單相電子式防竊電電度表設(shè)計及應(yīng)用
顏庭喬 仲臍高 夏敏雯
摘要：分析了目前竊電現(xiàn)象的狀況和常用的竊電手法，介紹了采用AD7751
芯片的防竊電電表設(shè)計方案及其防竊電原理
關(guān)鍵詞：防竊電，電子式電度表，AD7751
電能是一種商品，消費(fèi)電能就是消費(fèi)商品，因此繳納電費(fèi)是每一個消費(fèi)者的義務(wù)。但是在目前往往就有許多用戶用了電卻想不繳納或少繳納電費(fèi)。想不繳電費(fèi)者，往往不經(jīng)過計量裝置而私自改接電線，這種做法隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造、低壓配電線路的改善，已經(jīng)很難操作且極易被發(fā)現(xiàn)，往往被處以數(shù)倍的罰款，所以大多數(shù)非法用戶都不再采用此種方式竊電，而是通過在電能計量裝置上做文章進(jìn)行竊電（統(tǒng)稱技術(shù)竊電）。他們一般都懷有僥幸心理，認(rèn)為不易被發(fā)現(xiàn)，被發(fā)現(xiàn)后也會找各種借口逃避罰款而僅僅是補(bǔ)交電量。
近幾年來，隨著家用電器的普及，居民用電量大幅攀升，由80年代的每月幾度電到如今的數(shù)百度電，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省份甚至高達(dá)上千度。電費(fèi)在家庭支出費(fèi)用中比例逐漸上升，引起了許多素質(zhì)不高的居民采用竊電這種非法行為來減少電費(fèi)的支出，且這種現(xiàn)象有逐年上升的趨勢。據(jù)估算，全國年被竊電量高達(dá)20億kW.h，嘉興電業(yè)局2000年查獲的竊電戶就達(dá)549戶，追回電費(fèi)和違約金277。8萬元，以上數(shù)據(jù)足以說明目前竊電問題的嚴(yán)重性。
防竊電是一個長期而艱巨的系統(tǒng)問題，各供電部門均投入大量的人力、物力、財力試圖遏制，而收效甚微。有些沿海地區(qū)竟然出現(xiàn)銷售竊電產(chǎn)品和專用工具的怪事，甚至有些不法分子專業(yè)從事竊電行為從中謀取利益，給電力企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。但由于計量裝置量大面廣，情況復(fù)雜，而電力部門也沒有充足的人手和費(fèi)用來支撐。在某些傳統(tǒng)觀念較重的地區(qū)，甚至以為竊電不是違法的事情。
為此，我公司于1997年開始著手對防竊電進(jìn)行了深入研究。研制成功了DDS106-3C型單相防竊電型電子式電度表，它采用先進(jìn)的超低功耗固態(tài)集成電路技術(shù)和SMT及熱風(fēng)波峰焊工藝設(shè)計制造，其性能指標(biāo)符合IEC1036和GB/T 17215-1998標(biāo)準(zhǔn)，滿足電力部門防竊電的需求。
一、工作原理
電表工作時，連續(xù)監(jiān)測相限和零線電流，通過對相線、零線電流信號的取樣、放大、比較，采用兩電流信號中較大者與電壓回路信號通過乘法器相乘后積分、V/F變換、分頻及功率驅(qū)動等電路的處理，驅(qū)動步進(jìn)馬達(dá)帶動計度器累計電能讀數(shù)。當(dāng)芯片檢測到負(fù)功率時，相應(yīng)引腳輸出高電平驅(qū)動發(fā)光二極管，使負(fù)功率指示燈亮以示警告；當(dāng)芯片檢測到相線與零線電流不平衡時，相應(yīng)引腳輸出高電平驅(qū)動發(fā)光二極管，使接線錯誤指示燈亮以示警告。也就是說，當(dāng)出現(xiàn)以下接線錯誤情況時，電表發(fā)光二極管能及時點(diǎn)亮以示警告：
1）顛倒電流（輸入或輸出線交換）；
2）相線和零線從供電側(cè)交換；
3）負(fù)載電流流向大地而不流回電表；
4）輸入或輸出線交換并且負(fù)載電流流向大地而不流回電表；
5）相線和零線從供電側(cè)交換并且負(fù)載電流流向大地而不流回電表。
二、常見竊電手法及對策
1、反接：
這種方法在目前感應(yīng)式電表中較為普遍（正常電表接線見圖一），反接的通常做法是在每個月的上半月將電表接線正接，讓電表走字，在下個月將電表的火線的進(jìn)線和出線反接，許多感應(yīng)式電表就會倒轉(zhuǎn)，在電表讀數(shù)比上月讀數(shù)接近時，重新恢復(fù)接線正接，這樣在抄表時電表顯示很小的電量（接線方式見圖二）。DDS106-3C（以下簡稱3C）具有雙向計度功能，可準(zhǔn)確地測量正負(fù)兩個方向的有功功率，且均以正向累計電能，同時反接LED燈告警提示，使竊電者無從下手。
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2、短路：
在電能表進(jìn)線和出線間插入短路銅片（見圖三），將電能表的電流線圈短路，這樣用戶消耗的電流大部分從銅片從①、③旁路，而只有少量電流流經(jīng)電流線圈，使電表不走或走的很慢。
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為了不被發(fā)現(xiàn)，竊電用戶往往會在抄表的前幾天拆除短路銅絲。這種做法對于那些電表安裝在戶內(nèi)或安裝在戶外但沒有安裝電表箱的用戶很易操作，特別是卡表用戶。因?yàn)橛脩粢蹇?，所以電表箱一般不鉛封，用戶可以隨意的接觸到電表。
由于3C表同時監(jiān)測零線和相線電流，電表正常工作時，相線電流基本等于零線電流，電表以相線電流來計量；當(dāng)發(fā)現(xiàn)相線電流小于零線電流時，自動切換到零線電流照樣準(zhǔn)確計量，同時接線錯誤指示燈告警，震懾用戶非法竊電行為。
3、失壓：
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此法主要針對感應(yīng)式機(jī)械表。將電壓小鉤子脫下，造成電表電壓線圈沒有電壓而使得電表不走字。但此法易被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殡姳砀静蛔咦?，而且要破壞電表接線端子的鉛封。3C電表在設(shè)計時，取消了機(jī)械表采用的電壓小鉤，電流回路和電壓回路在電表內(nèi)部短接，這樣竊電者無法做到將電壓回路與電流回路分開，電壓線圈也就不會失壓。
4、電壓小鉤短路：
在接線端子絕緣膠墊下面，在電壓進(jìn)線和電流出線之間加一個經(jīng)絕緣處理的短路銅片，把電壓進(jìn)線和電流出線短路，使電壓工作時將電流通過失壓小鉤和短路銅片旁路，流經(jīng)電表電流線圈的電流大為減少，使得電表變慢，計量誤差變大。這種竊電手法比較隱蔽，不進(jìn)行現(xiàn)場校表是很難發(fā)現(xiàn)的，竊電者多為對電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較了解的電氣工作人員或是幫助用戶竊電而從中謀利的供電部門人員。此種方法的防竊電原理同4.2。
5、一火一地竊電：
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該竊電手法是在電表的進(jìn)戶線側(cè)將L（火）線和N（零）線交換，這樣零線進(jìn)和零線出分別接在電表的①和③上，火線進(jìn)和火線出接在電表的④和⑤上。正常用電時，由于火線電流等于零線電流，電表正常計量，但當(dāng)用戶將負(fù)載的一端接火線，一端接大地（如自來水管）時，負(fù)載電流流向大地而不流回電表，零線電流In為0，由于零線電流即為流經(jīng)電表電流線圈的電流，所以電表不走字。由于3C表同時監(jiān)測In和IL，電表正常工作時，In和IL基本相等，電表以IL來計量；當(dāng)發(fā)現(xiàn)IL電流小于In時，自動切換到In來進(jìn)行計量，同時接線錯誤指示燈告警，震懾用戶非法竊電行為。
6、強(qiáng)磁場：
此種竊電方法主要針對電子式電能表。將以塊磁場很強(qiáng)的磁鐵靠近電子表，電子表就有可能不走字，這是因?yàn)殡娮颖碛嫸绕魇怯刹竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動，受功率所限，步進(jìn)電機(jī)力矩很小，一旦受到強(qiáng)磁場干擾，有可能就走不動。由于3C表為加厚型防磁場屏蔽外殼，強(qiáng)磁場對電表根本不起任何作用。
綜上所敘，我們必須認(rèn)真研究竊電行為的表象和特點(diǎn)，從技術(shù)上提高防 范能力，增強(qiáng)計量裝置的反竊電水平。俗話說：魔高一尺，道高一丈，實(shí)踐
證明，利用高科技手段可以有效的遏制竊電的上升勢頭。
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