一種帶補償計量的防強磁竊電方法*

林帆 曾昭杰 劉偉楠 王通 陳培東 林茂青

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一種帶補償計量的防強磁竊電方法*

林帆1曾昭杰2劉偉楠1王通1陳培東1林茂青2

（1.廣東電網有限責任公司潮州供電局 2.廣東立德電氣有限公司）

針對強磁竊電，提出一種帶補償計量的防竊電方法。根據分析竊電補償原理及計量方法，推導強磁竊電判斷的依據，提出帶補償計量方法。根據電流互感器的誤差可計算竊取電量，并進行追回。仿真結果表明：直流偏磁增大，電流畸變更加嚴重，計量誤差增大，從而驗證本防竊電方法檢測有效性。

強磁竊電；補償計量；直流偏磁

0 引言

隨著電力行業市場化改革的深入進行，電力企業工作重心轉向創造和維護自身的經濟效益。越來越多的高科技竊電方式讓電力公司深受困擾，強磁竊電是其中的一種，這促使社會對電能計量裝置異常問題給予更大關注。強磁竊電即利用強磁鐵的磁通對電能表內的互感器進行干擾，使互感器磁飽和，表內互感器感應不到電流或感應電流小于實際電流，從而達到竊電目的。近年很多專家學者在防竊電方法及裝置研發等方面做了大量工作，頗有成效[1-5]。如，劉昭玥等（2013）提出一種高頻強磁竊電監測記錄裝置[3]，以磁簧管、電阻、電容順序串聯組成的強磁檢測支電路和感應天線、檢波二極管、放大三極管順序串聯組成的高頻干擾檢測支電路來檢測高頻竊電及強磁竊電，該裝置雖然專門針對強磁竊電設計了監測電路，但由于監測電路過于簡單，容易因天然磁場或非人為因素而產生誤判，效果較差；張嵐等（2015）提出一種防竊電系統[4]，包括用戶側防竊電單元和高低壓側防竊電單元，用戶側用于防止破壞電表竊電，該方法雖然對電表的運行狀況進行監測，理論上可以監測所有對電表側的竊電行為，但是需要對電表進行改裝，結構復雜、耗費較大，且對強磁竊電行為的靈敏度不夠，有可能無法判斷出強磁竊電；牛紅利等（2015）提出一種強磁場竊電自動報警系統[5]，該系統基于單片機控制電路霍爾效應感應器，當磁場大于電能表的臨界值時，發出警報，該裝置雖然能較準確判斷出強磁竊電行為，但是霍爾效應感應器的信號易受溫度影響，霍爾器件易受外磁場干擾影響，并且整個系統的成本較高，不適合大量普及。

雖然以上方法都有一定的研究價值，但均存在共同不足，即沒有提出有效計算缺失電量的方法。因此，本文提出一種帶補償計量的防強磁竊電方法，以解決現有技術中存在的問題。

1 防強磁竊電帶補償計量方法

強磁竊電的原理是強磁場使計量用電流互感器鐵芯磁飽和[2]，從而導致電能計量異常。

帶補償計量的防強磁竊電方法設計流程圖如圖1所示。

圖1 帶補償計量的防強磁竊電方法設計流程圖

圖2 電磁式電流互感器和羅氏線圈的電流波形示意圖

步驟3 采取找出波形相位零點的方式來調整羅氏線圈和電磁式電流互感器的波形，使得2個波形的數據能在同一個時刻進行比較。

強磁竊電影響電流互感器的傳變特性，即改變電流互感器的輸出電流。由于電壓基本不變，故強磁干擾前后，電能與電流成正比，由此可得補償電量公式為

最后將竊電數據記錄、上傳至電網系統并報警。

步驟5 以一定的檢測間隔（間隔可通過需求進行調整）重復以上步驟。

2 仿真測試

設定系統中無直流偏磁和剩磁，調節斷路器合閘時間使電流互感器達到暫態飽和。從短路時刻開始觀察電流互感器的暫態飽和波形，如圖3所示。

圖3 電流互感器暫態飽和仿真波形

為模擬竊電補償，在計算機上進行仿真測試。仿真時，設定直流電流dc分別為0.5％n，10％n（n為電流互感器空載時電流），不同直流偏磁下電流互感器勵磁電流峰值如表1所示。

表1 不同直流偏磁下勵磁電流峰值

由表1可以看出：

1）直流偏磁增大，電流畸變更加嚴重，即計量誤差增大；勵磁電流正半周峰值進一步增大，負半周幾乎沒有波形；

2）當直流電流大于4.6 A后，由于互感器鐵芯材料已高度飽和，負半周勵磁電流波形峰值僅為0.1074 A；當直流電流達到9 A時，負半周勵磁電流波形峰值僅為0.0018 A，電流已接近為零。結果表明：由于勵磁電流發生畸變，電流互感器傳變特性發生偏差，從而達到竊取電量目的，說明本文提出的防強磁竊電方法通過監測電流互感器的變化，能有效檢測到強磁場對電能計量的影響。

3 結論

本文研究帶補償計量的防強磁竊電方法，主要完成的工作如下：

1）提出一種判斷準確性高，同時還能進行補償計量的防強磁竊電方法；

2）通過計算羅氏線圈最大誤差與預處理部分的誤差，作為是否存在強磁竊電的依據，提高判斷準確性。

[1] 魏梅芳,吳細秀,胡國昭,等.變壓器中低頻暫態模型研究綜述[J].變壓器,2016,53(9):22-30.

[2] 李長云,李慶民,李貞,等.直流偏磁條件下電流互感器的傳變特性[J].中國電機工程學報,2010,30(19):127-132.

[3] 劉昭玥.高頻強磁竊電監測記錄裝置:中國,201320388578. X[P]. 2013-07-02.

[4] 張嵐,趙衛華,丁博,等.防竊電系統:中國,201510680766.3 [P]. 2015-10-19.

[5] 牛紅利,薛鎮,向維,等.一種強磁場竊電自動報警裝置及其控制方法:中國,201510244157.3 [P].2015-05-14.

Anti-Strong Magnetic Stealing Method with Compensation Metering

Lin Fan1Zeng Zhaojie2Liu Weinan1Wang Tong1Chen Peidong1Lin Maoqing2

(1.Guangdong Power Grid Co., Ltd. Chaozhou Power Supply Bureau 2.Guangdong Lide Electric Co., Ltd.)

The compensation measurement method of anti-theft tape is proposed by strong magnetic interference. By analyzing the principle and measurement method of electric theft compensation, analyzing the judgment basis of magnetic theft, the measurement method with compensation is put forward. According to the error of the current Transformer, the stolen electricity can be calculated and recovered. The simulation results show that the detection effectiveness of this method is verified by the increase of DC partial magnetism, the more serious distortion of current and the increase of measurement error.

Strong Magnetic Theft; Compensation Measurement; DC Bias

林帆，男，1972年生，本科，工程師，主要研究方向：電力系統自動化。E-mail: 352991620@ qq.com

曾昭杰，男，1974年生，本科，高級實驗師，主要研究方向：電力系統自動化、計算機仿真。

劉偉楠，男，1987年生，本科，經濟師，主要研究方向：電力工程、電力市場營銷。

王通，男，1982年生，碩士，工程師，主要研究方向：電力系統及自動化。

陳培東，男，1980年生，本科，工程師，主要研究方向：電力系統自動化。

林茂青，男，1977年生，本科，工程師，主要研究方向：電力工程。

基金項目：潮州供電局營銷創新項目（0351002017030102SC00049）