高压电能直接计量技术在专变用户的防窃电应用

梁金佑 许任阳

（1.广西贵港供电局 广西贵港 537000 2.珠海润科电力有限公司 广东珠海 519000）

高压电能直接计量技术在专变用户的防窃电应用

梁金佑1许任阳2

（1.广西贵港供电局 广西贵港 537000 2.珠海润科电力有限公司 广东珠海 519000）

本文通过对10kV专变用户的窃电现状进行分析，发生窃电根源均在于计量在二次侧完成。采用高压电能直接计量技术和用电信息采集技术构建了专变用户智能防窃电监测系统。这种无二次计量回路的高压直接计量，从源头上杜绝窃电可能性。结合主站平台的实时监测，建立了无缝可靠的智能防窃电管理手段。结合现场实际运行积累，效果良好。

防窃电；专变用户；电能计量；高压电能表

引言

窃电行为严重影响着供电企业的经济效益，往往供电企业售电量的70%以上比例都是10kV专变用户售电量。因而，对于各供电企业抓好10kV专变大用户的防窃电和反窃电治理工作，有效控制住异常高线损台区，对于提高供电企业经济效益至关重要。从10kV配网系统的专变用户电能计量的技术原来上分析，窃电手段主要集中在低压二次侧计量回路。然而当前各类防窃电措施都是无法彻底杜绝二次电气回路的被实施窃电操作。

高压电能直接计量技术是从技术原理上实现一种完全没有二次电气回路的新电能计量方案，是窃电管理工作的有利工具。高压电能直接计量技术是在高压电位上实现电压电流采集和电能计量，电能计量数据存储在高压电位上，从源头上消除了窃电的可能性。高压电能直接计量装置采用误差整体校验，计量精度高，通过与传统计量装置进行比对，可以准确的对窃电行为进行定位。

1 专变用户当前窃电现状分析

电能是一种无实物可见的特殊商品，其生产（发电输电）和使用（配电用电）都是在同一时间内完成的。供电企业对窃电行为的稽查需要第一时间有第一手证据，实际稽查工作难以开展。具体来说10kV专变用户的窃电特点有：

（1）10kV高计的高耗能企业在总的窃电点中比例很高。比如：冶炼、铸造、洗浴中心、造纸、砖瓦等用电高能耗大户。

（2）窃电行为有着智能化升级的趋势，技术手段层出不穷，包括：改动表计电路、计量回路搭接、直接编程、高频破坏、强磁场破坏等等。

（3）窃电手段更加隐蔽、更加专业，常规的用电检查管理很难发现问题，对防窃电人员专业能力要求越来越高。

同时，从现有高压计量技术原理来分析，不良用户窃电行为的目的就是改变正常计量的数据和结果。计量回路中每个电压、电流值的改变，都将影响整个线路的电能量。由于传统高压计量系统中电压、电量的传递环节比较多，有互感器的二次端子、二次回路导线、综合接线端子、低压表计等诸多薄弱点。由于这些薄弱点的电气特性均处于较低的电压水平，故不良用户容易对其进行非法操作。具体的窃电实施手段包括：篡改表计设置、在端子处对电流信号分流、改动二次接线方式等。因此，采用新技术解决现有防窃电问题需要从窃电根源着手。

2 高压电能直接计量技术方案

高压电能直接计量技术是通过采用高压侧等电位电压、电流传感采样的方式，并且在高压悬浮电位植入电能计量芯片电路，通过高度集成的一体化绝缘结构设计，实现了整体的高压电能直接计量方案。高压电能直接计量技术与传统高压计量技术的最大区别在于：传统计量是在二次侧完成，高压电能直接计量则没有二次计量回路，计量电路和数据存储均在高压侧电位完成。正因为没有了传统计量方案的低压电位二次部分，故可以有效杜绝各类窃电行为。

一种典型的高压电能表设计原理图如图1。高压电能表的主要组成部分包括A相、B相、C相各自分别的等电位功能电路部分，包括高压侧相间的线电压取样传感器。高压侧相间的线电压传感器主要是采用电容分压器完成电压取样。A相和C相的等电位功能电路为单相计量电路，完成A相和C相的电流信号、电压信号测量和电能量运算。B相的等电位功能电路为综合控制单元，实时将A相和C相各自计量的电能量数据进行汇总和累加，并且将全部的电量信息以电气隔离的无线通讯形式传送给低压侧通讯显示终端。

图1 一种典型的高压电能表原理图

高压电能表的主要技术参数如下：①额定工作电压：10kV；②额定工作电流：10～500A；③计量方式：三相三线制；④电能脉冲常数：有功6400imp/MWh，无功6400imp/Mvarh；⑤准确度等级：有功电能0.5S级，无功电能2级；⑥绝缘性能：工频耐压：42kV（1min）；雷电冲击电压：75kV（正负各15次）；局部放电：测量电压为1.44UN下，局部放电量小于20pC；⑦环境条件：工作温度-25～85℃，湿度小于95%。

高压电能表的主要功能有：①精确测量10kV的多时段双向有功电能和无功电能，测量10kV各相和总的瞬时电压、瞬时电流、瞬时有功功率、瞬时无功功率、功率因数。②通讯显示终端具有RS485、小无线和GPRS等多种数据通讯接口；可以采集现场计量电能表的各项数据并实现数据远程上传主站。③实时监测每一相的电压、电流等异常事件，具有失压、失流、停电等时间记录功能，以及12个月历史结算数据记录。④通讯规约集成了《多功能表通信规约》、《电力负荷管理系统数据传输规约》和《用电信息采集系统主站通讯规约》等。

3 高压电能表的防窃电应用方案

采用高压电能直接计量技术为基础，再集成无线通讯技术、数据采集技术和网络应用服务系统软件，可实现专变用户的防窃电管理系统。该防窃电管理系统能够进行精确的高压计量数据采集、系统主动分析和防窃电实时监测。

图2 高压电能直接计量技术在专变用户的防窃电应用方案

防窃电管理系统采用高压电能表实时测量高压大用户专变的电量数据。同时，高压电能表的通讯显示终端实时收集现有用电计费表计的电量数据，采用GPRS无线通讯信道专网传送高压电能表的电量数据和现有用电计费表计的电量数据至防窃电管理系统服务器。防窃电管理系统服务器实时分析每个大用户计量点中用电计费表计和高压电能表的电量数据差异。只要发现用电计费表计的数据与高压电能表的数据之差超过一定的比例，就启动报警任务发送信息给指定管理员。[1]

高压电能直接计量技术的防窃电方案优势：

（1）杜绝窃电：①电压电流采样电路和计量电路均不工作在低压二次回路，消除了窃电用户对二次侧进行破坏的窃电可能。②电能数据安全存储在10kV高压侧，窃电用户无法实施篡改。

（2）计量准确：①无二次误差环节，具有明确定义的整体计量准确度，不需传统的综合误差推导计算。②电能计量无工作电流死区，不会因为负荷电流过小而影响计量准确度。③一旦传统计量点的PT熔断器熔断，高压电能表的电量可直接作为追补数据。

（3）节约资源：①取消了一二次之间的绝缘设计，铜、铁芯和绝缘材料的消耗降低80%。②采用了低功耗设计降低运行功耗，比传统运行功耗下降80%。③高压电能表的检定工作量降低，提高了用电管理部门的工作效率。

（4）提高安全性能：①无传统电磁式电压互感器的铁磁谐振事故隐患。②新型绝缘结构体系从源头上避免了内绝缘故障的产生。③信息传送介质采用数字通讯（无线或光纤），避免了传统电缆传输造成的二次压降问题和模拟信号易衰减易干扰问题，提高了设备的可靠性。

（5）操作简便易行：①体积小，重量轻，运输和安装工作量小。②安装接线少，降低人为出错率、也可以大大降低停电时间。③母线采用穿心方式，减少电气断开点。

4 防窃电应用具体案例

在结合贵港地区的专变用户中可能存在窃电行为的台区，采用高压电能直接计量技术的作为防窃电智能管理手段。所采用的高压电能表型号为GCHVM-W-3，产品编号为：No.1211021，额定电流50A，通讯信道为GPRS。高压电能的计量准确度等级为有功电能0.5s级，无功电能2级。

4.1 高压电能表的基本误差测试情况

高压电能表的整体计量准确度通过高压电能计量整体误差检定平台来检测，高压电能计量整体误差检定平台的计量准确度等级为有功0.1级，可以用于有功0.5S级高压电能表的整体误差检定，也可对传统高压电能计量装置（含表计）的整体误差进行检定。

表1 防窃电监测点的高压电能表误差数据（No.1211021）

该高压电能表的实际误差检测结果表明：计量准确度达到了0.5s级，各测试点的实际数据指标均优于0.5%。而传统高压电能计量装置的整体误差控制办法是：电压互感器的准确度0.2级，电流互感器的准确度0.2s级，电能表的准确度0.5s级。由于只对各个部件进行准确度控制，整体的误差结果都是用综合误差来代替，通常Ⅲ类高压计量点的综合误差控制范围为1.2%。

从计量的法规性和准确性来看，高压电能表明显由于传统高压电能计量装置。

4.2 防窃电监测的情况

采用的高压电能表型号为户外型，额定电流50A，通讯信道为GPRS。现场将GCHVM-W型高压电能表安装于高供高计的高压计量箱的前端，现场增加高压电能表固定的抱箍和支架。高压电能表高压本体部分与低压通讯显示终端之间采用无线方式数据传输，无需任何连接线，安装工作量极小。

防窃电监控系统实时获得高压电能表和现有电能计量装置所测得的功率值、电流值、电量值，通过比对来跟踪计量点的用电异常情况。防窃电监控系统可根据用电稽查力度的不同要求，可以提高数据实时采集的频率。高压电能表的GPRS无线通讯功能可以支持最短5min的实时数据采集。

图3 贵港的高压电能直接计量智能防窃电应用现场

经过一段时间的现场运行验证，高压电能表与传统计量装置的数据比对基本一致，反映高压电能计量量值溯源的合理性。

表2 防窃电监测点的运行比对数据

5 结论

本文分析了传统计量方案的窃电根源和防窃电手段的局限性，窃电行为难以杜绝的根源在于计量由低压表计实现，不良用户可以简单的进行操作。而采用高压侧直接计量技术实现的智能防窃电监控系统，监测点的高压电能计量和计量数据存储都在高压侧完成，不良用户无法进行篡改。同时系统平台的实时主动监测，可完全消除窃电隐患。经过贵港供电局开展的智能高压计量防窃电监测应用项目，实践证明该技术方案可行，防窃电效果良好。

[1]王珏昕，孟宇，等.用电信息采集系统反窃电功能现状及发展趋势[J].电网技术，2008，32（12）.

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2016-2-29