强磁窃电的原理是强磁场使计量用电流互感器铁芯磁饱和,从而导致电能计量异常。防强磁窃电方法设计流程图如图2所示。本方法采用一种不受磁场影响的传感器与电流互感器采集的数据进行比较,根据要求的分析精度和2组波形可能存在的最大误差,判断是否发生强磁窃电。本方法主要由信号采集、信号处理和窃电补偿3个步骤组成。

信号采集
为了能在强磁场下采集到正常的波形,需要一种不受强磁干扰的传感器。罗氏线圈是一种均匀缠绕在非铁磁性材料上的环形线圈,理论上可获得不受强磁干扰的电流信号。但由于普通罗氏线圈的工艺较复杂,很难做到线圈均匀绕制和每匝线圈横截面相等。所以本方法采用PCB罗氏线圈,其导线由机器均匀印刷在线圈上,且结构和参数都优于普通的罗氏线圈。如图3 所示,用2 个相同的PCB 罗氏线圈半圆可组成一个完整的罗氏互感器,它采集的数据不受强磁场影响。但需要注意的是PCB 罗氏线圈因线圈匝数较少,测量的电流需比较大;当电流较小时,可考虑通过串联多个PCB罗氏互感器解决。

信号处理
本方法通过将电流互感器采集的波形与罗氏传感器采集的波形比较,获得计量误差。但由于线路存在谐波,为了简便,本方法仅对基波进行分析,波形需要稳压、滤波等处理。经过处理后的2组波形存在一定的相位差,对分析产生误判。由式(1)寻找共同的初始点IKA和IKB,可消除2组波形之间的相位差。


其中,ε为2个采集元件的误差;s指为计量开始;m指从开始采集算起后第m次采集。当|IKA? IKB| >ε.连续M(由分析精度和采样频率决定)组成立时,可判断存在强磁窃电情况。一个周期内,分析精度要求越高,所需采集的样本个数越多。因此,分析精度的要求决定了采样频率的大小。M的计算公式为

其中,G为所要求的分析精度;fs为采样频率;f为基波频率。
窃电补偿
强磁窃电影响电流互感器的传变特性,即改变电流互感器的输出电流。因为电压不变,所以强磁干扰前后,电能与电流成正比。当检测出强磁窃电时,根据2个传感采集的数据,可计算出被偷窃的电量W1为
