電流二次迴路短路監測方法及監測儀的製作方法
2023-10-09 23:28:44
專利名稱：電流二次迴路短路監測方法及監測儀的製作方法
技術領域：
電流二次迴路短路監測方法及監測儀，屬於電力計量及監測技術領域，涉及一種用電監測方法和監測儀器，主要用於監測大宗用戶或工業用戶的用電情況，防止其採用電流互感器二次迴路短路的方式進行竊電。
背景技術：
目前，對電力用戶的用電計量主要包括兩種方法。第一種是直接測量法，也就是在供電迴路中直接接入電能計量表計，電能通過電能計量表計供給用戶，它主要用在居民用戶和小用戶上，其供電迴路和測量迴路不相分離。另一種是間接測量法，它採用供電迴路和測量迴路分開的方式，測量迴路通常是採用電流互感器或電壓互感器從供電迴路上耦合出信號接入計量表計，它主要用在大宗用戶或工業用戶上，目前除了居民用戶和小用戶外幾乎都是採用的這種方法進行計量。目前，居民用戶的用電量只佔目前總用電量的30％左右，因此防竊電監測的主要任務是對採用間接計量方法進行計量的用戶進行監測，防止其竊電。
圖1所示為採用電流互感器進行間接測量用戶用電量的電路原理圖。圖中I為實際供電迴路中流過的電流，I1為電流互感器二次迴路中流過的電流，I2為測量迴路中流過的電流。其測量原理是將實際用戶使用的大電流I通過比例縮小的方式縮小為普通多功能電能表可測量的小電流I2，通過測量I2的值再乘以一定的比例係數得到實際使用的電流I的值，然後再乘以電壓和時間得到用戶實際使用的電量。其二次迴路的等效電路如圖2所示，圖中R1表示二次互感器的等效電阻。
採用間接計量方法進行計量的用戶其供電電路的電壓一般都在10KV以上，所以對於這種供電電路採用直接拉線的方式進行竊電，其風險非常高，所以常見的方法都是採用在測量迴路動手腳從而造成電錶計量電量小於實際用電量的方法進行竊電。根據歐姆定律P＝UIcosα(P是有功功率，U是電壓，I是電流，α是電流和電壓的夾角)和焦耳定律W＝Pt，只要把U、I、α中的任何一項減小都可以減小P，從而減小電量。在實際情況中由於U隨著負荷的變化所產生的變化很小，因此，採用人為的方式減小U容易被發現；而通過改變α而減小P又能通過功率因數的變化比較容易被發現；只有通過減小I是個例外，因為I是隨著用戶的用電負荷不停的變化而變化的可以從0變到Imax，因此很難通過I的變化情況來判斷被計量對象是否在竊電。
在對使用改變I進行竊電的手法中，又以直接對電流互感器二次迴路進行短路的竊電方法最難發現。如在二次迴路中並聯上一個小電阻R2(其值可能遠小於R1)，或乾脆將二次迴路直接短路，其等效電路如圖3所示。由於二次迴路電流I1中大部分被電阻R2分流(IR2＞＞IR1)，使得I1中只有很少一部分被用來感應產生測量電流I3，最終導致電能表所反映的計量結果遠遠低於用戶實際使用的電量。這種人為的通過「短路」方式減小測量電流的表面現象很容易與用電負荷確實減小的現象混淆在一起，使得在用戶的用電狀況監測中，只通過對戶用電的工況信息的監測是很難判斷該用戶是進行了二次迴路短路進行竊電還是用電負荷確實減小了。因此，從目前的狀況來看，監測用戶是否採用二次迴路短路方式進行竊電對用電監察部門來說是一個十分棘手的問題，目前通常只能採取用人工不停巡視的方式進行查找，人力的耗費十分巨大。
發明內容
本發明提供一種電流二次迴路短路監測方法及監測儀，對採用電流互感式間接計量方法進行電力計量的大宗用戶或工業用戶，能有效監測出其是否有竊電行為。所述監測方法及監測儀原理簡單，易於實現，並可遠程監控。
本發明詳細技術方案為電流二次迴路短路監測方法，其特徵是它包括以下步驟步驟1.監測並記錄採用電流互感式間接計量方法進行電力計量的大宗用戶或工業用戶計量表的電流測量值I2；步驟2.對電流互感二次迴路主動短路；步驟3.在進行步驟2操作的同時，監測並記錄該用戶計量表的電流測量值I2』；步驟4.比較I2』和I2的大小，若I2』/I2小於一定的門限值Φ，則說明該用戶是正常用電，沒有竊電行為；若I2』/I2大於門限值Φ，則說明該用戶不是正常用電，有竊電行為。
需要說明的是，步驟2.中的主動短路時間不宜過長，只要能夠順利進行步驟3.的操作就行，否則會造成計量上的電力損失，實際主動短路時間可控制在電流的1-2個周期內，這對現有多功能電能表是完全可以實現的。
步驟4.步驟4.中所述的門限值Φ可設定為0.1。
由於短路電路和電流互感器相比，其阻抗要小很多，因此，它對二次迴路電流I1具有較大的分流作用。在沒有用戶竊電的短路電路存在的情況下，測試用的主動短路電路當對二次迴路電流I1的分流一般在90％以上；而對已經進行了短路的二次電流互感器前端進行再次短路時，它對二次迴路電流I1的分流作用就比較小了。本發明所述的電流二次迴路短路監測方法，其等效電路如圖4所示。假設二次電流互感器的阻抗為R1＝9歐姆，竊電短路線的電阻為R2＝1歐姆，一次互感器輸入的電流為I1(即二次迴路電流I1)。根據歐姆定律，進行竊電短路時流經短路線R2的電流為IR2＝0.9I1，流經二次互感器R1的電流為IR1＝0.1I1，電流測量值減少為真實值的1/10。如果此時在竊電短路的基礎上進行主動短路，即再並一個短路電阻R3＝1歐姆，則總的短路電阻變為(R2×R3)/(R2+R3)＝0.5歐姆。此時流經短路線的電流為IR2+IR3＝0.95I1，流經二次互感器的電流為IR1＝0.05I1，和只有竊電短路相比較流經二次電流互感器R1的電流只減少了1/2。因此當採取主動短路時，若流經二次電流互感器R1的電流下降到主動短路前的1/10以上時說明二次迴路中沒有竊電短路存在，反之則說明有竊電短路存在。
本發明所述的電流二次迴路短路監測方法，其步驟2.的具體實現方法可以是，在計量表計的電流端子處並出兩根線，把它們接到一個由終端設備控制的繼電器的兩個常開節點上，當需要進行互感器二次迴路短路監測時，主動對電流互感器二次迴路進行短路。其接線方式如圖5所示。
電流二次迴路短路監測儀，如圖5所示，包括電流互感式電能計量系統，其特徵是，它還包括一個至少由一個開關構成的主動短路電路，所述主動短路電路連接在電流互感式電能計量系統的電流二次迴路中。
所述主動短路電路可以是一個由控制電路自動控制的繼電器和導線構成的電路。
所述主動短路電路可以連接在電流互感式電能計量系統的計量表計的兩個電流端子上。
本發明所述的電流二次迴路短路監測儀，還可以包括主動短路控制迴路和多功能電錶採集迴路，如圖7所示。所述主動短路控制迴路由繼電器驅動電路、光藕隔離電路、信號鎖存電路和單片機組成，如圖6所示，控制信號由單片機提供，依次通過信號鎖存電路、光藕隔離電路和繼電器驅動電路來控制繼電器的開啟和閉合；所述多功能電錶採集迴路由單片機和抄表接口電路組成，對多功能電錶進行數據採集。
本發明所述的電流二次迴路短路監測儀，還可以包括通訊電路，如圖7所示。所述通訊電路與單片機連接，以完成遠程監控系統控制命令、電錶數據等的通訊。所述通訊電路可以是GPRS無線通訊電路。
整個檢測儀的工作模式如下當測試儀接收到後臺監控系統的檢測命令或達到本地設置的檢測時間後，由單片機系統控制繼電器使其常開接點閉合，從而達到主動短路電流互感器迴路的目的，同時通過抄表口從多功能電度表或其它計量設備中讀出此時的電流值，並把它和主動短路前的值相比較，如果此時所測到的該相的電流值減少到短路前該相電流值的1/10以下，則說明電流互感器二次迴路沒有竊電短路存在，反之如果所測到的該相的電流量沒有達到短路前該相電流值的1/10以下則說明電流互感器二次迴路有竊電短路存在。
本發明有益效果是1、可以快速、準確地檢測出電流互感器二次迴路是否存在竊電短路現象；2、所述監測方法及監測儀原理簡單，易於實現，並可遠程監控。
圖1是採用電流互感器進行間接測量用戶用電量的電路原理圖。
圖2是電流互感器二次迴路的等效電路圖。
圖3是電流互感器二次迴路存在竊電短路時的等效電路圖。
圖4是電流互感器二次迴路存在竊電短路和主動短路時的等效電路圖。
圖5是本發明所述的電流二次迴路短路監測儀示意圖，其中1.一次電流互感器，2.電錶的二次測量電流互感器，3.監測儀的短路控制繼電器，4.短路監測儀，5.多功能電度表，6.多功能電能表接線端子，7.測試儀接線端子。
通過把繼電器的常開接點接到電流測量迴路中，使得監測儀能夠主動進行短路操作，然後，通過電能表的通訊線把測量數據送到監測儀中，作為判斷分析用。
圖6是本發明所述的電流二次迴路短路監測儀的控制繼電器電路原理圖。控制信號由單片機發出，通過鎖存器，光藕隔離器，送到驅動電路控制繼電器的開閉圖7是本發明所述的電流二次迴路短路監測儀的多功能電錶採集迴路和通訊電路原理框圖。單片機先控制繼電器使電流互感器短路，然後通過串口1從電能表抄收電流數據，當判斷有異常短路現象時就通過GPRS通訊模塊發送遠方監測系統。
權利要求
1.電流二次迴路短路監測方法，其特徵是它包括以下步驟步驟1.監測並記錄採用電流互感式間接計量方法進行電力計量的大宗用戶或工業用戶計量表的電流測量值I2；步驟2.對電流互感二次迴路主動短路；步驟3.在進行步驟2操作的同時，監測並記錄該用戶計量表的電流測量值I2』；步驟4.比較I2′和I2的大小，若I2′/I2小於一定的門限值Ф，則說明該用戶是正常用電，沒有竊電行為；若I2′/I2大於門限值Ф，則說明該用戶不是正常用電，有竊電行為。。
2.根據權利要求1或2所述的電流二次迴路短路監測方法，其特徵是，步驟2.中的主動短路時間可控制在電流的1-2個周期內。
3.根據權利要求1所述的電流二次迴路短路監測方法，其特徵是，步驟4.中所述的門限值Ф可設定為0.1。
4.電流二次迴路短路監測儀，包括電流互感式電能計量系統，其特徵是，它還包括一個至少由一個開關構成的主動短路電路，所述主動短路電路連接在電流互感式電能計量系統的電流二次迴路中。
5.根據權利要求4所述的電流二次迴路短路監測儀，其特徵是，所述主動短路電路可以是一個由控制電路自動控制的繼電器和導線構成的電路。
6.根據權利要求4所述的電流二次迴路短路監測儀，其特徵是，所述主動短路電路可以連接在電流互感式電能計量系統的計量表計的兩個電流端子上。
7.根據權利要求4所述的電流二次迴路短路監測儀，其特徵是，還可以包括主動短路控制迴路和多功能電錶採集迴路；所述主動短路控制迴路由繼電器驅動電路、光藕隔離電路、信號鎖存電路和單片機組成，控制信號由單片機提供，依次通過信號鎖存電路、光藕隔離電路和繼電器驅動電路來控制繼電器的開啟和閉合；所述多功能電錶採集迴路由單片機和抄表接口電路組成，對多功能電錶進行數據採集。
8.根據權利要求4所述的電流二次迴路短路監測儀，其特徵是，還可以包括通訊電路；所述通訊電路與單片機連接，以完成遠程監控系統控制命令、電錶數據等的通訊。
9.根據權利要求8所述的電流二次迴路短路監測儀，其特徵是，所述通訊電路可以是GPRS無線通訊電路。
全文摘要
電流二次迴路短路監測方法及監測儀，屬於電力計量及監測技術領域，主要用於監測大宗用戶的用電情況，防止其採用電流互感器二次迴路短路的方式進行竊電。所述檢測方法是在電流互感器二次迴路中採取主動短路，並比較主動短路前後流經計量表的電流測量值，若電流下降幅度超過一定的門限值，說明二次迴路中無竊電短路存在，反之則有竊電短路存在。所述電流二次迴路短路監測儀，包括電流互感式電能計量系統和一個至少由一個開關構成的主動短路電路，所述主動短路電路連接在電流互感式電能計量系統的電流二次迴路中。利用本發明可以快速、準確地檢測出電流互感器二次迴路是否存在竊電短路現象，所述監測方法及監測儀原理簡單，易於實現，並可遠程監控。
文檔編號G01R11/24GK1793994SQ20051002243
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者楊軍 申請人:電子科技大學