CN103884908A - 一种交流电来源的鉴别方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流电来源的鉴别方法。通过软件或/和硬件的方式，测量交流电的频率，通过适当的计算，得到平均频率和频率的波动范围；通过与设定的阈值比较来判定交流电来源。当交流电的平均频率和频率的波动范围在设定的阈值范围内时，则认为当前使用的交流电是电网供电，或称为市电，否则认为是在使用汽/柴油发电机发出的电。该方法直接从交流电的特性参数入手，解决了判定交流供电是否来自汽油柴油发电机的问题，避免了从其它间接指标判断的不可靠性，减少了附加部件，简化了现场安装和维护。

Description

一种交流电来源的鉴别方法

技术领域

本发明涉及电工技术领域，特别涉及一种交流电来源的鉴别方法。

背景技术

市电，也就是电网供电，是个相对来讲无限大的供电系统，一般的负载相对于它来讲，均为可认为是无限小的负载。所以一般情况下，在任何时候投入任何负载，对包括交流电频率在内的供电特性是不会造成什么影响的。

发电机/发电机组是小的供电系统，负载的变化，对供电系统的影响较大。在负载起停或较大变化时，供电系统更是会会产生很大的不稳定，输出的交流电的频率波动明显比较大。

根据供电的操作规则，应该在油机启动阶段完成，输出稳定后，通过输出开关，将电力提供给用电设备，而这时也会带来发电机转速的变化，从而造成发电机输出交流电频率的显著变化。在供电过程中，负载也不是固定不变的，这些变化也会不同程度造成发电机输出交流电频率的变化。

综上所述，两种来源的交流电的频率的稳定性有明显的不同。

通讯基站，电信局，银行，数据机房等，因为要保持设备的持续工作，通常要配备汽/柴油发电机作为后备电源，在电网断电的情况下，需要汽/柴油发电机发电为设备工作提供电力。

因为停电的偶发性和汽/柴油发电机的使用维护的成本，很多需要汽/柴油发电机应急发电的组织/机构/公司/单位，会委托专门的机构/公司代为提供应急发电，一般也称为“代维方”。委托方和代维方之间的费用结算，除了基本费用和按次收取的费用外，最主要的一部分是按照实际发电的时长或者电量计算的汽/柴油发电机的使用费用和相应的燃油费用。

在实际运营过程中，代维方有将市电供电伪装成汽/柴油发电机供电，从而骗取费用的情况，一般称为“作弊”。作弊行为已经成为该类业务运营过程中一个非常常见的问题，严重影响了合作的正常进行。为了解决这个问题，必须找到一个行之有效的方法能够识别是否确实是汽/柴油发电机在发电并供电，从而保证费用核算真实可靠。

目前对该问题的解决方法，常见的有两种：

1、根据汽/柴油发电机启停过程中，输出电压的变化过程的特点。

发电机因为是通过一个内燃机带动的，启动时，转速有一个上升的过程，相应的，输出电压也有一个上升的过程；类似地，当发电机停止的时候，电压也有一个下降的过程。相比较而言，电网供电时，是通过合闸完成的，电压的建立基本可以认为是一个突变的过程。以此为基础，通过在发电机启动和关闭的时候采集电压值，判定是否是发电机供电。

这个方法的问题是：

①应急发电机的启动和停止过程通常非常快，在200ms左右，要捕捉到这一过程，要求采集设备有很好的响应速度；

②一般采集设备本身的供电就来源于发电机，只有当发电机的输出电压高于采集设备的工作电压时，采集器才能工作，这样就使得采集器捕捉到电压渐变过程更加困难。

在实际使用中发现，这种方法有比较明显的误报现象，基本不能正常使用。

2、根据汽/柴油发电机发电过程中会抖动的特点。

汽/柴油发电机在发电的过程中，由于内燃机的工作，会有持续的抖动现象。以此为基础，通过预判发电机工作时，检测发电机是否抖动，来判定是否发电机真在工作。

这个方法的问题和局限是：

①探测装置必须装在发电机本体上，会对发电机造成局部破坏，或者外观和形态的改变；

②有些型号的发电机，在正常工况下，抖动非常小，如果采用的振动探测器件不够灵敏，就会形成误判；

③该方法实际采用的振动探测器件都有振动寿命，通常寿命为100万次，对于油机的振动来说，每秒钟几十甚至上千次次，以此计算，连续检测的话几个小时就达到振动探测器件的寿命。为了回避这一情况，只能用抽查的方式，但这样不仅增加了设备的复杂性，而且会降低判定的可信度；

④无法防止人为方式引入振动后，造成判定模块抖动，从而欺骗采集设备，达到作弊的目的。

在实际使用中，振动探测器件寿命和振动判定之间的矛盾，人为引入振动的作弊方法，极大限制了这一方法的可靠使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种交流电来源的鉴别方法，可以据此设计硬件和编程，在需要该功能的产品中实现这一功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，所述方法为依据交流电的频率特性综合判定。

进一步的，所述频率特性为平均频率和频率波动范围。

进一步的，所述综合判定为平均频率超出设定阈值或频率波动范围超出设定阈值、平均频率和频率波动范围均超出设定阈值。

进一步的，所述鉴别方法具体包括以下步骤：

1)测量采样交流电的频率；

2)计算所测采样交流电频率的平均频率F_A和频率波动范围F_P-P；

3)设定阈值；

4)比较步骤2)与步骤3)的数值与范围并判定。

较佳的技术手段是，步骤3)所述阈值是：交流电频率稳态误差T_FA、交流电频率波动范围T_FP-P。

较佳的技术手段是，步骤4)所述判定方法I如下：

A、当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；

B、当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；

C、当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内并且频率波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电；

较佳的技术手段是，步骤4)所述判定方法II如下：

D、当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]并且当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；

E、当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电；

F、当频率波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电。

现有技术相比，该方法直接从交流电的特性参数入手，解决了判定交流供电是否来自汽油柴油发电机的问题，避免了从其它间接指标判断的不可靠性，减少了附加部件，简化了现场安装和维护。

附图说明

图1为本发明鉴别交流电来源方法原理示意图。

图2为本发明中根据交流电频率的平均值和峰峰值鉴别交流电来源判据例一。

图3为本发明中根据交流电频率的平均值和峰峰值鉴别交流电来源判据例二。

图4为本发明鉴别交流电来源方法实现构成模块图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种交流电来源的鉴别方法，可以据此设计硬件和编程，在需要该功能的产品中实现这一功能。其核心是：根据交流电的频率特性来完成鉴别，或者根据包括交流电频率特性的多种特性综合判定。

将包含鉴别功能的装置安装在预鉴别供电交流电线路的任何地方，如图一所示，鉴别包括以下步骤：

1、通过软件或/和硬件的方式，对交流电的频率进行测量采样，

2、通过适当的计算得到平均频率和频率波动范围；

3、设定阈值；

4、通过与设定的阈值比较来判定交流电来源。

不同的汽/柴油发电机特性不同，接的负载也不同，但是频率的稳定性跟市电的频率稳定性的差异是不可避免的。在实际使用中，可根据实际系统的情况，设定相应的阈值。

电网供电的频率十分准确，相对误差一般小于±0.05％；

发电机/发电机组输出的交流电的频率的要求并没有那么高，根据GJB，不同型号的汽/柴油发电机对稳态频率误差的要求不同，要求最高的，稳态频率允许的误差也允许为±0.5％。考虑到用电设备前端电源的特性，汽/柴油发电机设计时，采取宁高勿低的原则，输出的交流电的频率的稳态值一般会略高于50Hz。

综上所述，两种来源的交流电的频率的稳态值有明显的不同。不同的汽/柴油发电机特性不同，在实际使用中，可根据实际系统的情况，设定相应的阈值。

根据实际情况，设置交流电频率波动范围阈值为T_Fp-p，设置交流电频率稳态误差为T_FA，可以使用的判定方法可以有但不限于：

当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内并且频率的波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，则认为当前使用的交流电是市电即电网供电，见图2。

当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]并且当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电；当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内，或者频率的波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，则认为当前使用的交流电是市电即电网供电，见图3。

该鉴别方法的实施的具体实施例由以下几部分组成，如图4：

输入转换：将交流电，通常是220V交流电，通过前向电路转换为低压波动直流；

采样和测量：对转换后的波动直流进行采样，并提取出实时频率值，频率值的提取周期可以根据被测量交流电的特性确定，典型地，一个工频周期得到一个频率值；

缓存：暂存一段时间的频率值，暂存时间可以自己根据实际情况决定，例如，暂存10s内的频率值；

平均值、峰峰值计算：用本次缓存的频率数据计算平均值和峰峰值；

判定：根据例如图2、图3的判定方法，或者包含类似图2、图3的判据的结合其它判据的复合判定，得到结论。

其中，输入转换一般用硬件电路实现；采样和测量可以通过专用硬件实现，也可以利用微控制器/微处理器的A/D采样和时钟功能得到相关数据，利用微控制器/微处理器的运算能力运算得到；缓存和判定，一般是使用微控制器/微处理器的存储和运算能力实现，也有个别情况下是使用专用硬件或作为专用硬件的功能之一实现。

以上是对本发明的具体说明，本发明不仅仅局限在以上实施例中，针对在本发明构思下所做的任何改变都将落入本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，所述方法为依据交流电的频率特性综合判定。 

2.如权利要求1所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，所述频率特性为平均频率和频率波动范围。 

3.如权利要求1所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，所述综合判定为平均频率超出设定阈值或频率波动范围超出设定阈值、平均频率和频率波动范围均超出设定阈值。 

4.如权利要求1所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，所述鉴别方法具体包括以下步骤： 

1)测量采样交流电的频率； 

2)计算所测采样交流电频率的平均频率F_A和频率波动范围F_P-P； 

3)设定阈值； 

4)比较步骤2)与步骤3)的数值与范围并判定。 

5.如权利要求4所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，步骤3)所述阈值是：交流电频率稳态误差T_FA、交流电频率波动范围T_FP-P。 

6.如权利要求4所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，步骤4)所述判定方法I如下： 

A、当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电； 

B、当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电； 

C、当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内并且频率波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电。 

7.如权利要求4所述的一种交流电来源的鉴别方法，其特征在于，步骤4)所述判定方法II如下： 

D、当交流电的平均频率F_A超出[50-T_FA，50+T_FA]并且当交流电的频率波动范围F_p-p超出设定的阈值[-T_Fp-p，T_Fp-p]时，判定为在使用汽油柴油发电机发出的电； 

E、当交流电的平均频率F_A在[50-T_FA，50+T_FA]范围内，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电； 

F、当频率波动范围F_p-p在[-T_Fp-p，T_Fp-p]范围内时，判定为当前使用的交流电是市电即电网供电。 

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