CN106094571B - 多功能防窃电仿真实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能防窃电仿真实验平台。目前出现过一些针对传统机械式电能表的反窃电仿真培训装置和针对电子式电能表的反窃电仿真培训系统，但这些培训系统的功能比较单一。本发明包括程控电源单元、初级计量测试单元、窃电模拟单元、通用计量装置、待检测防窃电产品单元、通讯服务器、客户终端单元和控制系统；所述的通用计量装置由高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元组成，这五个独立的计量单元都按通用规范将各自单元内的电器和仪表进行连接。本发明能对现有的典型窃电方式进行验证分析，并能对新型窃电方式进行前瞻性研究，同时可开展防窃电策略和防窃电产品检测等方面的研究。
Description
技术领域
本发明属于电力系统防窃电技术领域，尤其是一种多功能防窃电仿真实验平台。
背景技术
窃电行为不仅损害国家和电力企业的经济利益，而且还危及电网的安全运行，因此防窃电技术一直是电力系统所关注的重大课题。电力用户量大面广，窃电方式多种多样，新型窃电手段层出不穷，特别是传统机械式电能表被电子式电能表取代后，由于电子式电能表元件较多、结构复杂，经窃电改造后很难发现，因此需要研制防窃电仿真实验平台，从而在实验室进行典型窃电方式的验证分析，研究各种窃电方式规律特点及防范方法，同时通过仿真学习提高防窃电专业人员的工作能力，并且在此基础上可以对实际电网的电气数据进行分析，判断窃电方式，有效区分线损和窃电带来的用电量差异现象，进行窃电稽查。
到目前为止，出现过一些针对传统机械式电能表的反窃电仿真培训装置和针对电子式电能表的反窃电仿真培训系统，但这些培训系统的功能比较单一。考虑到电力系统的实际电能计量情况，从仿真实验完整性来讲，需要防窃电仿真实验平台配置齐全现有的各种通用计量装备，平台能仿真针对电力系统不同通用计量装备的各种典型窃电方式，并且仿真平台供电系统能模拟各种现场供电条件；从仿真实验开放性来讲，要允许在不同通用计量装备中设置窃电点，实现对新型窃电方式的模拟和前瞻性研究，并可加入防窃电产品，方便开展对各类防窃电产品的检测和防窃电策略的验证；从仿真实验互动性来讲，允许工作人员通过客户终端与防窃电仿真实验平台实现互动学习。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能防窃电仿真实验平台，它能对现有的典型窃电方式进行验证分析，并能对新型窃电方式进行前瞻性研究，同时可开展防窃电策略和防窃电产品检测等方面的研究。
为此，本发明采用的技术方案如下：多功能防窃电仿真实验平台，它包括程控电源单元、初级计量测试单元、窃电模拟单元、通用计量装置、待检测防窃电产品单元、通讯服务器、客户终端单元和控制系统；
所述的通用计量装置由五个独立的计量单元组成，分别为高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元，这五个独立的计量单元都按通用规范将各自单元内的电器和仪表进行连接；
所述的程控电源单元包括三相程控电压源、单相程控电压源、三相升压器、单相升压器、单相程控电流源和单相升流器，程控电源单元中的三相程控电压源与三相升压器相连输出三相电压，单相程控电压源与单相升压器相连输出单相电压，单相程控电流源与单相升流器相连输出单相电流；
所述的程控电源单元以虚功方式分别给通用计量装置中的高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元供电，程控电源单元与这五个独立的计量单元之间都依次接入了相应的初级计量测试单元和窃电模拟单元；
所述的初级计量测试单元采用基于无线电流采集模块的负荷监测仪以及高压电能表、三相三线智能表、三相四线智能表和单相标准电能表中的一种相关电能表，所述的窃电模拟单元对高供高计计量单元、高供低计计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元进行相应的无表/越表窃电、攻击计量回路窃电以及攻击电能表窃电这三大类窃电方式模拟；所述的杆上公变计量单元不进行窃电模拟，它与低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元共同组成低压供电系统，进行线损模拟仿真计算，待检测防窃电产品单元通过不同计量单元的各计量点处进行窃电模拟，从而开展对防窃电产品的检测及防窃电策略的验证；
所述的控制系统通过服务器联网集中控制程控电源单元、初级计量测试单元、窃电模拟单元、通用计量装置的各个计量单元、待检测防窃电产品单元和客户终端单元，实现设备控制、窃电稽查、防窃电产品检测及培训教材互动四个功能；
所述的客户终端单元包括多台与通讯服务器连接的客户终端。
上述的设备控制包括电流源电压源控制、采集终端控制、窃电模拟方式设置和防窃电设备控制，窃电稽查包括异常告警查询、在线数据检测、远程数据稽查和实时数据分析，防窃电产品检测包括电能表强磁干扰、防窃电表箱检查、负荷检测仪数据和环境异常检测，培训教材互动包括用电异常告警、窃电案例分析、窃电动画演示和窃电原理分析。
本发明从满足防窃电仿真实验的完整性、开放性和互动性等要求出发，实现了防窃电仿真实验平台的多种实验和学习功能，这样的多功能防窃电仿真实验平台未见有专利和文献报道。
进一步，所述的高供高计计量单元包括机柜及安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相三线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表、高压电压互感器和高压电流互感器。
进一步，所述的高供低计计量单元包括机柜及安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器。
进一步，所述的杆上公变计量单元包括框体及安装在框体上的真空断路器、高压跌落保险、50kVA变压器壳体、漏电保护器、三相四线电能表、Ⅲ型用电采集终端和联合接线盒。
进一步，所述的低供低计三相计量单元包括机柜及安装在机柜上的三相计量箱、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器。
进一步，所述的低供低计单相计量单元包括多路电压互感器、单相标准电能表、电流互感器、误差计算器和短接继电器。
进一步，所述高供高计计量单元的窃电方式模拟包括电压互感器断线窃电方式、绕越互感器跨接窃电方式、二次电压回路断线窃电方式、二次电压回路分压窃电方式、二次电压回路错相窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流互感器变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
进一步，所述高供低计计量单元的窃电方式模拟包括绕越互感器窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流回路变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
进一步，所述低供低计三相计量单元的窃电方式模拟包括电压连片开路或接触不良窃电方式、电压线圈串联电阻等电子元件分压窃电方式、加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电表电流端子窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
进一步，所述低供低计单相计量单元的窃电方式模拟包括加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电能表电流端子窃电方式、断零线窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
本发明具有的有益效果是：（1）程控电源单元能分别提供三相及单相的高压和低压仿真实验电源，通用计量装置设置了高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元，而窃电模拟单元能进行无表/越表窃电、攻击计量回路窃电以及攻击电能表窃电这三大类窃电方式的模拟仿真，因此能模拟现场供电条件和仿真针对电力系统现有典型计量装备的各种典型窃电方式，从而可以系统地对各个窃电方式进行分析总结，找出相应窃电方式规律特点及防范方法；（2）通过在通用计量装置中不同计量单元的计量点处设置窃电点，实现对新型窃电方式的模拟，从而可以对新型窃电方式进行前瞻性研究，因此多功能防窃电仿真实验平台是一种开放式窃电方式仿真实验平台；（3）多功能防窃电仿真实验平台可加入防窃电产品，方便开展对各类防窃电产品的检测和防窃电策略的验证；（4）客户终端单元利用控制系统的培训教材互动功能实现工作人员的相关培训工作。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图中：1是程控电源单元、2是初级计量测试单元、3是窃电模拟单元、4是通用计量装置、5是待检测防窃电产品单元、6是通讯服务器、7是客户终端单元、4-1是高供高计计量单元、4-2是高供低计计量单元、4-3是杆上公变计量单元、4-4是低供低计三相计量单元、4-5是低供低计单相计量单元。
图2是本发明各单元之间的控制图。
图3是本发明控制系统的功能示意图。
具体实施方式
如图1所示的多功能防窃电仿真实验平台，它由程控电源单元1、初级计量测试单元2、窃电模拟单元3、通用计量装置4、待检测防窃电产品单元5、通讯服务器6、客户终端单元7和控制系统组成。通用计量装置4由五个独立的计量单元组成，分别为高供高计计量单元4-1、高供低计计量单元4-2、杆上公变计量单元4-3、低供低计三相计量单元4-4和低供低计单相计量单元4-5。程控电源单元1由三相程控电压源、单相程控电压源、三相升压器、单相升压器、单相程控电流源和单相升流器组成。初级计量测试单元2采用基于无线电流采集模块的负荷监测仪以及高压电能表、三相三线智能表、三相四线智能表和单相标准电能表中的一种相关电能表。高供高计计量单元4-1由机柜及安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相三线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表、高压电压互感器和高压电流互感器组成。高供低计计量单元4-2由机柜和安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器组成。杆上公变计量单元4-3由框体和安装在框体上的真空断路器、高压跌落保险、50kVA变压器壳体、漏电保护器、三相四线电能表、Ⅲ型用电采集终端和联合接线盒组成。低供低计三相计量单元4-4由机柜和安装在机柜上的三相计量箱、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器组成。低供低计单相计量单元4-5由多路电压互感器、单相标准电能表、电流互感器、误差计算器和短接继电器组成。客户终端单元为多台与通讯服务器连接的客户终端。
通用计量装置4中的高供高计计量单元4-1、高供低计计量单元4-2、杆上公变计量单元4-3、低供低计三相计量单元4-4和低供低计单相计量单元4-5都按通用规范将各自单元内的电器和仪表进行连接，形成独立的计量柜子。程控电源单元1中的三相程控电压源与三相升压器相连输出三相电压，单相程控电压源与单相升压器相连输出相电压，单相程控电流源与单相升流器相连输出单相电流。程控电源单元1分别以虚功方式给通用计量装置4中的高供高计计量单元4-1、高供低计计量单元4-2、杆上公变计量单元4-3、低供低计三相计量单元4-4和低供低计单相计量单元4-5供电，程控电源单元1与这五个独立的计量单元之间都依次接入了相应的初级计量测试单元2和窃电模拟单元3。
所述的窃电模拟单元3对高供高计计量单元、高供低计计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元进行相应的无表/越表窃电、攻击计量回路窃电以及攻击电能表窃电这三大类窃电方式模拟。
高供高计计量单元4-1的窃电方式模拟包括电压互感器断线窃电方式、绕越互感器跨接窃电方式、二次电压回路断线窃电方式、二次电压回路分压窃电方式、二次电压回路错相窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流互感器变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
高供低计计量单元4-2的窃电方式模拟包括绕越互感器窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流回路变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
低供低计三相计量单元4-4的窃电方式模拟包括电压连片开路或接触不良窃电方式、电压线圈串联电阻等电子元件分压窃电方式、加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电表电流端子窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
低供低计单相计量单元4-5的窃电方式模拟包括加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电能表电流端子窃电方式、断零线窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
杆上公变计量单元4-3不进行窃电模拟，它与低供低计三相计量单元4-4和低供低计单相计量单元4-5共同组成低压供电系统，可进行线损模拟仿真计算，待检测防窃电产品单元5通过在防窃电仿真实验平台不同计量单元的各计量点处进行窃电模拟，从而开展对防窃电产品的检测及防窃电策略的验证。
如图2-3所示，控制系统通过通讯服务器6联网集中控制程控电源单元1、初级计量测试单元2、窃电模拟单元3、通用计量装置4的各个计量单元、待检测防窃电产品单元5和客户终端单元7，实现设备控制、窃电稽查、防窃电产品检测及培训教材互动四个功能，其中设备控制包括电流源电压源控制、采集终端控制、窃电模拟方式设置和防窃电设备控制，窃电稽查包括异常告警查询、在线数据检测、远程数据稽查和实时数据分析，防窃电产品检测包括电能表强磁干扰、防窃电表箱检查、负荷检测仪数据和环境异常检测，培训教材互动包括用电异常告警、窃电案例分析、窃电动画演示和窃电原理分析。
本实施例具体设计参数为：
本发明多功能防窃电仿真实验平台的高压额定仿真电压为10kV/50Hz，高压额定仿真电流为500A/50Hz，低压额定仿真电压为220V/50Hz，低压额定仿真电流为1000A/50Hz，各计量单元的互感器为0.2级，电能表为1级，客户终端单元最大客户终端数为10，高供高计计量单元、高供低计计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元都能进行相应的无表/越表窃电、攻击计量回路窃电以及攻击电能表窃电这三大类窃电方式的模拟仿真及计算，每大类的窃电方式模拟都包含了现有典型的窃电方式以及遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式，一次完整防窃电模拟及计算分析的最长时间为30秒，杆上公变计量单元不进行窃电模拟，它与低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元共同组成低压供电系统，可进行线损模拟仿真计算。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，它包括程控电源单元、初级计量测试单元、窃电模拟单元、通用计量装置、待检测防窃电产品单元、通讯服务器、客户终端单元和控制系统；
所述的通用计量装置由五个独立的计量单元组成，分别为高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元，这五个独立的计量单元都按通用规范将各自单元内的电器和仪表进行连接；
所述的程控电源单元包括三相程控电压源、单相程控电压源、三相升压器、单相升压器、单相程控电流源和单相升流器，程控电源单元中的三相程控电压源与三相升压器相连输出三相电压，单相程控电压源与单相升压器相连输出单相电压，单相程控电流源与单相升流器相连输出单相电流；
所述的程控电源单元以虚功方式分别给通用计量装置中的高供高计计量单元、高供低计计量单元、杆上公变计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元供电，程控电源单元与这五个独立的计量单元之间都依次接入了相应的初级计量测试单元和窃电模拟单元；
所述的初级计量测试单元采用基于无线电流采集模块的负荷监测仪以及高压电能表、三相三线智能表、三相四线智能表和单相标准电能表中的一种相关电能表；所述的窃电模拟单元对高供高计计量单元、高供低计计量单元、低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元进行相应的无表/越表窃电、攻击计量回路窃电以及攻击电能表窃电这三大类窃电方式模拟；所述的杆上公变计量单元不进行窃电模拟，它与低供低计三相计量单元和低供低计单相计量单元共同组成低压供电系统，进行线损模拟仿真计算，待检测防窃电产品单元通过不同计量单元的各计量点处进行窃电模拟，从而开展对防窃电产品的检测及防窃电策略的验证；
所述的控制系统通过通讯服务器联网集中控制程控电源单元、初级计量测试单元、窃电模拟单元、通用计量装置的各个计量单元、待检测防窃电产品单元和客户终端单元，实现设备控制、窃电稽查、防窃电产品检测及培训教材互动四个功能；
所述的客户终端单元包括多台与通讯服务器连接的客户终端。
2.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述的高供高计计量单元包括机柜及安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相三线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表、高压电压互感器和高压电流互感器。
3.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述的高供低计计量单元包括机柜及安装在机柜上的防窃电通讯控制模块、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器。
4.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述的杆上公变计量单元包括框体及安装在框体上的真空断路器、高压跌落保险、50kVA变压器壳体、漏电保护器、三相四线电能表、Ⅲ型用电采集终端和联合接线盒。
5.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述的低供低计三相计量单元包括机柜及安装在机柜上的三相计量箱、三相四线智能表、Ⅲ型用电采集终端、联合接线盒、数字显示式电压表、数字显示式电流表和电流互感器。
6.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述的低供低计单相计量单元包括多路电压互感器、单相标准电能表、电流互感器、误差计算器和短接继电器。
7.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述高供高计计量单元的窃电方式模拟包括电压互感器断线窃电方式、绕越互感器跨接窃电方式、二次电压回路断线窃电方式、二次电压回路分压窃电方式、二次电压回路错相窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流互感器变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
8.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述高供低计计量单元的窃电方式模拟包括绕越互感器窃电方式、二次电流回路开路窃电方式、二次电流回路分流窃电方式、二次电流回路错相窃电方式、二次电流回路反接窃电方式、二次电流回路更换电流回路变比窃电方式、二次回路短接窃电方式、遥控联合接线盒电流回路短接窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
9.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述低供低计三相计量单元的窃电方式模拟包括电压连片开路或接触不良窃电方式、电压线圈串联电阻电子元件分压窃电方式、加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电表电流端子窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
10.根据权利要求1所述的多功能防窃电仿真实验平台，其特征在于，所述低供低计单相计量单元的窃电方式模拟包括加接旁路线绕越电表窃电方式、短接电能表电流端子窃电方式、断零线窃电方式、锰铜电阻点焊及剪开锰铜信号线窃电方式、电流采样回路并联或串接电阻窃电方式、更换电压采样回路分级采样电阻窃电方式、植入遥控器绕越分流窃电方式、强磁干扰窃电方式、高频干扰窃电方式和高压脉冲窃电方式。
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