CN108872687A - 一种斩波的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种斩波的检测方法，其特征在于，所述方法包括：a.对一设定周期时间内的电压信号进行连续采样；b.对连续采样所获得的数值进行多阶差值计算；c.计算所述多阶差值超出一设定阈值的次数并将所述次数与一预设数目进行比较，若超出所述预设数目，则判定为检测到斩波或调光器窃电；若未超出所述预设数目，则判定为正常用电。

Description

一种斩波的检测方法
技术领域
本发明涉及斩波的检测方法，尤其涉及一种反调光器窃电的检测方法。
背景技术
自从电子式电能表推广应用以来，窃电方式也是层出不穷。现有技术中，对电表反窃电的通常做法基本都是围绕减小电压电流、反接电压电流信号的检测来进行的。
然而，目前又出现了一种新型而又隐蔽的调光器(DIMMER)窃电方式。该调光器(DIMMER)窃电方式是通过对采样电压进行斩波，干扰了电压信号，使测量的电压有效值和电压电流的相角都发生很大的变化，会使电压有效值变小(计量的电量变小)，相角变大(计量到的有功功率变小，无功功率变大)。针对该新型的DIMMER窃电方式，目前并没有行之有效的检测方法。
发明内容
为了防止DIMMER窃电的发生，本发明使用电压采样多阶差值的算法来提取可作为判定DIMMER窃电的关键指标，且能有效的防止对低压及多次谐波等正常用电波形的误判。
本发明提供了一种斩波的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
a.对一设定周期时间内的电压信号进行连续采样；
b.对连续采样所获得的数值进行多阶差值计算；
c.计算所述多阶差值超出一设定阈值的次数并将所述次数与一预设数目进行比较，若超出所述预设数目，则判定为检测到斩波或调光器窃电；若未超出所述预设数目，则判定为正常用电。
在一个实施例中，所述步骤b还包括：
d.将所述多阶差值与所述设定阈值进行比较；
e.如果所述多阶差值大于设定阈值，则执行步骤f和g；如果所述多阶差值不大于该设定阈值，则执行步骤g；
f.令异常计数器加一；
g.判断所述设定周期时间是否结束，若未结束，则继续执行步骤a,d,e,f,g；若结束，则执行步骤c。
在一个实施例中，所述设定阈值与所述设定周期内电压信道的最大采样值相关联。
在一个实施例中，所述设定阈值通过所述设定周期内电压信道的最大采样值乘相关系数0.03得到。
在一个实施例中，所述设定阈值为10000。
在一个实施例中，所述正常用电的信号为以下信号中的一个：240V、120V、72V、五次谐波信号。
在一个实施例中，所述多阶差值为2阶差值。
在一个实施例中，所述设定周期、设定阈值、设定数目、多阶差值的阶数、以及所述采样的频率均可变。
本发明的斩波检测方法能有效检测出各个档位的DIMMER窃电行为，还可以防止将72V，120V电压及多次谐波信号等正常信号误判为DIMMER。防止不法之徒通过该手段窃电，维护市场公平。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出一种调光器(DIMMER)窃电方式。
图2示出另一种调光器(DIMMER)窃电方式。
图3示出根据本发明一实施例的斩波检测方法。
图4示出图3中对电压采样并计算多阶差值的具体步骤。
图5示出对DIMMER干扰的电压波形及正常用电电压采样波形的采样图。
图6-12为实验分析后的数据，其中，图6对应正常240V正弦信号；图7对应正常电源120V信号；图8对应正常电源72V信号；图9对应5次谐波信号；图10－12对应调光器的不同档位。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
自从电子式电能表推广应用以来，窃电方式也是层出不穷。现有技术中，反窃电主要围绕减小电压电流，反接电压电流信号的检测来展开。使用DIMMER来窃电一种比较隐蔽的方式。该窃电方式在孟加拉电表市场中有遇到过。
图1示出一种调光器(DIMMER)窃电方式。其原理主要是使用DIMMER的不同档位来对电压采样信号进行斩波，斩波之后的电压有效值和电压电流的相角会发生很大的变化。若电压有效值偏小，会导致计量电量就会偏小。若相角偏大，会导致其有功功率组成会偏小，无功功率部分变大。所以能达到窃电的目的。
使用DIMMER来斩波并不限于上述示例，使用DIMMER对电压采集信号斩波或者与其他窃电手段一并使用，都可以被归类于DIMMER窃电。例如图2所示的通过DIMMER影响电压采样值，也属于DIMMER窃电。此外，由于DIMMER是通过其斩波的特性来实现的，因此本发明可以进一步包含对斩波的检测应用。
针对DIMMER窃电的特性，本发明使用电压采样多阶差值的算法来判定DIMMER窃电或斩波的存在。图3示出根据本发明一实施例的斩波检测方法。该方法至少包括如下步骤：
步骤101：对设定周期时间内的电压信号进行连续采样；
步骤102：对连续采样的数值进行多阶差值计算；
步骤103：计算多阶差值超出设定阈值的次数并将该次数与一预设数目进行比较，若超出该预设数目，则判定为DIMMER窃电或存在斩波；若未超出该预设数目，则判定为正常用电或不存在斩波。
其中，多次判断超出设定阈值的目的是为了减少用电器开关等动作在电压信号上造成的干扰，防止误判。
在一个实施例中，该设定阈值可以通过采样周期内电压信道的最大采样值乘相关系数0.03(依据实际应用调整)得到。当然，获得设定阈值的方法不限于此，本领域技术人员应了解，本发明的设定阈值还可以采用其他方式获得。
图4示出图3中对电压采样并计算多阶差值的具体步骤。
步骤201：进行电压采样；
步骤202：计算多阶差值；
步骤203：将该多阶差值与一设定阈值进行比较；如果该多阶差值大于设定阈值，则执行步骤204；如果该多阶差值不大于该设定阈值，则执行步骤205；
步骤204：令异常计数器加一并执行步骤205；
步骤205：判断该设定周期时间是否结束，若未结束，则继续执行步骤201－205；若结束，则执行图3的步骤103。
例如，在一个实施例中，在设定周期(0.1S，即5个工频信号周期)内对电压通道的电压信号采样，采样的频率为4K。假设连续三次电压采样值为V(n-1),V(n),V(n+1)。
其一阶差值为X(n)＝V(n)–V(n-1),X(n+1)＝V(n+1)–V(n)；
其二阶差值为Y(n)＝X(n+1)–X(n)＝(V(n+1)–V(n))–(V(n)–V(n-1))＝V(n+1)+V(n-1)-2V(n)；
对于实时监测Y(n)，当周期内Y(n)大于阈值(例如10000)的次数大于5，则可以判定为DIMMER干扰存在。
经分析，Y(n)的阈值可以通过采样周期内电压信道的最大采样值乘相关系数0.03(依据实际应用调整)得到。
多次判断超出阈值是为了减少用电器开关等动作在电压信号上造成的干扰，防止误判。
针对不同的斩波干扰，可以通过调节电压采样n阶差值(n>1)，根据设定周期内n阶差值超过设定阀值及次数，来判断是否存在斩波干扰行为。
该方法不但可以有效检测出各个档位的DIMMER窃电行为，还可以有效防止将72V、120V、240V电压及多次谐波信号(例如5次谐波)等正常信号误判为DIMMER。
需要指出的是，上述实施例仅是用来说明本发明，实施例中所使用到的参数，例如采样周期、采样频率、n阶差值(n>1)、设定阈值、超阈值次数等，在实际应用中均可以灵活变换，应一样予以保护。
此外，本发明适用的范围很广，例如，客户将使用DIMMER来窃电的思路单独使用或叠加在其他窃电方式上，但只要是采用斩波原理干扰电压采样信号，则均可以归类为DIMMER窃电，即均可采用本发明的方法检测到。另外，窃电是DIMMER的一种应用，本发明可以进一步包含对DIMMER的检测应用。此外，DIMMER是通过其斩波的特性来实现的，本发明可以进一步包含对斩波的检测应用。
本发明的斩波检测方式已经通过实验证明，可以有效准确的检测DIMMER或斩波的存在。
图5示出对DIMMER干扰的电压波形及正常用电电压采样波形的采样图，其中72V、120V、240V、5次谐波信号为正常信号。
对上述采样数据进行连续计算二阶差分值。在5个工频周期(400个采样点内)计算：
(A)二阶差分最大值DDMAX；
(B)对二阶差分最大值DDMAX进行裁定，可以有效的区分DIMMER窃电和正常用电。
图6-12为实验分析后的数据。其中，图6对应正常240V正弦信号；图7对应正常电源120V信号；图8对应正常电源72V信号；图9对应5次谐波信号；图10－12对应调光器的不同档位。分析显示，如果DDMAX>50000，则判为DIMMER或存在斩波；如果DDMAX<15000，则为240V、120V、72V或5次谐波信号。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种斩波的检测方法，其特征在于，所述方法包括：
a.对一设定周期时间内的电压信号进行连续采样；
b.对连续采样所获得的数值进行多阶差值计算；
c.计算所述多阶差值超出一设定阈值的次数并将所述次数与一预设数目进行比较，若超出所述预设数目，则判定为检测到斩波或调光器窃电；若未超出所述预设数目，则判定为正常用电。
2.如权利要求1的检测方法，其特征在于，所述步骤b还包括：
d.将所述多阶差值与所述设定阈值进行比较；
e.如果所述多阶差值大于设定阈值，则执行步骤f和g；如果所述多阶差值不大于该设定阈值，则执行步骤g；
f.令异常计数器加一；
g.判断所述设定周期时间是否结束，若未结束，则继续执行步骤a,d,e,f,g；若结束，则执行步骤c。
3.如权利要求1的检测方法，其特征在于，所述设定阈值与所述设定周期内电压信道的最大采样值相关联。
4.如权利要求3的检测方法，其特征在于，所述设定阈值通过所述设定周期内电压信道的最大采样值乘相关系数0.03得到。
5.如权利要求4的检测方法，其特征在于，所述设定阈值为10000。
6.如权利要求1的检测方法，其特征在于，所述正常用电的信号为以下信号中的一个：240V、120V、72V、多次谐波信号。
7.如权利要求1的检测方法，其特征在于，所述多阶差值为2阶差值。
8.如权利要求1的检测方法，其特征在于，所述设定周期、设定阈值、设定数目、多阶差值的阶数、以及所述采样的频率均可变。
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