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新联论坛-单相电子式防窃电电度表设计及应用

2007-05-21  ekylin
 单相电子式防窃电电度表设计及应用
颜庭乔  仲脐高  夏敏雯

摘要:分析了目前窃电现象的状况和常用的窃电手法,介绍了采用AD7751    
芯片的防窃电电表设计方案及其防窃电原理
关键词:防窃电,电子式电度表,AD7751

     电能是一种商品,消费电能就是消费商品,因此缴纳电费是每一个消费者的义务。但是在目前往往就有许多用户用了电却想不缴纳或少缴纳电费。想不缴电费者,往 往不经过计量装置而私自改接电线,这种做法随着我国城乡电网改造、低压配电线路的改善,已经很难操作且极易被发现,往往被处以数倍的罚款,所以大多数非法 用户都不再采用此种方式窃电,而是通过在电能计量装置上做文章进行窃电(统称技术窃电)。他们一般都怀有侥幸心理,认为不易被发现,被发现后也会找各种借 口逃避罚款而仅仅是补交电量。

    近几年来,随着家用电器的普及,居民用电量大幅攀升,由80年代的每月几度电到如今的数百度电,在 经济发达的省份甚至高达上千度。电费在家庭支出费用中比例逐渐上升,引起了许多素质不高的居民采用窃电这种非法行为来减少电费的支出,且这种现象有逐年上 升的趋势。据估算,全国年被窃电量高达20亿kW.h,嘉兴电业局2000年查获的窃电户就达549户,追回电费和违约金277。8万元,以上数据足以说 明目前窃电问题的严重性。

    防窃电是一个长期而艰巨的系统问题,各供电部门均投入大量的人力、物力、财力试图遏制,而收效甚微。有 些沿海地区竟然出现销售窃电产品和专用工具的怪事,甚至有些不法分子专业从事窃电行为从中谋取利益,给电力企业造成了巨大的经济损失。但由于计量装置量大 面广,情况复杂,而电力部门也没有充足的人手和费用来支撑。在某些传统观念较重的地区,甚至以为窃电不是违法的事情。

    为此,我公 司于1997年开始着手对防窃电进行了深入研究。研制成功了DDS106-3C型单相防窃电型电子式电度表,它采用先进的超低功耗固态集成电路技术和 SMT及热风波峰焊工艺设计制造,其性能指标符合IEC1036和GB/T 17215-1998标准,满足电力部门防窃电的需求。

一、工作原理
     电表工作时,连续监测相限和零线电流,通过对相线、零线电流信号的取样、放大、比较,采用两电流信号中较大者与电压回路信号通过乘法器相乘后积分、V/F 变换、分频及功率驱动等电路的处理,驱动步进马达带动计度器累计电能读数。当芯片检测到负功率时,相应引脚输出高电平驱动发光二极管,使负功率指示灯亮以 示警告;当芯片检测到相线与零线电流不平衡时,相应引脚输出高电平驱动发光二极管,使接线错误指示灯亮以示警告。也就是说,当出现以下接线错误情况时,电 表发光二极管能及时点亮以示警告:
1)颠倒电流(输入或输出线交换);
2)相线和零线从供电侧交换;
3)负载电流流向大地而不流回电表;
4)输入或输出线交换并且负载电流流向大地而不流回电表;
5)相线和零线从供电侧交换并且负载电流流向大地而不流回电表。

二、常见窃电手法及对策
1、反接:
     这种方法在目前感应式电表中较为普遍(正常电表接线见图一),反接的通常做法是在每个月的上半月将电表接线正接,让电表走字,在下个月将电表的火线的进线 和出线反接,许多感应式电表就会倒转,在电表读数比上月读数接近时,重新恢复接线正接,这样在抄表时电表显示很小的电量(接线方式见图二)。DDS106 -3C(以下简称3C)具有双向计度功能,可准确地测量正负两个方向的有功功率,且均以正向累计电能,同时反接LED灯告警提示,使窃电者无从下手。

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2、短路:
    在电能表进线和出线间插入短路铜片(见图三),将电能表的电流线圈短路,这样用户消耗的电流大部分从铜片从①、③旁路,而只有少量电流流经电流线圈,使电表不走或走的很慢。

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    为了不被发现,窃电用户往往会在抄表的前几天拆除短路铜丝。这种做法对于那些电表安装在户内或安装在户外但没有安装电表箱的用户很易操作,特别是卡表用户。因为用户要插卡,所以电表箱一般不铅封,用户可以随意的接触到电表。
    由于3C表同时监测零线和相线电流,电表正常工作时,相线电流基本等于零线电流,电表以相线电流来计量;当发现相线电流小于零线电流时,自动切换到零线电流照样准确计量,同时接线错误指示灯告警,震慑用户非法窃电行为。

3、失压:

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     此法主要针对感应式机械表。将电压小钩子脱下,造成电表电压线圈没有电压而使得电表不走字。但此法易被发现,因为电表根本不走字,而且要破坏电表接线端子 的铅封。3C电表在设计时,取消了机械表采用的电压小钩,电流回路和电压回路在电表内部短接,这样窃电者无法做到将电压回路与电流回路分开,电压线圈也就 不会失压。

4、电压小钩短路:
    在接线端子绝缘胶垫下面,在电压进线和电流出线之间加一个经绝缘处理的短路铜片,把电压进 线和电流出线短路,使电压工作时将电流通过失压小钩和短路铜片旁路,流经电表电流线圈的电流大为减少,使得电表变慢,计量误差变大。这种窃电手法比较隐 蔽,不进行现场校表是很难发现的,窃电者多为对电表内部结构比较了解的电气工作人员或是帮助用户窃电而从中谋利的供电部门人员。此种方法的防窃电原理同 4.2。

5、一火一地窃电:

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     该窃电手法是在电表的进户线侧将L(火)线和N(零)线交换,这样零线进和零线出分别接在电表的①和③上,火线进和火线出接在电表的④和⑤上。正常用电 时,由于火线电流等于零线电流,电表正常计量,但当用户将负载的一端接火线,一端接大地(如自来水管)时,负载电流流向大地而不流回电表,零线电流In为 0,由于零线电流即为流经电表电流线圈的电流,所以电表不走字。由于3C表同时监测In和IL,电表正常工作时,In和IL基本相等,电表以IL来计量; 当发现IL电流小于In时,自动切换到In来进行计量,同时接线错误指示灯告警,震慑用户非法窃电行为。

6、强磁场:
    此 种窃电方法主要针对电子式电能表。将以块磁场很强的磁铁靠近电子表,电子表就有可能不走字,这是因为电子表计度器是由步进电机驱动,受功率所限,步进电机 力矩很小,一旦受到强磁场干扰,有可能就走不动。由于3C表为加厚型防磁场屏蔽外壳,强磁场对电表根本不起任何作用。

    综上所叙,我们必须认真研究窃电行为的表象和特点,从技术上提高防   范能力,增强计量装置的反窃电水平。俗话说:魔高一尺,道高一丈,实践
   证明,利用高科技手段可以有效的遏制窃电的上升势头。


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                           参考文献
[1]晏翔.以整顿电力市场为契机,严厉打击窃电犯罪行为[J] .需求侧管理(DSM),2001(5).
[2]周永魁等.技术窃电的手法及反窃电措施[J].电测与仪表,1998(6).

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