CN104391145A - 在线低压漏电偷电测试装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线低压漏电偷电测试装置及其实现方法，所述装置包括：第一电流互感采样器、第二电流互感采样器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算控制器以及显示模块；第一电流互感采样器的输出端经过第一模数转换器与所述计算控制器的第一输入端相连；第二电流互感采样器的输出端经过第二模数转换器与所述计算控制器的第二输入端相连；所述计算控制器的第一数据输出端与所述显示模块相连。本发明只需要将第一电流互感采样器和第二电流互感采样器分别接入到电能表的输入侧或者输出侧，即可自动检测电能表输出侧是否存在漏电或者偷电线路，实现了对用电单位漏电偷电的检测，且无需对输电线路进行任何的停电处理，降低了漏电偷电的检测难度。

Description

在线低压漏电偷电测试装置及其实现方法

【技术领域】

本发明涉及电力电子技术，特别是涉及一种在线低压漏电偷电测试装置及其实现方法。

【背景技术】

电力最为当前最主要的能源之一，无论在工农业生产还是在居民日常生活及商业活动中，均被广泛的使用，而目前所使用的电力计量手段多为在电力用户附近安装电表进行计量。现有的单相电能表由机械式、电子式两种，它们的接线方式相同，单相电子式电能表计量精度高、灵敏度高、负荷宽、能耗低等被人们广泛使用，但普通单相电子式电能表仅能测量火线进出端所流经的电流信号和电能表进线端的电压信号，导致不能完善地检测和处理偷电行为，对一些简单的窃电行为也无能为力。针对窃电行为，供电部门采取了将电能表封存在计量箱内，并对计量箱上的电源线、负荷线用套管封闭起来，但是将电能表封存也不能完全阻止不法分子通过其他的手段进行偷电。据统计，我国近几年每年大约有几十亿度的电能量被窃取，直接经济损失达30多亿元，日趋蔓延的窃电现象严重危及电网安全和社会稳定，给国家带来严重的经济损失，社会影响恶劣。目前并没有相关的偷电检测设备能够对偷电行为进行有效的监测，供电部门要获取偷电的有效证据仍然需要人工地对用户的输电线路进行检测分析，而且过程中需要对输电线路进行停电处理，进一步地增加了偷电检测的难度。

【发明内容】

基于此，有必要针对现有技术中无法简单地检测偷电的问题，提供一种在线低压漏电偷电测试装置，该装置能够简单检测用电单位的漏电偷电情况。

一种在线低压漏电偷电测试装置，包括：

第一电流互感采样器、第二电流互感采样器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算控制器以及显示模块；

所述第一电流互感采样器的输出端经过第一模数转换器与所述计算控制器的第一输入端相连；

所述第二电流互感采样器的输出端经过第二模数转换器与所述计算控制器的第二输入端相连；

所述计算控制器的第一数据输出端与所述显示模块相连。

本发明将第一电流互感采样器和第二电流互感采样器采集分别接入点电能表输入侧或输出侧之后，第一电流互感采样器和第二电流互感采样器能够对电能表输入侧或输出侧的电流进行采样，以获得电能表输入侧或输出侧的采样电流模拟量。所述采用电流模拟量经过第一模数转换器和第二模数转换器进行模数转换后，输入到计算控制器中，所述计算控制器根据输入的采样电流数字量通过预设的快速傅里叶变换模型计算获得采样电流的有效值和初相角；然后根据所述有效值和初相角，计算电能表输入侧或输出侧之间的采样电流矢量和，并在所述矢量和大于计算控制器内部预设的第一电流阈值时，即可判定该电能表输出侧之间存在偷电线路，于此同时计算控制器将所述矢量和通过第一数据输出端发送给显示模块，由显示模块显示所述矢量和。本发明只需要将第一电流互感采样器和第二电流互感采样器分别接入到电能表的输入侧或者输出侧，即可自动检测电能表输出侧是否存在漏电或者偷电线路，实现了对用电单位漏电偷电的检测，且无需对输电线路进行任何的停电处理，降低了漏电偷电的检测难度。

另外，本发明还提供一种在线低压漏电偷电测试装置的实现方法，包括步骤：

获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，并将所述采样电流模拟量进行模数转换生成采样电流数字量；

根据所述采样电流数字量通过预设的快速傅里叶变换模型计算获得采样电流的有效值和初相角；

根据所述有效值和初相角计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和，当所述矢量和大于预设的第一电流阈值，则判定该电能表输出侧存在偷电线路；

如果所述矢量和小于预设的第二电流阈值，则判定该电能表输出侧存在漏电线路；

生成判定结果并控制显示模块显示所述判定结果，其中所述判定结果包括结果类型以及所述矢量和。

本发明通过获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，然后对所述采样电流进行模数转换生成采样电流数字量，然后通过快速预设的傅里叶变换模型计算获得采样电流的有效值和初相角，接着根据所述有效值和初相角计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和。在所述矢量和大于预设的第一电流阈值时判定该电能表输出侧存在偷电线路，以及在所述矢量和小于预设的第二电流阈值时判定该电能表输出侧存在漏电线路，最后生成判定结果并控制显示模块显示所述判定结果。本发明通过对电能表输入侧或者输出侧的离散化采集能够容易地通过快速傅里叶变换模型计算获得流经电能表的电流矢量和即漏电电流，从而容易判断电能表输出侧是否存在偷电线路，降低了漏电偷电的检测难度。

【附图说明】

图1为本发明一种在线低压漏电偷电测试装置实施例电路结构示意图；

图2为本发明一种在线低压漏电偷电测试装置较佳实施例电路结构示意图；

图3为本发明一种在线低压漏电偷电测试装置的实现方法一种实施例的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

请参阅图1，其是本发明一种在线低压漏电偷电测试装置实施例电路结构示意图。

一种在线低压漏电偷电测试装置，包括：第一电流互感采样器101、第二电流互感采样器102、第一模数转换器201、第二模数转换器202、计算控制器301以及显示模块401；

优选地，所述第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102为钳形电流互感采样器。钳形电流互感采样器无需与输电线路进行电路连接只需将输电线路钳入钳形电流互感采样器的采样钳中即可实现对输电线路的电流采样，操作简单，容易携带，同时降低了测试人员的测试风险。

所述第一电流互感采样器101的输出端经过第一模数转换器201与所述计算控制器301的第一输入端相连；

所述第二电流互感采样器102的输出端经过第二模数转换器202与所述计算控制器301的第二输入端相连；

所述计算控制器301的第一数据输出端与所述显示模块401相连。所述显示模块401可以是屏幕以及显示器等。

下面将介绍本发明的工作过程：将第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102分别接入电能表输入侧或输出侧的输电线路，将第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102对电能表输入侧或输出侧的电流进行采样获得电能表输入侧或输出侧的采样电流模拟量。其中，如图1所示，在单相电路中，可以将第一电流互感采样器101接入火线L中，将第二电流互感采样器102接入零线N中，也可以将第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102的接入位置互换。第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102将所述采样电流模拟量输出给第一模数转换器201和第二模数转换器202，由第一模数转换器201和第二模数转换器202对所述采样电流模拟量进行模数转换生成采样电流数字量，然后输入至计算控制器301。所述计算控制器301根据输入的采样电流数字量计算获得电能表输入侧或输出侧的采样电流矢量和，并根据所述矢量和与预设的第一电流阈值进行对比，即可判定该电能表输出侧是否存在偷电线路，然后计算控制器301将所述矢量和通过第一数据输出端发送给显示模块401，控制显示模块401显示所述矢量和。

本发明只需要将第一电流互感采样器101和第二电流互感采样器102分别接入到电能表的输入侧或者输出侧，即可自动检测电能表输出侧是否存在漏电或者偷电线路，并在显示模块401显示所述矢量和，实现了对用电单位漏电偷电的检测，并显示了判断的依据和证明证据，且无需对输电线路进行任何的停电处理，降低了漏电偷电的检测难度。

请参阅图2，其是本发明一种在线低压漏电偷电测试装置较佳实施例电路结构示意图。

在一个实施例中，还包括，第三电流互感采样器103以及第三模数转换器器203，所述第三电流互感采样器103的输出端经过第三模数转换器器203与所述计算控制器301的第三输入端相连。优选地，所述第三电流互感采样器103为钳形电流互感采样器。

通过增加第三电流互感采样器103和第三模数转换器器203，使得所述在线低压漏电偷电测试装置能够用于三相三线制的输电线路及电能表，扩大了本发明的使用范围。

在一个实施例中，还包括，第四电流互感采样器104以及第四模数转换器204，所述第四电流互感采样器104的输出端经过第三模数转换器器203与所述计算控制器301的第三输入端相连。优选地，所述第四电流互感采样器104为钳形电流互感采样器。

通过增加第四电流互感采样器104和第四模数转换器204，使得所述在线低压漏电偷电测试装置能够用于三相四线制的输电线路及电能表，进一步地扩大了本发明的使用范围。

在一个实施例中，进一步还包括，第一锁存器501、第二锁存器502、第三锁存器503、第四锁存器504以及输入设备601；

所述第一锁存器501的输入端与所述计算控制器301的第一控制输出端相连，所述第一锁存器501的输出端与所述第一模数转换器201的控制端相连；所述第二锁存器502的输入端与所述计算控制器301的第二控制输出端相连，所述第二锁存器502的输出端与所述第二模数转换器202的控制端相连；所述第三锁存器503的输入端与所述计算控制器301的三控制输出端相连，所述第三锁存器503的输出端与所述第三模数转换器器203的控制端相连；所述第三锁存器503的输入端与所述计算控制器301的第三控制输出端相连，所述第三锁存器503的输出端与所述第三模数转换器器203的控制端相连；

所述输入设备601的输出端与所述计算控制器301的控制输入端相连。

在输电线路为单相制以及三线三相制时，必然会有电流互感采样器和模数转换模块闲置不用，用户可以通过输入设备601输入需要开启的模数转换模块，使得计算控制器301能够输出相应的高电平和低电平给第一锁存器501、第二锁存器502、第三锁存器503以及第四锁存器504，使得第一锁存器501、第二锁存器502、第三锁存器503以及第四锁存器504能够控制相应的第一模数转换器201、第二模数转换器202、第三模数转换器器203以及第四模数转换器204的通断。从而避免闲置的电流互感采样器周围在磁场波动的情况下的电磁干扰，从而保证了计算控制模块的计算结果的准确性。

下面介绍本发明在一个工作场景的工作过程。

如图2所示，电能表输入侧或输出侧的输电线路为三相四线制，分别将第一电流互感采样器101、第二电流互感采样器102、第三电流互感采样器103以及第四电流互感采样器104接入零线N、相线C、相线B以及相线A，用户通过输入设备601输入需要开启的模数转换模块为4，计算控制器301能够将第一锁存器501、第二锁存器502、第三锁存器503和第四锁存器504置高电平或者低电平，从而使第一模数转换器201、第二模数转换器202、第三模数转换器器203以及第四模数转换器204导通。第一电流互感采样器101、第二电流互感采样器102、第三电流互感采样器103以及第四电流互感采样器104能够对输电线路进行采样，输出采样电流模拟量，然后经过对应的模数转换器转换为采样电流数字量，最后由计算控制器301计算得到输入侧或输出侧的采样电流矢量和。计算控制器301能够根据所述矢量和判定该电能表输出侧是否存在偷电线路，然后还能够于此同时计算控制器301将所述矢量和通过第一数据输出端发送给显示模块401，由显示模块401显示所述矢量和。

本较佳实施例能够根据现场的工况，提供供用户选择的输入设备601，扩大了本发明所述的在线低压漏电偷电检测装置的适用范围。通过对闲置的电流互感采样器所连接的模数转换器进行隔断，避免了避免闲置的电流互感采样器周围在磁场波动的情况下的电磁干扰，从而保证了计算控制模块的计算结果的准确性。

请参阅图3，其是本发明一种在线低压漏电偷电测试装置的实现方法一种实施例的流程图。

一种在线低压漏电偷电测试装置的实现方法，包括步骤：

S101：获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，并将所述采样电流模拟量进行模数转换生成采样电流数字量；

可以通过电流互感采样器获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，优选地，所述电流互感采样器为钳形电流互感采样器。钳形电流互感采样器只需要将所采样的输电线路钳入钳形电流互感采样器的采样钳中即可，无需与输电线路进行电路连接，从而降低了对输电线路的损害以及降低了电能表输入侧或者输入侧电流的采样难度，也保障了工作人员的安全。

获取了所述采样电流模拟量后，将所述采样电流模拟量进行模数转换生成采样电流数字量，可通过模数转换器或者模数转换芯片对所述采样电流模拟量进行模数转换，优选地，可以采用型号为ATT7022E或者AD7656-1两款模数转换芯片进行模数转换

S102：根据所述采样电流数字量通过预设的快速傅里叶变换模型计算获得采样电流有效值和初相角；

将每一条输电线的采样电流数字量代入预设的快速傅里叶变化模型，可计算获得每一条输电线采样电流有效值以及采样电流的初相角。

S103：根据所述有效值和初相角计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和，当所述矢量和大于预设的第一电流阈值，则判定该电能表输出侧存在偷电线路；

根据所述有效值和初相角通过预设的矢量计算模型，计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和，所述矢量和的物理意义实际上是电能表输出侧的漏电流。

然后判断所述矢量和(即漏电流)是否大于预设的第一电流阈值，其中所述第一电流阈值至少为1A，在所述矢量和大于预设的第一电流阈值时，即可判定该电能表输出侧存在偷电线路。对于偷电来说，偷电线路只能是并联电路，而该并联电路中必然会串联有电器，所以其漏电流的值通常为安级。对于常规的漏电来说，由于漏电线路的等效阻值非常大，所以其漏电流的值通常是微安级，通常不会超过毫安级别。

S104：如果所述矢量和小于预设的第二电流阈值，则判定该电能表输出侧存在漏电线路；

判断所述矢量和是否小于预设的第二电流阈值，优选地，所述第二电流阈值为1mA，在所述矢量和小于预设的第二电流阈值时，即可判定该电能表输出侧存在漏电线路。

S105：生成判定结果并控制显示模块显示所述判定结果，其中所述判定结果包括结果类型以及所述矢量和。

根据步骤S103和步骤S104生成判定结果，其中所述判定结果包括结果类型以及所述矢量和，所述结果类型至少包括存在漏电线路、存在偷电线路以及正常三种类型。

最后，将所述判定结果发送给显示模块，并控制显示模块显示所述判定结果。

本发明通过获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，然后对所述采样电流进行模数转换生成采样电流数字量，并通过快速预设的傅里叶变换模型计算获得采样电流的有效值和初相角，接着根据所述有效值和初相角计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和。在所述矢量和大于预设的第一电流阈值时判定该电能表输出侧存在偷电线路，以及在所述矢量和小于预设的第二电流阈值时判定该电能表输出侧存在漏电线路，最后生成判定结果并控制显示模块显示所述判定结果。本发明通过对电能表输入侧或者输出侧的离散化采集能够容易地通过快速傅里叶变换模型计算获得流经电能表的电流矢量和即漏电电流，从而容易判断电能表输出侧是否存在偷电线路，降低了漏电偷电的检测难度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，包括：

第一电流互感采样器、第二电流互感采样器、第一模数转换器、第二模数转换器、计算控制器以及显示模块；

所述第一电流互感采样器的输出端经过第一模数转换器与所述计算控制器的第一输入端相连；

所述第二电流互感采样器的输出端经过第二模数转换器与所述计算控制器的第二输入端相连；

所述计算控制器的第一数据输出端与所述显示模块相连。

2.根据权利要求1所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，还包括：第三电流互感采样器以及第三模数转换器，所述第三电流互感采样器的输出端经过第三模数转换器与所述计算控制器的第三输入端相连。

3.根据权利要求2所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，还包括：第四电流互感采样器以及第四模数转换器，所述第四电流互感采样器的输出端经过第三模数转换器与所述计算控制器的第三输入端相连。

4.根据权利要求3所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，还包括：第一锁存器、第二锁存器、第三锁存器、第四锁存器以及输入设备；

所述第一锁存器的输入端与所述计算控制器的第一控制输出端相连，所述第一锁存器的输出端与所述第一模数转换器的控制端相连；

所述第二锁存器的输入端与所述计算控制器的第二控制输出端相连，所述第二锁存器的输出端与所述第二模数转换器的控制端相连；

所述第三锁存器的输入端与所述计算控制器的三控制输出端相连，所述第三锁存器的输出端与所述第三模数转换器的控制端相连；

所述第三锁存器的输入端与所述计算控制器的第三控制输出端相连，所述第三锁存器的输出端与所述第三模数转换器的控制端相连；

所述输入设备的输出端与所述计算控制器的控制输入端相连。

5.根据权利要求1所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，所述第一电流互感采样器和第二电流互感采样器为钳形电流互感采样器。

6.根据权利要求2所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，所述第三电流互感采样器为钳形电流互感采样器。

7.根据权利要求3所述的在线低压漏电偷电测试装置，其特征在于，所述第四电流互感采样器为钳形电流互感采样器。

8.一种在线低压漏电偷电测试装置的实现方法，其特征在于，包括步骤：

获取电能表输入侧或输出侧在预设时间内的采样电流模拟量，并将所述采样电流模拟量进行模数转换生成采样电流数字量；

根据所述采样电流数字量通过预设的快速傅里叶变换模型计算获得采样电流的有效值和初相角；

根据所述有效值和初相角计算电能表输入侧或输出侧采样电流的矢量和，当所述矢量和大于预设的第一电流阈值，则判定该电能表输出侧存在偷电线路；

如果所述矢量和小于预设的第二电流阈值，则判定该电能表输出侧存在漏电线路；

生成判定结果并控制显示模块显示所述判定结果，其中所述判定结果包括结果类型以及所述矢量和。