新形势下单相电能表防窃电性能的研究

(整期优先)网络出版时间:2020-05-14
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新形势下单相电能表防窃电性能的研究

余佳榕 周瑜 阮擎政 赵志辉

国网福建省电力有公司漳州供电公司 福建漳州 363000

摘要:随着我国科学技术的不断进步,各种防窃电技术也得到了创新。本文主要是对ADE7751单相电子式防窃电电能表进行相关的研究,先是从其工作原理入手,进而对其错误接线实例进行分析,最后就单相电子式防窃电电能表的硬件设计进行研究,以供业内人士的借鉴与参考。

关键词:新形势;单相电能表;防窃电

近些年,为了更加快速的向智能电网方向过渡,单相电子式防窃电电能表得到了广泛的应用,这对保障电力企业的效益具有重要作用。虽然单相电子式防窃电电能表具有相对良好的性能,但是,受多方面因素的影响,仍然存在着诸多的发展问题。比如,很多的技术人员对防窃电原理缺少全面的理解,并且不能及时完成思想的更新,受传统接表习惯影响比较大,所以,这就会导致防窃电过程中存在一些错误。基于此,我将结合本人多年的工作经验,就单相电能表防窃电性能展开全面的研究,结合ADE7751单相电子式防窃电电能表,希望能够为后期的防窃电工作提供一定的理论支持。

一、单相电子式防窃电电能表的工作原理

对于单相电子式防窃电电能表的工作原理,我们可以从以下方面进行把握,两路电流采样电路、一路电压采样电路、ADE7751计量芯片、单片机控制器、存储器24C01、显示屏等。具体工作流程如下图所示,详见图一(单相电子式防窃电电能表工作原理示图)。

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图一 单相电子式防窃电电能表工作原理示图

二、单相电子式防窃电电能表的接线方式

一般来讲,单相电子式防窃电电能表多会采用“上进下出”的接线结构,详见图二(单相电子式防窃电电能表“上进下出”接线结构示图)。所谓“上进下出”就是指无论进线端子还是出线端子,都位于电能表的下部分。电源线会经由1端钮和3端钮完成进线环节,负荷线则会经由2端钮和4端钮完成出线环节。通俗来讲就是,火线和零线的进线和出线环节,火线会进入1端钮,进而经过2端钮引出。零线则会进人3端钮,进而从4端钮引出。目前,大部分的单相电子防窃电电能表都会具备自动检测的优良功能,这一功能主要是得益于电能表的计量芯片。再就是,这种电能表还设置了反向正计的功能,它就能够在电流反向的基础下进行功率的读取,将电能数值的绝对值进行计算,这便是对反向正计的相关概述,这种计数方式对防窃电产生了重要的意义,它能够对调换进出线路的窃电产生阻力。单相防窃电电能表是对普通电能表的极大创新,更是对其性能方面的全面革新,普通单相电能表主要是对电流信号、电压信号进行相关的监控,一旦窃电者进行进出线方式的调换,这种普通电能表缺少有效的应对方式。

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图二 单相电子式防窃电电能表“上进下出”接线结构示图

三、实际工作中常见的窃电方式分析

传统意义层面的单相电能表,其主要是受到三个因素影响,分别是电流、电压、功率。在这三个因素的综合作用下,我们就能够完成对电能的计量目标。也就是说,受这三个因素的综合影响,只要其中的任何一个因素发生变化,就会直接影响电能表的计量结果。窃电也就是使电能表计量结果发生变化,使电能表的运行状态发生变化,出现慢转、停转、反转等情况。根据我的工作经验,实际工作中比较常见的窃电方式主要有以下四类。

(一)火线进出线进行短接

将电能表的火线进出线进行短接,这样就能够对电流进行分流,从而实现窃电的非法目的。这种窃电方式通过计量回路接线部分的裸露,从而能够实现电能的非法操作,这样也就为窃电者提供了违法的机会。但是,这种窃电方式的成本比较低,它多会借助端接线在电能表的接线孔部位进行活动。经过我的实践总结,这种窃电方式具有基本固定的步骤,首先,要打开电能表的表端钮盖,进而将端接线隐蔽在电能表盒的内部,再就是将电能表钮盖进行相关的伪造和封印操作,从而实现窃电的目的。这种窃电方式比较隐蔽,不容易在日常检查中发现,所以,应该是我们防窃电的工作重点。

(二)将接线方式进行调换

我们在上文中已经提到,电能表具有电流、电压、功率这三个因素的影响,一旦某个因素发生变化,就会直接导致电能表计数的错误。该窃电方式就是利用了这种原理,通过对电能表接线方式进行人为的调换,就会导致电能表处于错误的接线状态,直接导致电能表的电流参数、电压参数产生变化,达到窃电的目的。依据我的工作经验,为达到窃电目的的接线方式主要有以下的表现。第一,对电能表的进线端不做处理,仅仅断开电能表出线端的零线。第二,不将其设置到正确的位置,将电能表的火线和零线进行调换,并且在此基础上,还将电能表出线端的零线进行断开操作。第三,将电能表火线的进线端和出现端进行对调,并且还将出线端的零线进行断开处理。第四,将电能表的进线端零线进行断开处理。

(三)利用强磁场进行窃电

利用强磁场进行窃电,这主要是对于脉冲电子式电能表而言的。我们都知道,强磁场会对某些设备和器件产生干扰,这种窃电方式便是利用了这一原理。基于强磁场的干扰作用,这就会使电能表的工作曲线产生破坏作用,直接影响其工作流程。再次基础上,电能表的运行状态也就会出现问题,比如慢转、反转等,最终也就是实现了窃电的目的。

(四)破坏接线方式以及元器件

为了保证电能表的正常运行,我们会对电能表进行密闭处理。但是,电能表的密封状态却凸显不足,现阶段的密封主要是借助螺丝锁死表计底座与表壳盖,,进而在螺丝帽铅封孔的位置进行封印。但是,这种电能表的密封,仅仅是停留在表面,其密封效果并不是很好。窃电者只需要破坏封印,就能够将电能表的表壳盖进行开启操作,经过相应的非法处理后,就能够将表壳盖恢复到原状,这就使其在日常检查中难以发现。另外,电能表的封印缺少仿制难度,这直接为窃电者提供了便利,这也为我们防窃电工作造成困难。经过我的统计,这种窃电方式的应用频率最高,高达90%。破坏接线方式以及元器件的窃电方式主要有以下两种形式,第一,对电流采样元件进行短接,这样就能够使负荷电流进行分流处理,最终会使电能表的转速处于更为缓慢的状态。第二,借助手动的方式,对电能表的计度器进行回拨,这样就能够降低电能表的计数值,这也是一种窃电表现。

四、单相电子式防窃电电能表的硬件电路设计

单相电子式防窃电电能表的硬件电路设计是一项系统工程,包括诸多的建设方面。比如两路供给电源、采样电路、单片机电量计量等。可以参考图三(某单相电子式防窃电电能表的电路设计图)

(1) 供给电源的相关设计

该部分主要是利用了双路变压进行供电,这也是防窃电的关键层面。在这一过程中,两路次级电压都是12V。在这两路电压中,分别是供电量计量电路和数字电路。所谓供电量计量电路,这就是一种模拟电路的表现形式,而数字电路就是相对于其而言,数字电路就是为单片机和数码管提供基本的控制电路。在此基础上,我们需要尽可能的提升电能表计量芯片的高效性和稳定性,必须要确保数字电路和模拟电路的相对独立性,不能让其进行接触,最终才能够避免两种信号的串扰现象发生。

(2)采样输入电路的相关设计

采样电路主要是归属于电量的计量信号输入部分,这一部分包括三种采样回路,主要是一路电压采样、两路电流采样、三路采样电路,但是这三种采样回路都是处于模拟输入的状态。在这三种回路的基础上,一旦发现窃电的情况,窃电窃电回路就会立即进行启用,并且对窃电的量也进行相关的计量,与此同时,还会进行及时的警报通知,及时告知相关的管理人员。总之,在采样输入电路的设计过程中,我们就能够对防窃电和窃电计量进行双方面的同时进行了窃电报警指示,进而达到防止窃电和窃电情况下正常计量的目的。5ebd0b3998600_html_b1d4e4264b174ef1.png

图三 某单相电子式防窃电电能表的电路设计图

五、新形势下单相电能表的防窃电技术

(一)外围防护防窃电技术

对于外围防护防窃电技术,我们可以将其划分为封闭防伪封印和防窃电电表箱这两部分进行研究。在本文中,我们主要是对封闭防伪封印进行分析。伴随着我国科学技术的不断进步,在电能表防伪封印方面也具有很大的进步,我们就能够利用微电子技术,这就会为每一个电能表提供专属的防伪标志,并且只能通过专业的配套设备才能够进行识别。基于这项封印成果,我们的工作人员在日常检查过程中,就能够借助特殊识别仪器,对于封印的造假情况进行全面的检测,这会在很大程度上避免窃电者的违法行为。

(二)在线监测防窃电技术

顾名思义,在线检测就是进行全时段的自动检测,这一过程中可能涉及到的设备有远程监测型计量检测仪、负荷监控系统、就地监测型电能表、用电监测记录仪等。这些仪器设备能够对电能表建立起全方位的状态检测机制,对于电能表的电流、电压、功率、相位等进行监控,一旦出现意外情况,电能表就能够自动的进行断电处理,这不仅防止了窃电行为的发生,对于保护电力系统的安全也具有重要作用。

(三)功能集成防窃电技术

功能集成防窃电技术的工作原理,就是将电能表与电子技术进行有机的结合,对单相电能表的电压、电流、相位情况进行信息搜集。一旦系统检测到用户用电行为异常,防窃电器就会立即启动,从而防止窃电行为的发生。

结语:

综上所述,单相电子式防窃电电能表的开发和应用是一项系统工程,这就要求我们采取全方位的发展策略,比如加大新式电能表的研发投入、培养高素质的技术人员等,为单相电子式防窃电电能表提供基本的支撑。同时,我们还要对防窃电技术进行全面的应用,尤其是外围防护防窃电技术、在线监测防窃电技术、功能集成防窃电技术,这样就能够有效的打击窃电行为。本文主要是对新形势下单相电能表防窃电性能进行了研究,并且提出相对应的发展策略,希望能够为我国电力事业发展提供借鉴意义。

参考文献:

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