CN113035032A - 一种串半波整流型窃电模拟装置及模拟仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种串半波整流型窃电模拟装置及模拟仿真方法，装置包括电源开关、计量装置、主电流互感器以及串半波模拟装置，所述电源开关输入端连接电源侧，电源开关输出端连接主电流互感器，主电流电流互感器连接计量装置和串半波模拟器件，所述串半波模拟器件用于模拟半波负载。本公开通过设置模拟半波负载的串半波模拟器件，实现对新型串半波窃电的模拟，可以通过控制串半波模拟器件打开前后的计量表的变化或者通过检测电流互感器的波形变化，直观的反馈窃电的原理，使得该装置能够实现串半波窃电的展示，为窃电的防控的研究和培训提供基础。
Description
技术领域
本公开涉及电器设备相关技术领域，具体的说，是涉及一种串半波整流型窃电模拟装置及模拟仿真方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。
窃电的社会危害性极大,损害了供电企业的合法权益，导致了国有资产大量流失和经济损失。可见，窃电不仅关系到供电企业的经济效益和公众形象，更关系到整个电网安全和社会和谐稳定。目前，窃电手段日益高科技化、产业化、隐蔽化，面对严峻的窃电形势，用电检查人员需要在反窃电知识和技能上得到及时更新和提高，才能适应反窃电形势的新需求，达到降损增效的目的。
串半波整流型窃电是近年新发现一种新型窃电手段，通过在主回路安装“伪节能”设备，改变交流电的信号波形，将主回路正常正弦波转变为半波状态，二次计量回路的信号波形发生畸变，导致电能少计量。此窃电设备可安装于计量回路后端、负荷设备前段的任意部位，窃电手段极其隐蔽，窃电手法常见高供低计专变用户或带互感器动力用户，传统反窃电手段难以发现。在针对电力职工用电检查、计量岗位的职工培训学员和职业教育供用电技术方向的学生开展反窃电培训，新型窃电原理和反窃电的培训一直棘手的难题。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种串半波整流型窃电模拟装置及模拟仿真方法，通过设置模拟半波负载的串半波模拟器件，实现对新型串半波窃电的模拟，可以通过控制串半波模拟器件打开前后的计量表的变化或者通过检测电流互感器的波形变化，直观的反馈窃电的原理，使得该装置能够实现串半波窃电的展示，为窃电的防控的研究和培训提供基础。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一个或多个实施例提供了一种串半波整流型窃电模拟装置，包括电源开关、计量装置、主电流互感器以及串半波模拟装置，所述电源开关输入端连接电源侧，电源开关输出端连接主电流互感器，主电流电流互感器连接计量装置和串半波模拟器件，所述串半波模拟器件用于模拟半波负载。
一个或多个实施例提供了一种串半波整流型窃电模拟仿真方法，包括正常负载模拟和模拟窃电模拟，正常负载模拟仿真方法，包括如下步骤：
闭合空气开关；
将作为串半波模拟器件的吹风机打到满档；
采集主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流，对获取的电流分别进行FFT分析，如果两电流相同则不存在串半波窃电现象。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
(1)本公开通过设置模拟半波负载的串半波模拟器件，实现对新型串半波窃电的模拟，可以通过控制串半波模拟器件打开前后的计量表的变化或者通过检测电流互感器的波形变化，直观的反馈窃电的原理，使得该装置能够实现串半波窃电的展示，为窃电的防控的研究和培训提供基础。
(2)在低压下进行模拟，保证了安全性以及可实现性。并且在用小电流，小电压进行信号采集更加安全的同时，让电流数据更加精准，最大程度上的减小误差和失真，同时保证安全。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。
图1是本公开实施例1的装置的框图；
图2是本公开实施例1的电源侧的接线方式；
图3是本公开实施例2的方法流程图；
图4是本公开实施例2的正常负载模拟仿真结果；
图5是本公开实施例2的窃电模拟仿真结果。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
实施例1
在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种串半波整流型窃电模拟装置，包括电源开关、计量装置、主电流互感器以及串半波模拟装置，所述电源开关输入端连接电源侧，电源开关输出端连接主电流互感器，主电流电流互感器连接计量装置和串半波模拟器件，所述串半波模拟器件用于模拟半波负载。
本实施例通过设置模拟半波负载的串半波模拟器件，实现对新型串半波窃电的模拟，可以通过控制串半波模拟器件打开前后的计量表的变化或者通过检测电流互感器的波形变化，直观的反馈窃电的原理，使得该装置能够实现串半波窃电的展示，为窃电的防控的研究和培训提供基础。
可实现的，主电流互感器可以采用普通电磁式传感器或者DBI(DC BiasInsensitive)型电流互感器，新型DBI互感器可以根据实验环境和条件使用不同穿心匝数来实现不同电流比，可以使用小负载，也可以接入最大150A的大负载，适用范围更广，让实验更加安全。
可以通过两种传感器的设置比较检测误差，普通电磁式传感器的检测误差可以达到小于30％，DBI(DC Bias Insensitive)型电流互感器可以将检测误差降低至2％，采用DBI(DC Bias Insensitive)型电流互感器更加适合与应用。在教学阶段可以采用普通电磁式传感器进行仿真演练，DBI(DC Bias Insensitive)型电流互感器用于实际的应用。
具体的，主电流互感器可以采用定制电流比为5/5A的DBI型电流互感器。
本实施例中使用定制的5/5A电流互感器，替代了原本的100/5A电流互感器，这样做首先极大的消除了在装置的使用中二次开路所造成的人身和设备的安全隐患，其次能更好的使电流互感器达到磁路饱和。
进一步的技术方案，所述主电流互感器一次侧和二次侧，分别串接用于信号采集的高精度微型电流互感器，微型互感器的二次侧输出端分别接入采用电阻。
具体的，在电流互感器的一次侧进线端的正极线和二次侧出线端的正极线上分别设置微型互感器。
具体的，高精度微型互感器可以采用电流比为100A/40mA电流互感器。型号可以具体为SCT互感器。
在作为主电流互感器的5/5A电流互感器的一次和二次侧，分别串接两个用于信号采集的微型100A/40mA电流互感器，在两个微型互感器的二次输出端分别接入了大小为100Ω的高精度采样电阻用来采集电流数据。这样在用小电流，小电压进行信号采集更加安全的同时让电流数据更加精准输入的采样设备，最大程度上的减小误差和失真。
进一步的技术方案，还包括虚拟仪器测试平台，通过虚拟仪器测试平台采集电流信号并进行分析。
本实施例操作中，虚拟仪器测试平台可以采用NI ELVISⅡ，在NI ELVISⅡ输入进LabView程序中进行信号分析。
具体的，虚拟仪器测试平台可以通过电压探头连接到微型电流互感器的二次侧输出端，进行电流信号的采集。
在5/5A电流互感器的一次和二次侧，分别串接两个用于信号采集的微型100A/40mA电流互感器，在2个微型互感器的二次输出端分别接入了大小为100Ω的高精度采样电阻用来采集电流数据。用电压探针连接两个100A/40mA电流互感器的1、4接口，将采集到的信号输入进NI ELVISⅡ中。再由NI ELVISⅡ输入进LabView程序中进行信号分析。
信号采集端采用NI ELVIS II，高精度的仪器让数据更加精确，减小误差。数据分析采用LabView程序软件，可以展现实时电流波形，对数据进行FFT分析等功能，信号采集终端采用NI ELVIS II，软件采用LabView，因此不论是硬件还是软件层面，可扩展性都得到巨大提升。
可选的，本实施例中电源开关可以采用空气开关，通过空气开关连接电网的三相四线中的C相，用于模拟现场中的接线柜。
可选的，计量装置可以具体为三相四线，电能表型号多种，可以具体为PZ80L-E4/C三相智能电表。
可选的，串半波模拟装置可以任意能够提供半波负载的装置，本实施例设置为三档热风机或吹风机，可以在低档状态下对串半波负载进行模拟。
进一步的，为提高串半波模拟装置设置的灵活性，主电流互感器和串半波模拟装置之间设置负荷开关，用于控制串半波模拟装置的投切。
电源侧的模拟可以通过连接电网的母线中的一相实现，空气开关连接母线中的其中一相火线。
进一步的，为实现信号的直观比较，还可以在电源侧的出线端设置电源侧检测装置，具体的，可以通过波形显示钳形表连接母线中的电源侧的出线端，如图2所示。
本实施例中，具体的线路连接方式：将三相四线中的C相先通过空气开关，用以模拟现场中的接线柜，然后空气开关的出线中的火线L连接5/5A电流互感器的P1接口，用以模拟现场情况中的100/4A电流互感器。三相四线多功能电表的7端口连接主电流互感器的S2端，三相四线多功能电表的8端口连接主电流互感器的P1，三相四线多功能电表的9端口连接主电流互感器的S1，三相四线多功能电表的10端口通过空气开关连接零线N，以实现电能表的数值显示功能。火线从5/5A电流互感器的P2接口接入插座的L接口，零线接入插座N接口，地线直接从空气开关中接入插座。
本实施例对串半波直流窃电处理的“仿、反、防”进行应用创新，“仿”的方面在确保安全简单易懂方便操作前提下进行最大限度仿真，优化老式实验装置。“反”的方面首先对电流采样，再使用LabView程序进行数据分析、计算，直观展现电流波形。“防”的方面加装了“抗直流偏磁低压电流互感器”来验证，此互感器具有抗直流偏磁能力，在高直流分量情况下计量准确。设计的装置便于针对电力职工用电检查、计量岗位的职工培训学员和职业教育供用电技术方向的学员开展反窃电培训。
实施例2
基于实施例1，一种串半波整流型窃电模拟仿真方法，包括正常负载模拟和模拟窃电模拟。
正常负载模拟仿真方法，包括如下步骤：
A1：闭合空气开关；
A2：将作为串半波模拟器件的吹风机打到满档；
A3：采集主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流，对获取的电流分别进行FFT分析，如果两电流相同则不存在串半波窃电现象。
或/和，步骤A3中，还包括比较主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流的有效值的步骤，当两侧电流有效值的差值等于零，则不存在串半波窃电现象。
用吹风机满档模拟正常接入负载时，电流波形为正弦波，此时为正常负载时的情况；对采集的信号进行分析，主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流有效值相等。主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流经过FFT分析后显示相同，仿真结果如图4所示。
模拟窃电模拟仿真方法，包括如下步骤：
B1：闭合空气开关；
B2：设置两个并联的吹风机作为串半波模拟器件，将两个吹风机打到一档；
B3：采集主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流，对获取的电流分别进行FFT分析，如果两电流不同则存在串半波窃电现象。
或/和，步骤B3中，还包括比较主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流的有效值的步骤，当两侧电流有效值的差值不等于零，则存在串半波窃电现象。
如图5所示，为模拟结果图，两个吹风机打到一档，电流波形近似为半波电流互感器一次侧和二次侧的电流有效值存在明显误差，一次侧与二次侧电流相差约为15％。互感器一次侧和二次侧电流FFT分析有明显差别，证明影响了电能计量装置，导致电能计量量减少，存在窃电现象。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：包括电源开关、计量装置、主电流互感器以及串半波模拟装置，所述电源开关输入端连接电源侧，电源开关输出端连接主电流互感器，主电流电流互感器连接计量装置和串半波模拟器件，所述串半波模拟器件用于模拟半波负载。
2.如权利要求1所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：所述主电流互感器一次侧和二次侧，分别串接用于信号采集的微型电流互感器，微型互感器的二次侧输出端分别接入采用电阻。
3.如权利要求2所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：在电流互感器的一次侧进线端的正极线和二次侧出线端的正极线上分别设置微型互感器。
4.如权利要求1所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：主电流互感器采用电流比为5/5A的DBI型电流互感器。
5.如权利要求1所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：还包括虚拟仪器测试平台，通过虚拟仪器测试平台采集电流信号并进行分析；或者，虚拟仪器测试平台采用NIELVISⅡ。
6.如权利要求1所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：计量装置具体为三相四线电能表。
7.如权利要求1所述的一种串半波整流型窃电模拟装置，其特征是：串半波模拟装置为热风机或吹风机；或者，主电流互感器和串半波模拟装置之间设置负荷开关。
8.一种串半波整流型窃电模拟仿真方法，包括正常负载模拟和模拟窃电模拟，其特征是，正常负载模拟仿真方法，包括如下步骤：
闭合空气开关；
将作为串半波模拟器件的吹风机打到满档；
采集主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流，对获取的电流分别进行FFT分析，如果两电流相同则不存在串半波窃电现象。
9.如权利要求8所述的模拟仿真方法，其特征是，模拟窃电模拟仿真方法，包括如下步骤：
闭合空气开关；
设置两个并联的吹风机作为串半波模拟器件，将两个吹风机打到一档；
采集主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流，对获取的电流分别进行FFT分析，如果两电流不同则存在串半波窃电现象。
10.如权利要求8所述的模拟仿真方法，其特征是：还包括比较主电流互感器一次侧和主电流互感器二次侧电流的有效值的步骤，当两侧电流有效值的差值等于零，则不存在串半波窃电现象；当两侧电流有效值的差值不等于零，则存在串半波窃电现象。
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