10 kV配電變壓器防竊電監(jiān)測裝置

摘要：針對10 kV高壓供電、低壓計量用戶的竊電現(xiàn)象，提出一種算法用以判斷竊電行為是否發(fā)生。基于此算法設(shè)計一種裝置，以解決供電部門對特定用戶供電的監(jiān)測。該裝置可以準確地記錄與分析用戶的用電狀態(tài)，達到對疑似竊電用戶進行震懾和監(jiān)管的目的。
關(guān)鍵詞：10 kV配電變壓器；防竊電算法；防竊電裝置；對稱分量法；ZigBee技術(shù)；電力變壓器計量監(jiān)測

0 引言
電力作為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中不可或缺的資源之一，一些單位或個人為了追求自身的利益，冒險竊電，至使供電單位的利益蒙受損失。
10 kV高壓供電、低壓計量用戶計量電表回路的引線基本上不加遮蔽，用戶竊電現(xiàn)象既普遍又容易，特別是農(nóng)村配電變壓器竊電現(xiàn)象尤為嚴重。
另外，有一些大用戶在自己的廠區(qū)有其專用的變壓器，供電部門巡查、監(jiān)管相對不方便，這種環(huán)境下的竊電用戶有較大的竊電操作空間和較長的竊電時間，他們往往會繞過計量電表進行竊電，而在供電部門巡查時可以從容地恢復(fù)正常供電狀態(tài)，所以他們的竊電操作相對比較容易。
目前，對于配電變壓器的防竊電已經(jīng)有了研究，從實際應(yīng)用來看，也采取了一些措施，但限于電子技術(shù)水平和成本因素的考慮，防竊電措施基本上是采用機械方式的物理隔離和利用電子設(shè)備監(jiān)測供電口線的交流信號狀態(tài)以及結(jié)合人員巡查等手段。
對于物理隔離的方法，中國專利網(wǎng)上可以查到兩個。一個名為“配電變壓器防竊電裝置”，方法如下：本設(shè)計是將穿心式變流器裝于配電變壓器體內(nèi)低壓側(cè)，在低壓套管旁適當(dāng)位置增設(shè)密封小盒，變流器二次引線從密封盒引出，經(jīng)金屬管道結(jié)至防滴防塵電表箱，電度表全部引結(jié)線都被金屬層遮蔽而不外露，故無竊電之可能。另一個名為“配電變壓器低壓計量防竊電裝置”，是一種配電變壓器低壓計量防竊電裝置，包括有上蓋、底座和激光全息防偽防啟編碼封。由上蓋和底座組成箱體，電流互感器和配電變壓器的低壓接線柱在箱體內(nèi)，緊固夾頭連在其瓷瓶上，并將其固定在底座上，4個激光全息防偽防啟編碼封在上蓋和底座四周的封合上，正視面帶凸透鏡的殼體和連在底座側(cè)面的背板組成另一箱體，外罩隔熱罩的電能表在這個箱體內(nèi)，并連在背板上。
在實際使用以及文獻中記載的電子監(jiān)測設(shè)備是安裝在計量電度表的周邊，變壓器的二次出線與電度表間用物理的方法進行隔離，由于用戶現(xiàn)場條件的差異，隔離措施在實施過程中難以起到絕對的作用，實際上這些隔離很容易被竊電用戶利用，在這些隔離點處竊電可以跳過電度表和監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測，這類的電量損失往往被規(guī)為線損，因此供電部門承擔(dān)了損失。
本文提出了一種算法，用以判斷10 kV高壓供電、低壓計量用戶的竊電行為的發(fā)生?；诖怂惴ǎO(shè)計一種裝置，不僅對變壓器的二次側(cè)出線進行監(jiān)測，同時也對變壓器的一次側(cè)進線進行監(jiān)測，用來解決供電部門對10 kV高壓供電、低壓計量用戶的用電狀態(tài)監(jiān)測，可以準確地記錄與分析用戶的用電狀態(tài)，達到對疑似竊電用戶進行震懾和監(jiān)管的目的。
本文描述的算法，依據(jù)對稱分量法，將三相交流信號的不平衡關(guān)系變換成平衡關(guān)系后推算出高壓饋線的電流有效值，推算值與實際測量值進行比對，利用此方法在配電變壓器端進行防竊電控制，尚沒有發(fā)現(xiàn)有文獻記錄，本文著重介紹這一算法和利用此算法設(shè)計的防竊電裝置。
基于變壓器計量監(jiān)測的防盜電裝置，可以實時記錄二次側(cè)負荷情況，電壓、電流情況，一次側(cè)的電流有效值等，并具有上述值異常時的實時報警能力，為阻止在變壓器出線端的盜電行為提供了一種非常有效的手段。

1 算法描述
本文描述的裝置可同時監(jiān)測配電變壓器高壓側(cè)的電流信號與低壓側(cè)電壓、電流信號，結(jié)合本文描述的算法(比較高壓與低壓兩側(cè)推算出的物理量的差值)可達到快速、準確判斷用戶是否有竊電行為發(fā)生。
算法的思想：將低壓側(cè)的三相不對稱電流分解成三相對稱的正序分量、負序分量以及同向的零序分量，由低壓側(cè)的電流正序和負序分量分別推算出高壓側(cè)的電流有效值，與實際測得的高壓側(cè)電流有效值進行比對，如果超出允許的差值，認為竊電行為發(fā)生。
Dyn11和Yyn0是10 kV變壓器的常見接線組別。相對Yyn0，采用Dyn11方式的接線組別有較多的好處，新系列配電變壓器基本都選用了Dyn 11聯(lián)結(jié)組別。因為還在運行的Yyn0配電變壓器越來越少，本文以Dyn11接線組別的桿式的三相配電變壓器為例進行說明。
已知：配電變壓器的二次側(cè)電壓(Ua，Ub，Uc)、電流(Ia，Ib，Ic)、功率因素(cos a，cos b，cos c)，推導(dǎo)配電變壓器一次側(cè)的電流有效值(IA合成，IB合成，IC合成)。
計算方法如下：
正常的供電條件下，如果以二次側(cè)a相電壓為基準(0°)，那么，Ua超前Ub120°，Ub超前Uc120°，Uc超前Ua120°，確定二次側(cè)的電壓向量為。
(1)根據(jù)a，b，c三相的電壓、電流、有功功率確定a，b，c三相電流的相位關(guān)系，確定二次側(cè)的。
(2)將電流向量用對稱分量法分解成，如圖1所示。根據(jù)變壓器的接線方式，由二次側(cè)的電壓、電流向量推算出一次側(cè)的電流有效值。