CN211349679U - 一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，包括仿真柜，所述仿真柜内部包括主板控制模块及分别与所述主板控制模块电连接的内嵌工程机、电源控制模块、通信单元控制模块、窃电仿真模块、计量控制单元模块，所述窃电仿真模块包括KV线路窃电模拟模块、互感器窃电模拟模块、二次回路窃电模拟模块、接线盒窃电模拟模块、表计外窃电模拟模块、表计内窃电模拟模块，本实用新型应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置可以实现对现场各种科技含量高，隐蔽性强的窃电类型的模拟，使用方便，安全可靠，可以很好的起到教学的作用，具有很好的应用前景。

Description

一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置

技术领域

本实用新型涉及一种窃电仿真装置，具体地涉及一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，用电量不断加大，电价不断抬升。不乏商埠、企业和个人通过窃电方式降低用电费用，并且窃电手段呈现科技含量高，隐蔽性强的特点。在现场的电力稽查工作中，稽查人员现场勘测结果往往不尽如人意，供电可靠性和电力资源安全性受到威胁，目前除了用电信息采集系统中专变采集终端和集中器能够对电能表进行有限的监测外，对现场稽查人员的知识水平和专业技能也急需提高。

在现场电力稽查工作中，稽查人员在现场勘测工作中会遇到科技含量高，隐蔽性强等窃电问题，往往无从下手，不知道问题点在哪，很难快速准确的定位和解决问题。现场稽查人员现有的知识水平和专业技能无法适应当前现场勘查需要，亟需一种可以模拟隐蔽性强、科技含量高的窃电方式的设备，供稽查人员学习、熟悉窃电方式方法，以及练习快速排查、准确定位问题的装置。

发明内容

（一）解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种可以模拟现场各种科技含量高，隐蔽性强的窃电场景的计量装置运行评估的窃电仿真装置。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，包括仿真柜，所述仿真柜内部包括主板控制模块及分别与所述主板控制模块电连接的内嵌工程机、电源控制模块、通信单元控制模块、窃电仿真模块、计量控制单元模块，所述窃电仿真模块包括KV线路窃电模拟模块、互感器窃电模拟模块、二次回路窃电模拟模块、接线盒窃电模拟模块、表计外窃电模拟模块、表计内窃电模拟模块。

进一步的，所述电源控制模块是分布式程控电源系统。

进一步的，所述二次回路窃电模拟模块含有接线插槽，可以手动更改接线。

进一步的，内嵌工程机为多点触屏的一体机。

进一步的，所述主板控制模块与内嵌工程机、电源控制模块、通信单元控制模块、窃电仿真模块、计量控制单元模块之间为数据双向传输。

进一步的，所述窃电仿真模块中涵盖高供高计用户居民、三相商业用户和高供低计用户。

（三）有益效果

本实用新型提供一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置可以实现对现场各种科技含量高，隐蔽性强的窃电类型的模拟，使用方便，安全可靠，可以很好的起到教学的作用，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型仿真柜内部结构位置示意图；

图2为本实用新型原理结构示意图；

图3为本实用新型表计内窃电模拟模块中计量回路中的电压、电流的采样电路图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10-仿真柜、20-主板控制模块、30-通信单元控制模块、40-窃电仿真模块、50-计量控制单元模块、60-内嵌工程机、70-电源控制模块、41-10KV线路窃电模拟模块、42-互感器窃电模拟模块、43-二次回路窃电模拟模块、44-接线盒窃电模拟模块、45-表计外窃电模拟模块、46-表计内窃电模拟模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：所述应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置包括仿真柜10、设于所述仿真柜10内部的主板控制模块20、通信单元模块30、窃电仿真模块40、计量控制单元模块50、内嵌工程机60和电源控制模块70。

所述仿真柜10的外侧提供多个仿真模拟区未标示，这些仿真模拟区可以分别对应相应的培训工位。所述多个仿真模拟区分别形成高供高计模拟区、居民低压模拟区、高供低计模拟区，这些模拟区又同时各自包含6个仿真模拟区，分别为10KV线路仿真模拟区、互感器仿真模拟区、二次回路仿真模拟区、接线盒仿真模拟区、电能表外仿真模拟区、电能表内仿真模拟区，仿真柜上的内嵌工程机是具有多点触屏的一体机，具有智能化操作平台，操作简单快捷安全稳定，满足更多日常互动展示需求，支持7X24小时不间断流畅运行，所述电源控制模块是分布式程控电源系统，可以根据实际需要任意修改电压、电流值的大小和任意修改电压、电流相位角度，通信单元控制模块可支持以太网通信、RS232通信、RS485通信等。可以根据需要任意调用各个通信口，所述窃电仿真模拟区可以模拟从10KV线路到表计内部的各种现场窃电场景，可以全场景的培训或者根据实际需要针对性的培训，计量控制单元模块可以模拟各种计量故障，对用电检查人员技能提升起到很好的教学作用，窃电仿真模拟区中的电流互感器是根据场景需求的定制版，可以根据实际需要灵活切换互感器变比，真实还原现场窃电的场景，窃电仿真模拟区中的表计窃电模拟模块可以通过内嵌的工程机调用主站系统中的表计内部计量回路来模拟现场各种窃电现象，接线盒测试区可以接收主站下发的控制命令，可以在内部自动更改线路，非常隐蔽的还原现场窃电场景。

窃电仿真模拟区中涵盖高供高计用户、居民以及三相商业用户、高供低计用户，将各种类型的窃电方式再现在仿真培训屏上，窃电类型包括：互感器窃电、二次回路窃电、表计内部回路窃电等，实现对营销相关专业人员理论和实际反窃电工作方法的培训，窃电仿真模拟区中带有表计内部计量回路的测试区，可以通过内嵌的工程机调用主站系统中的表计内部计量回路来下发表计内部参数更改命令，然后在测试区可以通过万用表测量验证，真实体验窃电时表计内部元件参数更改后表计现象，练习业务人员的动手能力，对后期的现场工作起到很大的指导作用。

其中，互感器窃电模拟模块42可以模拟在不同的互感器变比情况下，表计计量的差异，真实还原现场窃电场景。

二次回路仿真模拟模块43可以模拟两大类窃电类型。电压接线类的各种电压错相窃电、各种电压开路窃电；电流接线类的各种电流错相窃电、各种电流短路窃电、各种电流反接窃电。同时在装置上还有接线插槽可以手动设置多种类型的窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

接线盒窃电模拟模块44可以模拟多种电压开路窃电、电流短路窃电、导线虚接窃电、导线压皮窃电等。

表计内窃电模拟模块46可以模拟五大类窃电类型，电压接线类的各种电压错相窃电、各种电压开路窃电。电流接线类的各种电流错相窃电、各种电流短路窃电、各种电流反接窃电。电阻类的又包括电压采样电阻类和电流采样电阻类，其中电压采样电阻类可以模拟在不同的阻值情况下表计电压值的变化对表计计量的影响；电流采样电阻可以模拟在不同的阻值情况下表计电流值的变化对表计计量的影响。管脚类的又为电压采样端口类、电流采样端口类、芯片供电线类、SPI总线类、芯片复位线类，其中电压采样端口可以模拟多种电压端口断相不工作的窃电现象；电流采样端口可以模拟多种电流采样端口开路不工作的窃电场景；芯片供电线可以模拟供电线路开路，表计不工作的窃电现象；SPI总线可以模拟线路开路，表计不计量的窃电现象；芯片复位线可以模拟表计计量芯片复位不工作的窃电场景。内部CT类可以模拟电流互感器在不同的变比情况下电流值的变化对表计计量的影响，真实还原现场窃电场景，如图3所示，图3所示的是表计内部计量回路中的电压、电流的采样电路。现对电压采样电路和电流采样电路分别取其中一相做具体的描述。具体描述如下：

对A相电压采样电路描述：

图3中UA、UA’、A1、A3、UR1+、UR1-、V2N、V2P都为电路图3中的网络标号，相同网络标号的部分，代表两个部分是用线连接在一起的，在此说明。

图3中，电压采样电路由电阻R71、PT互感器L1、电阻R74、R79、R80、R85、R86和电容C21、C22组成。R71串联在UA’和U1之间，经过PT互感器L1之后，UR1+和UR1-之间并联电阻R74，UR1+串联电阻R79到V2N，UR1-串联电阻R80到V2P，V2N和V2P之间，并联电阻R85和R86，电阻R85和R86之间接到地线GND上V2N和V2P之间并联电容C21和C22，C21和C22之间接到地线GND上，V2N和V2P连接到计量芯片采样引脚上。

图3中，UA和UA’之间，由状态量开关控制连接，连接常闭NC，当有控制信号的时候，UA和UA’之间的连接断开，开关常开NO起作用。

图3中，A1和A3之间通过状态量开关控制，默认状态为常闭NC，控制信号发出时候，A1和A3之间断开，动作常开NO。

图3中，UR1+和UR1-之间通过状态量开关控制，默认状态为常开NO，控制信号发出时候，UR1+和UR1-之间断开，动作常闭NC。

图3中，V2N和V2P之间通过状态量开关控制，默认状态为常开NO，控制信号发出时候，V2N和V2P之间断开，动作常闭NC。

图3中，A相电压UA和Un经过分压电阻R71，产生一个毫安级别的电流信号，原理是：Ia=UA/R71=220V/220KΩ=0.001A=1mA，电流信号Ia经过PT互感器L1，变为Ia’，互感器L1起隔离作用，变比为1：1，Ia=Ia’=1mA经过互感器后，电流信号经过分压电阻R74，此时R74两端的电压为差分信号，电压UR1=Ia’*R74=1mA*220Ω=220mV。R79和R80串联在信号线上，目的是保护电压信号，防止冲击的电压信号损坏连接到V2N和V2P上的计量采样芯片。R85和R86各是10KΩ电阻，中间接地，保证信号的差分性，减少偏置。其中电容C21和C22并联在信号线到计量芯片的端口，起保护作用，保证采样信号的稳定性，吸收耦合到采样电路上的冲击信号。

其中，对B相电压采样电路和C相电压采样电路其原理同A相相同。

图3中，A1和A3、B1和B3、C1和C3之间通过控制开关相连，默认状态A相B相和C相之间之间相互不关联，即常开NC，通过控制信号，可以实现A1接B3，B1接A3，C1接C3，可以实现A相和B相错相故障，同理BC相错相故障、AC相错相故障都可以实现，同时，控制信号可以实现A1接B3，B1接C3，C1接A3,可以实现A1接C3、B1接A3，C1接B3这样的轮换错相故障；UR1+和UR1-之间动作后连接，形成短路，电压采样信号变为0，可产生计量不正常故障；V2P和V2N之间动作后连接，形成短路，电压采样信号变为0，可产生计量不正常故障；以上几种故障还可以组合使用。

对于A相电流采样电路：

图3中，IA+和IA-、CT21O和CT11O、CT21I和CT11I、V1P和V1N都为电路图中的网络标号，相同网络标号的部分，代表两个部分是用线连接在一起的。

图3中电流采样电路由CT互感器L4、电阻R93、采样电阻R96和R97、保护电阻R102和R103，旁路电容C30和C27组成。CT互感器串联在电流信号IA两端，二次侧输出电流信号IA’，IA+’和IA-’之间并联电阻R93，采样电阻R96和R97并联在CT二次侧之间，电流信号串联保护电阻R102和R103，信号经过旁路电容C30和C27之后，连接到采样计量芯片上。

图3中，CT21O和CT21I之间通过状态量开关控制，默认状态为常闭NC，控制信号发出时候，CT21O和CT21I之间断开，动作常开NO。

图3中，CT11O和CT11I之间通过状态量开关控制，默认状态为常闭NC，控制信号发出时候，CT11O和CT11I之间断开，动作常开NO。

图3中，V2N和V2P之间通过状态量开关控制，默认状态为常开NO，控制信号发出时候，V2N和V2P之间断开，动作常闭NC。

图3中，IA+和IA-为电流，实际电流值此处列举一种，常规为0-6A之间，标称电流为IA=1.5A，经过CT互感器之后，产生电流信号IA’，CT互感器为1.5A：5mA互感器，变比为300:1，所以，1.5A的电路IA经过L4后，电流信号IA’=1.5A/300=5mA，IA’经过保护电阻，保护电阻值相比采样电阻R96和R97大接近1000倍，计算的时候，只考虑采样电阻，R96+R97=10.2Ω，采样电阻两端的电压信号，Uia=IA’*(R96+R97)=5mA*10.2Ω=51mV，考虑IA=0-6A，即IA’=0-20mA，Uia=0-204mV，处于计量芯片的采样电压限制范围内。R102和R103串联在信号线上，目的是保护电压信号，防止冲击的电压信号损坏连接到V1N和V1P上的计量采样芯片。R93是10KΩ电阻，保护作用。其中电容C30和C27并联在信号线到计量芯片的端口，起保护作用，保证采样信号的稳定性，吸收耦合到采样电路上的冲击信号，采样电阻R96和R97串联，并且中间接地，目的是保证信号的差分性，减少偏置。

其中，对B相电流采样电路和C相电流采样电路其原理同A相相同。

图3中，CT21O和CT21I、CT11O和CT11I、CT22O和CT22I、CT12O和CT12I、CT23O和CT23I、CT13O和CT13I之间通过控制开关相连，默认状态A相B相和C相之间之间相互不关联，即常开NC，通过控制信号，可以实现CT21O接CT11I、CT11O接CT21I实现A相电流反相故障，同理，CT22O接CT12I、CT12O接CT22I实现B相计量电流反相故障，CT23O接CT13I、CT13O接CT23I实现C相计量电流反相故障；同时，通过控制开关信号，CT21O和CT11O接CT22I和CT12I，CT22O和CT12O接CT21I和CT11I，实现AB相计量电流错相故障，同理，可以实现BC相计量电流错相故障，AC相电流错相故障；同时，通过控制开关信号，CT21O和CT11O接CT22I和CT12I，CT22O和CT12O接CT23I和CT13I，CT23O和CT13O接CT22I和CT12I，实现ABC三相计量电流轮换错相故障；以上计量电流反相故障和计量电流错相故障可以组合实现。

其中，CT21O和CT11O可以通过控制开关信号，操作常闭NC状态，使CT二次侧电流IA’短路，产生A相计量电流短路故障，同理可以实现B相和C相计量电流短路故障。V1P和V1N之间动作后连接，形成短路，电流采样信号变为0，可产生计量不正常故障；同理B、C相也可以实现计量电路接口短路，计量不正常故障，以上几种故障还可以和计量电流反相故障和错相故障组合使用。

其中，CT21O和CT21I可以通过控制开关信号，操作常闭NC信号开路，使CT二次侧电流IA’开路，产生A相计量电流开路故障，同理可以实现B相和C相计量电流开路故障。

本电路在实现作用上还可以扩展到电压故障和电流故障的组合使用，模拟更多的窃电现象。

所述的主板控制模块20可以通过通信单元控制模块30与内嵌工程机60通过以太网接口进行相互通信，形成窃电仿真的模拟系统。还可以通过通信单元的RS485接口与窃电仿真模块40、计量控制单元模块50和电源控制模块70进行数据的交互，实现各种窃电场景的模拟。

所述的通信单元控制模块30支持以太网、RS232、RS485等多种通信端口，可以配合内嵌工程机60和主板控制模块20实现多种窃电现象的模拟，真实还原现场窃电的场景。

所述的电源控制模块70是采样分布式程控电源系统，它可以通过电源RS485线接收窃电仿真模拟系统的控制命令，可以根据实际需要灵活的改变电压、电流的数值以及各种相位角度的改变，以配合模拟窃电场景的需要。

所述的窃电仿真模块40包括10KV线路窃电模拟模块41、互感器窃电模拟模块42、二次回路窃电模拟模块43、接线盒窃电模拟模块44、表计外窃电模拟模块45、表计内窃电模拟模块46。

其中所述的互感器窃电模拟模块42采用的是根据场景需要的定制版互感器，它通过RS485与通信单元控制模块30连接，再通过通信单元控制模块30用以太网与内嵌工程机60连接，即可以与窃电仿真系统建立连接。这样就可以在任意时刻响应主站系统的命令，实现切换互感器变比模拟真实窃电的场景。

所述的二次回路窃电模拟模块43先通过RS485与通信单元控制模块30建立连接，再通过通信单元控制模块30用以太网与内嵌工程机60连接，即可以与窃电仿真系统建立连接。窃电模拟仿真系统可以在任意时刻下发各种窃电命令 ，还原在二次回路上的各种窃电现象。如：电压错相、电压开路、电流错相、电流短路、电流反接等窃电现象。同时在仿真柜上的二次回路区还带有接线插槽，可以人为手动的实现各种窃电现象的模拟，使窃电场景模拟的更加真实、生动。

所述的接线盒窃电模拟模块44可以接收主站命令来模拟窃电场景，可以实现电压开路、电流短路，电流反接等窃电现象；还可以手动的模拟导线虚接、导线压皮、端子氧化等窃电现象。

所述的表计外窃电模拟模块45可以通过手动的模拟窃电现象，可以实现电压开路、电流短路、导线虚接、导线压皮、改变导线接线方法等多种窃电场景。

所述的表计内窃电模拟模块46先通过RS485与通信单元控制模块30建立连接，再通过通信单元控制模块30用以太网与内嵌工程机60连接，即可以与窃电仿真系统建立连接。窃电模拟仿真系统可以在任意时刻下发各种窃电命令，还原在表计内部的各种窃电现象。如电压错相、电压开路、电流错相、电流短路、电流反接、电压采样电阻和电流采样电阻在不同的阻值情况下表计的电压、电流值的变化对表计计量的影响、还有管脚类的电压采样端口、电流采样端口、芯片供电线、SPI总线、芯片复位线等多种采样端口的通断对表计计量工作的影响、内部电流互感器在不同的变比情况下电流值的变化对表计计量的影响等多种真实的窃电场景。

具体地，所述表计内窃电模拟模块46的窃电现象的实现和恢复是由仿真窃电系统通过上位机下发窃电命令，由前置机转发给主板控制区，再由主板控制区分辨是直接组织报文下发命令还是负责转发；若是直接组织报文下发命令通过RS485总线下发给表计内部的计量回路；若只负责转发则把命令转发给仿真柜10内部的工位板未标示，由工位板组织报文命令并下发给表计内部的计量回路。最后表计内部计量回路响应命令后主动返回确认命令一层一层的返回给上位机。

所述计量控制单元模块50先通过RS485与通信单元控制模块30建立连接，再通过通信单元控制模块30用以太网与内嵌工程机60连接，即可以与窃电仿真系统建立连接，窃电模拟仿真系统可以在任意时刻下发各种控制命令。它可以模拟各种计量故障和采集故障。如计量故障电压断相、电压失压、电压逆相序、电压越限、电流相序、电路反向、电流短路、电流开路、电流不平衡等。采集故障如表计地址、表计的485端口故障、表计时间等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，包括仿真柜（10），其特征在于：所述仿真柜（10）内部包括主板控制模块（20）及分别与所述主板控制模块（20）电连接的内嵌工程机（60）、电源控制模块（70）、通信单元控制模块（30）、窃电仿真模块（40）、计量控制单元模块（50），所述窃电仿真模块（40）包括10KV线路窃电模拟模块（41）、互感器窃电模拟模块（42）、二次回路窃电模拟模块（43）、接线盒窃电模拟模块（44）、表计外窃电模拟模块（45）、表计内窃电模拟模块（46）。

2.根据权利要求1所述的一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，其特征在于：所述电源控制模块（70）是分布式程控电源系统。

3.根据权利要求1所述的一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，其特征在于：所述二次回路窃电模拟模块（43）含有接线插槽，可以手动更改接线。

4.根据权利要求1所述的一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，其特征在于：内嵌工程机（60）为多点触屏的一体机。

5.根据权利要求1所述的一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，其特征在于：所述主板控制模块（20）与内嵌工程机（60）、电源控制模块（70）、通信单元控制模块（30）、窃电仿真模块（40）、计量控制单元模块（50）之间为数据双向传输。

6.根据权利要求1所述的一种应用于计量装置运行评估的窃电仿真装置，其特征在于：所述窃电仿真模块（40）中涵盖高供高计用户居民、三相商业用户和高供低计用户。

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