采用双锰铜取样的防窃电单相智能电能表设计
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以比我 国窃电现象更加严重的拉美和南亚印度等地 区 为例 ，这些 国家 的 电 能表 普 遍 要 求 采 取 下列 基 本 的技 术 防窃 电措 施 ：
（１）火线 、零线 分别 计 量 。 （２）火线 、零线抗直流分量。 （３）抗 ０．２Ｔ交 流磁 场和 ０．５Ｔ直 流磁 场 干扰 。 （４）负荷 记 录 。 （５）事件记录。 （６）外壳 防撬 和开 盖记 录 。 ２００９年 国家电网公司发布的智能 电表系列标准 中， 对 （４）～（６）做 了较详细 的要求 ，并没有要 求零线计量 （ 要 显丞 线塑 线电流 ）和零线抗直流 ，同时 ，对
电的直 流和 偶次 谐波 分量 仅 出现在 变 压器 充放 电初 始 阶
段 ，以及 线 路故 障期 间 ，其 它正 常工 作 阶段 时含量 微 乎其
微 ，可 以忽 略不计 。
在 电力 系统 中 ，谐 波产 生 的根 本 原 因是 非 线 性 负 载
的存在 。当电流流经非线性的负载 （如二极管 、晶闸管）
如 果对 非线 性 负载 的 电压 和 电流 畸变 波形 进行 傅立
ｑ
口
口
－
量的必要性 。然后根据 ＣＳＥ７７８０和 ＣＳＥ７７５９智 能电表计量芯 片的特点 ，详细介绍 了采用双锰铜方案抗直流分量和谐波分量的新型低成本防窃 电单 相智能
电能表 ＤＤＺＹ１３５的设计技术要点。最后 ，设计了一系列简单实用的验证方法 ，证明该防窃电智能电表的可行性。
关键词 ：防窃 电单相智能 电能表 ；双锰铜取样 ；抗直流分量
中图分 类号 ：ＴＢ９
文献标 识码 ：Ａ 国家标准学科分类代码 ：４６０．４０３０
ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１６．０７．０Ｏｌ
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎｔｉ——Ｓｔｅａｌｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ——Ｐｈａｓｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍ ｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｓａｍ ｐｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ａｎｇａｎｉｎ
Ｏ
大的空调 、加热器 、微波炉、电焊机等的间隙式工作 ，会造
成 电压波 形 畸变 ，而 电流波形 畸变更 大 ，且 通 常不 具有 周 期性 。
以 电脑 和家 电 中的开关 电源 电路 的桥式 整流 电路 为 例 ，交 流输 入端 的 电流 波 形 。具 有 典 型 的“脉 冲 ”特 性 ， 如 图 ２（Ｃ）所 示 。
基金项 目：深圳市费控 （智能电能表）综合检 测服务 平台。项 目编号 ：ＤＧＦＷ２０１４０３２００１００１１ 收稿 日期 ：２０１６—０６—０７
《计量 与测试技 术》２０１６ 羊 第４３卷 第７期
的锰 铜分 流器 ，零线 电流测量 部 分则 采用 普 通 的 ＣＴ。 图 （５～１０）倍的微 晶材料 ，以降低励磁功率 ，提高电流小信
１是 单 相智 能 电表计 量部 分 的原理 框 图 。
号 的线性 度 。
１ 电 网谐 波 与直 流分 量 的起 源
理想干净 的交流 电是 ５０Ｈｚ的工频周 期正 弦信 号。
在 只有线 性 负载 （如 电 阻 、电 容 、电感 ）的 用 电环 境 （如 ，
ｌＯｋＶ以上的高压输 电线路的负载基本呈线性 ）下 ，交流
时 ，与所加的电压不呈线性关 系，就形成非正弦 电流 ，即
电路 中有 谐 波产 生 。
在 ２２０Ｖ／３８０Ｖ的低压用电侧 ，智能电表需要计量 的
常见非线性负载有 ：电梯和水泵用 的变频 调速器 、节能
灯 、各种充 电器 、电焊机、带温控功能的加热炉或电磁炉、
其它没有采取有效滤波的家用电器等。尤其是功率 比较
朱华等 ：采 用双锰 铜取 样 的防窃 电单相 智能 电能袁 设升
采 用 双锰 铜 取 样 的 防 窃 电单 相 智 能 电能 表 设 计
朱 华 卢 文斌
（深圳市计量 质量 检测 研究院 ，深圳 ５１８０００）
Βιβλιοθήκη Baidu
摘 要 ：首先结合直流和谐波分量 的起源 ，分析 了谐波和直流分量对互感器测量精度 的影响机理 ，提出在智能 电表 的相线 和零线 同时要 求抗直流 和谐 波分
从道 德 和法律 两 个方 面 ，加强公 民素质 教育 ，固然 从 长期 来看 能 够一定 程 度上 遏制 窃 电 ，但 治标不治本 ，因为 ， 即使是欧美等发 达 国家 ，窃 电现象 也 同样存 在 。国际 和 国 内若干年“防窃 电”的经验已经证 明，在 电能表上采取 “技 术 防窃 电”设计 ，不仅成本相对低廉 、而且行之有效 。
抗交流和直流磁场 问题 ，并未作特别要求 。 根据 Ｑ／ＧＤＷ３６４—２００９《单 相 智 能 电表 技 术 规 范 》
４．４．３的要求 ，智 能 电表应 “能测 量 、记 录 、显 示 当前 电能 表的电压 、电流（包括零线电流）、功率 、功率因数等运行 参数 ，测量误差 （引用误差 ）不超过 ±１％”，基本上每块 智能 电表 均需 要具 有火 线 和零线 电流测量 回路 。
南方 电网新颁布 的 Ｑ／ＣＳＧ１１３００３—２０１１《单相 电子 式电能表》和 Ｑ／ＣＳＧ１１３００４—２０１１《单相 电子式 电能表 （费控 ）》标准均把零线计量作为“可选项”。
图 １ 单相智能 电表计量部分原理示意图
当前 ，单相智能电表 的电压测量部分一般采用分压 电阻网络，火线电流测量部分主要采用 与继 电器一体化
Ｚｈｕ Ｈｕａ Ｌｕ Ｗ ｅｎｂｉｎ
０ 引言 长期 以来 ，窃电现象一直困扰着各级电力公司 ，据不
完全 统计 ，全 国每 年 因窃 电引起 的 电 费损 失 在 ２００亿 元 以 上 。
窃 电现象 在全 国不 同地 区普 遍 存 在 ，而且 手 段 五 花 八门，这不仅导致 了国有资产大量流失 ，而且容易因窃电 引发火灾 、触 电等一系列安全事故 。而要处理 窃电违法 行为，又存在稽查难、取证难 、定量难 、执行难等一系列难 题 ，费时费力 ，稍有不慎 ，还很容易引发社会矛盾。
（１）火线 、零线 分别 计 量 。 （２）火线 、零线抗直流分量。 （３）抗 ０．２Ｔ交 流磁 场和 ０．５Ｔ直 流磁 场 干扰 。 （４）负荷 记 录 。 （５）事件记录。 （６）外壳 防撬 和开 盖记 录 。 ２００９年 国家电网公司发布的智能 电表系列标准 中， 对 （４）～（６）做 了较详细 的要求 ，并没有要 求零线计量 （ 要 显丞 线塑 线电流 ）和零线抗直流 ，同时 ，对
电的直 流和 偶次 谐波 分量 仅 出现在 变 压器 充放 电初 始 阶
段 ，以及 线 路故 障期 间 ，其 它正 常工 作 阶段 时含量 微 乎其
微 ，可 以忽 略不计 。
在 电力 系统 中 ，谐 波产 生 的根 本 原 因是 非 线 性 负 载
的存在 。当电流流经非线性的负载 （如二极管 、晶闸管）
如 果对 非线 性 负载 的 电压 和 电流 畸变 波形 进行 傅立
ｑ
口
口
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量的必要性 。然后根据 ＣＳＥ７７８０和 ＣＳＥ７７５９智 能电表计量芯 片的特点 ，详细介绍 了采用双锰铜方案抗直流分量和谐波分量的新型低成本防窃 电单 相智能
电能表 ＤＤＺＹ１３５的设计技术要点。最后 ，设计了一系列简单实用的验证方法 ，证明该防窃电智能电表的可行性。
关键词 ：防窃 电单相智能 电能表 ；双锰铜取样 ；抗直流分量
中图分 类号 ：ＴＢ９
文献标 识码 ：Ａ 国家标准学科分类代码 ：４６０．４０３０
ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１６．０７．０Ｏｌ
Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｎｔｉ——Ｓｔｅａｌｉｎｇ Ｓｉｎｇｌｅ——Ｐｈａｓｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍ ｅｔｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｓａｍ ｐｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ａｎｇａｎｉｎ
Ｏ
大的空调 、加热器 、微波炉、电焊机等的间隙式工作 ，会造
成 电压波 形 畸变 ，而 电流波形 畸变更 大 ，且 通 常不 具有 周 期性 。
以 电脑 和家 电 中的开关 电源 电路 的桥式 整流 电路 为 例 ，交 流输 入端 的 电流 波 形 。具 有 典 型 的“脉 冲 ”特 性 ， 如 图 ２（Ｃ）所 示 。
基金项 目：深圳市费控 （智能电能表）综合检 测服务 平台。项 目编号 ：ＤＧＦＷ２０１４０３２００１００１１ 收稿 日期 ：２０１６—０６—０７
《计量 与测试技 术》２０１６ 羊 第４３卷 第７期
的锰 铜分 流器 ，零线 电流测量 部 分则 采用 普 通 的 ＣＴ。 图 （５～１０）倍的微 晶材料 ，以降低励磁功率 ，提高电流小信
１是 单 相智 能 电表计 量部 分 的原理 框 图 。
号 的线性 度 。
１ 电 网谐 波 与直 流分 量 的起 源
理想干净 的交流 电是 ５０Ｈｚ的工频周 期正 弦信 号。
在 只有线 性 负载 （如 电 阻 、电 容 、电感 ）的 用 电环 境 （如 ，
ｌＯｋＶ以上的高压输 电线路的负载基本呈线性 ）下 ，交流
时 ，与所加的电压不呈线性关 系，就形成非正弦 电流 ，即
电路 中有 谐 波产 生 。
在 ２２０Ｖ／３８０Ｖ的低压用电侧 ，智能电表需要计量 的
常见非线性负载有 ：电梯和水泵用 的变频 调速器 、节能
灯 、各种充 电器 、电焊机、带温控功能的加热炉或电磁炉、
其它没有采取有效滤波的家用电器等。尤其是功率 比较
朱华等 ：采 用双锰 铜取 样 的防窃 电单相 智能 电能袁 设升
采 用 双锰 铜 取 样 的 防 窃 电单 相 智 能 电能 表 设 计
朱 华 卢 文斌
（深圳市计量 质量 检测 研究院 ，深圳 ５１８０００）
Βιβλιοθήκη Baidu
摘 要 ：首先结合直流和谐波分量 的起源 ，分析 了谐波和直流分量对互感器测量精度 的影响机理 ，提出在智能 电表 的相线 和零线 同时要 求抗直流 和谐 波分
从道 德 和法律 两 个方 面 ，加强公 民素质 教育 ，固然 从 长期 来看 能 够一定 程 度上 遏制 窃 电 ，但 治标不治本 ，因为 ， 即使是欧美等发 达 国家 ，窃 电现象 也 同样存 在 。国际 和 国 内若干年“防窃 电”的经验已经证 明，在 电能表上采取 “技 术 防窃 电”设计 ，不仅成本相对低廉 、而且行之有效 。
抗交流和直流磁场 问题 ，并未作特别要求 。 根据 Ｑ／ＧＤＷ３６４—２００９《单 相 智 能 电表 技 术 规 范 》
４．４．３的要求 ，智 能 电表应 “能测 量 、记 录 、显 示 当前 电能 表的电压 、电流（包括零线电流）、功率 、功率因数等运行 参数 ，测量误差 （引用误差 ）不超过 ±１％”，基本上每块 智能 电表 均需 要具 有火 线 和零线 电流测量 回路 。
南方 电网新颁布 的 Ｑ／ＣＳＧ１１３００３—２０１１《单相 电子 式电能表》和 Ｑ／ＣＳＧ１１３００４—２０１１《单相 电子式 电能表 （费控 ）》标准均把零线计量作为“可选项”。
图 １ 单相智能 电表计量部分原理示意图
当前 ，单相智能电表 的电压测量部分一般采用分压 电阻网络，火线电流测量部分主要采用 与继 电器一体化
Ｚｈｕ Ｈｕａ Ｌｕ Ｗ ｅｎｂｉｎ
０ 引言 长期 以来 ，窃电现象一直困扰着各级电力公司 ，据不
完全 统计 ，全 国每 年 因窃 电引起 的 电 费损 失 在 ２００亿 元 以 上 。
窃 电现象 在全 国不 同地 区普 遍 存 在 ，而且 手 段 五 花 八门，这不仅导致 了国有资产大量流失 ，而且容易因窃电 引发火灾 、触 电等一系列安全事故 。而要处理 窃电违法 行为，又存在稽查难、取证难 、定量难 、执行难等一系列难 题 ，费时费力 ，稍有不慎 ，还很容易引发社会矛盾。