CN109061260B - 一种防强磁窃电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防强磁窃电的方法，包括以下步骤：首先将罗氏线圈并联于电能计量装置中的电磁式电流互感器上，实时采集罗氏线圈的信号I_kA、电磁式电流互感器的信号I_kB；其次对I_kA信号和I_kB信号同时进行模数转换；然后找出波形相位零点来调整罗氏线圈和电磁式电流互感器的波形，从而使得两个波形的数据在同一个时刻进行比较，用于判断是否存在强磁窃电；当检测出强磁窃电时，进行报警；该防强磁窃电的方法通过利用检测精度不高的罗氏线圈，准确的判断出强磁窃电的行为，具有操作简单、成本低廉、效率高等优点。

Description

一种防强磁窃电的方法

技术领域

本发明涉及一种防强磁窃电的方法。

背景技术

随着电力行业市场化改革的深入进行，电力企业开始将工作重心转向创造和维护自身的经济效益，这也促使他们对电能计量装置异常问题给予更大关注。随着科技的发展，越来越多的高科技窃电方式让电力公司深受困扰，强磁窃电是其中的一种，强磁窃电是利用强磁铁的磁通对电能表内的互感器进行干扰，使得互感器磁饱和，从而使表内互感器感应不到电流或感应电流小于实际电流，从而达到窃电的目的。

鉴于这种窃电方法的出现，各国科技人员针对这个问题的解决进行了研究。在专利申报方面的主要由以下几种解决方案：

方案一，国网河南省电力公司电力科学研究院(发明人：张岚，赵卫华，丁博，张哲，王奕萱。专利号：CN201510680766.3)提出了一种防窃电系统，基本思想：系统包括了用户侧防窃电单元和高低压侧防窃电单元，用户侧用于防止破坏电表窃电。

方案二，刘昭玥(专利号：CN201320388578.X)提出一种高频强磁窃电监测记录装置，基本思想是：以磁簧管、电阻、电容顺序串联组成的强磁检测支电路和感应天线、检波二极管、放大三极管顺序串联组成的高频干扰检测支电路来检测采用高频窃电及强磁窃电。

方案三，国家电网公司(发明人：牛红利，薛镇，向维，胡晓娟。专利号：CN201510244157.3)提出了一种强磁场窃电自动报警系统，基本思想是：装置内置单片机控制电路以及基于霍尔效应感应器的监测线路，当磁场大于对电能表的临界值时，发出警报。

以上方法中，方案一虽然对电表的运行状况进行了监测，理论上可以监测所有对电表侧窃电的窃电行为，但是需用对电表进行改装，结构复杂，耗费较大。而且对强磁窃电行为的灵敏度不够，有可能无法判断出强磁窃电。方案二虽然专门针对强磁窃电设计了监测电路，但是由于监测电路过于简单，容易因天然的磁场，或非人为因素而产生误判，效果较差。方案三虽然能较准确判断出强磁窃电行为，但是霍尔效应感应器的信号容易受温度影响，霍尔器件也受外磁场干扰影响，而且整个系统的成本较高，不适合大量普及。

因此，特别需要一种成本低廉、判断准确性高的防强磁窃电的方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种成本低廉、判断准确性高的防强磁窃电的方法，来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种防强磁窃电的方法，包括以下步骤：

步骤1，将罗氏线圈并联于电能计量装置中的电磁式电流互感器上，实时采集罗氏线圈的信号、电磁式电流互感器的信号，通过对采集罗氏线圈的信号进行信号预处理，获得一次侧不受外磁场干扰影响的电流输出信号，对电磁式电流互感器的信号进行I/V变换，获得电流输出信号；

步骤2，分别对罗氏线圈预处理后的电流输出信号和电磁式电流互感器经过I/V变换后的电流输出信号进行模数转换，分别获得电流输出信号I_kA和I_kB；

步骤3，找出电流波形相位零点来调整罗氏线圈和电磁式电流互感器的电流波形，从而使得两个波形的数据在同一个时刻进行比较，用于判断是否存在强磁窃电；

步骤4，当检测出强磁窃电时，进行报警；

步骤5，以一定的检测间隔重复以上步骤。

为了进一步实现本发明，信号采集的采样时间为t≥40ms、采样频率为100kHz。

为了进一步实现本发明，步骤3包括以下步骤：步骤31，根据I_k-1＜0和I_k+1＞0分别

确定I_kA和I_kB进行比较的起始点I_kA0和I_kB0；

步骤32，以I_kA0和I_kB0为波形比较的起始点，将采集的I_kA和I_kB数据组进行逐个比较；

步骤33，当|I_kA-I_kB|＞ε连续超过M次时，则判断存在强磁窃电，否则不存在；

其中：

ε₁是罗氏线圈的最大误差，ε₂是预处理部分的误差；

M＝G·f_s/(50×360)，f_s为采样频率，G为电磁式电流互感器出现磁饱和现象的信号的相位角。

为了进一步实现本发明，罗氏线圈采用差分绕线PCB罗氏线圈。

有益效果

本发明通过利用检测精度不高的罗氏线圈，准确的判断出强磁窃电的行为，具有成本低廉、不影响电能计量装置的正常运行、安装操作简便、对于系统运行的可靠性没有任何潜在的隐患、效率高的优点。

附图说明

图1为本发明防强磁窃电的方法的流程图；

图2为本发明防强磁窃电的方法中电磁式电流互感器和罗氏线圈的电流波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

实施例一

如图1所示，本发明防强磁窃电的方法包括以下步骤：

首先将罗氏线圈并联于电能计量装置中的电磁式电流互感器上，实时采集罗氏线圈的信号I_kA、电磁式电流互感器的信号I_kB，通过对I_kA信号的滤波、积分和比例放大等预处理，获得一次侧不受外磁场干扰影响的电流输出信号，优选地，罗氏线圈采用差分绕线PCB罗氏线圈，无需拆开线路、安装简便、准确度高、体积小、成本低，还可以很好的消除垂直方向的磁场干扰。

对I_kA信号和I_kB信号同时进行模数转换；图2是电磁式电流互感器和罗氏线圈的电流波形示意图，由于罗氏线圈具有波形滞后的特性，故其输出信号需要经过预处理环节，保证罗氏线圈的波形峰值与电磁式电流互感器相同。

由于两个电流信号存在相位差，为保证比较的正确性，采取找出波形相位零点的方式，来调整罗氏线圈和电磁式电流互感器的波形，从而使得两个波形的数据在同一个时刻进行比较。由图2的电流波形可以发现，相位为零的点在波形负半周向正半周变化的过零点位置，故根据I_k-1＜0和I_k+1＞0可以分别确定I_kA和I_kB进行比较的起始点I_kA0和I_kB0。

考虑到两个电流信号之间的相位差情况，为确保采样到两个电流波形的一个完整的周期信号，每次采样的时间设定为t≥40ms。采样频率依分析精度的要求确定(根据定积分原理，一个周期内，采样个数越多，精度越高。如：为达到在1°的相位内分辨出是否有磁饱和现象发生，则每个交流基波频率范围内必须采样360个点，对应的采样频率是18kHz)。本方法在实施过程中选择的采样频率为100kHz，即每周波采样点数为2000个，相位分辨率为10.8。

以I_kA0和I_kB0为波形比较的起始点，将采集的I_kA和I_kB数据组进行逐个比较。当存在强磁窃电时，I_kB的波形会发生饱和现象，即有I_kA≠I_KB。所以当|I_kA-I_KB|＞ε连续超过M次成立作为判断存在强磁窃电的依据。

比如，采集数组分别为：I_kB＝[-1,…,0,…,0.5,…]、I_kB＝[-0.5,..,0,…,0.1,…]。快速定位到两个数组的I_k点(即0)，然后以I_k后的点开始比较。假设ε＝0.3，那么0.5-0.1＞0.3成立，当后续的M-1组都成立时，即可以判断出存在强磁窃电。

ε由罗氏线圈的最大误差与预处理部分的误差计算得出。

其中ε₁是罗氏线圈的最大误差，ε₂是预处理部分的误差。

M是由采样频率f_s和饱和程度的判别精度G(单位：°)决定的。判别精度G的含义是：出现磁饱和现象的信号的相位角。

M＝G·f_s/(50×360) (2)

判别精度要求是1°(即：有超过1°相位宽度的信号出现了磁饱和现象)，在采样率为100KHz的情况下，根据公式(2)的计算可知M≥5.56，故M值为6。

当检测出强磁窃电时，根据两个传感器的输出信号，计算出被偷窃的电量W₁。具体的实现过程：强磁窃电影响的是电流互感器的传变特性，即改变电流互感器的输出电流。因为电压基本不变，所以强磁干扰前后，电能与电流成正比，即W∝I。所以可以得出补偿电量公式：

W₁＝(g-1)W₂ (3)

其中g＝I_A/I_B，是由两个传感器的采样值数据计算出的电流有效值，W₂是电能表已经计算的电量。

将窃电数据记录、上传至电网系统并报警。

以一定的检测间隔(间隔可通过需求进行调整)重复以上步骤。

通过以上方法即可实现对电能计量装置的实时监控，防止强磁窃电行为。需要强调的是t≥40ms是根据我国的用电频率为50Hz确定的，不同的用电频率会导致这个数据存在一定的差异，需要重新计算。而采样个数和采样频率的确定，需要达到一个最优选，既要保持采样的速率，也要确保采样精确度，最佳选择是使采样间隔为两个电流波形相移的整倍数，以节省计算量。

本发明通过利用检测精度不高的罗氏线圈，准确的判断出强磁窃电的行为，具有成本低廉、不影响电能计量装置的正常运行、安装操作简便、对于系统运行的可靠性没有任何潜在的隐患、效率高的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种防强磁窃电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将罗氏线圈并联于电能计量装置中的电磁式电流互感器上，实时采集罗氏线圈的信号、电磁式电流互感器的信号，通过对采集罗氏线圈的信号进行信号预处理，获得一次侧不受外磁场干扰影响的电流输出信号，对电磁式电流互感器的信号进行I/V变换，获得电流输出信号；

步骤2，分别对罗氏线圈预处理后的电流输出信号和电磁式电流互感器经过I/V变换后的电流输出信号进行模数转换，分别获得电流输出信号I_kA和I_kB；

步骤3，找出电流波形相位零点来调整罗氏线圈和电磁式电流互感器的电流波形，从而使得两个波形的数据在同一个时刻进行比较，用于判断是否存在强磁窃电；

步骤4，当检测出强磁窃电时，进行报警；

步骤5，以一定的检测间隔重复以上步骤。

2.根据权利要求1所述的防强磁窃电的方法，其特征在于，信号采集的采样时间为t≥40ms、采样频率为100kHz。

3.根据权利要求1所述的防强磁窃电的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：步骤31，根据I_k-1＜0和I_k+1＞0分别确定I_kA和I_kB进行比较的起始点I_kA0和I_kB0；

步骤32，以I_kA0和I_kB0为波形比较的起始点，将采集的I_kA和I_kB数据组进行逐个比较；

步骤33，当|I_kA-I_kB|＞ε连续超过M次时，则判断存在强磁窃电，否则不存在；

其中：

ε₁是罗氏线圈的最大误差，ε₂是预处理部分的误差；

M＝G·f_s/(50×360)，f_s为采样频率，G为电磁式电流互感器出现磁饱和现象的信号的相位角。

4.根据权利要求1所述的防强磁窃电的方法，其特征在于，罗氏线圈采用差分绕线PCB罗氏线圈。

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