CN103472276A - 电能表窃电判断方法及利用该方法的电能计量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种电能表窃电判断方法及利用方法的电能计量系统，其中该方法包括如下步骤：电能表微控制器对电压输入模拟信号进行采集，取出采样点数据；根据采样点数据形成电压输入信号波形；判断如电压输入信号波形在一个周期之内出现了两个以上的拐点，并且在连续的设定次数均保持同样状态，则判定正在窃电，如此可防止利用采用电能表零线通路上串接可控硅分压窃电，并且解决了现有技术中增加硬件判别电路不够灵敏并且容易误判，以及通过软件方式判别在电压变化较大的情况下产生误判的问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种电能表窃电判断方法及电能计量系统，特别是指电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法及相应的电能计量系统。
【背景技术】
智能窃电对电网的安全运行和规范管理造成了严重影响，电能表作为电能计费的工具，必须具备防窃电的功能。
在电能表零线端串一个可控硅调速正在被作为广泛采取的窃电手段。在电能表中，电能计量芯片以火线（L）作为地，以零线（N）作为电源获得芯片工作所需的能量，并从零线通过电阻网络分压得到电能计量所需的电压测量通道的输入信号。窃电用户将电能表的零线通过串一个可控硅无级调速开关再进到电能表，而用电用户端的零线是直接接到大地的。在这种情况下，窃电用户的用电不受影响，但是电能表中的电能计量芯片电压采样信号减小了，从而减小了电能表的功率计算，达到少计电量的目的。
针对此种窃电手段，现有的解决方式有一种：一种是增加硬件判别电路，第二种是通过软件方式判别。
第一种增加硬件判别电路的方式由于受到电路参数的影响，判别的灵敏度是有限的，只有当硬件判别电路中的可控硅的导通角较大的时候，电压波形畸变比较明显才能判别出来，其不足之处是不够灵敏，且容易误判。
而软件判别方式是定量的判别波形畸变发生的时候，畸变出的电压会出现一个比较明显的跳跃点，通过判断跳跃点的电压差值，定量的判断。那么不同的电压幅度，跳跃点的压差肯定是不一样的，因此，受到电压大小的影响，因此，只能判别额定电压附近很窄的一段范围，当电压与额定电压差别比较大的时候，容易产生误判，或者无法判别。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法及相应的电能计量系统，用以解决现有技术中增加硬件判别电路不够灵敏并且容易误判，以及通过软件方式判别在电压变化较大的情况下产生误判的问题。
为实现上述目的，实施本发明的电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法包括如下步骤：
电能表微控制器对电压输入模拟信号进行采集，取出采样点数据；
根据采样点数据形成电压输入信号波形；
判断如电压输入信号波形在一个周期之内出现了两个以上的拐点，并且在连续的设定次数均保持同样状态，则判定正在窃电。
依据上述主要特征，电能表微控制器在电压输入模拟信号的每个信号周期内采样64次。
为实现上述目的，实施本发明的电能计量系统包括微控制器，功率、有效值计算电路，能量累加、能量脉冲产生电路及选择开关，其中功率、有效值计算电路与能量累加、能量脉冲产生电路相互独立，并且其中设置有一选择开关，该选择开关受微控制器的控制，在正常计量的时候选择功率、有效值计算电路输出的功率作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入，而在窃电计量的情况下，微控制器控制选择开关，选择功率、有效值计算电路输出的有效值作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入。
与现有技术相比较，本发明可以有效地防止利用采用电能表零线通路上串接可控硅分压窃电，并且解决了现有技术中增加硬件判别电路不够灵敏并且容易误判，以及通过软件方式判别在电压变化较大的情况下产生误判的问题。
【附图说明】
图1为实施本发明的电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法流程图。
图2为没有窃电情况（即正常情况）下的电压信号波形图。
图3为采用电能表零线通路串接可控硅分压窃电，在可控硅刚刚打开的时候电压信号波形图。
图4为采用电能表零线通路串接可控硅分压窃电，在可控硅打开最大的时候的电压信号波形图。
图5为实施本发明的电能计量系统的功能模块架构示意图。
图6为正常计量和防窃电计量的转换示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法流程图，实施本发明的电能表零线通路串接可控硅分压窃电的判断方法包括如下步骤：
电能表微控制器以高频方式对电压输入模拟信号进行采集，取出采样点数据；
根据采样点数据形成电压输入信号波形；
判断如电压输入信号波形在一个周期之内出现了两个以上的拐点，并且在连续的设定次数（如5次以上）均保持同样状态，则判定正在窃电。
在具体实施时，每个信号周期采样多达64个点（即电能表微控制器在电压输入模拟信号的每个信号周期内采样64次），电能表微控制器以3.2K的频率对电压输入模拟信号进行采集。
请参阅图2、图3及图4所示，在正常状态，即没有窃电的情况下，电压输入模拟信号的标准的正弦波，在一个周期内，此正弦波只有二个拐点，即顶点与最低点，并且正弦波过了顶点之后，斜率是逐渐增大的。而当采用电能表零线通路串接可控硅分压窃电，在可控硅刚刚打开的时候，电压输入模拟信号的波形图（如图3所示）在过了顶点之后会出现斜率并不是逐渐增加，而是会出现斜率明显减小的地方，也就是信号发生了畸变，在一个周期内，此波形具有二个以上的拐点。而如图4所示，当可控硅打开到最大的时候，电压输入模拟信号的波形图已不是正弦波了，在一个周期内，此波形也具有二个以上的拐点。
即本发明首先对电压输入模拟信号每个采样点的数据进行采集，完整的采出一个周期的信号出来，然后比较此时的信号特征与正常的波形特征的差异。首先是找到正弦波的顶点或者是最低点，然后再定性的分析波形的斜率变化，在出现窃电之后，会出现斜率并不是逐渐增加，而是会出现斜率明显减小的地方，也就是信号发生了畸变，即具有二个以上的拐点，通过每秒判别几次信号波形加以分析，多次判别之后，确认信号特征一致，从而判定电压输入信号被干扰了，即可判定出现的窃电情况，例如连续判断5秒，每秒判别5次，如果每秒5次中有4次满足条件，则视为一次有效判断，连续5秒都出现有效判断，则认为确认进入了窃电状态。
请参阅图5所示，为实施本发明的电能计量系统的功能模块架构示意图，在现有的计量芯片设计中，功率、有效值计算电路输出的功率、有效值等信息直接输出给了能量累加、能量脉冲产生电路，能量累加、能量脉冲产生电路的输入不能设置，而本发明中，功率、有效值计算电路（包括模数转换电路以及信号预处理电路）与能量累加、能量脉冲产生电路相互独立，并且其中设置有一选择开关，该选择开关受微控制器的控制，如此令能量累加、能量脉冲产生电路的输入值可以设置或者其输入来源可以选择，即在正常计量的时候选择功率作为输入；在窃电计量的情况下（即判定出现窃电情况时），选择有效值作为输入，电压默认成额定电压，如此可防止利用采用电能表零线通路上串接可控硅分压窃电的方法。
请参阅图6所示，为正常计量和防窃电计量的转换示意图，当电压信号出现畸变，正弦波信号明显出现变化，一个周期之内出现了两个以上的拐点，连续多次判别信号特征一致，确认正在窃电，进入防窃电计量状态，即此时选择开关选择功率、有效值计算电路输出的有效值作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入，并且电压默认成额定电压。而在防窃电计量状态，如果电压信号连续多次拐点消失，如连续5秒判断，每秒都判别信号没有出现斜率突变，也就是没有出现畸变，则没有出现窃电特征，则退出防窃电状态，进入到正常有功计量，此时选择开关选择功率、有效值计算电路输出的功率作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入。
与现有技术相比较，本发明通过电能表微控制器以高频方式对电压输入模拟信号进行采集，取出采样点数据，根据采样点数据形成电压输入信号波形，再判断如电压输入信号波形在一个周期之内出现了两个以上的拐点，并且在连续的设定次数均保持同样状态，则判定正在窃电。同时，实施本发明的电能计量系统通过将功率、有效值计算电路与能量累加、能量脉冲产生电路相互独立设置，并且二者之间设置有一选择开关，该选择开关受微控制器的控制，当判定出现窃电情况时，选择开关选择有效值作为输入，电压默认成额定电压，如此可防止利用采用电能表零线通路上串接可控硅分压窃电的方法，并且解决了现有技术中增加硬件判别电路不够灵敏并且容易误判，以及通过软件方式判别在电压变化较大的情况下产生误判的问题。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种电能表窃电判断方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
电能表微控制器对电压输入模拟信号进行采集，取出采样点数据；
根据采样点数据形成电压输入信号波形；
判断如电压输入信号波形在一个周期之内出现了两个以上的拐点，并且在连续的设定次数均保持同样状态，则判定正在窃电。
2.如权利要求1所述的电能表窃电判断方法，其特征在于：电能表微控制器在电压输入模拟信号的每个信号周期内采样64次。
3.一种利用权利要求1所述的方法的电能计量的系统，其特征在于该系统包括微控制器，功率、有效值计算电路，能量累加、能量脉冲产生电路及选择开关，其中功率、有效值计算电路与能量累加、能量脉冲产生电路相互独立，并且其中设置有一选择开关，该选择开关受微控制器的控制，在正常计量的时候选择功率、有效值计算电路输出的功率作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入，而在窃电计量的情况下，微控制器控制选择开关，选择功率、有效值计算电路输出的有效值作为能量累加、能量脉冲产生电路的输入。
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