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摘要：据电力部门统计，在高压电力计量系统所有窃电方式中，对电能表电流线圈短接进行分流窃电是一种发生频率较高的窃电方式。虽然近些年来，许多学者以及技术人员对此提出了许多不同的解决的办法，但是均不能够较好解决这个问题。再者，尽管目前市场上有很多产品声称己具备防分流法窃电功能，但均存在一定的缺陷：难以做出准确判断、不能够准确地追算出损失电量、实时监控能力差。基于此，本文针对电力计量系统防分流窃电技术进行了研究。
关键词：电力计量系统；分流窃电；预防
引言：经济的高速发展使得整个社会对电力电量的需求呈现快速增长趋势，在用电量逐年增大的过程中，一些个人或企业受经济利益驱动，使用了多种技术手段进行窃电，以降低企业的运行成本。这种行为对电力相关企业带来了非常大的经济损失。对现有数据进行分析可以看出，窃电的主要方式为分流窃电，即对用于计量电量的电能表的电流端子进行短接等处理。这种窃电方式不仅可以帮助用户减少使用电量的计量，还具有检测难度高、不易察觉等特点。为增强对分流窃电行为的检测效果，降低或避免电力企业的经济损失，必须在电力计量系统中采取必要的防分流窃电措施。
1、电力计量系统概述
我国目前所使用的电力计量方式主要有三种：高供高计、高供低计以及低供低计。其中，高供高计方式主要针对供电电压高于10KV的供电系统，需要使用到高壓电压和电流互感器；高供低计方式主要针对10KV以下的供电系统，需要使用低压电流互感器；低压低计主要用于对城乡普通用户的供电系统进行计量，不需要使用额外的计量设备，只需要使用普通的电能表即可完成计量工作[1]。
针对电力计量系统的分流窃电技术主要集中在高压电力用户中，该类用户用电需求量大，在窃电所带来的经济效益明显，很难得到准确的监测。因而在电力计量系统中所采取的防分流窃电技术也主要集中在高压电力计量系统中。
2、分流窃电检测理论模型
实际应用中，高压电力系统所使用的接线方式以三相三线制为主，这种情况下的电能表对电量进行计量时需要分别计量多个电流线圈的电流量才能够获得准确的电能使用情况。若对三相电路中接入电能表的线路进行部分短接则会造成某一部分线路的短接，使得实际流入电能表中用于计量的电流量与使用量之间出现差值，从而达到窃电的目的。
考虑到计量系统中A相和C相的电流互感器连接方式相同，可以建立计量模型如下图1。图1中将三相计量系统中不同连接范围的导线阻抗以及电能表所具有的内部阻抗进行了等效。图2为采用了分流窃电技术后的等效电路模型。
从上式中可以看出，理想情况下的电流互感器二次绕组端的电压与电流比要大于为分流窃电后的电压与电流比[2]。也就是说，通过监测计量系统中得到的电压与电流比即可判断该计量系统中是否存在分流窃电现象。在系统设计的过程中，为了确保系统设计顺利进行，提高设计系统的设计效率，采用了分模块设计及分模块调试，并结合实际情况，首先设计监测终端的数据显示部分，该部分的设计与调试成功为其余模块设计和调试提供了平台。并且，在监测终端GSM通信模块设计调试和监控中心GSM通信模块设计调试的过程中，借助了手机设备，这样有效提高了通信模块设计和调试。为了真实模拟实际情况电能表电流线圈被短接分流窃电故障，在试验过程中采用不同的短接导线，运行测试数据如表4一1所示，其中K为分流导线阻抗Z。与电能表电流线圈阻抗Z。的比值；U。、为电流互感器TAI的二次绕组端电压；Ia为电流互感器TAI二次回路的电流；UMN/Ia为U，N和Ia比值。
3、分流检测监控技术
针对第2节中提出的监测参数可以设计一种检测电压电流比的分流监控装置，利用该装置对高压电力计量系统中的电压电流比进行实时监测。系统主要由数据采集电路、单片机以及相关的外围设备构成[3]。
3.1单片机
在单片机的型号选择方面可以采用AT公司生产的ATmega16处理器，该处理器的16K内置ROM可用于存储处理器的执行程序，ISP串行接口可用于连接通用计算机进行程序下载和数据上传[4]。除此之外，ATmega16处理器还集成了多种系统级功能，可有效降低防分流窃电系统的实现难度。
3.2数据采集器
数据采集器主要功能是对用于进行电能计量的电压值和电流值进行数据采集。由于ATmega16处理器中内置ADC部件，故数据采集器所采集的数据信息可直接输入到单片机中进行数据处理。需要注意的是，在进行数据采集时，需要对A相线路以及C相线路的电压分别进行采集。
3.3按键模块
按键使用单片机的P2口，共设有6只按键，四个方向键、一个返回键和一个确定键，利用这些按键和显示器，可以实现日历、时钟的校准，各种数据查询及专业人员管理数据等[5]。
按键设计与ATmegal6单片机的接口电路如图4一5所示，按键设计以单片机的PD6、PDS、PD4各管脚作为输入线，PD3、PDZ管脚作为输出。其按键设计工作原理是：
①检查是否有按键按下，其方法是：输出扫描码，使所有行线为0.然后读入列线状态，检查是否有列线为0.若有，则表明有行线和列线接通，意味着有按键按下；
②去抖动：当有按键按下时，延时20ms左右，待抖动消失后，在稳定状态下进行被按键识别；
③被按键识别：从第O行第O列开始，顺序对所有按键编号。通过逐步扫描确定被按键的编号。具体定位方法是：从第O行开始，每扫描一行时，令该行对应的行线为O，其余行线为1，然后读入列线状态，检查是否有列线为0.若无，则行号加1，顺序扫描下一行；若有，则查出状态为O的列号，由该列号和正在扫描的行号即可确定被按键的编号；
④产生键码：根据扫描得到的键编号查找键盘编码表，获得与被按键功能对应的键码。然后根据键码转去执行相应子程序。
3.4其他外围设备
为配合搭建分流窃电监测系统，除了上述两部分核心器件外还需要在系统中配置数据存储芯片、时钟芯片、液晶显示器以及操作所使用的键盘等。这些外围设备可以为分流窃电监测系统提供数据和状态的记录与显示、时钟的同步、功能变更等功能。
3.5软件实现
为保证防分流窃电技术能够得到正确的执行和应用，需要对整个分流窃电监测系统进行软件编程实现，保证各项功能正常运行。系统启动时首先需要对核心器件单片机进行初始化，并使用时钟信号对整个系统中各部分电路进行同步[6]。初始化完毕后系统进入监测状态，数据采集电路定时对电力计量系统中的端电压值和电流值进行采集，单片机按照预定参数对所采集到的数据进行处理获得比较结果。若比较结果超出正常范围时，系统发出警报并对当前的状态进行记录；若比较结果在正常范围内，则重新进入监控状态对电力计量系统进行监控。
总结：
本文针对高压电力系统理想情况和发生分流窃电行为情况下的计量电路进行了数据建模，基于该模型对电力计量系统的相关参数进行了分析和研究，进而确定了对比电流互感器端电压和回路电流比值来判断是否存在分流窃电行为的防分流窃电方案。理论分析及实际应用表明，该方案是可行的。
参考文献：
[1]胡林.基于高压智能采集终端的防窃电应用研究[D].湖南：湖南大学，2010.
[2]程海花.基于电能量采集与分析系统的窃电检测的研究[D].湖北：武汉大学，2012.
[3]张素君.高压电力计量系统故障分析与检测[D].河南：河南大学，2013.
[4]韩松林，尚德祖.对几种新型电能表防窃电功能的辨识[J].电测与仪表，2012，39（43）：46-49
[5]吕治安，肖艳萍.一种智能化防窃电监测仪的设计与开发[J].电子测量技术，2012，29（5）：93-95.
关键词：电力计量系统；分流窃电；预防
引言：经济的高速发展使得整个社会对电力电量的需求呈现快速增长趋势，在用电量逐年增大的过程中，一些个人或企业受经济利益驱动，使用了多种技术手段进行窃电，以降低企业的运行成本。这种行为对电力相关企业带来了非常大的经济损失。对现有数据进行分析可以看出，窃电的主要方式为分流窃电，即对用于计量电量的电能表的电流端子进行短接等处理。这种窃电方式不仅可以帮助用户减少使用电量的计量，还具有检测难度高、不易察觉等特点。为增强对分流窃电行为的检测效果，降低或避免电力企业的经济损失，必须在电力计量系统中采取必要的防分流窃电措施。
1、电力计量系统概述
我国目前所使用的电力计量方式主要有三种：高供高计、高供低计以及低供低计。其中，高供高计方式主要针对供电电压高于10KV的供电系统，需要使用到高壓电压和电流互感器；高供低计方式主要针对10KV以下的供电系统，需要使用低压电流互感器；低压低计主要用于对城乡普通用户的供电系统进行计量，不需要使用额外的计量设备，只需要使用普通的电能表即可完成计量工作[1]。
针对电力计量系统的分流窃电技术主要集中在高压电力用户中，该类用户用电需求量大，在窃电所带来的经济效益明显，很难得到准确的监测。因而在电力计量系统中所采取的防分流窃电技术也主要集中在高压电力计量系统中。
2、分流窃电检测理论模型
实际应用中，高压电力系统所使用的接线方式以三相三线制为主，这种情况下的电能表对电量进行计量时需要分别计量多个电流线圈的电流量才能够获得准确的电能使用情况。若对三相电路中接入电能表的线路进行部分短接则会造成某一部分线路的短接，使得实际流入电能表中用于计量的电流量与使用量之间出现差值，从而达到窃电的目的。
考虑到计量系统中A相和C相的电流互感器连接方式相同，可以建立计量模型如下图1。图1中将三相计量系统中不同连接范围的导线阻抗以及电能表所具有的内部阻抗进行了等效。图2为采用了分流窃电技术后的等效电路模型。
从上式中可以看出，理想情况下的电流互感器二次绕组端的电压与电流比要大于为分流窃电后的电压与电流比[2]。也就是说，通过监测计量系统中得到的电压与电流比即可判断该计量系统中是否存在分流窃电现象。在系统设计的过程中，为了确保系统设计顺利进行，提高设计系统的设计效率，采用了分模块设计及分模块调试，并结合实际情况，首先设计监测终端的数据显示部分，该部分的设计与调试成功为其余模块设计和调试提供了平台。并且，在监测终端GSM通信模块设计调试和监控中心GSM通信模块设计调试的过程中，借助了手机设备，这样有效提高了通信模块设计和调试。为了真实模拟实际情况电能表电流线圈被短接分流窃电故障，在试验过程中采用不同的短接导线，运行测试数据如表4一1所示，其中K为分流导线阻抗Z。与电能表电流线圈阻抗Z。的比值；U。、为电流互感器TAI的二次绕组端电压；Ia为电流互感器TAI二次回路的电流；UMN/Ia为U，N和Ia比值。
3、分流检测监控技术
针对第2节中提出的监测参数可以设计一种检测电压电流比的分流监控装置，利用该装置对高压电力计量系统中的电压电流比进行实时监测。系统主要由数据采集电路、单片机以及相关的外围设备构成[3]。
3.1单片机
在单片机的型号选择方面可以采用AT公司生产的ATmega16处理器，该处理器的16K内置ROM可用于存储处理器的执行程序，ISP串行接口可用于连接通用计算机进行程序下载和数据上传[4]。除此之外，ATmega16处理器还集成了多种系统级功能，可有效降低防分流窃电系统的实现难度。
3.2数据采集器
数据采集器主要功能是对用于进行电能计量的电压值和电流值进行数据采集。由于ATmega16处理器中内置ADC部件，故数据采集器所采集的数据信息可直接输入到单片机中进行数据处理。需要注意的是，在进行数据采集时，需要对A相线路以及C相线路的电压分别进行采集。
3.3按键模块
按键使用单片机的P2口，共设有6只按键，四个方向键、一个返回键和一个确定键，利用这些按键和显示器，可以实现日历、时钟的校准，各种数据查询及专业人员管理数据等[5]。
按键设计与ATmegal6单片机的接口电路如图4一5所示，按键设计以单片机的PD6、PDS、PD4各管脚作为输入线，PD3、PDZ管脚作为输出。其按键设计工作原理是：
①检查是否有按键按下，其方法是：输出扫描码，使所有行线为0.然后读入列线状态，检查是否有列线为0.若有，则表明有行线和列线接通，意味着有按键按下；
②去抖动：当有按键按下时，延时20ms左右，待抖动消失后，在稳定状态下进行被按键识别；
③被按键识别：从第O行第O列开始，顺序对所有按键编号。通过逐步扫描确定被按键的编号。具体定位方法是：从第O行开始，每扫描一行时，令该行对应的行线为O，其余行线为1，然后读入列线状态，检查是否有列线为0.若无，则行号加1，顺序扫描下一行；若有，则查出状态为O的列号，由该列号和正在扫描的行号即可确定被按键的编号；
④产生键码：根据扫描得到的键编号查找键盘编码表，获得与被按键功能对应的键码。然后根据键码转去执行相应子程序。
3.4其他外围设备
为配合搭建分流窃电监测系统，除了上述两部分核心器件外还需要在系统中配置数据存储芯片、时钟芯片、液晶显示器以及操作所使用的键盘等。这些外围设备可以为分流窃电监测系统提供数据和状态的记录与显示、时钟的同步、功能变更等功能。
3.5软件实现
为保证防分流窃电技术能够得到正确的执行和应用，需要对整个分流窃电监测系统进行软件编程实现，保证各项功能正常运行。系统启动时首先需要对核心器件单片机进行初始化，并使用时钟信号对整个系统中各部分电路进行同步[6]。初始化完毕后系统进入监测状态，数据采集电路定时对电力计量系统中的端电压值和电流值进行采集，单片机按照预定参数对所采集到的数据进行处理获得比较结果。若比较结果超出正常范围时，系统发出警报并对当前的状态进行记录；若比较结果在正常范围内，则重新进入监控状态对电力计量系统进行监控。
总结：
本文针对高压电力系统理想情况和发生分流窃电行为情况下的计量电路进行了数据建模，基于该模型对电力计量系统的相关参数进行了分析和研究，进而确定了对比电流互感器端电压和回路电流比值来判断是否存在分流窃电行为的防分流窃电方案。理论分析及实际应用表明，该方案是可行的。
参考文献：
[1]胡林.基于高压智能采集终端的防窃电应用研究[D].湖南：湖南大学，2010.
[2]程海花.基于电能量采集与分析系统的窃电检测的研究[D].湖北：武汉大学，2012.
[3]张素君.高压电力计量系统故障分析与检测[D].河南：河南大学，2013.
[4]韩松林，尚德祖.对几种新型电能表防窃电功能的辨识[J].电测与仪表，2012，39（43）：46-49
[5]吕治安，肖艳萍.一种智能化防窃电监测仪的设计与开发[J].电子测量技术，2012，29（5）：93-95.