摘要：本文介绍了磁场及电磁场干扰窃电的检测系统及其检测装置。该系统实时检测用电计量点及其周边当前的电场强度信号和磁感应强度信号，同时实时获取检测位置。当电场强度信号超出电场强度阈值，和/或磁感应强度信号超出磁感应强度阈值时，则将其与检测位置进行绑定并将绑定后的数据作为检测数据通过无线通信网络发送至上位机处理。从而实现了对强磁场干扰窃电和强电磁场干扰窃电的检测。
关键词：磁场；电磁场；窃电；GPRS通信
窃电行为由于其隐蔽性、分散性及多样化等特点，严重损害了供电企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序。随着智能电能表的广泛应用，简单的窃电方法逐渐减少，针对智能电能表的高科技窃电方法层出不穷。
一、技术背景
用户利用专用高科技智能化的大功率无线技术对电能表进行干扰窃电的方法在有些地区窃电猖獗，已有漫延之势，其利用窃电装置的大功率无线信号对电能表的CPU进行干扰，使电能表不能正常工作，不计或少计电量，还可随时恢复电能表计量，这种窃电方法操作时间短，隐蔽性非常强，且在表箱外发射大功率信号就能达到干扰电能表的目的，不动任何电力设备，所以供电部门在明知其窃电的情况下却在现场找不到任何蛛丝马迹。有的供电部门为了能全面监控用户，投资大量资金安装了远程监控系统，但应用后发现，因上述窃电方法使电能表本身少计电量，系统根本无法判断其是负荷减小还是窃电行为，即使能判断出其正在窃电，马上去用户现场核查，也因其窃电器操作时间短，在核查人员赶到时，已经无法找到任何窃电的线索。由于对这种高科技智能化窃电方式供电系统尚无有效的防范方式，结果导致其在某些地方迅速扩展，造成线损升高，损失巨大。另外。强磁铁也很容易让多功能电能表内部的CT采样饱和，影响视在功率。此种方法窃电成本低，难发现。如果几块磁铁串联在一起，还能够让电能表内部电源不能正常工作，表现为电能表失电。从而在不破坏铅封的情况下，达到窃电目的。
二、窃电机理分析
在智能电能表运行现场，人为原因造成的强电磁干扰对对智能电能表干扰最严重。窃电者通过各种方式制作高频高压干扰源，干扰电能表正常工作。为了准确有效地反映高频电磁干扰源的特性，干扰源的建模必须能够建立影响智能电能表正常运行的电磁干扰因素。对于高频电击器来说，要建立电场和磁场的细节，必须提取出电击器线圈的辐射特性。
电池的直流电源通过放大、整流升压到直流30 kV，通过高压电容充电蓄能，当电容充满电后通过前方的放电电极放电，产生拉弧现象。此时，会在圆形线圈中通过脉冲电流，进而在其周围产生高频变化的磁场。这种干扰源功率小但电压极高，电源采用2～4节可充电的镍氢电池或锂电池，体积小，便于藏匿。由于干扰源电压能达到10。100 kV，加上放电线圈的影响，可产生2 MHz左右的高频高压电磁波辐射。当放电线圈靠近表计放电时．由电磁感应原理可知，表计内部线路会感应出同样频率的脉冲，脉冲幅值可达数百伏．对表计3．3 V或5 V的弱电系统形成极大伤害，甚至会造成MCU死机，或者直接击穿晶体管而损坏。不论是死机还是损坏，智能电能表均不再能进行计量，从而达到窃电目的。将干扰源的空一tL，线圈靠近环路线圈，得到感应电压波形。每一纵格代表200 V，电击器线圈的能量在数字示波器上可以感应到高达数千伏的电压，通过辐射与传导耦合，能量会传递到智能电能表的内部，直接损坏CPU及计量芯片。
目前，通过对现场发现的表计进行分析，高压电击器故障现象分为两种：一种是直接击坏，另一种是电击后表计黑屏死机，再电击一次即可恢复。对于这种窃电方式，当检测到外部强电磁干扰时，实现对电能表跳闸断电，阻止窃电行为，并上报采集系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但在实际情况下，往往电能表来不及上报，表计已经烧毁，这种方法不能从根本上解决此问题。因此，要从根本上解决由电磁脉冲干扰窃电带来的影响及损失，必须对智能电能表进行改进。
三、具体工作流程
1.参数设置。首先是阀值的设置。强磁场、强电磁场的阀值通过外接接口，设置并存储在数据存储模块的某一特定区域内。按照我国《环境电磁波卫生标准》（GB9175-88）电场的阀值的最大值为40V/m。电能表正常工作情况下，电磁兼容测试环境的最大允许值为10V/m。为此，电磁辐射的场强的阀值可以定为40V/m[9]。按照国际非电离辐射委员会50/60Hz电磁场限值（有效值），最大磁场强度为25mT，日常生活中（包括地磁）磁场强度都会在1mT以下。综合各方因素，磁场强度阀值设定为25mT。登录站点的设置。GPRS模块会登录指定的站点，该站点的设置方法同上。
2.强电磁场及强磁场检测模块的工作流程。强电磁场检测模块，首先将电磁场的阀值40V/m读到模块中，作为数据比对的基准。该模块将捕获到的连续的电磁波信号转换成为连续模拟电压信号，A/D转换芯片以每秒1次的速度，不断将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。如果是在正常的情况下，该信号的强度可能会小于10V/m。远小于设定的阀值。但是当模块随着载体进入强电磁场的范围内，该信号将会迅速增加，并远远超过正常的范围，当数值超过设定的阀值，检测模块首先会加大数据的采集周期，每0.1秒采集一次数据，并将此后一段时间内采集的数据最大值放在一个指定的区域[10]。与此同时，会向中央数据处理模块发送紧急中断信号，迫使中央数据处理模块跳出正常的工作流程，响应检测模块发出的中断信号，并发出关闭此中断信号。检测模块接收到关中断信号后，将屏蔽中断信号的发出，直到检测的信号小于阀值的50%。之后，模块再次进入正常的工作状态。不在屏蔽中断信号的发生，并回复原来的采集周期，每秒10次。强磁场检测流程同上略。
3.GPS数据的获取。GPS模块每秒都会发出一个标准的秒脉冲，然后在通过串口写入数据总线一个字符串，其中包括刚才发送的秒脉冲的时间，以及此刻的经纬度。中央数据处理模块不断地分解每隔一秒GPS所发送的信息，从而不断获取准确的时间信息和地理信息。例如：当前的时间某年的星期四，23点52分13秒，位置东经116度14分，北纬40度23分。
4.信息合成。中央数据处理模块在受到电磁场检测模块的中断请求后，会不断地读取电磁场检测模块的检测数据（也就是该模块在不断记录的那个最大值），直到电磁波信号恢复正常。此时就获得了一条信息：电磁场强度2.11V/m，时间是某年星期四，23点52分13秒，位置东经116度14分，北纬40度23分。中央数据处理模块，此刻将启动无线通信模块，信息将通过该模块发送出去。
5.信息的发送。GPRS无线通信模块启动后，将自动登录指定的站点（已经设置在数据存储模块中）。随后将生成的信息发送。同时也会将该数据的备份，存储到数据存储模块中。
6.后台数据库的处理。后台数据库根据传送上来的经纬度信息，可以确定或重点怀疑该计量点的用户有窃电行为，并从系统中调出业务台帐、业务卡、工作传票、抄表卡、资产卡、电费票据、电费台帐、各类报表等，为日后开展用电检查工作，提供明显的稽查线索。
强电磁干扰窃电具有隐蔽性强的特点，窃电实施方便，现场认证非常困难。随着企业、家庭用户用电量的不断增长，个别单位及个人采取各种手段盗窃电能来减少电费支出，严重损害了供电企业的合法权益，扰乱了正常的供用电秩序，而且给安全用电带来严重威胁。
参考文献：
［１］马涛．智能电能表中窃电与防窃电技术分析［Ｊ］．湖南电力，2014
［２］吴泗洪．对几种防窃电电路的功能分析［Ｊ］．电测与仪表，2014，３６（７）：８－１０．
论文作者:窦宏伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第36期
论文发表时间:2019/6/10
标签：窃电论文; 模块论文; 电能表论文; 信号论文; 干扰论文; 磁场论文; 电磁场论文; 《电力设备》2018年第36期论文;