防窃电新技术在电力负荷管理系统中的应用

石 云，刘金亮，徐 芳

(沧州供电公司，河北 沧州 061001)

1 概述

当前，我国的窃电现象非常普遍和严重，窃电手段比以前更隐蔽，更多样化，已向高科技、智能化、专业化方向发展。目前国内防窃电的硬件电路还不成熟，原有负荷管理系统均没有实现防窃电的功能，大部分产品对窃电中经常使用的计量回路TA一次/二次短路、二次开路等窃电行为缺乏有效可靠的监测。计量回路TA一次/二次短路、二次开路等窃电行为不会对电能计量设备和TA造成任何外部或内部的损伤，一般在计量TA二次侧插接短路环，而且一旦发现有稽查人员时，可立即取下短路环，其窃电方法操作方便，隐蔽性较强，很难有效防御[1]。为了更好的解决沧州地区较严重的窃电行为，沧州供电公司在满足国家电网公司关于电力负荷管理系统的2个企业标准的基础上，开发了具有专用的防窃电硬件电路和算法的电力负荷管理系统。

2 电力负荷管理系统的防窃电新技术

2.1 防窃电硬件电路的定义及原理

2.1.1 定义

电力负荷管理系统防窃电硬件是利用新技术，将防窃电装置的功能采用模块化设计，作为一个功能电路，结合控制算法，嵌入到负荷控制终端的内部，不改变终端的外部接口和形状，外观上同普通的负荷管理系统没有太大的区别，但可以发现和监测到计量回路TA一次/二次短路、二次开路等窃电行为，完善了原有电力负荷管理系统的防窃电功能。

2.1.2 原理

无论是对TA二次侧回路实施开路或是短路的偷电行为，实质上都是改变了TA二次侧回路的电路结构，也即跨越计量元件，改变了电能计量设备的外部阻抗。识别这一窃电法的关键在于能够精确区分TA二次侧正常、短路、开路3种情况下电能计量设备的外部阻抗。因此首先对负荷管理系统的电流计量回路进行了改进，使防窃电终端中的采样模块与TA相连接，通过计量设备侧的交流信号源发射检测方波信号(以60 kHz为例)，利用方波信号对阻抗变化敏感的特性实时监测TA二次侧正常、开路及短路的物理状态,如图1所示[2]。

图1 TA二次侧开路、短路检测原理示意

方波信号的频率选择是很关键的参数，频率太低，对感抗的变化不够敏感，也容易对工频信号造成干扰，影响电能计量的精度；频率太高，TA二次侧阻抗在正常和开路状态下的阻抗都将变得很大，不宜进行区分，综合考虑，该设计采用60 kHz的正弦波为检测信号。通过防窃电装置模块向TA二次侧发出一组高频方波信号，获取TA电压幅值，窃电手段不同，微处理器采集的高频信号均方幅值也不同。

方波信号输出端串接电阻、电容后接到TA K1端，TA公共端G与方波信号回路G0端连接在一起，A、B、C分别为U、V、W三相TA方波信号幅值测试点，ZU、ZV、ZW表示TA二次回路表计的负载阻抗。回路正常工作时，从A、B、C点上测试出来的方波幅值在正常允许范围内，终端不会判断为开、短路故障状态。

当TA二次侧回路任意相出现开路时，因为检测回路电气参数发生变化，改变了原有工作状态，从A、B、C点上测试出来的方波幅值较原先正常值大0.5 V以上，从而判断TA开路，并通过终端数据接口上送到电能信息采集与监控主站。

当TA二次侧回路任意相出现短路时，因为检测回路电气参数发生变化，改变了原有工作状态，从A、B、C点上测试出来的方波幅值0.5 V以下，从而判断TA短路，并通过终端数据接口上送到电能信息采集与监控主站。

2.2 检测算法

试验阶段分析TA二次侧分流情况。当分流电阻值小于一定阀值时，通过调节短路、开路判断值，可以检测为短路状态。当分流电阻值大于一定阀值时，一方面分流量逐渐减小，可以窃取的电能有限。这种TA短路、开路检测方法可以准确地判断出变比在600 A/5 A及以下的TA开路短路故障，另一方面可以改进检测算法，也可以检测变比在600 A/5 A至1 500 A/5 A的TA异常开路和短路故障，从而达到满意的检测范围，即可准确可靠的识别出这一类的窃电行为。

2.3 上报流程

基于以上检测原理，构建如图2所示的发现故障后上报给主站系统的流程示意图，嵌入负荷管理系统中的防窃电装置将检测到的计量回路TA一次/二次短路、二次开路故障状态通过原有负荷管理系统的通信接口传送到电能量采集与监控系统中，反映给主站人员。

图2 故障情况上报流程

3 应用效果

具有硬件防窃电功能的电力负荷管理系统，运用了新的技术手段，加强和完善了防窃电硬件功能，在不影响原有窃电行为监测功能的基础上，新增加了对计量回路TA一次/二次短路、二次开路等窃电行为的监测和报警，主站工作人员通过报警信息可以立刻查找到发生异常的终端，并通知负荷管理中心及时进行检查、核实、处理，查处窃电和处理计量故障的效率高，完善了防窃电功能。应用嵌入电力负荷管理系统的防窃电装置，不仅能够准确识别发生在计量回路TA一次/二次短路、二次开路的窃电手段，实时性、可靠性、灵敏度高，而且不影响电能计量的精度，为供电企业提高供电质量和服务水平，减少线损提供了技术手段。防窃电模块结构简单、体积小、重量轻，能方便的嵌入终端内部[2]，便于使用。沧州供电公司2010年售电量累计158.92亿kWh,同比增长12.21%，10 kV综合线损累计7.23%，比2009年同期降低2.53%；2011年售电量累计183.96亿kWh，同比增长15.75%,10 kV综合线损累计7.02%，比2010年同期降低2.91%。

4 结束语

沧州供电公司应用了一种新型的防窃电技术，通过在普通负荷管理系统中嵌入一个功能模块，在硬件方面可以发现和监测到TA一次/二次短路、二次开路等窃电行为，完善了负荷管理系统的防窃电功能，并能将窃电信息上报给电能量采集与监控系统主站，使防窃电工作迈上了一个新台阶，值得推广并大范围投入使用。

参考文献：

[1] 韩谷静，殷小贡，秦 亮，等.电能计量设备防电流法窃电新技术[J]. 电测与仪表，2007，44(10)：29-32.

[2] 张伊辉，马延峰，韩平军. 电力负荷管理系统防电流法窃电装置研制[J]. 电力自动化设备，2009，29(11)：132-135.