CN110133349A

CN110133349A - 基于异频法的防分流窃电方法

Info

Publication number: CN110133349A
Application number: CN201910483069.7A
Authority: CN
Inventors: 陈红梅; 管东东; 刘楠嶓; 张会娟; 徐赟
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2019-08-16

Abstract

本发明公开了一种基于异频法的防分流窃电方法，来实现对分流窃电行为的检测，维持电力系统运行的稳定；本发明主要步骤包括：对分流窃电时的用户电流特征进行研究，搭建分流窃电行为分析模型，对正常和故障状态时的CT二次回路进行分析，提取特征量，利用异频法测量的工作原理，实现对CT二次回路短接、开路等状态的识别检测；优点在于基于异频法的防分流窃电方法与常用的电流阀值法、附加电流监测电路法、电流相位平衡法、主动短路法等防窃电方法相比，能够准确的对分流窃电行为进行检测，对CT二次回路状态进行判断，弥补了目前的防分流窃电技术的弊端。

Description

基于异频法的防分流窃电方法

技术领域

本发明涉及CT二次回路分流窃电领域，具体涉及一种基于异频法的防分流窃电方法。

背景技术

在电力行业空前繁荣的今日，世界工业经济持续稳定发展，小规模且高耗能的产业层出不穷，推进了社会的现代化与繁荣发展。但电网运行中随之带来的庞大的线路损失给电力公司造成极大的经济损失与潜在威胁，必须得到及时的解决与监测。而由于电网覆盖区域的庞大和电力监测装置能力的匮乏，使得窃电现象的侦查监测变得困难，这也使窃电者更加肆无忌惮，窃电行为愈演愈烈，窃电现象的频繁发生逐渐成为一些地区线路损失高居不下的主要缘由。高频率窃电现象的发生不仅让国家和电力企业的经济利益受到了严重的损害，还给电力系统的稳定运转带来严峻的潜在威胁，极大的限制和阻碍了电力行业的繁荣稳定发展。

电力公司用来进行电能计量的方法通常是选取CT或者PT，从一次回路上耦合出信号接入电能表实行测量。而由于CT二次回路的电流幅值随着电网负荷和用户用电负荷的变化而不断变化，可以在零和最大值之间频繁变化，所以通过监测电流互感器二次回路电流幅值的变化情况，来判断是否发生了窃电现象是一种不合理且效率极低的方法。而正由于这种窃电方式不易被侦查，且没有针对性的电流互感器二次回路监测装置，所以，在大量的窃电手法中，改变CT二次回路的回路状态的分流窃电方法占据比例较大。当下，针对电网运行中电流回路的三相不平衡事件，电能表也是通过对幅值的计算来得到的。在三相负荷的使用不合乎规范时，就会对该类型的事件进行及时上报，而这时CT二次回路并不会发生异常。而在三相负荷的使用但合乎规范三相电流回路都出现短路时，又不会对该类型的事件进行及时的上报。大量的学者和相关的技术人员针对屡禁不止的分流窃电也提出了一些具体的检测方法，但大都没有太好的效果，不能有效地解决实际问题。CT二次回路监测手段匮乏，使得分流窃电行为始终处在无法监测管理的状态。因此，目前急切需要一种行之有效的技术及装置对CT二次回路分流窃电行为实现监测及判断。

基于异频法的防分流窃电方法显得格外重要。如今市场上确实存在许多防窃电产品及装置，但它们所起到的作用并不能让人满意，面对屡禁不止，愈演愈烈的窃电之风，和种类繁多，不断革新的窃电手法，这些产品显得有些力有不逮，广泛存在着局限性，被动性，及时性，可靠性等方面的弊端。而基于异频法的防分流窃电方法，通过异频法测量CT二次回路阻抗来实现对回路阻抗的实时监测，当发生分流窃电，CT二次回路出现短接或开路时，不同回路状态下回路阻抗均有不同的变化趋势，则可根据回路阻抗特征的变化，结合作为辅助判据的回路状态识别法和二次回路电流的数据，共同实现对分流窃电的检测，弥补了当前防分流窃电产品的弊端。

发明内容

一种基于异频法的防分流窃电方法，利用异频法测量的工作原理，来实现对分流窃电行为的检测，其特征在于：对分流窃电时的用户电流特征进行研究，搭建分流窃电行为分析模型，对正常和故障状态时的CT二次回路进行分析，提取特征量，利用异频法测量的工作原理，实现对CT二次回路短接、开路等状态的识别检测。基于异频法的防分流窃电方法比之以往的防窃电方法，能够准确的对分流窃电行为进行检测，对CT二次回路状态进行判断，弥补了目前的防分流窃电技术的弊端。

本发明的有效效果在于：1.能够准确的对分流窃电行为进行检测，对CT二次回路状态进行判断；2.结构简单，成本较低，可靠性好，弥补了目前防分流窃电技术的弊端；3.CT二次回路分流窃电行为的解决具有很大的学术和现实意义，弥补了防分流窃电技术领域的空白，让防窃电技术得到进一步的完善，可以更好的维护电网稳定运行，保证国家利益。

附图说明

图1为CT二次回路检测原理图；

图2为CT二次回路正常状态电感示意图；

图3为CT二次回路正常状态频率示意图；

图4为CT二次回路正常状态波形示意图；

图5为CT二次回路短路时电感示意图；

图6为CT二次回路短路时频率示意图；

图7为CT二次回路短路时波形示意图；

图8为CT二次回路开路时电感示意图；

图9为CT二次回路开路时频率波形示意图；

图10为CT二次回路电感短接前仿真电路图；

图11为CT二次回路电感短接前频率波形示意图；

图12为CT二次回路电感短接后仿真电路图；

图13为CT二次回路电感短接后频率波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明；

如图1所示，为CT二次回路检测原理图，也是Multisim仿真电路；仿真电路主要由由交流电流源，直流电压源，自激振荡电路，微型电压互感器，若干电阻及高频信号施加部分组成；在电路仿真前，需对电路中有关元件参数进行设置。

CT二次回路的标准电流大概为是0～5A，仿真电路中交流电流源根据检测情况在0～5A范围内设置电流值，频率为工频50HZ；函数发生器XFG1为外部信号施加装置，施加频率为1000HZ，幅值在0～10V间变化；CT二次回路的接头阻抗Z_K＝(0.01～0.1)，CT二次回路线路阻抗Z_L＝(0～0.1)，仿真电路中用令R1＝0.05，用来表示接头接触等效阻值与线路阻抗值之和；标准电能表电流线圈的线圈阻值Z_M＝(0.01～0.5)，仿真电路中令R3＝0.05，用来表示电能表线圈阻值；仿真电路中令R2＝0.05，用来表示短路阻抗值；电容三点式自激振荡电路中直流电源设置为12V，L1＝4.7μH，C1＝100mF，C2＝480mF，C3＝680mF，C4＝470mF，R4＝2.7KΩ，R5＝1KΩ，R6＝4.7KΩ，R7＝27KΩ。

在为Multisim仿真电路设置好各项元器件的参数后，可以通过改变电流互感器二次回路电流值对处于不同状态下的回路连接状态进行检测与判断；在电流互感器的连接状态中，正常连接状态有两种情况，一为无电流连接；另外一种为有工频电流下的正常连接；

1.二次回路无电流时的回路状态判断

当电容三点式自激振荡电路工作时，在回路中注入具有一定幅值的高频信号，并在饱和电感后对回路进行检测；将此时电感器故障项被设置为“无”，如图2所示，表示饱和电感未被短接，进行仿真后，仿真结果如图3和图4所示；在CT二次回路的电流为0A条件下，自激振荡电路振荡频率约为255Hz，波形稳定，有一定幅值，表明此时电流互感器二次回路属于正常用电情况，没有发生分流窃电；

当将饱和电感的故障项被设置为“短”时，如图5所示，表示饱和电感被短接；进行仿真后，仿真结果如图6和图7所示，在CT二次回路电流0A条件下，自激振荡电路振荡频率为8.392kHz，检测到高频信号的信号幅值极高，超出了既有量程范围，表明此时CT二次回路处于短路状态，发生了分流窃电；

当将饱和电感的故障项被设置为“打开”时，如图8所示，表示饱和电感被断路；进行仿真后，仿真结果如图9所示，在CT二次回路电流0A条件下，自激振荡电路振荡频率为0Hz，检测到高频信号的信号幅值极低，几近为0，表明此时CT二次回路处于断路状态；

2.CT二次回路存在电流时的回路状态判断

当CT二次回路存在电流时，饱和电感的电感值会随二次回路电流值发生变化，自激振荡振荡频率也会因电感值的改变而一直改变，我们可以利用自激振荡电路的最小振荡频率固定这一点，对回路是否处于短接状态进行判断；当CT二次回路被短接的时候，饱和电感被短接了一些，其电感值会减少，此时当二次回路电流为0时的自激振荡电路的最小振荡频率会增加，可以将其作为发生分流窃电的判据；

如图10所示，为CT二次回路电感短接前仿真电路图，电感值设置为“4.7μH”；对此仿真电路进行仿真研究，仿真后的结果如图11所示，为CT二次回路电感短接前频率波形示意图；从此图可以得到，饱和电感短接前自激振荡电路最小振荡频率约为255Hz，波形稳定，有一定幅值，表明此时电流互感器二次回路处于正常状态，没有发生分流窃电；

如图12所示，为CT二次回路电感短接后仿真电路图，电感值设置为“3.7μH”，其余元器件值不变；对此仿真电路进行仿真，仿真结果如图13所示为CT二次回路电感短接后频率波形示意图；从此图可以得到，饱和电感短接后自激振荡电路最小振荡频率约为288Hz，波形稳定，有一定幅值，表明此时CT二次回路处于短接状态，发生了分流窃电；

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于异频法的防分流窃电方法，利用异频法测量的工作原理，来实现对分流窃电行为的检测，其特征在于：对分流窃电时的用户电流特征进行研究，搭建分流窃电行为分析模型，对正常和故障状态时的CT二次回路进行分析，提取特征量，利用异频法测量的工作原理，实现对CT二次回路短接、开路等状态的识别检测。

2.根据权利1所述基于异频法的防分流窃电方法，其技术特征在于：所述对分流窃电时的用户电流特征进行研究，搭建分流窃电行为分析模型具体为：

（1）对电力系统低压配电线路进行研究；

（2）选取电力系统二次侧的一个典型通路进行分析，画出电流互感器与计量用电能表的实际接线图；

（3）将接线图简化等效，搭建分流窃电行为分析模型；

（4）确定发生分流窃电时二次回路可能出现的三种情况，A相分流，C相分流，A、C相同时分流；

（5）当发生以上三种情况的任意一种时，就会使进入电能表的电流减小，表明发生分流窃电。

3.根据权利2所述基于异频法的防分流窃电方法，其技术特征在于：对正常和故障状态时的CT二次回路进行分析，提取特征量，具体步骤为：

（1）将正常状态CT二次回路进行简化，并画出其等效电路；

（2）求取正常状态CT二次回路等效电路的回路阻抗；

（3）将故障状态CT二次回路进行简化，并画出其等效电路；

（4）求取故障状态CT二次回路等效电路的回路阻抗；

（5）将两次求得的回路阻抗进行比较分析，可知故障状态时回路阻抗较大；

（6）根据CT二次回路回路阻抗的不同，能够对电表内部是否发生分流窃电现象进行判别；

（7）对电流阀值法、附加电流监测电路法、电流相位平衡法、主动短路法、异频法等方案进行比较论证，明确基于异频法的防分流窃电方法的优势。

4.根据权利2或权利3所述基于异频法的防分流窃电方法，其技术特征在于：利用异频法测量的工作原理，实现对CT二次回路短接、开路等状态的识别检测，具体步骤为：

（1）对异频法测量回路阻抗的基本工作原理进行分析；

（2）当CT二次回路的电流值为0时，在二次回路中输入具有一定幅值的高频信号，并在饱和电感后对回路进行检测，如可检测到一定幅值的高频信号，则二次回路为正常状态，未发生分流窃电；如检测到的高频信号幅值极低，几近于0，则二次回路处于开路状态；如检测到的高频信号幅值极高，超出量程范围，则二次回路处于短路状态，发生了分流窃电；

（3）当电流互感器二次回路有电流时，饱和电感值会随电流值的变化而变化，振荡频率也在一直变化，但可以利用自激振荡电路的最小振荡频率固定这一点对回路是否处于短接状态进行判断；当CT二次回路短路的时候，饱和电感被短接了一些，电感值会减少，此时自激振荡电路的最小振荡频率会增加；可以将其作为发生分流窃电的判据；

（4）确定分流窃电仿真模型，进行Multisim仿真验证。