CN102944741A - 基于本地功率基准的异常用电监测方法 - Google Patents

基于本地功率基准的异常用电监测方法 Download PDF

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CN102944741A CN2012105030593A CN201210503059A CN102944741A CN 102944741 A CN102944741 A CN 102944741A CN 2012105030593 A CN2012105030593 A CN 2012105030593A CN 201210503059 A CN201210503059 A CN 201210503059A CN 102944741 A CN102944741 A CN 102944741A
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Abstract

一种基于本地功率基准的异常用电监测方法，它实时测量三相三线制线路的线电压和电流信号，由此求得线路的实际功率
Figure 2012105030593100004DEST_PATH_IMAGE001
、各相相电压及电流的有效值和相位，然后将三相相电压、电流有效值的平均值和三相相电压与相电流夹角的平均值作为基准电压、基准电流幅值和基准电压与基准电流的夹角
Figure 554989DEST_PATH_IMAGE002
，计算出基准功率
Figure 2012105030593100004DEST_PATH_IMAGE003
，再根据三相相电压和相电流的夹角与
Figure 190239DEST_PATH_IMAGE002
的偏差判断用户是否存在不平衡负荷，并利用基准功率
Figure 438817DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 834027DEST_PATH_IMAGE001
估计用户异常用电量，最后通过GPRS将监测信息传送给后台服务器。本发明不仅能准确判断用户是否存在不平衡负荷，而且可提供由异常用电所造成的电量损失数据，为不平衡用电的治理和惩处提供依据。

Description

基于本地功率基准的异常用电监测方法
技术领域
本发明涉及一种能提供由异常用电所造成的电量损失数据的异常用电监测方法，属监测技术领域。
背景技术
目前，我国10kV线路采用中性点不接地方式，用户变压器高压侧接线方式为三相三线制，低压侧接线方式为三相四线制，电能表安装在高压侧，当出现三相负荷不平衡的异常用电情况时，电能表的计量结果就会出现较大误差，从而影响了计费的公平性。
造成三相负荷不平衡的原因通常有两种，一种原因是用电情况发生了变化，需要通过对异常用电情况的监测来指导负荷的最优分配；另一种原因是存在人为的窃电现象，需要根据对异常用电情况的监测结果来提供罚款依据。但由于目前我国的10kV计量和监测设备均不能提供异常用电所造成的电量损失数据，给不平衡用电的治理和惩处造成了困难。
发明内容
 本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种能提供由异常用电所造成的电量损失数据的异常用电监测方法，为不平衡用电的治理和惩处提供证据。
本发明的目的是由以下述技术方案实现的：
一种基于本地功率基准的异常用电监测方法，它利用安装在用户变压器高压侧的监测终端实时测量三相三线制线路的线电压和电流信号，由此求得线路的实际功率                                                、各相相电压及电流的有效值和相位，然后将三相相电压、电流有效值的平均值和三相相电压与相电流夹角的平均值作为基准电压、基准电流幅值和基准电压与基准电流的夹角
Figure 270695DEST_PATH_IMAGE002
，计算出基准功率
Figure 433823DEST_PATH_IMAGE003
，再根据三相相电压和相电流的夹角与
Figure 85384DEST_PATH_IMAGE002
的偏差判断用户是否存在不平衡负荷，并利用基准功率
Figure 599542DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 994751DEST_PATH_IMAGE001
估计用户异常用电量，最后通过GPRS将监测信息传送给后台服务器，具体步骤如下：
a. 变压器高压侧线电压和电流信号的测量
利用两个电压互感器分别测量A、B相之间的线电压
Figure 12386DEST_PATH_IMAGE004
和C、B相之间的线电压
Figure 100428DEST_PATH_IMAGE005
，利用两个电流互感器分别测量A相电流
Figure 85570DEST_PATH_IMAGE006
和C相电流
Figure 284470DEST_PATH_IMAGE007
；
b.求解三相三线制线路的实际功率
Figure 156611DEST_PATH_IMAGE001
对
Figure 884396DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 638725DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 844579DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 367964DEST_PATH_IMAGE007
进行傅里叶运算，求得四者的有效值Uab、Ucb、Ia、Ic和相位，依据公式
Figure 515917DEST_PATH_IMAGE001
= UabIaCosφ 1+UcbIcCosφ 2计算三相三线制线路的实际功率
Figure 491963DEST_PATH_IMAGE001
，式中φ 1是
Figure 501508DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 144979DEST_PATH_IMAGE006
之间的相角差；φ 2是和
Figure 677908DEST_PATH_IMAGE007
之间的相角差；
c.求各相电压和相电流
三相三线制线路A、B相之间的线电压
Figure 225564DEST_PATH_IMAGE004
与C、B相之间的线电压
Figure 723542DEST_PATH_IMAGE005
经过矢量差运算得到C、A相之间的线电压
Figure 947719DEST_PATH_IMAGE008
；对A相电流
Figure 163936DEST_PATH_IMAGE006
和C相电流
Figure 515283DEST_PATH_IMAGE007
进行和运算，再取反求得B相电流
Figure 867767DEST_PATH_IMAGE009
，将
Figure 279157DEST_PATH_IMAGE009
进行傅里叶运算获得其有效值Ib和相位；利用阻抗三角形-星形变换原理，进一步计算得到三个相电压有效值和相位角，至此得到所有三相相电压有效值、、
Figure 79120DEST_PATH_IMAGE012
和相位
Figure 645099DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 570330DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 263479DEST_PATH_IMAGE015
，以及三相相电流的有效值Ia、Ib、Ic和相位
Figure 590555DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 343748DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 756275DEST_PATH_IMAGE018
； 
d.本地功率基准计算
算出、Ia的夹角
Figure 169118DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 342480DEST_PATH_IMAGE011
、Ib的夹角
Figure 711144DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 277255DEST_PATH_IMAGE012
、Ic的夹角
Figure 782185DEST_PATH_IMAGE021
，取三相相电压有效值
Figure 408339DEST_PATH_IMAGE010
、、
Figure 368521DEST_PATH_IMAGE012
的平均值为基准电压幅值
Figure 242805DEST_PATH_IMAGE022
，取三相电流有效值Ia、Ib、Ic的平均值为基准电流幅值，取三相相电压和相电流的夹角、、的平均值为基准电压、基准电流的夹角
Figure 738509DEST_PATH_IMAGE002
，计算基准功率
Figure 303482DEST_PATH_IMAGE003
： ；
e.异常用电量估计
将三相相电压和相电流的夹角
Figure 598383DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 737241DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 789510DEST_PATH_IMAGE021
与基准电压和基准电流的夹角
Figure 39226DEST_PATH_IMAGE002
相比较，若某一相电压和相电流夹角与
Figure 493341DEST_PATH_IMAGE002
的差大于设定的阈值，说明用户存在不平衡负荷，此时计算三相三线制线路的基准功率
Figure 803100DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 342665DEST_PATH_IMAGE001
的差与设定的时间间隔的乘积，得到用户异常用电量的估计值；将三相相电压有效值
Figure 396072DEST_PATH_IMAGE010
、、分别和基准电压幅值
Figure 195904DEST_PATH_IMAGE022
相比较，计算各相电压幅值偏差； 
f.监测数据的传送
监测终端通过GPRS无线信道将监测信息传送给后台服务器，由后台服务器完成监测结果的显示、记录及异常用电告警。
上述基于本地功率基准的异常用电监测方法，所用监测系统包括监测服务器和至少一个监测终端，所述监测终端包括电压互感器、电流互感器、信号调理单元、A/D转换器、CPU、液晶显示单元和GPRS通讯模块，所述电压互感器和电流互感器各设置两个，两个电压互感器分别测量用户变压器高压侧A、B相之间的线电压和C、B相之间的线电压
Figure 216129DEST_PATH_IMAGE005
，两个电流互感器分别测量用户变压器高压侧A相电流
Figure 867691DEST_PATH_IMAGE006
和C相电流
Figure 381849DEST_PATH_IMAGE007
，它们的输出信号依次经信号调理单元、A/D转换器接CPU的输入端口，所述液晶显示单元接CPU的信号输出端口，所述CPU通过GPRS通讯模块给后台服务器传送监测信息。
上述基于本地功率基准的异常用电监测方法，相电压、相电流的夹角与基准电压、基准电流的夹角
Figure 777058DEST_PATH_IMAGE002
之差的设定阈值为60′。
本发明根据三相相电压和相电流的夹角与基准电压和基准电流的夹角
Figure 43960DEST_PATH_IMAGE002
的差来判断用户是否存在不平衡负荷，并根据基准功率和实际功率的差来估算用户的异常用电量，由于基准功率的确定是相对独立的，异常用电程度的评定不受相邻用户的影响，因而可有效避免用电治理过程中的纠纷。本发明不仅能准确判断用户是否存在不平衡负荷，而且可提供由异常用电所造成的电量损失数据，为不平衡用电的治理和惩处创造条件。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1是本发明的监测系统构成图。
图2是监测终端原理示意图。
图3是监测处理流程图。
图4是阻抗三角形-星形变换原理图。
文中各符号清单为： 
Figure 132002DEST_PATH_IMAGE001
为实际功率； 
Figure 867877DEST_PATH_IMAGE003
为基准功率；
Figure 801198DEST_PATH_IMAGE002
为基准电压与基准电流的夹角；
Figure 938918DEST_PATH_IMAGE004
为A、B相之间的线电压；为C、B相之间的线电压；
Figure 155453DEST_PATH_IMAGE008
为C、A相之间的线电压；
Figure 158044DEST_PATH_IMAGE006
为A相电流； 
Figure 399538DEST_PATH_IMAGE009
为B相电流；
Figure 563803DEST_PATH_IMAGE007
为C相电流；Ia为A相电流的有效值；Ib、为B相电流的有效值；Ic为C相电流的有效值；φ 1为和
Figure 814973DEST_PATH_IMAGE006
之间的相角差；φ 2为
Figure 661706DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 262452DEST_PATH_IMAGE007
之间的相角差；
Figure 194636DEST_PATH_IMAGE010
为A相电压有效值；
Figure 539029DEST_PATH_IMAGE011
为B相电压有效值；
Figure 755116DEST_PATH_IMAGE012
为C相电压有效值；为A相电压相位；
Figure 946243DEST_PATH_IMAGE014
为B相电压相位；为C相电压相位；
Figure 650074DEST_PATH_IMAGE016
为A相电流相位；
Figure 795884DEST_PATH_IMAGE017
为B相电流相位；
Figure 233819DEST_PATH_IMAGE018
为C相电流相位；
Figure 638124DEST_PATH_IMAGE019
为
Figure 845115DEST_PATH_IMAGE010
与Ia的夹角，
Figure 427406DEST_PATH_IMAGE020
为
Figure 821478DEST_PATH_IMAGE011
与Ib的夹角，
Figure 45786DEST_PATH_IMAGE021
为与Ic的夹角；
Figure 126054DEST_PATH_IMAGE022
为基准电压幅值； 
Figure 991111DEST_PATH_IMAGE023
为基准电流幅值。
具体实施方式
本发明的异常用电监测系统主要包括监测终端和后台主站两部分。监测终端通过GPRS通信传送监测信息给后台主站，完成监测结果显示、异常告警功能。
监测终端包括电压互感器、电流互感器、信号调理单元、A/D转换器、CPU、液晶显示单元和GPRS通讯模块。后台主站包括GPRS接收单元和监测服务器。
本发明提出的基于本地功率基准的异常用电监测方法为：
（1）求解三相三线制计量功率
因为三相三线制接线中只接两个电压互感器和两个电流互感器，所以采集到的电参量只有
Figure 19110DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 669534DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 124786DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 493451DEST_PATH_IMAGE007
，经过傅里叶运算求得工频线电压和电流有效值Uab、Ucb、Ia、Ic，依据公式
Figure 59561DEST_PATH_IMAGE001
= UabIaCosφ 1+UcbIcCosφ 2计算实际功率，式中φ 1是
Figure 564492DEST_PATH_IMAGE004
和之间的相角；φ 2是和
Figure 400096DEST_PATH_IMAGE007
之间的相角。
（2）求各相电压和相电流
    监测终端将采集到的电压（
Figure 25112DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 291008DEST_PATH_IMAGE005
）经过矢量差运算得到矢量
Figure 899844DEST_PATH_IMAGE008
；对采样的
Figure 276599DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 287280DEST_PATH_IMAGE007
进行和运算，再取反求得
Figure 973345DEST_PATH_IMAGE009
，将
Figure 538319DEST_PATH_IMAGE009
进行傅里叶运算获得其有效值和相位；利用阻抗三角形-星形变换原理，进一步计算得到三个相电压有效值和相位角。至此得到所有三相相电压和三相相电流的有效值和相位。
（3）本地功率基准计算
    通过上面计算分别可得出相电压电流有效值、
Figure 849532DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 988389DEST_PATH_IMAGE012
、Ia、Ib、Ic和相角、、
Figure 5476DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 315234DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 589221DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 642627DEST_PATH_IMAGE018
，算出
Figure 951249DEST_PATH_IMAGE010
、Ia夹角，
Figure 458771DEST_PATH_IMAGE011
、Ib夹角，
Figure 728264DEST_PATH_IMAGE012
、Ic夹角
Figure 379825DEST_PATH_IMAGE021
，取三相相电压有效值
Figure 628404DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 23613DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 306827DEST_PATH_IMAGE012
的平均值为基准电压幅值
Figure 129290DEST_PATH_IMAGE022
，取三相电流有效值Ia、Ib、Ic的平均值为基准电流幅值，取三相相电压和相电流夹角
Figure 64065DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 451052DEST_PATH_IMAGE020
、的平均值为基准电压、基准电流的夹角
Figure 667587DEST_PATH_IMAGE002
，计算基准功率
Figure 670178DEST_PATH_IMAGE003
：
Figure 662405DEST_PATH_IMAGE024
 。
（4）异常用电量估计
将
Figure 826670DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 537137DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 77840DEST_PATH_IMAGE021
与基准相位
Figure 173841DEST_PATH_IMAGE002
相比较，它们之间的差值称为相位偏差。依据相位偏差的大小可以判断用户是否存在不平衡负荷，是否异常用电。比较基准功率
Figure 774586DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 706770DEST_PATH_IMAGE001
，通过计算功率差和设定的时间间隔的乘积，估计用户异常用电量。将三相相电压有效值
Figure 51164DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 752404DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 524051DEST_PATH_IMAGE012
分别和基准电压幅值
Figure 943531DEST_PATH_IMAGE022
相比较，计算各相电压幅值偏差；将三相电流有效值Ia、Ib、Ic分别和基准电流幅值
Figure 826036DEST_PATH_IMAGE023
相比较，计算各相电流的幅值偏差。 
（5）后台直观丰富的显示
监测终端通过GPRS无线信道将监测信息传送给后台管理部分，完成监测结果显示和记录、异常用电告警等功能。
如图1所示，监测系统包括若干个监测终端和一个后台主站。监测终端安装在专用变压器的计量箱内；后台主站放置在用电营销中心。由监测服务器将监测到的信息上传到电力公司信息内网上，电力系统相关部门可以通过网页浏览方式方便地查看相关信息。
如图2所示，监测终端由电压互感器、电流互感器、信号调理单元组成，对其中使用的芯片或电路没有特殊要求。该电路将电压互感器和电流互感器输出的信号调理为适合A/D转换器输入范围的信号，主要包括分压、隔离、电流/电压转换、放大、抗混叠滤波电路模块、A/D转换器、CPU、液晶显示单元和GPRS通讯模块组成，CPU 采用LPC2148。信号调理单元对电压电流（
Figure 896629DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 839177DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 745953DEST_PATH_IMAGE006
和）进行调理，变换为适合A/D转换的信号；A/D转换器（AD73360）芯片实现A/D转换。
数据处理是LPC2148处理的主要环节，因为三相三线制接线中只接两个电压互感器和两个电流互感器，所以采集到的电参量只有
Figure 107982DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 221431DEST_PATH_IMAGE005
、和
Figure 839811DEST_PATH_IMAGE007
，对和
Figure 372610DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 785137DEST_PATH_IMAGE006
和进行傅里叶运算求得有效值Uab、Ucb、Ia、Ic和相位：
Figure 463560DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 387653DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 21897DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 306117DEST_PATH_IMAGE018
，φ 1=
Figure 607785DEST_PATH_IMAGE025
-
Figure 702780DEST_PATH_IMAGE016
、φ 2=
Figure 824320DEST_PATH_IMAGE026
-
Figure 662963DEST_PATH_IMAGE018
，代入公式
Figure 819138DEST_PATH_IMAGE001
= UabIaCosφ 1+UcbIcCosφ 2计算实际功率。
     将
Figure 85034DEST_PATH_IMAGE027
、进行矢量差运算得到
Figure 319892DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 799415DEST_PATH_IMAGE029
=
Figure 767371DEST_PATH_IMAGE027
-
Figure 332344DEST_PATH_IMAGE028
，进而计算其有效值Uac和相位
Figure 43948DEST_PATH_IMAGE030
；对于B相电流，因为三相电流瞬时值之和为零，则B相电流瞬时值
Figure 377978DEST_PATH_IMAGE031
，进一步得B相电流有效值Ib和相位。通过三角形-星形变换计算各相电压的过程如下：
Figure 818372DEST_PATH_IMAGE032
-
Figure 333667DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 522203DEST_PATH_IMAGE034
，
Figure 831962DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 371527DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 893776DEST_PATH_IMAGE037
，
Figure 733556DEST_PATH_IMAGE038
，
由星三角关系我们知道：，
                     
Figure 490345DEST_PATH_IMAGE040
，
                     
Figure 550705DEST_PATH_IMAGE041
，
综上可得：、
Figure 630973DEST_PATH_IMAGE043
、
Figure 410711DEST_PATH_IMAGE044
；
计算相电压的有效值
Figure 274761DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 89134DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 629705DEST_PATH_IMAGE012
和相位
Figure 896739DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 564480DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 233359DEST_PATH_IMAGE015
；又已经得到了三相电流的有效值Ia、Ib、Ic和相位
Figure 695564DEST_PATH_IMAGE016
、、
Figure 655747DEST_PATH_IMAGE018
；A相相电压电流夹角
Figure 179132DEST_PATH_IMAGE019
=
Figure 327086DEST_PATH_IMAGE013
-
Figure 37553DEST_PATH_IMAGE016
、B相夹角
Figure 312676DEST_PATH_IMAGE020
=
Figure 424989DEST_PATH_IMAGE014
-
Figure 760155DEST_PATH_IMAGE017
、C相夹角
Figure 957918DEST_PATH_IMAGE021
=-
Figure 252819DEST_PATH_IMAGE018
，相电压平均值
Figure 24466DEST_PATH_IMAGE022
=,电流平均值
Figure 326452DEST_PATH_IMAGE023
=
Figure 147777DEST_PATH_IMAGE046
，平均夹角
Figure 90325DEST_PATH_IMAGE047
，基准功率
Figure 715211DEST_PATH_IMAGE048
。
     CPU的参量分析计算模块对
Figure 135828DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 77239DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 190688DEST_PATH_IMAGE021
与平均夹角相比较，判断用户是否存在不平衡负荷。比较基准功率
Figure 584761DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 809069DEST_PATH_IMAGE001
，计算功率差和设定的时间间隔的乘积，估计用户异常用电量，评估异常用电带来的经济损失。分别比较三相相电压幅值、
Figure 623758DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 754394DEST_PATH_IMAGE012
和基准相电压幅值
Figure 782393DEST_PATH_IMAGE022
，差值即为各相电压幅值偏差；将三相电流幅值Ia、Ib、Ic分别和基准电流幅值
Figure 432817DEST_PATH_IMAGE023
相比较，差值即为各相电流的幅值偏差； 
Figure 622490DEST_PATH_IMAGE019
、、
Figure 557265DEST_PATH_IMAGE021
分别与基准相位
Figure 327775DEST_PATH_IMAGE002
进行差运算得到相位偏差。
    以上计算数据在本地通过液晶显示，同时通过GPRS传送给远方的后台主站。由后台服务器支持网络数据查询、数据存储和分析、数据和图形显示、打印报表等功能。
  如图3所示，监测处理过程为七步：
一、  通过信号调理电路对电压电流信号进行整形和处理，得到适合A/D转换范围的模拟信号。
二、采用A/D73360对模拟信号进行模数变换。
三、对采样得到的两相电压电流
Figure 688349DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 793577DEST_PATH_IMAGE005
、和
Figure 522816DEST_PATH_IMAGE007
，进行傅里叶运算求得有效值Uab、Ucb、Ia、Ic，依据公式：
Figure 788712DEST_PATH_IMAGE001
= UabIaCosφ 1+UcbIcCosφ 2计算实际功率。
四、              将
Figure 397548DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 39882DEST_PATH_IMAGE005
经过矢量差运算得到矢量
Figure 50563DEST_PATH_IMAGE008
，进而得到有效值Uac和相位
Figure 560847DEST_PATH_IMAGE030
；对采集到的
Figure 656979DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 837425DEST_PATH_IMAGE007
进行和运算并取反得矢量
Figure 702612DEST_PATH_IMAGE009
，进而求得有效值和相位。利用三角形-星形变换关系得到各相电压有效值和相位。
五、由相电压电流有效值
Figure 310311DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 893739DEST_PATH_IMAGE011
、、Ia、Ib、Ic和相位
Figure 597570DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 625438DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 696162DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 218410DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 58190DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 7692DEST_PATH_IMAGE018
，算出
Figure 300133DEST_PATH_IMAGE010
、Ia夹角
Figure 626072DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 320358DEST_PATH_IMAGE011
、Ib夹角
Figure 690029DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 735345DEST_PATH_IMAGE012
、Ic夹角
Figure 599396DEST_PATH_IMAGE021
，取三相相电压有效值
Figure 617031DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 705072DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 440947DEST_PATH_IMAGE012
的平均值为基准电压幅值
Figure 639847DEST_PATH_IMAGE022
，取三相电流有效值Ia、Ib、Ic的平均值为基准电流幅值
Figure 761256DEST_PATH_IMAGE023
，取三相相电压和相电流夹角、
Figure 243370DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 980382DEST_PATH_IMAGE021
的平均值为基准电压、基准电流的夹角，计算基准功率
Figure 402453DEST_PATH_IMAGE003
：
Figure 847341DEST_PATH_IMAGE024
 。
六、比较基准功率
Figure 388043DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率，将三相相电压幅值
Figure 84790DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 282553DEST_PATH_IMAGE011
、分别和基准相电压幅值比较，将三相电流幅值Ia、Ib、Ic分别和基准电流幅值
Figure 834254DEST_PATH_IMAGE023
比较， 将
Figure 519313DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 119928DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 472412DEST_PATH_IMAGE021
与
Figure 883802DEST_PATH_IMAGE049
比较，判断用户是否用电异常。
各监测终端通过GPRS将监测数据传送给后台主站。后台主站服务器完成数据保存和异常用电预测、相量图显示、各参量的实时和历史数据访问和IE浏览、报表生成和打印、安全登录和管理、各监测终端设备属性和安装信息显示等监测服务功能。

Claims (3)

1.一种基于本地功率基准的异常用电监测方法，其特征是，它利用安装在用户变压器高压侧的监测终端实时测量三相三线制线路的线电压和电流信号，由此求得线路的实际功率                                                、各相相电压及电流的有效值和相位，然后将三相相电压、电流有效值的平均值和三相相电压与相电流夹角的平均值作为基准电压、基准电流幅值和基准电压与基准电流的夹角
Figure 873039DEST_PATH_IMAGE002
，计算出基准功率
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE003
，再根据三相相电压和相电流的夹角与的偏差判断用户是否存在不平衡负荷，并利用基准功率
Figure 900218DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率
Figure 99118DEST_PATH_IMAGE001
估计用户异常用电量，最后通过GPRS将监测信息传送给后台服务器；
具体步骤如下：
a. 变压器高压侧线电压和电流信号的测量
利用两个电压互感器分别测量A、B相之间的线电压
Figure 236838DEST_PATH_IMAGE004
和C、B相之间的线电压
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE005
，利用两个电流互感器分别测量A相电流和C相电流
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE007
；
b.求解三相三线制线路的实际功率
Figure 171482DEST_PATH_IMAGE001
对
Figure 908494DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure 900721DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 330565DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 41032DEST_PATH_IMAGE007
进行傅里叶运算，求得四者的有效值Uab、Ucb、Ia、Ic和相位，依据公式= UabIaCosφ 1+UcbIcCosφ 2计算三相三线制线路的实际功率
Figure 677736DEST_PATH_IMAGE001
，式中φ 1是和
Figure 210665DEST_PATH_IMAGE006
之间的相角差；φ 2是
Figure 289479DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 256298DEST_PATH_IMAGE007
之间的相角差；
c.求各相电压和相电流
三相三线制线路A、B相之间的线电压与C、B相之间的线电压
Figure 447425DEST_PATH_IMAGE005
经过矢量差运算得到C、A相之间的线电压
Figure 329931DEST_PATH_IMAGE008
；对A相电流
Figure 400524DEST_PATH_IMAGE006
和C相电流
Figure 343072DEST_PATH_IMAGE007
进行和运算，再取反求得B相电流
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE009
，将
Figure 249848DEST_PATH_IMAGE009
进行傅里叶运算获得其有效值Ib和相位；利用阻抗三角形-星形变换原理，进一步计算得到三个相电压有效值和相位角，至此得到所有三相相电压有效值
Figure 139307DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 80718DEST_PATH_IMAGE012
和相位
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 912277DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE015
，以及三相相电流的有效值Ia、Ib、Ic和相位、
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 999498DEST_PATH_IMAGE018
；
d.本地功率基准计算
算出
Figure 60995DEST_PATH_IMAGE010
、Ia的夹角
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 814188DEST_PATH_IMAGE011
、Ib的夹角
Figure 944824DEST_PATH_IMAGE020
，
Figure 972822DEST_PATH_IMAGE012
、Ic的夹角
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE021
，取三相相电压有效值、
Figure 281761DEST_PATH_IMAGE011
、的平均值为基准电压幅值，取三相电流有效值Ia、Ib、Ic的平均值为基准电流幅值
Figure 2012105030593100001DEST_PATH_IMAGE023
，取三相相电压和相电流的夹角
Figure 236314DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 65729DEST_PATH_IMAGE020
、的平均值为基准电压、基准电流的夹角
Figure 291491DEST_PATH_IMAGE002
，计算基准功率
Figure 182087DEST_PATH_IMAGE003
：
Figure 447983DEST_PATH_IMAGE024
 ；
e.异常用电量估计
将三相相电压和相电流的夹角
Figure 56819DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 948421DEST_PATH_IMAGE020
、
Figure 959102DEST_PATH_IMAGE021
与基准电压和基准电流的夹角
Figure 395899DEST_PATH_IMAGE002
相比较，若某一相电压和相电流夹角与
Figure 960873DEST_PATH_IMAGE002
的差大于设定的阈值，说明用户存在不平衡负荷，此时计算三相三线制线路的基准功率
Figure 672477DEST_PATH_IMAGE003
和实际功率的差与设定的时间间隔的乘积，得到用户异常用电量的估计值；将三相相电压有效值、、分别和基准电压幅值
Figure 150732DEST_PATH_IMAGE022
相比较，计算各相电压幅值偏差； 
f.监测数据的传送
监测终端通过GPRS无线信道将监测信息传送给后台服务器，由后台服务器完成监测结果的显示、记录及异常用电告警。
2.根据权利要求1所述基于本地功率基准的异常用电监测方法，其特征在于，所用监测系统包括监测服务器和至少一个监测终端，所述监测终端包括电压互感器、电流互感器、信号调理单元、A/D转换器、CPU、液晶显示单元和GPRS通讯模块，所述电压互感器和电流互感器各设置两个，两个电压互感器分别测量用户变压器高压侧A、B相之间的线电压
Figure 460490DEST_PATH_IMAGE004
和C、B相之间的线电压
Figure 56DEST_PATH_IMAGE005
，两个电流互感器分别测量用户变压器高压侧A相电流
Figure 53463DEST_PATH_IMAGE006
和C相电流
Figure 362084DEST_PATH_IMAGE007
，它们的输出信号依次经信号调理单元、A/D转换器接CPU的输入端口，所述液晶显示单元接CPU的信号输出端口，所述CPU通过GPRS通讯模块给后台服务器传送监测信息。
3.根据权利要求1或2所述基于本地功率基准的异常用电监测方法，其特征在于，相电压、相电流的夹角与基准电压、基准电流的夹角之差的设定阈值为60′。
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