專利名稱：電流二次回路短路監(jiān)測方法及監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電流二次回路短路監(jiān)測方法及監(jiān)測儀，屬于電力計量及監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用電監(jiān)測方法和監(jiān)測儀器，主要用于監(jiān)測大宗用戶或工業(yè)用戶的用電情況，防止其采用電流互感器二次回路短路的方式進(jìn)行竊電。
背景技術(shù)：
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，也就是在供電回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，其供電回路和測量回路不相分離。另一種是間接測量法，它采用供電回路和測量回路分開的方式，測量回路通常是采用電流互感器或電壓互感器從供電回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(yè)用戶上，目前除了居民用戶和小用戶外幾乎都是采用的這種方法進(jìn)行計量。目前，居民用戶的用電量只占目前總用電量的30％左右，因此防竊電監(jiān)測的主要任務(wù)是對采用間接計量方法進(jìn)行計量的用戶進(jìn)行監(jiān)測，防止其竊電。
圖1所示為采用電流互感器進(jìn)行間接測量用戶用電量的電路原理圖。圖中I為實際供電回路中流過的電流，I1為電流互感器二次回路中流過的電流，I2為測量回路中流過的電流。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系數(shù)得到實際使用的電流I的值，然后再乘以電壓和時間得到用戶實際使用的電量。其二次回路的等效電路如圖2所示，圖中R1表示二次互感器的等效電阻。
采用間接計量方法進(jìn)行計量的用戶其供電電路的電壓一般都在10KV以上，所以對于這種供電電路采用直接拉線的方式進(jìn)行竊電，其風(fēng)險非常高，所以常見的方法都是采用在測量回路動手腳從而造成電表計量電量小于實際用電量的方法進(jìn)行竊電。根據(jù)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。在實際情況中由于U隨著負(fù)荷的變化所產(chǎn)生的變化很小，因此，采用人為的方式減小U容易被發(fā)現(xiàn)；而通過改變α而減小P又能通過功率因數(shù)的變化比較容易被發(fā)現(xiàn)；只有通過減小I是個例外，因為I是隨著用戶的用電負(fù)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(jìn)行竊電的手法中，又以直接對電流互感器二次回路進(jìn)行短路的竊電方法最難發(fā)現(xiàn)。如在二次回路中并聯(lián)上一個小電阻R2(其值可能遠(yuǎn)小于R1)，或干脆將二次回路直接短路，其等效電路如圖3所示。由于二次回路電流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(yīng)產(chǎn)生測量電流I3，最終導(dǎo)致電能表所反映的計量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于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(xiàn)象很容易與用電負(fù)荷確實減小的現(xiàn)象混淆在一起，使得在用戶的用電狀況監(jiān)測中，只通過對戶用電的工況信息的監(jiān)測是很難判斷該用戶是進(jìn)行了二次回路短路進(jìn)行竊電還是用電負(fù)荷確實減小了。因此，從目前的狀況來看，監(jiān)測用戶是否采用二次回路短路方式進(jìn)行竊電對用電監(jiān)察部門來說是一個十分棘手的問題，目前通常只能采取用人工不停巡視的方式進(jìn)行查找，人力的耗費十分巨大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電流二次回路短路監(jiān)測方法及監(jiān)測儀，對采用電流互感式間接計量方法進(jìn)行電力計量的大宗用戶或工業(yè)用戶，能有效監(jiān)測出其是否有竊電行為。所述監(jiān)測方法及監(jiān)測儀原理簡單，易于實現(xiàn)，并可遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本發(fā)明詳細(xì)技術(shù)方案為電流二次回路短路監(jiān)測方法，其特征是它包括以下步驟步驟1.監(jiān)測并記錄采用電流互感式間接計量方法進(jìn)行電力計量的大宗用戶或工業(yè)用戶計量表的電流測量值I2；步驟2.對電流互感二次回路主動短路；步驟3.在進(jìn)行步驟2操作的同時，監(jiān)測并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小于一定的門限值Φ，則說明該用戶是正常用電，沒有竊電行為；若I2’/I2大于門限值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(jìn)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(nèi)，這對現(xiàn)有多功能電能表是完全可以實現(xiàn)的。
步驟4.步驟4.中所述的門限值Φ可設(shè)定為0.1。
由于短路電路和電流互感器相比，其阻抗要小很多，因此，它對二次回路電流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(dāng)對二次回路電流I1的分流一般在90％以上；而對已經(jīng)進(jìn)行了短路的二次電流互感器前端進(jìn)行再次短路時，它對二次回路電流I1的分流作用就比較小了。本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測方法，其等效電路如圖4所示。假設(shè)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(即二次回路電流I1)。根據(jù)歐姆定律，進(jìn)行竊電短路時流經(jīng)短路線R2的電流為IR2＝0.9I1，流經(jīng)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(chǔ)上進(jìn)行主動短路，即再并一個短路電阻R3＝1歐姆，則總的短路電阻變?yōu)?R2×R3)/(R2+R3)＝0.5歐姆。此時流經(jīng)短路線的電流為IR2+IR3＝0.95I1，流經(jīng)二次互感器的電流為IR1＝0.05I1，和只有竊電短路相比較流經(jīng)二次電流互感器R1的電流只減少了1/2。因此當(dāng)采取主動短路時，若流經(jīng)二次電流互感器R1的電流下降到主動短路前的1/10以上時說明二次回路中沒有竊電短路存在，反之則說明有竊電短路存在。
本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測方法，其步驟2.的具體實現(xiàn)方法可以是，在計量表計的電流端子處并出兩根線，把它們接到一個由終端設(shè)備控制的繼電器的兩個常開節(jié)點上，當(dāng)需要進(jìn)行互感器二次回路短路監(jiān)測時，主動對電流互感器二次回路進(jìn)行短路。其接線方式如圖5所示。
電流二次回路短路監(jiān)測儀，如圖5所示，包括電流互感式電能計量系統(tǒng)，其特征是，它還包括一個至少由一個開關(guān)構(gòu)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(tǒng)的電流二次回路中。
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(dǎo)線構(gòu)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(tǒng)的計量表計的兩個電流端子上。
本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，還可以包括主動短路控制回路和多功能電表采集回路，如圖7所示。所述主動短路控制回路由繼電器驅(qū)動電路、光藕隔離電路、信號鎖存電路和單片機(jī)組成，如圖6所示，控制信號由單片機(jī)提供，依次通過信號鎖存電路、光藕隔離電路和繼電器驅(qū)動電路來控制繼電器的開啟和閉合；所述多功能電表采集回路由單片機(jī)和抄表接口電路組成，對多功能電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)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(jī)連接，以完成遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、電表數(shù)據(jù)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(dāng)測試儀接收到后臺監(jiān)控系統(tǒng)的檢測命令或達(dá)到本地設(shè)置的檢測時間后，由單片機(jī)系統(tǒng)控制繼電器使其常開接點閉合，從而達(dá)到主動短路電流互感器回路的目的，同時通過抄表口從多功能電度表或其它計量設(shè)備中讀出此時的電流值，并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回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(dá)到短路前該相電流值的1/10以下則說明電流互感器二次回路有竊電短路存在。
本發(fā)明有益效果是1、可以快速、準(zhǔn)確地檢測出電流互感器二次回路是否存在竊電短路現(xiàn)象；2、所述監(jiān)測方法及監(jiān)測儀原理簡單，易于實現(xiàn)，并可遠(yuǎn)程監(jiān)控。


圖1是采用電流互感器進(jìn)行間接測量用戶用電量的電路原理圖。
圖2是電流互感器二次回路的等效電路圖。
圖3是電流互感器二次回路存在竊電短路時的等效電路圖。
圖4是電流互感器二次回路存在竊電短路和主動短路時的等效電路圖。
圖5是本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀示意圖，其中1.一次電流互感器，2.電表的二次測量電流互感器，3.監(jiān)測儀的短路控制繼電器，4.短路監(jiān)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回路中，使得監(jiān)測儀能夠主動進(jìn)行短路操作，然后，通過電能表的通訊線把測量數(shù)據(jù)送到監(jiān)測儀中，作為判斷分析用。
圖6是本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀的控制繼電器電路原理圖?？刂菩盘栍蓡纹瑱C(jī)發(fā)出，通過鎖存器，光藕隔離器，送到驅(qū)動電路控制繼電器的開閉圖7是本發(fā)明所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀的多功能電表采集回路和通訊電路原理框圖。單片機(jī)先控制繼電器使電流互感器短路，然后通過串口1從電能表抄收電流數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷有異常短路現(xiàn)象時就通過GPRS通訊模塊發(fā)送遠(yuǎn)方監(jiān)測系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.電流二次回路短路監(jiān)測方法，其特征是它包括以下步驟步驟1.監(jiān)測并記錄采用電流互感式間接計量方法進(jìn)行電力計量的大宗用戶或工業(yè)用戶計量表的電流測量值I2；步驟2.對電流互感二次回路主動短路；步驟3.在進(jìn)行步驟2操作的同時，監(jiān)測并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小于一定的門限值Ф，則說明該用戶是正常用電，沒有竊電行為；若I2′/I2大于門限值Ф，則說明該用戶不是正常用電，有竊電行為。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流二次回路短路監(jiān)測方法，其特征是，步驟2.中的主動短路時間可控制在電流的1-2個周期內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流二次回路短路監(jiān)測方法，其特征是，步驟4.中所述的門限值Ф可設(shè)定為0.1。
4.電流二次回路短路監(jiān)測儀，包括電流互感式電能計量系統(tǒng)，其特征是，它還包括一個至少由一個開關(guān)構(gòu)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(tǒng)的電流二次回路中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，其特征是，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(dǎo)線構(gòu)成的電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，其特征是，所述主動短路電路可以連接在電流互感式電能計量系統(tǒng)的計量表計的兩個電流端子上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，其特征是，還可以包括主動短路控制回路和多功能電表采集回路；所述主動短路控制回路由繼電器驅(qū)動電路、光藕隔離電路、信號鎖存電路和單片機(jī)組成，控制信號由單片機(jī)提供，依次通過信號鎖存電路、光藕隔離電路和繼電器驅(qū)動電路來控制繼電器的開啟和閉合；所述多功能電表采集回路由單片機(jī)和抄表接口電路組成，對多功能電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，其特征是，還可以包括通訊電路；所述通訊電路與單片機(jī)連接，以完成遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、電表數(shù)據(jù)等的通訊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電流二次回路短路監(jiān)測儀，其特征是，所述通訊電路可以是GPRS無線通訊電路。
全文摘要
電流二次回路短路監(jiān)測方法及監(jiān)測儀，屬于電力計量及監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，主要用于監(jiān)測大宗用戶的用電情況，防止其采用電流互感器二次回路短路的方式進(jìn)行竊電。所述檢測方法是在電流互感器二次回路中采取主動短路，并比較主動短路前后流經(jīng)計量表的電流測量值，若電流下降幅度超過一定的門限值，說明二次回路中無竊電短路存在，反之則有竊電短路存在。所述電流二次回路短路監(jiān)測儀，包括電流互感式電能計量系統(tǒng)和一個至少由一個開關(guān)構(gòu)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(tǒng)的電流二次回路中。利用本發(fā)明可以快速、準(zhǔn)確地檢測出電流互感器二次回路是否存在竊電短路現(xiàn)象，所述監(jiān)測方法及監(jiān)測儀原理簡單，易于實現(xiàn)，并可遠(yuǎn)程監(jiān)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(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者楊軍 申請人:電子科技大學(xué)