10 kV配電變壓器防竊電監(jiān)測裝置

裝置由3個(gè)獨(dú)立運(yùn)行在配電變壓器高壓一次側(cè)A，B，C三相高壓線上的高壓測量子終端和運(yùn)行在配電變壓器二次側(cè)的低壓測量主終端組成。
高壓測量子終端在變壓器的一次側(cè)工作，每相供電線上面安裝1個(gè)終端，通過交流采樣采集高壓側(cè)母線的電流信號，高壓測量子終端的供電依靠高壓母線的電流線感應(yīng)取電再疊加后備式長壽命電池的方式供電，實(shí)現(xiàn)高壓測量子終端工作所需要的穩(wěn)定、持久電能。高壓測量子終端因?yàn)楣ぷ髟?0 kV的電壓等級上，要求能夠做到免維護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)特別需要關(guān)注終端在寬溫度范圍內(nèi)的工作可靠性。
低壓測量主終端安裝在變壓器的二次側(cè)，通過對電壓、電流信號的交流采樣，實(shí)現(xiàn)對二次側(cè)三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因素、頻率、電度量、諧波分量等數(shù)據(jù)的監(jiān)測；RS 485作為與計(jì)量電表、配變監(jiān)測等設(shè)備的內(nèi)部通信總線，可以與這些設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如獲取計(jì)量電表的電度值；低壓測量主終端除了負(fù)責(zé)配電變壓器低壓側(cè)模擬量信號的采集、各單元間的通信功能外，還擔(dān)負(fù)數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理、狀態(tài)的告警、裝置對外部通信等功能。
高、低壓終端間的通信通過基于IEEE 802．15．4規(guī)范的ZigBee無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)，采用這種現(xiàn)已成熟、穩(wěn)定、便宜的ZigBee方案來實(shí)現(xiàn)短距離無線通信，非常適合于滿足主終端與子終端間的通信要求，也有利于設(shè)備的檢修。無線通信的方式使高壓側(cè)、低壓側(cè)之間的電氣互相隔離，使整個(gè)裝置的安全性和穩(wěn)定性得到提高。
主終端通過無線通信獲取到子終端采集到的高壓側(cè)的數(shù)據(jù)，結(jié)合主終端采集到的低壓側(cè)的數(shù)據(jù)，采用本文描述的算法進(jìn)行矢量運(yùn)算和差值比較，判斷被監(jiān)測用戶是否有竊電行為的發(fā)生。

3 防竊電手段分析
針對可能的竊電手段，本裝置對應(yīng)的防范措施如下：
欠壓竊電：主終端對電壓進(jìn)行采集并與多功能電能表的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，防止發(fā)生欠壓竊電的行為，如出現(xiàn)失壓或電壓異常，對事件進(jìn)行記錄并報(bào)警。
欠流竊電：進(jìn)行一次側(cè)的電流測量，與二次側(cè)推算出的一次側(cè)電流進(jìn)行比對，防止發(fā)生欠流竊電的行為，如出現(xiàn)超差，對事件進(jìn)行記錄并報(bào)警。
移相竊電：本系統(tǒng)自身的交流采樣功能可以分析出相位關(guān)系，出現(xiàn)相位關(guān)系異常，對事件進(jìn)行記錄并報(bào)警。
擴(kuò)差竊電：主終端采用三表法進(jìn)行電能測量，并與實(shí)時(shí)獲取電能表的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，如出現(xiàn)超差，對事件進(jìn)行記錄并報(bào)警。
無表竊電：無表竊電時(shí)會(huì)出現(xiàn)一次側(cè)與二次側(cè)功率超差，如出現(xiàn)無表竊電時(shí)，對事件進(jìn)行記錄并報(bào)警。

4 結(jié)語
本裝置的最大特點(diǎn)是引入配電變壓器高壓側(cè)的電流有效值作為判據(jù)之一，從而防范了從配變低壓側(cè)引線竊電的可能，增加了竊電操作的難度和提高了竊電分析的準(zhǔn)確性。如果在每條10 kV出線上各個(gè)變壓器都配上該設(shè)備，同時(shí)在主終端的USB口上加裝WCDMA／EVDO／TD-SCDMA制式的3G無線通信模塊，可以為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供前沿?cái)?shù)據(jù)，為供電稽查人員提供短信告警、提供自動(dòng)抄表等服務(wù)。供電部門可以在他們的SCADA系統(tǒng)上了解到各監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以為供電部門的安全供電提供分析和決策的依據(jù)，同時(shí)也防范直接從高壓線上額外增加變壓器實(shí)施高壓竊電的可能；采用ZigBee無線通信技術(shù)使高、低壓兩側(cè)的裝置在相互絕緣的前題下進(jìn)行通信，有效地提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。采用模塊化的設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，安裝方便，防竊電效果好的特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。