用戶在正常用電情況下A相電流≈C相電流，且有功功率總=A相有功功率+C相有功功率用戶異常用電時A相電流與C相電流嚴重不平衡，且有功功率總=C相有功功率-A相有功功率。

（2）用戶相位角分析。

用戶2013-08-12 10：00時點六角圖4如下：

通過表4的分析結果對比完全能夠驗證用戶的異常屬于第1元件分流。第1元件分流條件：電流不平衡率>50%且I150°且C相相位角<50°且A相相位角-C相相位角絕對值>30°。

（3）線路線損變化與日電量對比分析。

通過表5，表6分析8月8日從線損率1.98升至6.18，損失電量從672升至2127kWh，用戶有功總電量從3015下降到1476 kWh，用戶電量差值變化為1539 kWh，結論是線路日線損升高用戶電量下降，說明此用戶是線路日線損影響戶，最終精確的定位出該用戶給重大嫌疑戶。

4.3 現場查證

針對該戶高壓一次分流的重大竊電嫌疑，用檢人員對現場進行針對性地周密部署，最終成功查獲該戶在其專變高壓計量箱A、C相一次接線柱外加短接線進行遙控高壓分流竊電的行為。

5 結語

對于10kV三相三線專變計量裝置各元件相位角、分相功率因數角、負載感容特性以及接線方式正確性的判斷，現有的技術都是根據儀器現場測量或終端遠程采集到的各元件電壓、電流相位角關系進行分析判斷；本研究，僅通過計量自動化系統（或用電信息采集系統）采集到負控終端或多功能電能表所測量的總及分元件有功功率、無功功率、功率因數等9個分量數據，通過數學模型分析判斷出各元件的相位角、分相功率因數角、負載感容特性以及接線方式正確性，并將此方法通過系統實現，目前無論各類儀器、終端、系統均無發現并應用該技術。

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