CN206876743U - 一种基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置 - Google Patents

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于海波
徐英辉
林繁涛
赵进全
刘建志
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Xian Jiaotong University
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Xian Jiaotong University
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Abstract

本实用新型提供一种基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置，所述装置包括：过零检测器，其用于检测电能表电流互感器二次回路交流电流为零的时刻；脉冲发生器，其用于在过零检测器检测到电能表电流互感器二次回路中交流电流为零时，通过电压互感器给电能表电流互感器二次回路分别施加正反方向的脉冲电压信号；AD采样模块，其用于采集脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器测量的电流；单片机，其用于根据AD采样模块采集的结果计算并存储二次回路的参数的测量结果，并基于参数的测量结果与参数的原始数值判断二次回路的状态。

Description

一种基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域，并且更具体地，涉及一种基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置。
背景技术
随着技术的进步，窃电方式也越来越隐蔽化、智能化，稽查人员很难现场发现窃电的证据，并及时予以制止。窃电行为不仅会使国家蒙受巨大的经济损失，影响电力行业的发展，扰乱了电力市场秩序，还可能危及人身及设备的安全。
目前的窃电方法主要有欠压法、欠流法、移相法、扩差法及无表法等多种形式，窃电的方法虽然形式多样，但其目的是使电能计量装置不准、失效以达到少计或不计电量的目的。目前的防窃电方法主要有采用专用计量柜、封闭变压器低压出线端至计量装置的导体、采用防撬铅封、采用带止逆器、配置漏电保护开关、配置失压记录仪或失压保护等。可以说，每一种防窃电技术措施都有一定的局限性，任何一种防窃电产品都不可能对所有的窃电方法都起防范作用。随着防窃电技术的进步，目前的技术已经能够很好的识别从电能表电压互感器二次回路进行窃电的行为，并能对其进行有效的抑制。但是，电能表电流互感器二次回路防窃电装置还很不成熟，仍是一个需要进行深入研究的课题。
发明内容
为了解决背景技术存在的无法利用电能表电流互感器二次回路防窃电装置进行窃电防范的问题，本发明提供一种基于瞬态法的电能表电流互感 器二次回路防窃电装置，所述装置包括：
过零检测器，其用于检测电能表电流互感器二次回路交流电流为零的时刻；
脉冲发生器，其用于在过零检测器检测到电能表电流互感器二次回路中交流电流为零时，通过电压互感器给电能表电流互感器二次回路分别施加正反方向的脉冲电压信号；
AD采样模块，其用于在脉冲发生器施加正方向或者反方向脉冲电压信号时，分别采集脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器测量的电流；
单片机，其用于根据AD采样模块采集的脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器测量的电流计算并存储二次回路的参数的测量结果，基于参数的测量结果与参数的原始数值判断二次回路的状态，其中单片机计算的二次回路参数的测量结果是电能表电流互感器二次回路的等效电阻和等效电感之值，参数的原始数值是防窃电装置装好之后，确认回路正常、无窃电行为的情况下所测得的电流互感器二次回路的等效电阻和等效电感之值。
优选地，所述装置还包括直流电源，其用于为所述装置中的其他模块提供直流电源。
优选地，所述装置还包括显示模块，其用于显示二次回路的状态。
优选地，所述显示模块显示的二次回路状态包括回路正常、断路、串联二极管、电能表短路和并联分流电阻或者电感。
优选地，所述装置还包括报警模块，其通过全球移动通信系统GSM模块与服务器通信，将单片机存储的二次回路的参数的测量结果以及判断得到的二次回路的状态发送至控制中心以实时检测所述装置的运行状态并在有窃电行为时实现远程报警。
优选地，当所述报警模块与单片机无法正常通信时，单片机发出控制信号断开窃电用户的用电回路。
本发明所提供的装置在电能表电流互感器二次回路中交流电流为零的 时刻在回路中施加正反两个方向的脉冲信号，根据电路在脉冲信号过渡过程中的电压和电流信号的变化规律，计算出二次回路的等效电阻与等效电感之值。不同的窃电方式对应有不同的电路，即对于不同的窃电方式，电流互感器二次回路有不同的回路参数。通过比较回路的测量参数与原始参数(装置安装好以后，确定没有发生窃电的情况下测量的二次回路的等效电阻与等效电感之值)即可判断出电流互感器二次回路的断路、短路、串联二极管、并联分流电阻窃电方式。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的结构框图；
图2是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的直流电源的电路图；
图3是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路的等效电路示意图；
图4是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的脉冲发生器发出的脉冲信号波形图；
图5是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的过零检测器的电路图；
图6是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的报警模块结构框图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分 传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的结构图。如图1所示，本发明所述的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置100包括：
过零检测器101，其用于检测电能表电流互感器二次回路交流电流为零的时刻。
脉冲发生器102，其用于在过零检测器101检测到电能表电流互感器二次回路中交流电流为零时，通过电压互感器103给电能表电流互感器二次回路分别施加正反方向的脉冲电压信号。在本实施例中，脉冲发生器102采用单稳态触发器4538，在触发信号作用下输出一个脉冲信号，输出脉冲信号的宽度tw由外接电阻Rext和电容Cext决定，且tw＝RextCext。
AD采样模块104，其用于在脉冲发生器102施加正方向或者反方向脉冲电压信号时，分别采集脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器106测量的电流。在本实施例中，采用16位采样频率200kSPS的AD7606。
单片机105，其用于根据AD采样模块104采集的脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器106测量的电流，计算并存储二次回路的参数的测量结果，基于参数的测量结果与参数的原始数值判断二次回路的状态，其中单片机计算的二次回路参数的测量结果是电能表电流互感器二次回路的等效电阻和等效电感之值，参数的原始数值是防窃电装置装好之后，确认回路正常、无窃电行为的情况下所测得的二次回路的等效电阻和等效电感之值。
优选地，所述装置还包括直流电源107，其用于为所述装置中的其他 模块提供直流电源。
图2是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的直流电源的原理图。如图2所示，所述直流电源提供+12V、+5V直流电压，为单片机等模块提供所需的直流电源。
图3是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路的等效电路示意图。如图3所示，R1、L1为电流互感器二次侧的等效电阻、等效电感，R2、L2为功率表电流线圈的等效电阻、等效电感。
图4是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的脉冲发生器发出的脉冲信号波形图。在互感器二次回路中交流电流为零的时刻施加图4所示脉冲信号。
图5是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的过零检测器的电路图。在图5所示电路中，D5、D6电压取自变压器次级A、B两点(～14v)，经过D5、D6全波整流，形成脉动直流波形，电阻分压后，再经过电容滤波，滤去高频成分；当C点电压大于0.7V时，晶体管T导通，在晶体管的集电极形成低电平；当C点电压低于0.7V时，晶体管截止，晶体管集电极通过上拉电阻R4，形成高电平。这样通过晶体管的反复导通、截止，在过零检测器的过零检测端口D点形成100Hz脉冲波形并通过判断检测电压的零点。
根据电路原理有：
式中，R＝R1+R2，L＝L1+L2
(1)式的解为：
设t＝t1时刻的电流为I1，t＝t2时刻的电流为I2，则有：
由(3)、(4)两式得：
由(3)式得回路电阻：
由(3)、(6)式得回路电感：
同理，在电流互感器二次回路再施加方向相反的测试电压，测量二次回路的等效电阻与等效电感。
因此，在安装好防窃电装置并测量了二次回路的原始等效电阻R0及原始等效电感L0后，记电流互感器二次回路在正向测试电压下测得的等效电阻与等效电感为R正、L正、在反向测试电压下测得的等效电阻与等效电感为R反、L反。则：
如果R正＝R反＝R0，L正＝L反＝L0，回路正常；
如果R正＝R反＝∞，回路断路；
如果R正＝R0，L正＝L0，R反＝∞，回路串联二极管；
如果R正＝R反<R0，L正＝L反<L0，回路并联电阻、电感或者电表短路。
优选地，所述装置还包括显示模块108，其用于显示二次回路的状态。
优选地，所述显示模块108显示的二次回路状态包括回路正常、断路、串联二极管、电能表短路和并联分流电阻或者电感。在本实施例中，显示模块108使用12864显示模块。
优选地，所述装置还包括报警模块109，其通过全球移动通信系统GSM模块与服务器通信，将单片机存储的二次回路的参数的测量结果以及判断得到的二次回路的状态发送至控制中心以实时检测所述装置的运行状态并在有窃电行为时实现远程报警。
图6是本发明具体实施方式的基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置的报警模块结构框图。如图6所示，单片机通过RS232串口 与报警模块的GSM模块通信，将单片机测量的结果、防窃电装置的运行状态通过GSM模块上传至服务器，通过PC端对服务器的数据访问，来显示二次回路的状态并报警。
优选地，当所述报警模块与单片机无法正常通信时，单片机发出控制信号断开窃电用户的用电回路。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该【装置、组件等】”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (6)

1.一种基于瞬态法的电能表电流互感器二次回路防窃电装置，其特征在于，所述装置包括：
过零检测器，其用于检测电能表电流互感器二次回路交流电流为零的时刻；
脉冲发生器，其用于在过零检测器检测到电能表电流互感器二次回路中交流电流为零时，通过电压互感器给电能表电流互感器二次回路分别施加正反方向的脉冲电压信号；
AD采样模块，其用于在脉冲发生器施加正方向或者反方向脉冲电压信号时，分别采集脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器测量的电流；
单片机，其用于根据AD采样模块采集的脉冲电压信号的幅值和宽度以及电流传感器测量的电流，计算并存储二次回路的参数的测量结果，基于参数的测量结果与参数的原始数值判断二次回路的状态，其中单片机计算的二次回路参数的测量结果是电能表电流互感器二次回路的等效电阻和等效电感之值，参数的原始数值是防窃电装置装好之后，确认回路正常、无窃电行为的情况下所测得的电流互感器二次回路的等效电阻和等效电感之值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括直流电源，其用于为所述装置中的其他模块提供直流电源。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块，其用于显示二次回路的状态。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述显示模块显示的二次回路状态包括回路正常、断路、串联二极管、电能表短路和并联分流电阻或者电感。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括报警模块，其通过全球移动通信系统GSM模块与服务器通信，将单片机存储的二次回路的参数的测量结果以及判断得到的二次回路的状态发送至控制中心以实时检测所述装置的运行状态并在有窃电行为时实现远程报警。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述报警模块与单片机无法正常通信时，单片机发出控制信号断开窃电用户的用电回路。
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CN111413657A (zh) * 2020-04-13 2020-07-14 西安热工研究院有限公司 一种ct本体二次回路校验方法
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