一种用电线路串户检测装置的制作方法

本实用新型主要涉及电能计量技术领域，特指一种用电线路串户检测装置。

背景技术：

近年来，随着户表改造规模不断扩大，现场施工人员未能有效实施接线检查，施工质量监管受限，导致用电线路串户问题时有发生。串户可能是安装时表前线、表后线及开关处接线错误造成，也可能是营销系统客户编号、表计条形码等档案信息录入错误造成，引发客户投诉，若处理不当，极有可能造成严重的社会影响，损害企业形象。以国网公司为例，国网公司台区现场表计近4.2亿，千分之一的错误率就会造成420万的串户发生，防串户压力可想而知。因此，怎样有效规范电能表装接管理，提升优质服务水平，树立企业良好形象，防止用电线路串户，是供电企业亟待解决的问题。

目前用电线路串户排查方法主要有：简单跳负荷开关、增加负荷判别法、万用表对线法。前两种方法影响了客户的正常用电，会引起客户的不满和不必要的纠纷。第三种方法效率低，人力成本高，无法确保完全检测准确。该三种方法均无法简便、快捷的分析、判断出所有的串户问题，不能准确定位串户类别和串户点。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种原理简单、操作简便、检测效率高且准确率高的用电线路串户检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

本实用新型公开了一种用电线路串户检测装置，包括控制单元、安装于电能表侧的主机和安装于用户侧输电线路中的从机；在输电线路有电时，所述从机用于向输电线路内投入特征负载，所述主机用于检测电能表在特征负载投入前后的状态参数并发送至从机，所述控制单元与从机相连、用于接收状态参数并进行分析以判断是否串户；在输电线路无电时，所述从机用于向输电线路中输入与实际房间编号的二进制码相对应的电平信号，所述主机用于接收电平信号并转换成房间编号，所述控制单元用于接收房间编号并与实际房间编号对比以判断是否串户。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述特征负载包括电阻单元、电容、投入开关和电感，所述电阻单元与所述电容并联后依次与所述投入开关和电感串联。

所述主机与所述电能表通讯相连、用于获取所述电能表在特征负载投入前后的状态参数，所述状态参数包括电压、电流和功率。

所述从机包括串入所述输电线路的火线的第一开关和串入所述输电线路的零线的第二开关，所述第一开关和第二开关用于根据所述房间编码对应的二进制编码的码元进行通断以控制输入电源。

所述主机包括回路电阻和取样电阻，各回路电阻的一端相连并接地，另一端与对应的输电线路相连，所述取样电阻的一端与回路电阻的另一端相连，另一端与所述主机的I/O相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的用电线路串户检测装置，在输电线路带电或无电的情况下均能进行检测，实用性较强；在输电线路带电时，向输电线路中投入特征负载，检测电能表的状态参数进行分析从而判断是否串户，操作简便且可靠性高；另外在输电线路无电时，向各输电线路中输入与房间编码的二进制码对应的电平信号，通过接收电能表侧输电线路的电平信号并转换成房间编号，进而与实际房间编号对比以判断是否串户，同样操作简便且可靠性高；因此本实用新型的用电线路串户检测装置原理简单、操作简便、检测效率高且准确率高。

附图说明

图1为本实用新型的检测装置的方框结构图。

图2为本实用新型的检测装置在输电线路有电时的方框结构图。

图3为本实用新型的特征负载电路原理图。

图4为本实用新型的特征负载电流计算向量图。

图5为本实用新型的从机的信号输出电路原理图。

图6为本实用新型的主机的信号解析电路原理图。

图7为本实用新型的主机的取样电路的原理图。

图8为本实用新型的从机对应的方法流程图。

图9为本实用新型的主机对应的方法流程图。

图10为本实用新型的检测结果接线图。

图中标号表示：1、主机；2、从机。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1至图7所示，本实用新型公开了一种用电线路串户检测装置，包括控制单元、安装于电能表侧的主机1和安装于用户侧输电线路中的从机2；在输电线路有电时，从机2用于向输电线路内投入特征负载，主机1用于检测电能表在特征负载投入前后的状态参数并发送至从机2，控制单元与从机2无线相连、用于接收状态参数并进行分析以判断是否串户；在输电线路无电时，从机2用于向输电线路中输入与实际房间编号的二进制码相对应的电平信号，主机1用于接收电平信号并转换成房间编号，控制单元用于接收房间编号并与实际房间编号对比以判断是否串户。

本实用新型的用电线路串户检测装置，在输电线路带电或无电的情况下均能进行检测，实用性较强；在输电线路带电时，向输电线路中投入特征负载，检测电能表的状态参数进行分析从而判断是否串户，操作简便且可靠性高；另外在输电线路无电时，向各输电线路中输入与房间编码的二进制码对应的电平信号，通过接收电能表侧输电线路的电平信号并转换成房间编号，进而与实际房间编号对比以判断是否串户，同样操作简便且可靠性高；因此本实用新型的用电线路串户检测装置原理简单、操作简便、检测效率高且准确率高。另外其控制过程中利用现有的控制单元(如PLC)，并采用简单的逻辑判断编程方法来实现串户检测目的，属于本领域技术人员利用现有的计算机程序开发平台和熟知的编程方法可以容易实现其功能的简单程序，不涉及对计算机程序的改进。

如图3所示，本实施例中，特征负载包括电阻单元、电容C68、投入开关J2B和电感L5，电阻单元与电容并联后依次与投入开关和电感串联。其中电阻单元包括依次串联的电阻R93、R115和R116，其中通过J2B继电器来控制负载电容C68是否切入供电回路，在电容两端并联电阻单元(放电电阻)，保证现场测试人员安全。其中特征负载为：

本实施例中，在输电线路有电的情况下，主机1分别在从机2切入特征负载前、后两种状态下，通过钳表(如ADE7953芯片)测量用户输电线路中电能表的电流及相位角，并将数据传给控制单元(如平板电脑)；或者主机1与电能表通讯相连，获取电能表在特征负载投入前后的电压、电流和实时功率，再反推电流及相位角。

本实施例中，在输电线路无电时，从机2包括串入输电线路的火线的第一开关和串入输电线路的零线的第二开关，第一开关和第二开关用于根据房间编码对应的二进制编码的码元进行通断以控制输入电源。其中主机1包括回路电阻和取样电阻，各回路电阻的一端相连并接地，另一端与对应的输电线路相连，取样电阻的一端与回路电阻的另一端相连，另一端与主机1的I/O相连。

本实施例中，主机1开机启动后，首先确认工作模式，工作模式包括有电模式和无电模式，其中有电模式中又包括钳表和通讯两种检测方式。从机2开机后，首先通过WIFI模块与控制单元(如平板、手机)通信，然后测试设定所在房间编号，并将从机2接入线路，其工作模式包括有电模式和无电模式。

如图8至图10所示，结合如上所述的检测装置对串户检测方法做进一步描述，分为在输电线路有电和无电两种情况下的检测方法，在输电线路有电时，包括以下步骤：

S01、向用户侧的输电线路中投入特征负载；

S02、检测电能表在特征负载投入前后的状态参数，并对状态参数进行分析以判断是否串户，如将特征负载投入后的状态参数与理论状态参数进行对比，如相符则判断没有串户，否则认为串户；

另外在输电线路无电时，对应的检测方法包括以下步骤：

S101、向用户侧的输电线路中输入与实际房间编号的二进制码(如100110)相对应的连续电平信号；

S102、接收电能表侧输电线路中的电平信号并换算成房间编号，并与实际房间编号对比以判断是否串户，如换算后的房间编号与实际房间编号不相符，则判断串户，否则认为没有串户。

在步骤S02中，状态参数为电流及相位角，其通过钳表进行检测得到。然后通过检测电能表在特征负载投入前后的电流及相位角，利用两次测量到的电流大小及夹角差，采用余弦定理方法，计算所施加的特征负载电流与投入特征负载后的理论特征负载电流是否一致来判断是否串户。其中特征负载电流计算向量图如图7所示，其中为特征负载投入前测量到的电能表电流的向量值，θ₁为的相位角；为特征负载投入后测量到的电能表电流的向量值，θ₂为的相位角；为线路电压向量值；I₁、I₂、I₀为有效值。则实际特征负载电流的计算方法：

由余弦定理可得：

由公式(2)、(3)可计算得出特征负载实际电流特征负载理论电流的计算方法：

通过算法比较特征负载投入后特征负载电流的实际值与理论值的大小，从而判断该用户线路是否存在串户。当完成整个表箱的测试后，根据所有用户和电表的测试数据，从而判断整个表箱的串户情况，及串户类别，并显示接线图。

在其它实施例中，也可以从电能表内获取电能表通信获取电能表在特征负载投入前后的状态参数(如与电能表红外通讯或RS485通讯得到)，由于在通讯模式下不能直接读出电能表的电压电流间的相位值，因此只能通过抄读电能表的电压、电流及实时功率，反推出电压电流相位值，再采用余弦定理方法，判断串户的方法来判断串户问题，具体过程为：

居民用户基本都为单相表，特征负载投入前，抄得的电能表电压、电流、实时功率的有效值为：U₀、I₁、P₁；特征负载投入后，抄得的电能表电压、电流、实时功率的有效值为：U₀、I₂、P₂，其中

P₁＝U₀I₁cosθ₁ (5)

P₂＝U₀I₂cosθ₂ (6)

由公式(5)、(6)可计算出θ₁、θ₂，再利用公式(2)、(3)可计算得出特征负载实际电流利用公式(4)计算出特征负载理论电流其它串户判断过程与钳表模式一致，在此不再赘述。

本实施例中，在输电线路无电的情况下，步骤S101的详细过程如下：将实际房间编号转换成二进制编码，向用户侧的输电线路中依次(如从左至右)输入与二进制编码中各码元相对应的电平信号，当码元为1时，向用户侧的输电线路中的火线输入高电平信号(如+5V)，零线输入低电平信号，当码元为0时，向用户侧的输电线路中的火线输入低电平信号，零线输入高电平信号；或者当码元为1时，向用户侧的输电线路中的火线输入低电平信号，零线输入高电平信号，当码元为0时，向用户侧的输电线路中的火线输入高电平信号，零线输入低电平信号。在电能表侧，通过检测输电线路中的电平信号并换算成房间编号，并与实际房间编号对比以判断是否串户，同时也能依据用户侧输电线路中电平信号的变化逻辑判断零火线。

本实用新型可在无电或已送电情况下进行用电线路串户测试，拓宽了产品的应用范围，适用于新建和改造小区串户检查；实现了对各类电能表所有串户问题的智能检测，能对智能电表或机械电表进行串户检查，快速、准确查找线路零火线串户、单零线串户、单火线串户、零火线反接、零火间的短接及供电线路断路等接线异常；实现了多路检测功能，可同时开展多个(如36个)用户回路检测；能自动生成检测结果接线图，如图10所示；实现了现场表计营销档案核对，可将营销系统客户档案信息导入控制单元(如掌机)，现场核对客户信息、表计条码信息、计量箱条码信息与营销档案的一致性，防止发生档案信息录入错误造成的串户情况。

下面结合具体实施对输电线路无电时的检测过程进行进一步的详细分析、说明：

从机2主要实现信号输出功能，如图5所示，OutL、OutN为输出信号(检测时OutL接房间火线，OutN接房间零线)，OutL由模拟开关K1(第一开关)输出，OutN由模拟开关K2(第二开关)输出。控制原理为：首先从机2的MCU将检测的房间号进行数字编码，编码后的信号送McuKz端，由McuKz同时控制K1、K2模拟开关动作，如McuKz为0时，K1、K2断开，OutL为VCC(如+5V)、OutN为GND(如0V)；McuKz为1时，K1、K2吸合，OutL为GND、OutN为VCC。故正常工作时从机2由OutL、OutN输出连续的±5V数字信号。OutL、OutN信号在主机1内将产生正反向电流，经取样电阻转换为数字电压信号，主机1提取电压信号数字信息，即可得到从机2所在房间号，同时区分零线、火线。

主机1实现信号解析功能，电路原理图如图6和图7所示，其中电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8的一端并联后接GND，另一端通过输电线路与从机2的OutL、OutN连接，其阻值大小相等，McuL1、McuN1、McuL2、McuN2、McuL3、McuN3、McuL4、McuN4连接主机1的MCU的I/O检测端口，主机1、从机2通过输电线路连接，R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18为主机1信号输入端口与MCU检测端口之间的取样电阻；检测时，从机2的OutL、OutN输出±5V的数字信号经过R1～R8任意两组形成回路，由于R1～R8公共端连接GND(参考地)，主机1的MCU检测端McuL1、McuN1…McuL4、McuN4中会有两组发生电平逻辑变化，主机1分析变化通道数据，提取从机2房间信息，并根据电平变化的逻辑，判断出零火线位置。例如，从机2发送房间号10110101(转换成二进制数)，主机1检测通道会有两路发生变化，一路为正逻辑10110101(与从机2相同)，一路为反逻辑01001010(与从机2相反)，正逻辑端一定与从机2的OutL连接，反逻辑端一定与从机2的OutN连接，即可判断出从机2所在房间的零线、火线与主机1通道对应位置。

检测过程为：从机2的OutL、OutN接入房间的电源插座后，主机1的InL1、InN1、InL2、InN2、InL3、InN3、InL4、InN4其中两路信号线通过输电线路与从机2的OutL、OutN连接，OutL、OutN输出的电流信号经由R1～R8电阻网络形成回路，并在电阻网络上产生数字电压信号供主机1的MCU检测。现以OutL—InL1连接，OutN—InN1连接为例分析电路导流，当从机2发送“0”→OutL(5V)、OutN(0V)→从机2输出电流→电流经OutL、InL1、R1、R2、InN1形成回路→GND与InL1(+2.5V)→GND与InN1(-2.5V)→主机1的MCU读取InL1为“1”、InN1为“0”；当从机2发送“1”→OutL(0V)、OutN(5V)→从机2输出电流→电流经OutN1、InN1、R2、R1、InL1形成回路→GND与InN1(+2.5V)→GND与InL1(-2.5V)→主机1的MCU读取InN1为“1”、InL1为“0”；根据电路原理，只要从机2发送的数字信号经过电阻网络，就能被主机1的MCU正确识别。在正确识别后，再将结果保存并进行显示。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。