一种带补偿计量的防强磁窃电方法*

林帆 曾昭杰 刘伟楠 王通 陈培东 林茂青



一种带补偿计量的防强磁窃电方法*

林帆1曾昭杰2刘伟楠1王通1陈培东1林茂青2

（1.广东电网有限责任公司潮州供电局 2.广东立德电气有限公司）

针对强磁窃电，提出一种带补偿计量的防窃电方法。根据分析窃电补偿原理及计量方法，推导强磁窃电判断的依据，提出带补偿计量方法。根据电流互感器的误差可计算窃取电量，并进行追回。仿真结果表明：直流偏磁增大，电流畸变更加严重，计量误差增大，从而验证本防窃电方法检测有效性。

强磁窃电；补偿计量；直流偏磁

0 引言

随着电力行业市场化改革的深入进行，电力企业工作重心转向创造和维护自身的经济效益。越来越多的高科技窃电方式让电力公司深受困扰，强磁窃电是其中的一种，这促使社会对电能计量装置异常问题给予更大关注。强磁窃电即利用强磁铁的磁通对电能表内的互感器进行干扰，使互感器磁饱和，表内互感器感应不到电流或感应电流小于实际电流，从而达到窃电目的。近年很多专家学者在防窃电方法及装置研发等方面做了大量工作，颇有成效[1-5]。如，刘昭玥等（2013）提出一种高频强磁窃电监测记录装置[3]，以磁簧管、电阻、电容顺序串联组成的强磁检测支电路和感应天线、检波二极管、放大三极管顺序串联组成的高频干扰检测支电路来检测高频窃电及强磁窃电，该装置虽然专门针对强磁窃电设计了监测电路，但由于监测电路过于简单，容易因天然磁场或非人为因素而产生误判，效果较差；张岚等（2015）提出一种防窃电系统[4]，包括用户侧防窃电单元和高低压侧防窃电单元，用户侧用于防止破坏电表窃电，该方法虽然对电表的运行状况进行监测，理论上可以监测所有对电表侧的窃电行为，但是需要对电表进行改装，结构复杂、耗费较大，且对强磁窃电行为的灵敏度不够，有可能无法判断出强磁窃电；牛红利等（2015）提出一种强磁场窃电自动报警系统[5]，该系统基于单片机控制电路霍尔效应感应器，当磁场大于电能表的临界值时，发出警报，该装置虽然能较准确判断出强磁窃电行为，但是霍尔效应感应器的信号易受温度影响，霍尔器件易受外磁场干扰影响，并且整个系统的成本较高，不适合大量普及。

虽然以上方法都有一定的研究价值，但均存在共同不足，即没有提出有效计算缺失电量的方法。因此，本文提出一种带补偿计量的防强磁窃电方法，以解决现有技术中存在的问题。

1 防强磁窃电带补偿计量方法

强磁窃电的原理是强磁场使计量用电流互感器铁芯磁饱和[2]，从而导致电能计量异常。

带补偿计量的防强磁窃电方法设计流程图如图1所示。

图1 带补偿计量的防强磁窃电方法设计流程图

图2 电磁式电流互感器和罗氏线圈的电流波形示意图

步骤3 采取找出波形相位零点的方式来调整罗氏线圈和电磁式电流互感器的波形，使得2个波形的数据能在同一个时刻进行比较。

强磁窃电影响电流互感器的传变特性，即改变电流互感器的输出电流。由于电压基本不变，故强磁干扰前后，电能与电流成正比，由此可得补偿电量公式为

最后将窃电数据记录、上传至电网系统并报警。

步骤5 以一定的检测间隔（间隔可通过需求进行调整）重复以上步骤。

2 仿真测试

设定系统中无直流偏磁和剩磁，调节断路器合闸时间使电流互感器达到暂态饱和。从短路时刻开始观察电流互感器的暂态饱和波形，如图3所示。

图3 电流互感器暂态饱和仿真波形

为模拟窃电补偿，在计算机上进行仿真测试。仿真时，设定直流电流dc分别为0.5％n，10％n（n为电流互感器空载时电流），不同直流偏磁下电流互感器励磁电流峰值如表1所示。

表1 不同直流偏磁下励磁电流峰值

由表1可以看出：

1）直流偏磁增大，电流畸变更加严重，即计量误差增大；励磁电流正半周峰值进一步增大，负半周几乎没有波形；

2）当直流电流大于4.6 A后，由于互感器铁芯材料已高度饱和，负半周励磁电流波形峰值仅为0.1074 A；当直流电流达到9 A时，负半周励磁电流波形峰值仅为0.0018 A，电流已接近为零。结果表明：由于励磁电流发生畸变，电流互感器传变特性发生偏差，从而达到窃取电量目的，说明本文提出的防强磁窃电方法通过监测电流互感器的变化，能有效检测到强磁场对电能计量的影响。

3 结论

本文研究带补偿计量的防强磁窃电方法，主要完成的工作如下：

1）提出一种判断准确性高，同时还能进行补偿计量的防强磁窃电方法；

2）通过计算罗氏线圈最大误差与预处理部分的误差，作为是否存在强磁窃电的依据，提高判断准确性。

[1] 魏梅芳,吴细秀,胡国昭,等.变压器中低频暂态模型研究综述[J].变压器,2016,53(9):22-30.

[2] 李长云,李庆民,李贞,等.直流偏磁条件下电流互感器的传变特性[J].中国电机工程学报,2010,30(19):127-132.

[3] 刘昭玥.高频强磁窃电监测记录装置:中国,201320388578. X[P]. 2013-07-02.

[4] 张岚,赵卫华,丁博,等.防窃电系统:中国,201510680766.3 [P]. 2015-10-19.

[5] 牛红利,薛镇,向维,等.一种强磁场窃电自动报警装置及其控制方法:中国,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，工程师，主要研究方向：电力系统自动化。E-mail: 352991620@ qq.com

曾昭杰，男，1974年生，本科，高级实验师，主要研究方向：电力系统自动化、计算机仿真。

刘伟楠，男，1987年生，本科，经济师，主要研究方向：电力工程、电力市场营销。

王通，男，1982年生，硕士，工程师，主要研究方向：电力系统及自动化。

陈培东，男，1980年生，本科，工程师，主要研究方向：电力系统自动化。

林茂青，男，1977年生，本科，工程师，主要研究方向：电力工程。

基金项目：潮州供电局营销创新项目（0351002017030102SC00049）