用ADE7755替代ADE7751防窃电电表设计方案

中心议题：
    * ADE7751工作原理
    * ADE7751存在的缺陷
    * ADE7755代替ADE7751的防窃电电表解决方案
    * 其他防窃电措施介绍

本文简要介绍了ADE7751 计量芯片的工作原理，并对其存在的缺陷情况进行了分析。为解决ADE7751存在的缺陷，达到理想的防窃电效果，实现单相电能表的防窃电功能，提出了用两块ADE7755 计量芯片的解决方案，并介绍了其他防窃电措施。

1 ADE7751 的工作原理

在正常工作情况下，电能表接线方式如图1 所示：

图1

工作波形如图 2 所示：

图 2

当电压信号给出过零信号以后一定时间后，ADE7751 通过对IP和IN的瞬时电流进行比较，来判断是否两路电流差超过12.5%。此时IP=IN，ADE7751不启动防窃电回路，电能表按IP电流计量。

在短接状态下，工作波形如图 3 所示：


图 3

当电压信号给出过零信号以后一定时间后，ADE7751 通过对IP和IN的瞬时电流进行比较，来判断是否两路电流差超过12.5%。如果此时电流差超过，则认为窃电，并按大的电流计量，此时IP< IN，ADE7751 启动防窃电回路，电能表按IN电流计量，IN电流为用户实际使用的电流，电能表正常计量，从而达到防止短接窃电的目的。在一火一地窃电状态下，工作波形如图4 所示：


图 4

接线方式如图 5 所示：

图 5

此时，IN=0，IP电流明显大于IN，ADE7751 启动防窃电回路，电能表按IP电流计量，电能表也可以达到防窃电的目的。

2 ADE7751存在的缺陷

但是，在负载回路中如果存在可控硅调压器之类的设备时，由于可控硅调压器采用截波形式调压，此时用户电流波形变成波形如图6 所示：在正常工作情况下，ADE7751 通过对IP和IN的瞬时电流进行比较，在触发角较小时，比较结果是IP＝IN的，电能表以IP电流计量，此时不会引起计量差错。当触发角较大时，检测佳果是IP＝IN＝0，电能表仍以IP电流计量，电能表也不会产生计量差错。

但是，在短接 IP电流时，此时工作波形如图7所示：

图 7

如果触发角较小，相当于图中 t2 的位置，ADE7751 对IP和IN的瞬时电流比较的结果是IP 能表按IN 电流计量，电能表不会少计电量，可以达到防窃电的预期目的。如果触发角较大，相当于图中 t1 的位置，ADE7751 对IP和IN的瞬时电流比较的结果是IP=IN=0，ADE7751 不会启动防窃电回路，电能表仍按IP电流计量，电能表就达不到防窃电的目的。

同样，在一火一地窃电状态下，此时IP=0，在上图t2 处，ADE7751 对IP和IN的瞬时电流比较的结果是IP 电能表就起不到防窃电的效果，电能表就出现了计量差错。

在我们的试验过程中，我们发现一只5（20）A的ADE7751 的防窃电电能表在接入一只3kW 的可控硅调压的电炉后，启动防窃电回路的门槛电流达到8.2～8.6A，而我省居民用户负荷电流在0～8A的占绝大多数，且家用电器中含有可控硅调压设备的正在日益增加，这就使得ADE7751 的这个缺陷不容忽视，且亟待改进。

另外，在试验过程中我们还发现 ADE7761 芯片也存在同样的缺陷，只是比较门槛由ADE7751的12.5%降到6.25%。

3 ADE7755替代解决方案

为解决以上缺陷，达到理想的防窃电效果，考虑到采用ADE7755 单芯片计量的电能表应用成熟，我们提出了采用两片ADE7755 计量芯片代替
ADE7751 的方案。原理框图如图8 所示：（技术要点：当采用两路锰铜进行电流采样时，必须对两路ADE7755 隔离供电，并对CF 采样隔离输出。）

防窃电工作原理：电能表通过两片 ADE7755对火线电流和零线电流及电压分别进行采样计算出瞬时功率后分送处理器CPU，CPU 对两侧功率进行比较，然后将功率大的一侧作为计量主回路。CPU在不断的比较过程中一旦发现另一侧超过当前计量回路功率，立即切换到另一侧进行计量，并显示电能表处于异常工作状态，从而确保电能表不少计电量。在此需要说明的是ADE7751 的比较门槛是电流相差12.5%，ADE7761 的比较门槛是电流相差6.25%，都远远高于2.0 级单相电能表的计量等级，而双ADE7755 芯片的比较门槛可以设定，我们一般要求比较门槛是电流值的2.0%，这样也符合2.0级单相电能表的标准要求。

4 其它防窃电措施

同时，为达到更好的防窃电效果，我们对电能表进行了改进。首先，由于计度器一般采用步进电机驱动，要求计度器具有防强磁能力。在试验过程中，我们发现，在外加磁场的影响下，计度器会出现倒转的情况，因此我们要求计度器必须有防止倒转的措施。其次为防止窃电者通过打开电能表大盖进行窃电，我们的做法是将电能表大盖用防倒螺丝拧死或者用微波焊将电能表大盖与底壳焊死，这样一旦打开电能表大盖进行窃电，必能留下明显的痕迹，用电检查人员一到现场立即就能发现用户是否窃电，大大提高了用电检查的效率。

经过以上改进的双ADE7755 单相电能表已在南昌供电公司投入使用，运行达一年时间，用量有7 万余只。在装用了该种电能表后，在电能表上窃电的现象目前还没有发生过一起。

5 结论

 

ADE7751 和ADE7761 计量芯片在可控硅调压电路中存在无法避免的缺陷大大降低了其防窃电性能，本文提出的解决方案切实解决了单相电能表的防窃电问题。从实际运行效果可以看出，利用双ADE7755 芯片并经过改进的单相防窃电电能表确实达到了预期的目的。