CN208399577U - 一种新型防强磁窃电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型防强磁窃电装置，包括电能计量装置、罗氏线圈、信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块、控制模块、时钟模块、存储模块和无线通信模块，罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器并联设置，信号采集模块用于实时采集罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器的信号；该新型防强磁窃电装置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，同时反应及时，为供电企业挽回由于窃电而导致的经济损失。

Description

一种新型防强磁窃电装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型防强磁窃电装置。

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(实用新型人：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(实用新型人：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；此外，在发生窃电行为时，管理人员很难第一时间得知，反应不及时，使供电企业由于窃电而产生较大的经济损失。

因此，特别需要一种成本低廉、判断准确性高，同时反应及时的新型防强磁窃电装置，以解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型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，同时反应及时的新型防强磁窃电装置，来解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种新型防强磁窃电装置，包括电能计量装置、罗氏线圈、信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块、控制模块、时钟模块、存储模块和无线通讯模块，所述罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器并联设置，所述信号采集模块与罗氏线圈和电能计量装置的电磁式电流互感器连接，所述信号采集模块用于实时采集罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器的信号，所述信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块和控制模块依次连接，所述信号转换模块将信号采集模块采集的信号进行模数转换，所述信号比较模块用于将经模数转换的信号进行比较，所述时钟模块、存储模块和无线通讯模块均与控制模块连接，所述时钟模块用于各模块的复位等操作，所述存储模块将窃电数据进行存储，所述无线通讯模块用于将信息发送至电网系统。

为了进一步实现本实用新型，所述控制模块采用STC89C52单片机。

为了进一步实现本实用新型，所述罗氏线圈采用差分绕线PCB罗氏线圈。

为了进一步实现本实用新型，所述无线通讯模块采用GPRS通信模块。

有益效果

本实用新型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；此外，发送窃电时，无线通信模块可及时通知管理人员及时赶到现场进行检查，使反应更加及时，为供电企业挽回由于窃电而导致的经济损失。

附图说明

图1为本实用新型新型防强磁窃电装置的连接框图；

图2为本实用新型新型防强磁窃电装置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

下面结合附图对本实用新型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实用新型的基本结构，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，本实用新型新型防强磁窃电装置包括电能计量装置、罗氏线圈、信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块、控制模块、时钟模块、存储模块和无线通讯模块，其中：

罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器并联设置，信号采集模块与罗氏线圈和电能计量装置的电磁式电流互感器连接，信号采集模块用于实时采集罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器的信号，信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块和控制模块依次连接，信号转换模块将信号采集模块采集的信号进行模数转换，信号比较模块用于将经模数转换的信号进行比较，时钟模块、存储模块和无线通讯模块均与控制模块连接，时钟模块用于各模块的复位等操作，存储模块将窃电数据进行存储，无线通讯模块用于将信息发送至电网系统，控制模块采用STC89C52单片机。

使用时，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，由于罗氏线圈输出信号需要经过预处理环节，故其输出波形滞后于电磁式电流互感器。

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)。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。

将窃电数据记录至存储模块并上传至电网系统进行报警，优选地，无线通讯模块采用 GPRS通信模块。

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。

本实用新型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；此外，发送窃电时，无线通信模块可及时通知管理人员及时赶到现场进行检查，使反应更加及时，为供电企业挽回由于窃电而导致的经济损失。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型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，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。

Claims (4)

1.一种新型防强磁窃电装置，其特征在于，包括电能计量装置、罗氏线圈、信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块、控制模块、时钟模块、存储模块和无线通讯模块，所述罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器并联设置，所述信号采集模块与罗氏线圈和电能计量装置的电磁式电流互感器连接，所述信号采集模块用于实时采集罗氏线圈与电能计量装置的电磁式电流互感器的信号，所述信号采集模块、信号转换模块、信号比较模块和控制模块依次连接，所述信号转换模块将信号采集模块采集的信号进行模数转换，所述信号比较模块用于将经模数转换的信号进行比较，所述时钟模块、存储模块和无线通讯模块均与控制模块连接，所述时钟模块用于各模块的复位等操作，所述存储模块将窃电数据进行存储，所述无线通讯模块用于将信息发送至电网系统。

2.根据权利要求1所述的新型防强磁窃电装置，其特征在于，所述控制模块采用STC89C52单片机。

3.根据权利要求1所述的新型防强磁窃电装置，其特征在于，所述罗氏线圈采用差分绕线PCB罗氏线圈。

4.根据权利要求1所述的新型防强磁窃电装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用GPRS通信模块。