試析單相電子式防竊電電能表設(shè)計(jì)

王蕊 陰輝 田艷麗 馬翠平 徐興奇 李杰

摘 要：當(dāng)前，隨著用電設(shè)備越來越多，用電量越來越大，對(duì)電力系統(tǒng)的保障能力提出了更高的要求。受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，竊電行為也呈上升態(tài)勢(shì)，給電力企業(yè)造成了巨大損失。設(shè)計(jì)一款好的單相電子式防竊電電能表，能有效防范針對(duì)電能表的竊電行為。本文從分析目前竊電技術(shù)手段入手，分析單相電子式防竊電電能表的設(shè)計(jì)思路，以供參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗?；電子式；防竊電；電能表；設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求呈現(xiàn)快速上升之勢(shì)，電力系統(tǒng)面臨著前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，竊電行為屢禁不止，且有從普通居民向中小企業(yè)蔓延之勢(shì)。電力和經(jīng)濟(jì)的損失也水漲船高，給電力企業(yè)和國(guó)家都帶來了較大的負(fù)面影響。伴隨防竊電技術(shù)和手段的不斷改進(jìn)，竊電技術(shù)和手段也越來越先進(jìn)和隱蔽，給調(diào)查取證帶來了新的困難。因此，分析竊電行為的技術(shù)手段，并采取針對(duì)性防范措施，對(duì)防竊電行為具有重要意義。特別是針對(duì)通過在電能表上做手腳的竊電行為，設(shè)計(jì)一款單相電子式防竊電電能表，將有效防范通過電能表而進(jìn)行的竊電行為。

1 當(dāng)前常見竊電方法

竊電行為的發(fā)生，主要是人們對(duì)電是商品的意識(shí)淡薄，還有竊電人法律意識(shí)淡薄，以及電力企業(yè)管理存在漏洞等原因造成的。竊電的方法有數(shù)十種之多，通過電能表的竊電行為最常見的有以下幾種：

1.1 欠壓竊電法

所謂欠壓竊電法，即故意采取措施改變電能表計(jì)量電壓回路接線或故意制造電壓回路故障，使線圈電壓失壓或減少，從而造成計(jì)量電量的減少，達(dá)到竊取電力的目的。其通常的手段是：使電壓回路開路、使電壓回路接觸不良、串聯(lián)電阻來降低電壓、改變電路接法等。

1.2 欠流竊電法

所謂欠流竊電法，即故意采取措施改變電能表計(jì)量電流回路接線或制造電流回路故障，使電能表的線圈無電流通過或者通過的電流減少，從而導(dǎo)致計(jì)量電量少計(jì)，實(shí)現(xiàn)其竊電的目的。其主要手段包括：使電流回路開路、使電流回路短路、改變TA的變比、改變電路接法等。

1.3 移相竊電法

所謂移相竊電法，即故意采取多種手段改變電能表的接線，或故意接入無相互關(guān)聯(lián)的電壓和電流，甚至用電感和電容等元器件改變線圈中的電壓、電流之間的相位關(guān)系，使電能表慢轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)，從而達(dá)成竊電目的。其主要措施有：改變電流回路接法、改變電壓回路接法、用變壓器或變流器附加電流、以外設(shè)電源使電表倒轉(zhuǎn)、以電感和電容移相等。

1.4 擴(kuò)差竊電法

所謂擴(kuò)差竊電法，即故意私拆電表并采用各種手法改變電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使電表本身的誤差擴(kuò)大，以及利用電流或機(jī)械力損壞電表，破壞電表的運(yùn)行條件，使電能表少計(jì)電量。其核心是通過改變電表的性能，通過擴(kuò)大誤差以達(dá)到竊電的目的。其方法主要包括：改變電表結(jié)構(gòu)性能、用大電流或外力損壞電表、破壞電表的運(yùn)行條件等。

1.5 無表竊電法

所謂無表竊電法，即竊電者故意在外部供電線路上私拉亂接，或者故意不經(jīng)過電能表直接用電。相對(duì)于前面4種竊電法，無表竊電性質(zhì)更為嚴(yán)重，可謂明目張膽地?fù)尳傩愿`電行為。不僅會(huì)造成供電企業(yè)的電力和經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)擾亂、破壞供電秩序，甚至導(dǎo)致傷亡事件和火災(zāi)發(fā)生。

2 單相電子式防竊電電能表設(shè)計(jì)

竊電與反竊電行為如影隨形，反竊電必須以防竊電為基礎(chǔ)。因此，對(duì)防竊電技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到有關(guān)部門和電力企業(yè)的高度重視。隨著竊電技術(shù)水平越來越高，傳統(tǒng)的防竊電技術(shù)已難以滿足防竊電的需要。因此，開發(fā)新的單相式防竊電電能表就顯得尤為重要，本文通過采用AD7751芯片來分析單相電子式防竊電電能表的設(shè)計(jì)方法。

2.1 電能表芯片

對(duì)于一般電子式電能表，其測(cè)量原理基本相同。主要是通過對(duì)電壓和電流適時(shí)采樣，并對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。AD7751是用CMOS工藝制成的高精度電能計(jì)量專用IC，可對(duì)50HZ或60HZ單相交流電進(jìn)行電能計(jì)量。該產(chǎn)品完全符合國(guó)際電工委員會(huì)制定的IEC1036標(biāo)準(zhǔn)，它在500∶1的動(dòng)態(tài)圍內(nèi)測(cè)量誤差小于0.3%。具有高精度、低功耗、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)，能將被測(cè)電功率轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。其低頻輸出端可提供平均有功功率的信息，能直接驅(qū)動(dòng)電度表中的電磁式計(jì)數(shù)器，亦可送單片機(jī)。校準(zhǔn)頻率信號(hào)則代表瞬時(shí)有功功率的信號(hào)，可作功率校準(zhǔn)用或接單片機(jī)，再利用單片機(jī)中的時(shí)器計(jì)算出被測(cè)電能。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)主要包括中央處理器CPU、時(shí)鐘電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路和顯示電路。用戶的電壓、電流信號(hào)經(jīng)過采樣電路后，送入AD7751芯片，再通過單片機(jī)芯片處理，并通過顯示電路輸出。為防止竊電行為，還設(shè)計(jì)了時(shí)鐘電路，對(duì)竊電行為的時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，以備查。EEPROM存儲(chǔ)器接入單片機(jī)芯片，其目的是用來存儲(chǔ)用戶的用電情況和竊電情況。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件的主要作用是電能的計(jì)算與顯示、竊電情況的記錄與處理等。其主要由主程序、中斷程序，以及電費(fèi)結(jié)算子程序、顯示子程序等組成。軟件設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)，便于連接、調(diào)試、修改和移植。

綜上所述，傳統(tǒng)的防竊電方法越來越難以控制竊電行為的發(fā)生，而采用AD7751芯片設(shè)計(jì)的單相電子式防竊電電能表具有智能化、模塊化的特點(diǎn)，能夠有效記錄竊電行為發(fā)生的具體日期、時(shí)間和次數(shù)，并通過顯示程序顯示出來。其低成本、低功耗、高精度、防竊電的特性，決定了其應(yīng)用具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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[2]江嵐.電子式電能表的可靠性及改善措施研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2014.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司巨野縣供電公司）