1. 表殼和電表箱的防竊電技術(shù)
表殼是對(duì)付竊電的第一道防線。在采購(gòu)電能表時(shí)要求：采用聚碳酸酯的表殼或者金屬的表殼，電表有出廠鉛封，把電能表表殼通過(guò)焊接膠合，要打開電表就必須損壞它，以此來(lái)對(duì)抗竊電行為。
對(duì)于支持通過(guò)通信口自動(dòng)校表的電能表，在校表時(shí)，應(yīng)要求打開電表，短接內(nèi)部的跳線才能實(shí)現(xiàn)校表，以此降低非正常校表發(fā)生的可能性。
設(shè)計(jì)電能表時(shí)，可以增加一個(gè)小開關(guān)，當(dāng)打開表殼時(shí)，開關(guān)觸點(diǎn)閉合，計(jì)量芯片紀(jì)錄打開表殼的時(shí)間，為查處竊電提供依據(jù)。
另外，使用特制的電表箱也能抑制一些竊電行為的發(fā)生。如鉛封電表箱，盡量減小導(dǎo)線周圍的間隙，增加旁路電流、反接電能表等竊電行為的難度。如果必要，還可以在電表箱內(nèi)添加檢測(cè)設(shè)備，以檢測(cè)竊電者對(duì)電表箱箱門的非法打開。
2. 防磁場(chǎng)干擾竊電
永久磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)都會(huì)影響電表的正常計(jì)量。如圖1a所示，竊電者在電表附近放置強(qiáng)磁磁鐵或大線圈都能干擾電表的正確計(jì)量，達(dá)到竊電的目的。強(qiáng)磁磁鐵還能使電源變換的變壓器鐵心飽和，導(dǎo)致電能表的工作直流電壓降低或者消失。
強(qiáng)磁磁鐵靠近表殼將減小功率的測(cè)量值，甚至能將功率減小到0。由于磁鐵的影響范圍比較小，所以電流互感器在表殼內(nèi)的位置對(duì)抵御磁鐵的干擾是相當(dāng)有幫助的。大線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)影響電能表中大多數(shù)的元器件，例如，錳銅電阻、電流互感器、核心的電子器件等。
為防止磁場(chǎng)干擾，電能表內(nèi)部元器件的位置及其安裝位置是非常重要的。應(yīng)把易受磁場(chǎng)影響的敏感器件盡量放置在貼近電能表背面的地方，因?yàn)橥ǔ８`電者很難從電能表背后干預(yù)電表的正確計(jì)量；應(yīng)保持易受磁場(chǎng)影響的敏感器件遠(yuǎn)離電能表的頂部和兩邊，因?yàn)轫敳亢蛢蛇吺侨菀渍掣酱盆F的地方。
磁屏蔽是一種非常有效的防止磁場(chǎng)干擾的做法，首先我們可以使用金屬外殼的電流互感器，屏蔽磁場(chǎng)對(duì)它的影響。其次我們可以在表殼內(nèi)襯薄層金屬，以屏蔽整個(gè)電能表模塊。但是這種做法將增大原材料、生產(chǎn)及安裝的成本。
如果確實(shí)不能排除磁場(chǎng)的干擾，可以測(cè)量磁場(chǎng)，并補(bǔ)償相應(yīng)的磁場(chǎng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到0.5t或更大時(shí)，就很難有效地屏蔽它，此時(shí)可以用低成本的磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器(如干簧管，霍爾器件)來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)，并補(bǔ)償由于強(qiáng)磁干擾而產(chǎn)生的計(jì)量誤差，或者對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度傳感器的動(dòng)作情況進(jìn)行紀(jì)錄，為用電檢查人員追補(bǔ)電量提供依據(jù)。
對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)使電源變換的變壓器鐵心飽和，導(dǎo)致電能表的工作直流電源降低或者消失的情況，可采用雙電源變換模塊安裝在電能表內(nèi)部的不同位置并進(jìn)行屏蔽的方法，雖然增加了成本，卻非常有效。此外，采用低功耗計(jì)量芯片或者電容降壓供電方式，也可以避免強(qiáng)磁場(chǎng)影響。在工作電源設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)把負(fù)載分成兩組，一組供計(jì)量、存儲(chǔ)部分，另一組供顯示、輸出等。在檢測(cè)到電源電壓降低時(shí)，停止顯示、輸出等部分的工作，確保對(duì)計(jì)量、存儲(chǔ)部分的供電，不至于對(duì)計(jì)量造成影響。
3. 防電流不平衡竊電
正常的電流不平衡體現(xiàn)為接地現(xiàn)象的存在，竊電時(shí)的電流不平衡包括任何的火線和零線的測(cè)量所得到的負(fù)載電流不相等的情況，這是由于竊電者旁路部分電流，導(dǎo)致電表的測(cè)量值小于真實(shí)值。如圖1b所示，竊電者可能用簡(jiǎn)單的短接進(jìn)出電表的接線端，這種切電行為比較容易實(shí)施。竊電者可以在幾秒內(nèi)移除短路線，所以很難查處這種竊電。
圖1：(a)磁場(chǎng)干擾影響電表的正常計(jì)量。(b)旁路電流竊電。(c)電流不平衡的防竊電測(cè)量。(d)電表反接竊電。
要檢測(cè)電流的不平衡就不可避免增加電表的成本，必須要額外增加一個(gè)電流傳感器，以實(shí)現(xiàn)零線的電流檢測(cè)；由于隔離原因，可以在第一路的電流通道上選用低成本的錳銅電阻，但是另一路就必須使用成本相對(duì)較高的電流互感器。對(duì)于單相表，可以同時(shí)測(cè)量火線和零線的電流來(lái)檢測(cè)電流是否不平衡。此外，還要求電能表的計(jì)量芯片具有兩個(gè)獨(dú)立的adc來(lái)進(jìn)行兩個(gè)電流通道(火線、零線)和一個(gè)電壓通道的采樣，并自動(dòng)比較兩個(gè)電流通道的電流大小，實(shí)現(xiàn)電流不平衡時(shí)的檢測(cè)和防竊電測(cè)量。圖1c為同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電流通道的模型。
在圖1c中，計(jì)量芯片將同時(shí)計(jì)量經(jīng)錳銅電阻取樣的火線電流和經(jīng)ct取樣的零線電流。在正常情況下，漏電流是很小的，所以火線回路和零線回路的電流基本一致，可以給電能計(jì)量模塊計(jì)量芯片預(yù)置一個(gè)兩電流通道的竊電比例因子rt，當(dāng)電流通道1的電流i1>i2*rt或電流通道2的電流i2>i1*rt時(shí)，計(jì)量芯片認(rèn)為兩個(gè)電流通道電流不平衡，表明有竊電行為發(fā)生。
有一點(diǎn)需要注意，當(dāng)負(fù)載很小或者竊電者同時(shí)旁路兩個(gè)電流通道進(jìn)行竊電時(shí)，可能會(huì)發(fā)生電流不平衡的錯(cuò)誤檢測(cè)，這是應(yīng)該避免的。應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用給計(jì)量芯片預(yù)置相應(yīng)的電流不平衡檢測(cè)開始電流itamp，只有當(dāng)負(fù)載電流大于itamp時(shí)，電流不平衡的檢測(cè)才起作用。
4. 防電流反向竊電
調(diào)換進(jìn)出線或者利用變壓器施加低壓反向大電流是竊電者經(jīng)常采取的竊電行為。竊電者企圖讓電表負(fù)計(jì)量，使計(jì)量值向后退，這種竊電行為比接地或旁路電流的竊電行為更具侵害性。圖1d給出了電表反接竊電的模型。
電流反接時(shí)的防竊電，要求計(jì)量模塊有自動(dòng)檢測(cè)電流反向功能，不需要任何的輔助元器件就能實(shí)現(xiàn)電流反向的檢測(cè)。同時(shí)，可以給電能計(jì)量模塊預(yù)置電流反向時(shí)的處理方式，如電流反向時(shí)取功率或電能的絕對(duì)值為測(cè)量值等等。
對(duì)于電流反接時(shí)的防竊電，有一點(diǎn)需要注意，當(dāng)負(fù)載電流非常小的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的電流反向警告?？梢栽O(shè)定一個(gè)電流反向檢測(cè)的最小電流極限，當(dāng)小于這個(gè)最小電流極限時(shí)，關(guān)閉電流反向檢測(cè)功能，防止錯(cuò)誤的電流反向警告。
5. 防移除電壓竊電
5．1 移除電壓對(duì)工作電源的影響
移除電壓表現(xiàn)為移除電表接線中的一路，通常竊電者移除零線，使得電表沒有電網(wǎng)電壓的進(jìn)入，導(dǎo)致電表不能正常計(jì)量或不能工作，如圖2a所示。對(duì)付這種竊電行為，可用一個(gè)低成本的電流互感器ct，從其余的連接電表導(dǎo)線中流經(jīng)的電流上竊取很小的電能給電能表供電，使電能表實(shí)現(xiàn)防竊電測(cè)量。由于受到電能表成本、電能表表殼的尺寸以及電子元器件能夠承受的最大電流等諸多因素的影響，選擇從電流上竊電的ct是受限制的，因此能從電流上竊電給電能表供電的電能也受限制。當(dāng)負(fù)載電流大于1a-2a時(shí)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電能表的防竊電測(cè)量，而當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí)，能從電流上竊取的電能將不能勝任電能表供電，因此，需要采用低功耗計(jì)量芯片。
圖2：(a)移除電壓竊電。(b)移除電壓時(shí)的防竊電測(cè)量。(c)移除電壓竊電補(bǔ)充。
圖2b為移除電壓時(shí)的防竊電測(cè)量方案。在這個(gè)方案中，除電池外，電能表的電源供給由兩部分組成，一是火線和零線的主電壓提供電源，另一部分是供電ct從電流上竊取提供電源，如圖2b中的供電 ct。所以當(dāng)移除電壓時(shí)，供電ct從電流上竊取的電源仍能保持電能表工作，進(jìn)行防竊電測(cè)量。
供電ct要在小電流時(shí)也能夠驅(qū)動(dòng)電能表工作。通常當(dāng)負(fù)載電流為1a時(shí)，一個(gè)小的ct提供等效于1ma/3v，這已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)防竊電測(cè)量。當(dāng)然如果選用更大的ct，能降低移除電壓防竊電測(cè)量負(fù)載的最小電流極限值，但是這一方面將增加供電ct的成本，另一方面，當(dāng)負(fù)載電流很大時(shí)，電源管理相關(guān)的元器件將承受很大的壓力，并有可能損壞，所以以選用大ct的方法是不可取的。
5．2 移除電壓對(duì)計(jì)量測(cè)量的影響
采用移除電壓，ct供電進(jìn)行防竊電測(cè)量時(shí)，測(cè)量的精度已難以保證。由于沒有電壓信號(hào)存在，功率因數(shù)和外部電壓的測(cè)量已經(jīng)不可能實(shí)現(xiàn)。一般可以使用額定電壓，功率因數(shù)0.9～0.95作為估計(jì)值進(jìn)行計(jì)量。
此外竊電者還可能會(huì)附加電容、電感、電阻等器件及其組合來(lái)干擾對(duì)電壓的正常檢測(cè)，如圖2c所示，此時(shí)體現(xiàn)為低電壓、低功率因素，竊電者通過(guò)這些附加的元器件來(lái)改變電壓的特性進(jìn)行竊電。對(duì)于這種竊電行為，應(yīng)設(shè)定低電壓、低功率因數(shù)的門檻，越限給出報(bào)警，但要真正區(qū)分竊電行為造成的低電壓、低功率因素還是正常的低電壓、低功率因素是很困難的。