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摘要：电力负荷控制系统是电力企业需求侧管理先进的技术手段。其防窃电功能发挥着十分重要的作用。阐述了这项技术的原理和组成结构，并针对不同的窃电手法进行技术分析和功能验证。旨在推进新技术在电力企业需求侧管理实际中的应用。
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关键词：负荷控制系统；防窃电；交流采样；用电异常
随着电力市场的不断发展和完善，电力负荷控制系统已经有了很大的变化，已经由原来的单纯的控制负荷功能发展到如今的电能质量监测、远方抄表、防窃电、购点控等扩展功能。为电力企业的营销业务的科学化管理提供了先进的技术手段和技术支持。特别是防窃电功能的应用为电力企业降损增效提供了有力的技术保障。
防窃电功能是通过终端配置交流采样单元来实现的。所谓交流采样就是采用高速A/D转换芯片，采集交流信号的波形，在一个周波里采集60个点，然后根据采集到的波形，计算出电压、电流值，由于采用对所有电压、电流同时采样的方法，所以很容易得出电压、电流之间的相位关系，由此可以计算出有无功功率、有无功电量、功率因素等值。并通过485接口，与负荷控制终端进行数据交换，再由负荷控制终端通过230专网或GPRS公网的通讯方式将数据传送给负荷管理系统主站。其结构如图1所示：
从图中可以看出，交采单元主要由MCU系统电路、交流采样电路、互感器、通信接口和电源等电路组成。接线端子分为三相三线制、三相四线制，构成二种终端根据不同的用户，进行选择。
交采单元三相三线接线板有4个电压互感器，4个电流互感器，可以同时对2路进行数据采集。它们可以把标称100V，5A的电压、电流转换为2.7V的交流电压信号，再送交流主板进行A/D交换，如图2所示（另一路省略）。
图2交流采样单元三相三线接线图
交采单元三相四线制接线板有3个电压互感器，3个电流互感器，只能对一路进线进行数据采集，如图3所示。
交流采样主板是该单元的核心，它采用80C196KB为CPU，十二位的MAS197为A/D高速采样芯片，大容量带锂电池RAM，以485为标准接口，与负荷控制终端设备进行通讯，可以同时对2路进线进行数据采集。它的主要功能是不间断地对各路电压、电流进行采集和计算。同时通过485通讯口中，同负荷控制终端进行数据交换，并通过负荷控制终端将电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数等数据送往负荷管理系统主站。
不法用户的窃电行为多种多样，归纳起来说有如下几种：1）计量CT短路或断路，计量PT断相、电表前接导线都造成电表电量为0；2）在计量CT、PT回路上接导线，造成CT值减少；PT反接线造成电能计量误差电表慢；3）在计量回路上或电表前安装窃电器，破坏电能量准确度，采取手动操作和电子遥控控制电表慢、停、倒转。无论是哪一种窃电手段，其结果都是使流过计量装置的电流减小，使计量装置少计量或不计量，给电力企业造成一定的经济损失。下面就以一种常见的窃电方法为例来说明电量丢失的原理。
在生产过程中，用户很容易做到将PT刀闸拉开或将某相接地端松动，故意造成某相断相，以达到少计电量或不计电量的目的。面对这种情况，单纯通过负荷控制装置不可能监测到用户的窃电行为。因为负荷控制终端的电量是通过计量表脉冲数获得的，在用户拉开PT刀闸或断相时计量表将少计电量，而采用交流采样单元是利用用户的指示回路或保护回进行比较，并能判定断相时间、电量曲线幅值的大小。在实际应用中，将交流采样单元接于用户指示回路或保护回路中，利用指示回路或保护回路的电压、电流参数计算出功率、电量，并以此作为基准值与计量回路相比较。由于计量回路与指示回路或保护回路所采用CT精度不同，有一定的误差，在主站软件内设一定的门限值，对生成负荷曲线进行分析、比较和判定。
正常运行时计量回路接线图：
在PT无断相的正常时候，由图4可以看出，计量表元件I流过的电流Ia，所承受电压为Uab，它们之间夹角为（30?b+Ф）；元件II流过的电流Ic，所承受电压为Ucb,它们之间夹角为（30?b-Ф）。则功率为：
ΣP1 = P I +P II =UabIa cos（30?b+Ф）+ UabIc cos（30?b-Ф）
=UI(cos30?bcosФ-sin30?bsinФ+ cos30?bcosФ+ sin30?bsinФ)
=UI cosФ
在B相电压断相的时候，B相电压断相的情形如图6、图7所示。由图6、图7可以看出当B相电压断相后，计量表元件I与元件II的电压线圈串在一起，并接在线电压上，则元件I所承受电压为1/2Uac，元件II所承受电压为1/2 Uca，所以功率为：
ΣP2 = P I +P II =1/2UacIa cos（30?b-Ф）+1/2 UcaIc cos（30?b+Ф）
=1/2UI［cos(30?b+Ф)+ cos(30?b-Ф)］
= /2UI cosФ
由计算结果可以看出ΣP2=1/2ΣP1，即比正常情况下少计一半电量。
反映在主站系统中用户负荷曲线为图8所示：
从图8中的小图1中可以看出：当用户断PT的B相运行时，脉冲采集电量曲线小于交采电量曲线1/2左右，与计算结果相一致。当用户用电正常时，计量电量与交采电量曲线基本重合如小图2所示。通过曲线转折点可以确定窃电的大约起始时间和结束时间，增加了判断的可靠性。所以在主站窗口可以随时监测和判断用户有无窃电嫌疑，并通过仔细勘查现场查找窃电证据，及时制止不法行为为企业挽回经济损失。
为了防止用户在交流采样回路上做手脚，交采单元特别增加了许多报警功能：如断相报警、逆相报警、电流反向报警等，一方面能及时发现运行过程中的人为故障情况，另一方面也给我们安装接线正确与否提供了判断依据。
具有交流采样功能的负控终端自投运以来，根据个人掌握的资料看，其防窃电的成功案例已有很多，比如：
2000年8月，某商厦的负荷异常，查看此户的电量对比发现用户的脉冲电量只有交采电量的1/2倍，经稽查人员去现场仔细检查，发现用户采用母线直联的方法窃电。恢复正常接线后，交采电量曲线和脉冲电量曲线基本重合。可见通过交流采样查窃电，能正确的计算出窃电电量和窃电时间，提高了查窃电的准确率和工作效率。
2000年11月某化工厂表计有失压记录A相失压2780分钟，B相失压530分钟，现场检查发现该化工厂电压计量回路A相保险未接，B相接线端子松动，均系用户所为，用户电工供认不讳，依照条例对此户进行了窃电处理。
2001年4月观察某化工厂的负荷经常是白天高、晚上低(约为白天的l／3)，与其用电性质不符，晚间对其进行了突击检查，发现此户C相计量CT二次回路被短路，在证据面前此户只得接受窃电惩罚。
2002年6月某水泥厂因人为将计量CT二次线圈A、C相短路而被查处。
2003年8月某造纸厂因人为将计量CT二次线圈A、C相短路而被查处。
2004年7月某贸易中心因人为将计量PT断相被而查处。
2005年9月某硅铁厂因人为将10KV电压互感器的高压一次侧保险全部摘除，致使电能表三相失压停走而被查处。
2006年8月某宾馆因将A相CT短路而被查处。
负荷管理系统的防窃电功能，对窃电用户起到了巨大的震慑作用，许多用户因安装了电力负荷控制终端而不敢再窃电，其隐形效益也是巨大的。
实践证明，电力负荷管理系统的交采功能已成为电力企业反窃电的重要的技术手段。它不仅维护了用电秩序，促进了电网的安全经济运行，同时为降损增效提供了有力的技术保障。我们相信，只有依靠科学的力量，不断提升电力企业需求侧管理水平，一定能减轻制约电力企业发展的沉重包袱，为电网的发展作出我们应有的贡献。
参考文献：
[1] 郭迪.交流采样装置在无线电负荷管理系统中的应用[D].中国电子科技集团公司第五十研究所.2002.
[2] 邹玉明，冯庆东，防窃电装置在无线电负荷管理系统中的应用[D].辽阳电业局.2001.
[3] 李福绿，王德斌，孙天雨，防窃电降线损的新技术[J].协同通信,2001(3):2-3
[4] 崔宇，应用电力负荷管理系统实现科学防窃电[C].电力负荷管理系统技术研讨会论文集.上海:协同科技股份有限公司,2002:10-15.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 17:16:30