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电气百科:电能表的防窃电原理及应用

1.背景

在商业中心,集中式公寓,写字楼等都在推行预付费电能表,其中物业管理人员最关心的是防窃电措施,本文介绍了几种典型的窃电模式并给出了解决方案。

2. 典型窃电模式

2.1 修改接线窃电

(1) 对于单相仪表,都是直通式,一般采用短接的方式窃电,接线图如下所示,如果将外面的1和2两个相线端子短接,那么负荷电流将从部分从短接线流过,装置会少计电能。

(2) 对于三相计量仪表,一般是60A为直接接入式,60A以上为经CT接入式,分别进行介绍。对于直接接入式,窃电原理与单相的类似,短接全部或者部分的相线端子。对于经CT接入式,窃电主要是短接CT的二次线,或者剪断CT的二次线,甚至将CT二次的极性反接,导致正向电能不走字。还有一种方式是在电压接线上增加一个可以遥控的开关,可以断开电压接线,使得功率为0, 或者将电压线反接。

2.2 专业方式窃电

(1)当前很多是预付费电能表,管理后台通过通讯与电能表相连,用户充值后,管理后台发送充值命令,将金额写到电能表中,如果此充值命令是明码,那么采用专业仪器截获此充值命令后,可以模仿主机再次发送,导致少收电费。

( 2 ) 采用大型磁铁对电能表进行干扰,导致其无法运行或者少计电能。

3. 反窃电方式

3.1 计量铅封

铅封可以解决大部分通过修改接线窃电的问题,这个要求电表具备端子盖。 铅封的问题是,现在在网上可以买到铅封设备,这个要求铅封是有防伪功能的,当前最先进的是内置NFC标签的铅封,NFC内的信息是加密的,不可复制,价格约4元1个。

3.2 表箱防窃电

表箱的防窃电主要是加锁,加铅封,甚至是采用智能表箱,有开盖记录和报警,从根本上杜绝对表箱的非授权打开。

3.3 电能表智能端子盖

端子盖具备智能记录功能,可以记录每一次的打开和关闭,用于监视非授权的电表接线改变。这种方式的作用有限,需要和表箱防窃电共同实施。

3.4 电表智能监视

电表本身可以做智能的监视,需要监视的内容如下:

(1) 三相或者单相有功功率为负,这个可以对经CT接入式仪表的CT二次线反接以及电压线反接的窃电方式进行告警。

( 2 ) 电压断线,这个可以对经CT接入式仪表的电压线单相断开或者三相断开的窃电方式进行告警。

( 3 ) 通讯加密,采用动态的秘钥加密,这样每次的充值报文即使截获再次发送也是无效的,因为秘钥需要每次通讯进行更新,只发送充值报文,秘钥校验不通过。

( 4 ) 电表软件和硬件看门狗,可以防止采用电击器方式,对装置外壳放强电,导致装置死机无法计量,看门狗会立即使装置复位,不会影响计量。

( 5 ) 下面是典型的建筑配电一次图,一般预付费电表会安装在分配电箱中,每个出线代表一户,安装一块预付费电表,分配电箱在强电井中,而开关箱在每一户的户内。对于防窃电,可以在每个分配电箱的进线侧安装一台计量电表,通过后台软件或者手动抄表核算进线和出线电能,当前直通式仪表的精度一般是1级,最大计量误差在1.5%左右,经CT接入式仪表的精度一般是0.5S级,最大计量误差1%,而CT采用0.5级,最大误差在3%(比差为1.5%,最大角差为90分,在30度时换算误差为1.5%),综合误差4%。

总表电能和分表的电能和进行校验,满足电能表和CT综合的误差精度,否则可以认为是有窃电发生。

3.5 大数据防窃电

大数据防窃电主要是窃电事件模型特征法,采用电能表采集电压,电流,功率,月度电能等信息,采用机器学习进行训练,识别出其中的窃电事件。还可以采用历史数据分析法,对于商户或者写字楼,其负荷是存在明显的时间序列特征的,采用短期负荷预测方法,如果实际用电数据与负荷预测的数据相差比较大,则认为存在窃电嫌疑.

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