论文部分内容阅读
【摘 要】电能是国民经济的重要能源，同时又是商品。随着工、农业生产和第三产业稳定、持续、快速的发展，尤其是在城网大规模改造后，更刺激了整个电力生产和销售，电力企业得到了空前的发展。但是，伴随着市场经济体系建立的同时，窃电问题变得越来越突出，为此电力企业蒙受了巨大的经济损失。据保守估算，全国每年因电能被盗损失达200亿元。这不单困扰供电企业的发展，也严重影响了国家的经济建设和社会的稳定。
【关键词】电子式 电能表 防窃电
随着科学技术的发展，电子式电能表逐渐替代了感应式机械电能表，而电子式电能表的窃电手段更加隐蔽，给查处带来了很大的难度。供电企业一方面要加强管理，加大宣传力度，完善相关法律法规，还要在技术上堵塞漏洞。
下面就窃电现象形成的特点和对策作简要分析。
一、窃电行为的类型
窃电行为的种类很多，主要有以下几种类型：由于表壳或电表箱的原因导致窃电者有机可乘而发生的窃电行为；磁场干扰的窃电行为；增加额外的导线、旁路部分电流的窃电行为；移动或移除电能表接线的窃电行为；增加额外的器件，如二极管、电容、电阻及其组合，改变电压回路的波形、相位，降低电压回路电压的窃电行为。
二、常规电子式电能表在防窃电方面的缺陷
在传统的电子式电能表设计中，由于以下几种原因，导致它们不能较完善的检测或处理窃电行为。仅使用进线端的电压和火线的进出端所流经的电流作为电能计量的依据；大多数没有使用很可靠的铅封；一些窃电方式很容易操作，但是很难检测，对于即使是非常简单的窃电行为也无能为力。
三、电子式电能表的防窃电功能研究
（一）表壳和电表箱的防窃电技术。表壳是对付窃电的第一道防线。这就要求电力系统的管理人员加强自身管理的同时，也要对使用的电能表提出要求：采用聚碳酸酯的表壳或者金属的表壳，电表有出厂铅封，把电能表表壳通过焊接胶合，要打开电表就必须损坏它，以此来对抗窃电行为。使用特制的电表箱也能抑制一些窃电行为的发生。如铅封电表箱，尽量减小导线周围的间隙，增加旁路电流、反接电能表等窃电行为的难度。如果必要，还可以在电表箱内添加检测设备，以检测窃电者对电表箱箱门的非法打开。
（二）防磁场干扰窃电。永久磁场和电磁场都会影响电表的正常计量。窃电者在电表附近放置强磁磁铁或大线圈都能干扰电表的正确计量，达到窃电的目的。强磁磁铁还能使电源变换的变压器铁心饱和，导致电能表的工作直流电压降低或者消失。强磁磁铁靠近表壳将减小功率的测量值，甚至能将功率减小到0。由于磁铁的影响范围比较小，所以电流互感器在表壳内的位置对抵御磁铁的干扰是相当有帮助的。大线圈产生的电磁场会影响电能表中大多数的元器件，例如，锰铜电阻、电流互感器、核心的电子器件等。为防止磁场干扰，电能表内部元器件的位置及其安装位置是非常重要的。应把易受磁场影响的敏感器件尽量放置在贴近电能表背面的地方，因为通常窃电者很难从电能表背后干预电表的正确计量；应保持易受磁场影响的敏感器件远离电能表的顶部和两边，因为顶部和两边是容易粘附磁铁的地方。
磁屏蔽是一种非常有效的防止磁场干扰的做法，首先我们可以使用金属外壳的电流互感器，屏蔽磁场对它的影响。其次我们可以在表壳内衬薄层金属，以屏蔽整个电能表模块。但是这种做法将增大原材料、生产及安装的成本。
（三）防电流不平衡窃电。正常的电流不平衡体现为接地现象的存在，窃电时的电流不平衡包括任何的火线和零线的测量所得到的负载电流不相等的情况，这是由于窃电者旁路部分电流，导致电表的测量值小于真实值。窃电者可能用简单的短接进出电表的接线端，这种窃电行为比较容易实施。窃电者可以在几秒内移除短路线，所以很难查处这种窃电。要检测电流的不平衡就不可避免增加电表的成本，必须要额外增加一个电流传感器，以实现零线的电流检测；由于隔离原因，可以在第一路的电流通道上选用低成本的锰铜电阻，但是另一路就必须使用成本相对较高的电流互感器。对于单相表，可以同时测量火线和零线的电流来检测电流是否不平衡。此外，还要求电能表的计量芯片具有两个独立的ADC来进行两个电流通道（火线、零线）和一个电压通道的采样，并自动比较两个电流通道的电流大小，实现电流不平衡时的检测和防窃电测量。
（四）防电流反向窃电。调换进出线或者利用变压器施加低压反向大电流是窃电者经常采取的窃电行为。窃电者企图让电表负计量，使汁量值向后退，这种窃电行为比接地或旁路电流的窃电行为更具侵害性。电流反接时的防窃电，要求计量模块有自动检测电流反向功能，不需要任何的辅助元器件就能实现电流反向的检测。同时，可以给电能计量模块预置电流反向时的处理方式，如电流反向时取功率或电能的绝对值为测量值等等。
（五）防移除电压窃电。移除电压表现为移除电表接线中的一路，通常窃电者移除零线，使得电表没有电网电压的进入，导致电表不能正常计量或不能工作。对付这种窃电行为，可用一个低成本的电流互感器CT，从其余的连接电表导线中流经的电流上窃取很小的电能给电能表供电，使电能表实现防窃电测量。由于受到电能表成本、电能表表壳的尺寸以及电子元器件能够承受的最大电流等诸多因素的影响，选择从电流上窃电的CT是受限制的，因此能从电流上窃电给电能表供电的电能也受限制。当负载电流大于1A-2A时应能实现电能表的防窃电测量，而当负载电流很小时，能从电流上窃取的电能将不能胜任电能表供电，因此，需要采用低功耗计量芯片。
四、结束语
通过改进电子式电能表的设计，可方便地实现防窃电功能，有效地防范窃电现象的发生。虽然防窃电电能表价格相对偏高，但相对于窃电造成的损失还是很小的。如今，笔者所在的望都县供电公司已经为大用户（专变用户）全部实现了网络远程抄表，监控中心随时可以通过网络对大用户的电流、电压、用电量、功率因数、停送电、开关电能表箱等情况进行远程监控，有效的从各个途径遏制了窃电。
参考文献：
[1]李卫东：《浅议集中式电能表的设计思想》。北京：2001.5。
[2]吴小美：《电子表电能表电网运行实践》。北京：2002.8。
[3]GB/T 17215-1998，1级和2级静止式交流有功电度表[S]。
【关键词】电子式 电能表 防窃电
随着科学技术的发展，电子式电能表逐渐替代了感应式机械电能表，而电子式电能表的窃电手段更加隐蔽，给查处带来了很大的难度。供电企业一方面要加强管理，加大宣传力度，完善相关法律法规，还要在技术上堵塞漏洞。
下面就窃电现象形成的特点和对策作简要分析。
一、窃电行为的类型
窃电行为的种类很多，主要有以下几种类型：由于表壳或电表箱的原因导致窃电者有机可乘而发生的窃电行为；磁场干扰的窃电行为；增加额外的导线、旁路部分电流的窃电行为；移动或移除电能表接线的窃电行为；增加额外的器件，如二极管、电容、电阻及其组合，改变电压回路的波形、相位，降低电压回路电压的窃电行为。
二、常规电子式电能表在防窃电方面的缺陷
在传统的电子式电能表设计中，由于以下几种原因，导致它们不能较完善的检测或处理窃电行为。仅使用进线端的电压和火线的进出端所流经的电流作为电能计量的依据；大多数没有使用很可靠的铅封；一些窃电方式很容易操作，但是很难检测，对于即使是非常简单的窃电行为也无能为力。
三、电子式电能表的防窃电功能研究
（一）表壳和电表箱的防窃电技术。表壳是对付窃电的第一道防线。这就要求电力系统的管理人员加强自身管理的同时，也要对使用的电能表提出要求：采用聚碳酸酯的表壳或者金属的表壳，电表有出厂铅封，把电能表表壳通过焊接胶合，要打开电表就必须损坏它，以此来对抗窃电行为。使用特制的电表箱也能抑制一些窃电行为的发生。如铅封电表箱，尽量减小导线周围的间隙，增加旁路电流、反接电能表等窃电行为的难度。如果必要，还可以在电表箱内添加检测设备，以检测窃电者对电表箱箱门的非法打开。
（二）防磁场干扰窃电。永久磁场和电磁场都会影响电表的正常计量。窃电者在电表附近放置强磁磁铁或大线圈都能干扰电表的正确计量，达到窃电的目的。强磁磁铁还能使电源变换的变压器铁心饱和，导致电能表的工作直流电压降低或者消失。强磁磁铁靠近表壳将减小功率的测量值，甚至能将功率减小到0。由于磁铁的影响范围比较小，所以电流互感器在表壳内的位置对抵御磁铁的干扰是相当有帮助的。大线圈产生的电磁场会影响电能表中大多数的元器件，例如，锰铜电阻、电流互感器、核心的电子器件等。为防止磁场干扰，电能表内部元器件的位置及其安装位置是非常重要的。应把易受磁场影响的敏感器件尽量放置在贴近电能表背面的地方，因为通常窃电者很难从电能表背后干预电表的正确计量；应保持易受磁场影响的敏感器件远离电能表的顶部和两边，因为顶部和两边是容易粘附磁铁的地方。
磁屏蔽是一种非常有效的防止磁场干扰的做法，首先我们可以使用金属外壳的电流互感器，屏蔽磁场对它的影响。其次我们可以在表壳内衬薄层金属，以屏蔽整个电能表模块。但是这种做法将增大原材料、生产及安装的成本。
（三）防电流不平衡窃电。正常的电流不平衡体现为接地现象的存在，窃电时的电流不平衡包括任何的火线和零线的测量所得到的负载电流不相等的情况，这是由于窃电者旁路部分电流，导致电表的测量值小于真实值。窃电者可能用简单的短接进出电表的接线端，这种窃电行为比较容易实施。窃电者可以在几秒内移除短路线，所以很难查处这种窃电。要检测电流的不平衡就不可避免增加电表的成本，必须要额外增加一个电流传感器，以实现零线的电流检测；由于隔离原因，可以在第一路的电流通道上选用低成本的锰铜电阻，但是另一路就必须使用成本相对较高的电流互感器。对于单相表，可以同时测量火线和零线的电流来检测电流是否不平衡。此外，还要求电能表的计量芯片具有两个独立的ADC来进行两个电流通道（火线、零线）和一个电压通道的采样，并自动比较两个电流通道的电流大小，实现电流不平衡时的检测和防窃电测量。
（四）防电流反向窃电。调换进出线或者利用变压器施加低压反向大电流是窃电者经常采取的窃电行为。窃电者企图让电表负计量，使汁量值向后退，这种窃电行为比接地或旁路电流的窃电行为更具侵害性。电流反接时的防窃电，要求计量模块有自动检测电流反向功能，不需要任何的辅助元器件就能实现电流反向的检测。同时，可以给电能计量模块预置电流反向时的处理方式，如电流反向时取功率或电能的绝对值为测量值等等。
（五）防移除电压窃电。移除电压表现为移除电表接线中的一路，通常窃电者移除零线，使得电表没有电网电压的进入，导致电表不能正常计量或不能工作。对付这种窃电行为，可用一个低成本的电流互感器CT，从其余的连接电表导线中流经的电流上窃取很小的电能给电能表供电，使电能表实现防窃电测量。由于受到电能表成本、电能表表壳的尺寸以及电子元器件能够承受的最大电流等诸多因素的影响，选择从电流上窃电的CT是受限制的，因此能从电流上窃电给电能表供电的电能也受限制。当负载电流大于1A-2A时应能实现电能表的防窃电测量，而当负载电流很小时，能从电流上窃取的电能将不能胜任电能表供电，因此，需要采用低功耗计量芯片。
四、结束语
通过改进电子式电能表的设计，可方便地实现防窃电功能，有效地防范窃电现象的发生。虽然防窃电电能表价格相对偏高，但相对于窃电造成的损失还是很小的。如今，笔者所在的望都县供电公司已经为大用户（专变用户）全部实现了网络远程抄表，监控中心随时可以通过网络对大用户的电流、电压、用电量、功率因数、停送电、开关电能表箱等情况进行远程监控，有效的从各个途径遏制了窃电。
参考文献：
[1]李卫东：《浅议集中式电能表的设计思想》。北京：2001.5。
[2]吴小美：《电子表电能表电网运行实践》。北京：2002.8。
[3]GB/T 17215-1998，1级和2级静止式交流有功电度表[S]。