CN114167110B - 基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法，涉及防窃电设备技术领域，本发明包括标准功率源、电压型隔离变压器、电流型隔离变压器、双刀单掷开关、单刀单掷开关和被测试电能表，通过选择标准功率源、电压型隔离变压器、电流型隔离变压器、双刀单掷开关、单刀单掷开关和被测试电能表中的部件并将它们连成标准功率源电压输出回路或标准功率源电流输出回路，从而实现对电能表防窃电的测试，本发明能够在原有的电能表检测装置的基础上，以较小投入和改动下实现对单相电能表的防窃电功能验证，而且能够最大程度模拟实负荷的运行情况。

Description

基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法
技术领域
本发明涉及防窃电设备技术领域，具体涉及基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法。
背景技术
随着智能电能表的普及，现在的单相电能表已经具有零线电流采集功能，通过单相表的火、零线电流不平衡情况能够判别电能表是否存在窃电嫌疑，起到防窃电功能，因此需要对单相电能表的防窃电功能进行检测，以确保防窃电功能工作正常，减少误判和漏判。
因单相电能表利用火线电流和相线电压进行电能计量，所以传统的单相电能表检定装置主要采用虚负荷的方式对单相电能表进行误差检定，而并未对零线电流的测试结果准确性进行过多关注，也无法验证单相电能表的防窃电功能是否正常。而实际工作中多采用实负荷对单相电能表进行实际测试，以验证单相电能表的防窃电功能，但此种方法不适合大批量单相电能表的防窃电功能的验证。
中国专利“单相双回路计量电能表检定装置及方法，CN200910109782.1”公开了一种单相双回路计量电能表检定装置，包括主控单元，标准表，功率源，误差计算单元，多路电压隔离互感器以及被检单元；所述主控单元与所述功率源、标准表以及误差计算单元连接；所述功率源通过多路电压隔离互感器与所述标准表以及被检单元进行连接；所述被检单元与所述误差计算单元连接；所述功率源设有可控的两条独立电流输出回路。中国专利“一种防窃电电能表的检测方法，CN200810197887.2”通过单相电能表标准装置对单相防窃电电子表进行相线电流采样的检定，利用规程要求判断电能表是否合格，同时增加对零线电流采样的检定，同样采用规程要求判断电能表是否合格。中国专利“一种对电能表进行检验的方法及装置，ZL201010170907.4”通过在具有防窃电功能的单相电能表的零线回路和火线回路分别设置一电流互感器，利用所述电流互感器对所述电能表的火线和零线同时输入不同的电流值，其中，所述不同电流值的差值大于等于预设的不平衡阈值；检测并判断是否接收到来自所述电能表的告警信息，若接到，则确定所述电能表通过检验，若未接到，则确定所述电能表未通过检验。
上述专利通过双电流输出回路对电能表的防窃电功能进行验证，有利用规程对单一电流回路进行检定，有采用输入不同电流进入火、零线电流回路进行防窃电功能的验证，或者是通过软件控制硬件的方式实现两个独立电流源输入到零、火线电流回路的电流一致的方式进行防窃电功能的验证，将会增加整个装置的软件复杂程度和硬件投入，无法完全保证双回路的电流输出的相角、幅值、频率的一致性，为解决上述技术问题，本发明提供基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于：为解决背景技术中提出的技术问题，本发明提供基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置及方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，包括标准功率源、电压型隔离变压器、电流型隔离变压器、双刀单掷开关、单刀单掷开关和被测试电能表；所述标准功率源、电压型隔离变压器和被测试电能表形成标准功率源电压输出回路；所述标准功率源、电流型隔离变压器、被测试电能表和单刀单掷开关形成标准功率源电流输出回路；所述标准功率源电流输出回路的电流型隔离变压器与被测试电能表的火线电流回路连接，所述被测试电能表的火线电流回路经单刀单掷开关连接至标准功率源；所述电流型隔离变压器输出端经双刀单掷开关与被测试电能表零线电流回路相连。
进一步地，所述标准功率源由独立的标准电压源和标准电流源共同构成，能够同时读取电能表火线、零线电流及标准功率源的电压、电流和功率。
进一步地，所述电压型隔离变压器的变比为1:1。
进一步地，所述电流型隔离变压器为变比为1:1的四端口变压器。
进一步地，所述双刀单掷开关为固态可控开关。
进一步地，所述单刀单掷开关为固态可控开关。
基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试的方法，包括以下步骤：
步骤一、将单刀单掷开关原始状态设为闭合状态、双刀单掷开关原始状态设为断开状态，对被测试电能表进行全性能测试；
步骤二、全性能测试合格后，控制单刀单掷开关处于断开状态、双刀单掷开关处于闭合状态，进行预设电流值的被测试电能表防窃电功能测试，具体为：
(1)设定测试的电流点，从小电流到大电流依次测试，每个电流点各测试N个火线电流、零线电流数据；
(2)对每个测得的火线电流、零线电流进行比值k＝I零/I火计算，并对每个电流点的N个测试数据所得到的比值进行均值计算，得到比值的均值
(3)判断每个测试电流点的比值的均值和1作差后的值是否在设定的阈值内，如在则合格，如不在则不合格。
进一步地，所述步骤二的(2)中的比值的均值的计算方式具体如下：
其中，ki为第i次测得的火线电流和零线电流的比值。
进一步地，所述N为3，测试过程中单刀单掷开关、双刀单掷开关配合工作，两者同步开断，控制开断情况相反。
本发明的工作原理与有益效果如下：
1、基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置能够在虚负荷的电能表误差测试的基础上实现对实负荷的模拟，即利用电流型隔离变压器将流经电能表火线电流回路的电流转换为大小、相位、频率均相同的电流，从而流经电能表的零线电流回路，实现同一电流源同时流经电能表的火线电流回路和零线电流回路。
2、基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置相比于实负荷的测试装置，其制造成本更为低廉，所需的电源容量更小，耗电量更少，更加适用于实验室的测试。
3、电流型隔离变压器能够起到火线电流回路与零线电流回路之间的电压隔离和绝缘保护作用。
附图说明
图1是本发明原理框图；
图2是本发明流程图；
附图标记：1-标准功率源、2-电压型隔离变压器、3-电流型隔离变压器、4-被测试电能表、5-单刀单掷开关、6-双刀单掷开关。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1-2所示，基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，包括标准功率源1、电压型隔离变压器2、电流型隔离变压器3、双刀单掷开关6、单刀单掷开关5和被测试电能表4；标准功率源1、电压型隔离变压器2和被测试电能表4形成标准功率源1电压输出回路；标准功率源1、电流型隔离变压器3、被测试电能表4和单刀单掷开关5形成标准功率源1电流输出回路；标准功率源1电流输出回路的电流型隔离变压器3与被测试电能表4的火线电流回路连接，被测试电能表4的火线电流回路经单刀单掷开关5连接至标准功率源1；电流型隔离变压器3输出端经双刀单掷开关6与被测试电能表4零线电流回路相连。
优选地，标准功率源1由独立的标准电压源和标准电流源共同构成，能够同时读取电能表火线、零线电流及标准功率源1的电压、电流和功率。
优选地，电压型隔离变压器2的变比为1:1。
优选地，电流型隔离变压器3为变比为1:1的四端口变压器，能够起到火线电流回路与零线电流回路之间的电压隔离和绝缘保护作用。
优选地，双刀单掷开关6为固态可控开关，用于切断电流型隔离变压器3输出端与被测试电能表4零线电流回路之间的连接。
优选地，单刀单掷开关5为固态可控开关，用于短接电流型隔离变压器3的输入端，切断电流型隔离变压器3的电流输入。
基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试的方法，包括以下步骤：
步骤一、将单刀单掷开关5原始状态设为闭合状态、双刀单掷开关6原始状态设为断开状态，对被测试电能表4进行全性能测试；
步骤二、全性能测试合格后，控制单刀单掷开关5处于断开状态、双刀单掷开关6处于闭合状态，进行预设电流值的被测试电能表4防窃电功能测试，具体为：
(1)设定测试的四个电流点0.5In、In、0.5Imax、Imax，从小电流到大电流依次测试，每个电流点各测试N个火线电流、零线电流数据；
(2)对每个测得的火线电流、零线电流进行比值k＝I零/I火计算，并对每个电流点的N个测试数据所得到的比值进行均值计算，得到比值的均值
(3)判断每个测试电流点的比值的均值和1作差后的值是否在设定的阈值0.1内，如在则合格，如不在则不合格。
优选地，所述步骤二的(2)中的比值的均值的计算方式具体如下：
其中，ki为第i次测得的火线电流和零线电流的比值。
优选地，所述N为3，测试过程中单刀单掷开关5、双刀单掷开关6配合工作，两者同步开断，控制开断情况相反。
本发明的工作原理及有益效果如下：基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置能够在虚负荷的电能表误差测试的基础上实现对实负荷的模拟，即利用电流型隔离变压器3将流经电能表火线电流回路的电流转换为大小、相位、频率均相同的电流，从而流经电能表的零线电流回路，实现同一电流源同时流经电能表的火线电流回路和零线电流回路；基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置相比于实负荷的测试装置，其制造成本更为低廉，所需的电源容量更小，耗电量更少，更加适用于实验室的测试；电流型隔离变压器3能够起到火线电流回路与零线电流回路之间的电压隔离和绝缘保护作用。
由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，包括标准功率源(1)、电压型隔离变压器(2)、电流型隔离变压器(3)、双刀单掷开关(6)、单刀单掷开关(5)和被测试电能表(4)；
所述标准功率源(1)、电压型隔离变压器(2)和被测试电能表(4)形成标准功率源(1)电压输出回路；
所述标准功率源(1)、电流型隔离变压器(3)、被测试电能表(4)和单刀单掷开关(5)形成标准功率源(1)电流输出回路；
所述标准功率源(1)电流输出回路的电流型隔离变压器(3)与被测试电能表(4)的火线电流回路连接，所述被测试电能表(4)的火线电流回路经单刀单掷开关(5)连接至标准功率源(1)；
所述电流型隔离变压器(3)输出端经双刀单掷开关(6)与被测试电能表(4)零线电流回路相连。
2.根据权利要求1所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，所述标准功率源由独立的标准电压源和标准电流源共同构成，能够同时读取电能表火线、零线电流及标准功率源的电压、电流和功率。
3.根据权利要求1所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，所述电压型隔离变压器(2)的变比为1:1。
4.根据权利要求1所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，所述电流型隔离变压器(3)为变比为1:1的四端口变压器。
5.根据权利要求1所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，所述双刀单掷开关(6)为固态可控开关。
6.根据权利要求1所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置，其特征在于，所述单刀单掷开关(5)为固态可控开关。
7.应用于权利要求1-6任一项所述的基于同源输出的单相电能表防窃电功能测试装置进行测试的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将单刀单掷开关(5)原始状态设为闭合状态、双刀单掷开关(6)原始状态设为断开状态，对被测试电能表(4)进行全性能测试；
步骤二、全性能测试合格后，控制单刀单掷开关(5)处于断开状态、双刀单掷开关(6)处于闭合状态，进行预设电流值的被测试电能表(4)防窃电功能测试，具体为：
(1)设定测试的电流点，从小电流到大电流依次测试，每个电流点各测试N个火线电流、零线电流数据；
(2)对每个测得的火线电流、零线电流进行比值k＝I零/I火计算，并对每个电流点的N个测试数据所得到的比值进行均值计算，得到比值的均值
(3)判断每个测试电流点的比值的均值和1作差后的值是否在设定的阈值内，如在则合格，如不在则不合格。
8.根据权利要求7所述的测试的方法，其特征在于，所述步骤二的(2)中的比值的均值的计算方式具体如下：
其中，ki为第i次测得的火线电流和零线电流的比值。
9.根据权利要求8所述的测试的方法，其特征在于，所述N为3。
10.根据权利要求7所述的测试的方法，其特征在于，测试过程中单刀单掷开关(5)、双刀单掷开关(6)配合工作，两者同步开断，控制开断情况相反。
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