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摘要：随着用电客户的增加，以及人们对电能的日常需求的增加，部分用户出现了窃电行为。不仅为电力企业带来巨大的经济损失，还会对日产供电的稳定性和安全性造成不良影响。因此电力企业应采取有效的措施，避免用户利用电流法进行窃电。
关键词：设计思想；电流变送器；高频信号；
一、既有窃电方式和防窃电技术中的缺陷
1.主要的窃电方式
（1）电压窃电法
松动或彻底断开与电能计量设备相连接的电压回路，导致电压回路缺少相应的电压或失压，进而达到窃电的目的。
（2）电流窃电法
通过一系列措施使与电能计量设备箱连接的电流回路即计量电流互感器等发生开路、短路，从而使计量设备所测得的电流比实际用电少，进而实现窃电的目的。
（3）错相窃电法
该方法也可称之为移相窃电法，使与电能计量设备的电压回路、电流回路相接的线发生改变，从而使电能计量设备和电压、电流的关系发生改变，进而降低计量的准确性，实现窃电的目的。
（4）扩差窃电法
即通过物理手段对计量设备进行破坏，从而使其计量机理受到损毁，使计量出现误差，实现窃电的目的。
（5）表前分流窃电法
部分用户私自在计量设备前接线，致使用电的电流未能经过设备，使计电量少于实际用电，实现窃电的目的。
2.防窃电技术和存在的缺陷
针对部分用户的窃电行为，制定了相应的防窃电措施。针对电压窃电法和错相窃电法，可通过高速的交流芯片对电压、电流信号进行有效的采集，并将采集到的数据和阈值电压进行比较，进而判断当时属于欠压状态或失压状态。对电流、电压之间的相量角可通过傅立叶算法进行计算，进而实现对错相窃电法的判断。
针对扩差窃电法、表前分流窃电法，可通过电表箱、防撬铅封、专用型计量箱等硬件措施进行有效的防范。电流窃电法尤其是其中的U型窃电法即通过电流短路进行窃电的方法，该方法破坏计量的电流互感器，但对电能计量的设备以及电流互感器则未造成损坏，无论是内部损伤还是外部损伤。并且当相关人员进行用电检查时，只需将短路环取下即可躲过检查，待工作人员走后再次进行窃电。该种窃电法具有较强的隐蔽性，并且增加了电力企业防御的难度。当前阶段市场中年存在较多的技术和相应的产品宣称可以针对电流窃电法进行有效预防，但是用户仅通过非正常的接线便将这部分产品的使用功能破坏。
因此本文针对电流窃电法设疑一种新型的防窃电技术，改进电流变送器，并将两组高频率互感线圈增加到电流变送器中。计量设备发送高频率正弦波信号，并对该信号进行检测，进而对电流窃电进行实时的监测，掌握其开路、短路的实际状态。该方法与以往的电流平衡法相比，可以对二次侧的物理状态进行直接的判断，并且用户通过非正常接线无法破坏其机理，因此使用功能仍能继续使用。通过高频率的检测系统，隔离工频，进而对电流窃电法进行有效预防。
二、方电流窃电法新技术
1.设计思想
电流窃电法实际上是对CT二次侧的回路的电路结构进行改变，进而使电能的计量设备的外部阻抗发生了改变。因此设计防电流窃电法的重点，便是对CT二次侧的正常状态、开路状态和短路状态时计量设备的外部阻抗可以有效区分。通过电能计量设备发送探测信号，CT二次侧进行信号的接收在对该信号的电压均方幅度进行测量，进而实现对电能计量设备的外部阻抗的测量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆CT二次侧的回路是电感部件，所以在低频率信号下，为短路状态。所以为实现CT二次侧不同工作状态下电能计量设备的外部阻抗的有效区分，需要将探测的信号设置为高频率信号。
然而，探测信号的频率又不能过高。频率越高，信号发生和滤波成本越大，CT二次侧阻抗也会越大;当频率过高时，计量设备外部CT二次侧阻抗在正常和开路状态下都将等效为一个无穷大的阻抗，不易进行区分。同时，考虑单频信号通过阻抗部件波形不易畸变，故本防窃电技术采用50kHz正弦波为探测信号。
2.硬件实现方案及原理
（1）防窃电电流变送器
防窃电电流变送器为防电流法窃电技术的关键部件，与普通电能计量设备内部的电流变送器(只含磁芯T1及绕组l11、l12)相比，增加了2个相同的高频磁芯，即T2、T3;其原、副边绕组分别为l21、l22和l31、l32。经大量工程测试，得到低压计量用CT二次侧绕组电感量分布在3.8～13mH之间。为保证CT二次侧回路在正常、开路及短路三种状态下，电能计量设备的外部阻抗有明显差异，实验获得绕组l21、l22、l31、l32的电感量应取值120～180H之间。
（2）高频信号发生器
由于探测用高频正弦信号有一定功率要求，本技术采用电压驱动型脉宽调制器TL494直接产生50kHz方波，然后通过滤波环节产生波形良好的正弦波，工作电压为24V。采用该方式产生高频信号比专用信号发生芯片有较多的成本优势，且能达到满意的输出功率。
（3）50Hz电量交流采样
对三相交流电压、电流瞬时值进行采样，通过计算采样电量的幅值、相量角还可进行电压法窃电、电压错相法窃电以及电流错相法窃电状态的判断。
（4）主控CPULPC2138
LPC2138微控制器是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU，带有512KB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行。LPC2138带有丰富的片内外设，包括实时时钟，2个32位定时器，2个10位8路的A/D转换，47个通用I/O口等，其封装小，功耗低，性价比高，非常适合承担本技术中主控CPU的任务。它负责完成交流采样电量计算、液晶驱动以及通过A/D采样对50kHz高频信号幅值进行检测。
3.硬件测试及结果
由于低压计量用CT二次侧绕组电感量分布在3.8～13mH之间，为验证新技术的可靠性，选取二次侧绕组电感量分散较大的2个CT作对比硬件测试，其中CT1二次侧绕组的电感为12.4mH，CT2二次侧的电感量为4.3mH(用MIC4070D手持式电桥测得)。
由高频信号均方幅值显示能够明显区分CT二次侧开路、短路和正常状态，新技术对于二次侧电感量分散较大的各种CT均能准确判断其二次侧开路、短路和正常的状态，且短路判决值及开路判决值与实测信号幅值相比有较大裕量，抗干扰性能良好。
此外，采用本文硬件装置，也对CT二次侧分流情况进行了研究。当分流电阻值在0～200!时，通过调节短路、开路判决值，可检测为短路状态。当分流电阻值大于200!时，由于电能计量设备电流回路输入电阻一般为20～30，一方面分流量逐渐减小，可窃取的电能有限;另一方面可改进检测算法，达到满意的检测范围。
三、结语
针对电流窃电法，设计了一种新型的防窃电方法。改进计量设备的电流变送器，并通过增加高频率的互感线圈等对CT二次侧在正常运行状态和开路运行状态、短路运行状态进行实时性的监测。该方法具有较好的稳定性和可靠性，并具有实时性和简便性。应用该方法进行电流窃电法的防盗窃，可以在保障预防质量和效率的同时，降低成本，并且应用该方法，用户通过非正常的接线无法破坏该方法的机理，进而仍能发挥防窃电的功能。防窃电可以保障电力企业的经济效益，打击非法窃电行为，并且有利于保障供电的稳定性和安全性。
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论文作者:刘莹莹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/19
标签：窃电论文; 电流论文; 电能论文; 设备论文; 信号论文; 电压论文; 开路论文; 《防护工程》2018年第21期论文;