CN107015095A - 一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法：获取互感器二次回路原始的电阻R0和电感L0的数值；对互感器二次回路施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值；对互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值；通过电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断互感器二次回路的状态。本发明通过对原始电阻、电感的数值与正向电阻、电感的数值，以及反向电阻、电感的数值进行判断即可识别电流互感器二次回路开路、串接二极管、并接电阻或短接电能表等窃电行为状态。

Description

一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法及系统
技术领域
本发明涉及电能计量领域，更具体地，涉及一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法及系统。
背景技术
电能计量装置包括电能表，计量用电压、电流互感器及其二次回路，电能计量柜(箱、屏)等。近些年，随着防窃电技术的进步，从电能表、互感器、电压互感器二次回路进行窃电的行为已经能够很好的识别，并得到了有效抑制。但是，电流互感器二次回路防窃电方法仍是薄弱环节。目前，针对电流互感器二次回路的窃电行为主要有二次回路开路、串接二极管、并接电阻或短接电能表等方式，而且窃电的方式越来越隐蔽、智能，稽查人员在现场很难发现窃电的证据，因此，无法有效遏制用户窃电的现象，不仅损害了电力企业的合法权益，也给用户带来的严重的安全隐患。
现有技术(CN103399253A0)公开了一种电流互感器二次回路开路检测装置，但是目前没有技术可以针对通过对电流互感器二次回路电阻、电感数值特征进行判断，即可获取电流互感器二次回路状态的技术。
因此，需要一种技术，通过对电流互感器二次回路的电阻、电感数值的判断，获取电流互感器二次回路的状态。
发明内容
本发明提供了一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法及系统，以解决通过回路的电阻、电感数值判断，获取电流互感器二次回路的状态问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法，所述方法包括：
获取互感器二次回路原始的电阻R0和电感L0的数值；
对互感器二次回路施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值；
对所述互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值；
通过所述电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断所述互感器二次回路的状态。
优选地，包括：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
优选地，包括：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对所述互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
优选地，若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断所述互感器二次回路状态为正常。
优选地，若R正＝R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为开路。
优选地，若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为串联二极管。
优选地，若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断所述互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的系统，所述系统包括：
初始单元，用于获取互感器二次回路原始的电阻R0及电感L0值
第一计算单元，用于对互感器二次回路施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值；
第二计算单元，用于对所述互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值；
判断单元，用于通过所述电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断所述互感器二次回路的状态。
优选地，所述第一计算单元还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
优选地，所述第二计算单元还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对所述互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
优选地，所述判断单元还用于：若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断所述互感器二次回路状态为正常。
优选地，所述判断单元还用于：若R正＝R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为开路。
优选地，所述判断单元还用于：若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为串联二极管。
优选地，所述判断单元还用于：若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断所述互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
本发明的技术方案提供了一种能够对计量用电流互感器二次回路窃电行为进行检测和判断的方法，可应用于计量用电流互感器二次回路防窃电方法。本发明的技术方案提出了一种基于瞬态法的电流互感器二次回路防窃电方法，通过给电流互感器二次回路分别施加正向和反向两次脉冲信号，通过测量施加正向脉冲信号和反向脉冲信号时电流互感器二次回路的电压和电流，即可得到电流互感器二次回路的正向电阻、电感，以及反向电阻、电感。本发明技术方案通过对原始电阻、电感数值与正向电阻、电感，以及反向电阻、电感的数值进行判断即可识别电流互感器二次回路开路、串接二极管、并接电阻或短接电能表等窃电行为状态。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法流程图；
图2为根据本发明一实施方式的施加的测试脉冲信号示意图；
图3为根据本发明一实施方式的电流互感器二次侧等效电路示意图；
图4为根据本发明一实施方式的电流互感器二次侧电路参数测试电路示意图；
图5为根据本发明一实施方式的被分流的电流互感器二次侧等效电路示意图；
图6为根据本发明一实施方式的被分流的电流互感器二次侧等效电路施加测试脉冲信号电路示意图；
图7为根据本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法流程图。本发明的实施方式为一种能够对计量用电流互感器二次回路窃电行为进行检测和判断的方法，可应用于计量用电流互感器二次回路防窃电方法。本发明的实施方式提出了一种基于瞬态法的电流互感器二次回路防窃电方法，首先获取电流互感器二次回路原始的电阻R0和电感L0的数值。通过给电流互感器二次回路分别施加正向和反向两次脉冲信号，以及测量施加正向脉冲信号和反向脉冲信号时电流互感器二次回路的电压和电流，即可得到电流互感器二次回路的正向电阻、电感，以及反向电阻、电感。本发明实施方式通过对原始电阻、电感的数值与正向电阻、电感的数值，以及反向电阻、电感的数值进行判断即可识别电流互感器二次回路开路、串接二极管、并接电阻或短接电能表等窃电行为。如图1所示，方法100从步骤101起步。
优选地，在步骤101：获取互感器二次回路原始的电阻R0和电感L0的数值；
优选地，在步骤102：对互感器二次回路施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值。优选地：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
优选地，在步骤103：对互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值。优选地，在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
优选地，在步骤104：通过电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断互感器二次回路的状态。
优选地，判断方法为：若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断互感器二次回路状态为正常。
优选地，判断方法为：若R正＝R反＝∞，则判断互感器二次回路状态为开路。
优选地，判断方法为：若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断互感器二次回路状态为串联二极管。
优选地，判断方法为：若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法100实施方式具体举例说明如下。
在电流互感器二次回路交流信号过零时刻施加如图2所示的正向测试脉冲信号，测量电流互感器二次回路的电压和电流。在电流互感器二次回路交流信号过零时刻将反向测试脉冲信号电压再次施加在电流互感器二次回路，测量电流互感器二次回路中电压和电流信号。通过电流互感器二次回路的电压、电流信号分别计算在正反两次脉冲测试信号作用下的回路等效电阻R正、电感L正、及电阻R反、电感L反的数值。根据等效电阻R正、电感L正、及电阻R反、电感L反的数值与电流互感器二次回路原始电阻R0及电感L0值即可判断出电流互感器二次回路的状态，即可以确定出窃电的方式。
建立电流互感器二次侧等效电路示意图如图3所示，其中，R1、L1为电流互感器的等效电阻、等效电感，R2、L2为功率表线圈的等效电阻、等效电感。
电流互感器二次侧初始电阻R0和电感L0的数值的获取方式与下述的二次侧回路参数的获取方式相同。
电流互感器二次回路参数的测量实施方式为：
在互感器二次侧施加如图2所示的脉冲信号，电路如图4所示，图4中，R、L为二次侧回路的等效电阻、等效电感，R＝R1+R2、L＝L1+L2，其中，R1、L1为电流互感器的等效电阻、等效电感，R2、L2为功率表线圈的等效电阻、等效电感。
根据电路原理有：
式(1)中，i为t时刻电流互感器二次回路电流的数值，u为t时刻电流互感器二次回路电源电压的数值。
(1)式的解为：
其参数C是微分方程通解中的待定常数，其值由电路的初始条件来确定。由于t＝0时，电流i＝0，所以C＝－U/R。
由于t＝0时，电流i＝0。当t>0时电流互感器二次回路电流：
当t＝t0时的电流为：
由于电源电压在t＝t0时为0，所以，在t＞t0时回路中的电流为：
设t＝t1时刻回路中的电流为I1，t＝t2时刻的电流为I2，则有：
由(4)、(5)两式得：
或
由(6)式可得：
由(4)式得电流互感器二次回路电阻：
由(7)、(8)式得电流互感器二次回路电感：
由(8)、(9)式可知，只要测得电流互感器二次回路在t＞t0时两个不同时刻的电流值，就可求得电流互感器二次回路参数R、L，测量方法简单。
按以上的实施方式，当对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号时，通过测量二次回路的电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值。以及当对互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号时，通过测量二次回路的电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值。
在本发明的实施方式中，如果电能表被电阻分流，电能表被分流的电流互感器二次侧等效电路示意图如图5所示。如图5中，R为电能表的分流电阻，R＝0时电能表被短路。
当给电流互感器二次侧回路施加如图2所示的脉冲电压信号时，电路如图6所示。
根据电路原理有：
其中，令i＝ki2，0≤k≤1
因此(10)式变为：
(11)式的解为：
式(12)中：
R＝R1+kR2，L＝L1+kL2
设t＝t1时刻电流互感器二次回路中的电流为I1，t＝t2时刻的电流为I2，则有：
由(13)、(14)两式得：
由(15)式可得：
由(13)式得电流互感器二次回路电阻：
由(16)、(17)式得电流互感器二次回路电感：
由于0≤k≤1，所以R1≤R≤R1+R2、L1≤L≤L1+L2 (19)
本发明实施方式电流互感器二次回路参数测量及状态判断方法为：
(1)首先测量电流互感器二次回路的初始电阻R0及初始电感L0，测量方法与电流互感器二次回路参数的测量方法相同。
(2)测量电流互感器二次回路的正弦交流电流信号；
(3)在二次回路的正弦交流信号过零点的时刻施加正向测试脉冲(如图2所示)，测量二个不同时刻t1、t2(t2＞t1＞t0)时电流互感器二次回路的电流瞬时值。并进行数据处理，消除正弦交流电流的影响。根据公式(17)、(18)计算电流互感器二次回路在正向测试脉冲信号的等效电阻R正、电感L正的数值；
(4)改变测试电压的极性，在电流互感器二次回路的正弦信号过零点时刻施加反方向的测试脉冲信号，测量二个不同时刻t1、t2(t2＞t1＞t0)的电流互感器二次回路电流瞬时值。并进行数据处理，消除正弦交流电流的影响；根据公式(17)、(18)计算电流互感器回路在反向测试脉冲信号的等效电阻R反、电感L反的数值；
(5)间隔一定的时间，测试的时间间隔是由使用者根据需要确定。可以定30秒，1分钟，10分钟，30分钟，可以定1小时，2小时，5小时，6小时，1天甚至更长或更短的时间都可以。重复过程测量过程(3)、(4)。
本发明实施方式中，电流互感器二次回路状态的判断方法为：
(1)如果R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，电流互感器回路正常；
(2)如果R正＝R反＝∞，电流互感器回路开路；
(3)如果R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，电流互感器回路串联二极管；
(4)如果R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，电流互感器回路并联电阻、电感或者电表短路。
本发明实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法，通过对电流互感器二次回路施加脉冲测试电压，利用电流互感器二次回路发生的瞬态过程测量回路参数，包括测量等效电阻和等效电感，来判断二次回路的状态，是一种不同于传统检测方法的一种新的方法。本发明实施方式的方法简单，只要测量回路电流在(t>t0)两次不同时刻中的瞬时值。本发明实施方式的测量精度高，并且对电流互感器二次回路的状态判断更为准确。本发明实施方式中电流互感器二次回路参数(电阻R、电感L)的测量精度完全取决于测试仪器的精度，并且可以判断出多种电流互感器二次回路窃电行为。因为不同的窃电行为会使电流互感器二次回路的拓扑结构发生变化，即使电流互感器回路的参数发生了变化。在电流互感器二次回路正弦信号过零点的时刻施加脉冲信号，正弦信号对测试电流的影响小。本发明实施方式的脉冲时间短，幅度小，对计量电能表的影响很小。本发明实施方式简单，提高了对电流互感器二次侧窃电行为判断的效率与准确性。
图7为根据本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的系统结构图。如图7所示，系统700包括：
初始单元701，用于获取互感器二次回路原始的电阻R0及电感L0值。
第一计算单元702，用于对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路的电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值。
第二计算单元703，用于对互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路的电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值。
判断单元704，用于通过电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断互感器二次回路的状态。
优选地，第一计算单元702还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
优选地，第二计算单元703还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
优选地，判断单元704还用于：若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断互感器二次回路状态为正常。
优选地，判断单元704还用于：若R正＝R反＝∞，则判断互感器二次回路状态为开路。
优选地，判断单元704还用于：若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断互感器二次回路状态为串联二极管。
优选地，判断单元704还用于：若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的系统700与本发明一实施方式的一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的方法，所述方法包括：
获取互感器二次回路原始的电阻R0和电感L0的数值；
对互感器二次回路施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值；
对所述互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值；
通过所述电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断所述互感器二次回路的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的方法，包括：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对所述互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断所述互感器二次回路状态为正常。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，若R正＝R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为开路。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为串联二极管。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断所述互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
8.一种基于瞬态法判断电流互感器二次回路状态的系统，所述系统包括：
初始单元，用于获取互感器二次回路原始的电阻R0及电感L0的数值；
第一计算单元，用于对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号，通过测量二次回路的电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R正、电感L正的数值；
第二计算单元，用于对所述互感器二次回路施加反向测试脉冲信号，通过测量二次回路中电压和电流的数值，计算二次回路的电阻R反、电感L反的数值；
判断单元，用于通过所述电阻R0、电阻R正、电阻R反、电感L0、电感L正、电感L反的数值，判断所述互感器二次回路的状态。
9.根据权利要求8所述的系统，所述第一计算单元还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对互感器二次回路中施加正向测试脉冲信号。
10.根据权利要求8所述的系统，所述第二计算单元还用于：在互感器二次回路交流信号过零时刻，对所述互感器二次回路中施加反向测试脉冲信号。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，所述判断单元还用于：若R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，则判断所述互感器二次回路状态为正常。
12.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，所述判断单元还用于：若R正＝R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为开路。
13.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，所述判断单元还用于：若R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，则判断所述互感器二次回路状态为串联二极管。
14.根据权利要求8-10中任一项所述的系统，所述判断单元还用于：若R正＝R反＜R0，L正＝L反＜L0，则判断所述互感器回路状态为并联电阻、电感或者电表短路。
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