林帆 曾昭杰 劉偉楠 王通 陳培東 林茂青

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一種帶補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法*

林帆1曾昭杰2劉偉楠1王通1陳培東1林茂青2

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局 2.廣東立德電氣有限公司）

針對強(qiáng)磁竊電，提出一種帶補(bǔ)償計(jì)量的防竊電方法。根據(jù)分析竊電補(bǔ)償原理及計(jì)量方法，推導(dǎo)強(qiáng)磁竊電判斷的依據(jù)，提出帶補(bǔ)償計(jì)量方法。根據(jù)電流互感器的誤差可計(jì)算竊取電量，并進(jìn)行追回。仿真結(jié)果表明：直流偏磁增大，電流畸變更加嚴(yán)重，計(jì)量誤差增大，從而驗(yàn)證本防竊電方法檢測有效性。

強(qiáng)磁竊電；補(bǔ)償計(jì)量；直流偏磁

0 引言

隨著電力行業(yè)市場化改革的深入進(jìn)行，電力企業(yè)工作重心轉(zhuǎn)向創(chuàng)造和維護(hù)自身的經(jīng)濟(jì)效益。越來越多的高科技竊電方式讓電力公司深受困擾，強(qiáng)磁竊電是其中的一種，這促使社會對電能計(jì)量裝置異常問題給予更大關(guān)注。強(qiáng)磁竊電即利用強(qiáng)磁鐵的磁通對電能表內(nèi)的互感器進(jìn)行干擾，使互感器磁飽和，表內(nèi)互感器感應(yīng)不到電流或感應(yīng)電流小于實(shí)際電流，從而達(dá)到竊電目的。近年很多專家學(xué)者在防竊電方法及裝置研發(fā)等方面做了大量工作，頗有成效[1-5]。如，劉昭玥等（2013）提出一種高頻強(qiáng)磁竊電監(jiān)測記錄裝置[3]，以磁簧管、電阻、電容順序串聯(lián)組成的強(qiáng)磁檢測支電路和感應(yīng)天線、檢波二極管、放大三極管順序串聯(lián)組成的高頻干擾檢測支電路來檢測高頻竊電及強(qiáng)磁竊電，該裝置雖然專門針對強(qiáng)磁竊電設(shè)計(jì)了監(jiān)測電路，但由于監(jiān)測電路過于簡單，容易因天然磁場或非人為因素而產(chǎn)生誤判，效果較差；張嵐等（2015）提出一種防竊電系統(tǒng)[4]，包括用戶側(cè)防竊電單元和高低壓側(cè)防竊電單元，用戶側(cè)用于防止破壞電表竊電，該方法雖然對電表的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，理論上可以監(jiān)測所有對電表側(cè)的竊電行為，但是需要對電表進(jìn)行改裝，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗費(fèi)較大，且對強(qiáng)磁竊電行為的靈敏度不夠，有可能無法判斷出強(qiáng)磁竊電；牛紅利等（2015）提出一種強(qiáng)磁場竊電自動報(bào)警系統(tǒng)[5]，該系統(tǒng)基于單片機(jī)控制電路霍爾效應(yīng)感應(yīng)器，當(dāng)磁場大于電能表的臨界值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，該裝置雖然能較準(zhǔn)確判斷出強(qiáng)磁竊電行為，但是霍爾效應(yīng)感應(yīng)器的信號易受溫度影響，霍爾器件易受外磁場干擾影響，并且整個(gè)系統(tǒng)的成本較高，不適合大量普及。

雖然以上方法都有一定的研究價(jià)值，但均存在共同不足，即沒有提出有效計(jì)算缺失電量的方法。因此，本文提出一種帶補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

1 防強(qiáng)磁竊電帶補(bǔ)償計(jì)量方法

強(qiáng)磁竊電的原理是強(qiáng)磁場使計(jì)量用電流互感器鐵芯磁飽和[2]，從而導(dǎo)致電能計(jì)量異常。

帶補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示。

圖1 帶補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法設(shè)計(jì)流程圖

圖2 電磁式電流互感器和羅氏線圈的電流波形示意圖

步驟3 采取找出波形相位零點(diǎn)的方式來調(diào)整羅氏線圈和電磁式電流互感器的波形，使得2個(gè)波形的數(shù)據(jù)能在同一個(gè)時(shí)刻進(jìn)行比較。

強(qiáng)磁竊電影響電流互感器的傳變特性，即改變電流互感器的輸出電流。由于電壓基本不變，故強(qiáng)磁干擾前后，電能與電流成正比，由此可得補(bǔ)償電量公式為

最后將竊電數(shù)據(jù)記錄、上傳至電網(wǎng)系統(tǒng)并報(bào)警。

步驟5 以一定的檢測間隔（間隔可通過需求進(jìn)行調(diào)整）重復(fù)以上步驟。

2 仿真測試

設(shè)定系統(tǒng)中無直流偏磁和剩磁，調(diào)節(jié)斷路器合閘時(shí)間使電流互感器達(dá)到暫態(tài)飽和。從短路時(shí)刻開始觀察電流互感器的暫態(tài)飽和波形，如圖3所示。

圖3 電流互感器暫態(tài)飽和仿真波形

為模擬竊電補(bǔ)償，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真測試。仿真時(shí)，設(shè)定直流電流dc分別為0.5％n，10％n（n為電流互感器空載時(shí)電流），不同直流偏磁下電流互感器勵(lì)磁電流峰值如表1所示。

表1 不同直流偏磁下勵(lì)磁電流峰值

由表1可以看出：

1）直流偏磁增大，電流畸變更加嚴(yán)重，即計(jì)量誤差增大；勵(lì)磁電流正半周峰值進(jìn)一步增大，負(fù)半周幾乎沒有波形；

2）當(dāng)直流電流大于4.6 A后，由于互感器鐵芯材料已高度飽和，負(fù)半周勵(lì)磁電流波形峰值僅為0.1074 A；當(dāng)直流電流達(dá)到9 A時(shí)，負(fù)半周勵(lì)磁電流波形峰值僅為0.0018 A，電流已接近為零。結(jié)果表明：由于勵(lì)磁電流發(fā)生畸變，電流互感器傳變特性發(fā)生偏差，從而達(dá)到竊取電量目的，說明本文提出的防強(qiáng)磁竊電方法通過監(jiān)測電流互感器的變化，能有效檢測到強(qiáng)磁場對電能計(jì)量的影響。

3 結(jié)論

本文研究帶補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法，主要完成的工作如下：

1）提出一種判斷準(zhǔn)確性高，同時(shí)還能進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)量的防強(qiáng)磁竊電方法；

2）通過計(jì)算羅氏線圈最大誤差與預(yù)處理部分的誤差，作為是否存在強(qiáng)磁竊電的依據(jù)，提高判斷準(zhǔn)確性。

[1] 魏梅芳,吳細(xì)秀,胡國昭,等.變壓器中低頻暫態(tài)模型研究綜述[J].變壓器,2016,53(9):22-30.

[2] 李長云,李慶民,李貞,等.直流偏磁條件下電流互感器的傳變特性[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2010,30(19):127-132.

[3] 劉昭玥.高頻強(qiáng)磁竊電監(jiān)測記錄裝置:中國,201320388578. X[P]. 2013-07-02.

[4] 張嵐,趙衛(wèi)華,丁博,等.防竊電系統(tǒng):中國,201510680766.3 [P]. 2015-10-19.

[5] 牛紅利,薛鎮(zhèn),向維,等.一種強(qiáng)磁場竊電自動報(bào)警裝置及其控制方法:中國,201510244157.3 [P].2015-05-14.

Anti-Strong Magnetic Stealing Method with Compensation Metering

Lin Fan1Zeng Zhaojie2Liu Weinan1Wang Tong1Chen Peidong1Lin Maoqing2

(1.Guangdong Power Grid Co., Ltd. Chaozhou Power Supply Bureau 2.Guangdong Lide Electric Co., Ltd.)

The compensation measurement method of anti-theft tape is proposed by strong magnetic interference. By analyzing the principle and measurement method of electric theft compensation, analyzing the judgment basis of magnetic theft, the measurement method with compensation is put forward. According to the error of the current Transformer, the stolen electricity can be calculated and recovered. The simulation results show that the detection effectiveness of this method is verified by the increase of DC partial magnetism, the more serious distortion of current and the increase of measurement error.

Strong Magnetic Theft; Compensation Measurement; DC Bias

林帆，男，1972年生，本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動化。E-mail: 352991620@ qq.com

曾昭杰，男，1974年生，本科，高級實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動化、計(jì)算機(jī)仿真。

劉偉楠，男，1987年生，本科，經(jīng)濟(jì)師，主要研究方向：電力工程、電力市場營銷。

王通，男，1982年生，碩士，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)及自動化。

陳培東，男，1980年生，本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動化。

林茂青，男，1977年生，本科，工程師，主要研究方向：電力工程。

基金項(xiàng)目：潮州供電局營銷創(chuàng)新項(xiàng)目（0351002017030102SC00049）