一种窃电模拟仿真装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种窃电模拟仿真装置及方法。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的发展和用电量的增大，社会上窃电问题变得越来越突出，且窃电手法越发隐蔽。窃电给供电企业造成的损失是巨大的。据保守估算，中国每年因电能被盗造成的经济损失达200亿元。
[0003]然而，随着供电企业的现场人员(特别是新员工)现场经验不足、反窃电技能较弱，难以发现隐蔽的窃电行为。
[0004]另一方面，随着科技的发展，仿真技术与模型已越来越成熟，研发一套基于典型窃电方式的仿真技术与模型已成为可能，也是供电企业快速、全面的提高用电检查人员的反窃电技能，弥补年轻用电检查员缺乏现场经验不足的一种行之有效的手段。
【发明内容】
[0005]为解决供电企业的现场人员现场经验不足、反窃电技能较弱的问题，本发明从实用的角度出发，尽可能贴近实际生产现场，高度模拟仿真演示现场各种用户计量装置窃电过程及反窃电过程。本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法可以对各种窃电手段进行仿真模拟还原，通过实现对主流、典型、高科技的窃电方法的模拟，达到对供电企业的现场人员培训的目前，解决现场人员现场经验不足、反窃电技能较弱的问题。同时，本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法可以用于对对各种窃电手法进行深度剖析，以实际模拟来分析窃电后电能表及电能计量回路数据变化趋势，并一一验证、专项研宄，利于为反窃电措施的研宄分析提供科学依据与平台。
[0006]本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法原理如下:通过对电能计量装置、电能计量原理的研宄，分析总结窃电模拟数学模型，通过建立多种窃电方式的动态数据库，采用客户端软件自动设定输出电压的档位，根据要模拟的窃电方式，自主选择接线要素变化方式，自动调出对应的窃电接线组合，控制电源输出到对应的挂接表位处。
[0007]具体的，本发明提供的窃电模拟仿真方法包括:
[0008]微处理器MCU模块接收客户端设定的窃电参数，所述窃电参数包括:模拟窃电类型、模拟窃电点以及接线方式、电压、电流、相位；
[0009]MCU模块解析所述窃电参数，在窃电数学模型数据库中调取所述窃电参数对应的指令，并向继电器矩阵模块发送接线方式指令，向阻抗变换模块发送模拟窃电类型指令、模拟窃电点指令、电压指令、电流指令、相位指令；
[0010]所述继电器矩阵模块根据所述MCU模块发送的指令，通过继电器矩阵相关继电器的动作，接通对应的电压电流回路；
[0011]阻抗变换模块根据所述MCU模块发送的指令，通过调整模块中相关电阻与电感的阻抗值，完成对窃电类型、窃电点以及电压、电流、相位的模拟。
[0012]其中，所述阻抗变换模块根据所述MCU模块发送的指令，通过调整模块中相关电阻与电感的阻抗值，完成对窃电类型、窃电点以及电压、电流、相位的模拟之后，还包括:控制输出模块将阻抗变换模块所模拟出的电压、电流、相位参数输出至仿真电能表。
[0013]其中，在控制输出模块将阻抗变换模块所模拟出的电压、电流、相位参数输出至仿真电能表的过程中，保护模块对控制输出模块各输出量进行总体漏电检测、过流检测、接地检测等，发现异常通知MCU模块发出报警信号并自动切断电源模块输入电源。
[0014]其中，所述微处理器MCU模块接收客户端设定的窃电参数之前，还包括:根据各种窃电方式电压、电流、功率因数的变化特征，通过函数P = UIcosO建立描述电能计量接线的窃电数学模型数据库；其中参数P为有功功率，单位为kW;参数U为电压有效值，单位为kV ;参数I为电流有效值，单位为A ;参数cosΦ为功率因数。
[0015]其中，所述窃电类型包括:失压、失流、移相和\或表计内部计数；所述接线方式包括:单相接线、三相四线和\或三相三线接线方式；所述仿真电能表包括:包括单相、三相三线和\或三相四线仿真电能表。
[0016]相应的，本发明还提供一种窃电模拟仿真装置，包括:MCU模块、继电器矩阵模块和阻抗变换模块；
[0017]所述MCU模块为嵌入式单片机处理单元，用于接收客户端设定的窃电参数，并在解析所述窃电参数后，通过窃电数学模型数据库调取所述窃电参数对应的指令分别发送给所述继电器矩阵模块和阻抗变换模块；
[0018]所述继电器矩阵模块是由众多继电器组合而成的矩阵；用于根据所述MCU模块的指令驱动继电器动作完成接线方式的转换；
[0019]所述阻抗变换模块集成安装有各种阻值电阻、二极管、电感线圈；用于根据所述MCU模块的指令，通过电压回路或电流回路中阻抗变换进行分压或者限流，使电压回路中加载在仿真电能表处的电压值低于实际正常电压值，电流回路中的电流值低于实际正常电流值。
[0020]其中，该装置还包括:控制输出模块，用于将所述继电器矩阵模块和阻抗变换模块搭建的回路中的电压、电流、相位参数输出至仿真电能表。
[0021]其中，该装置还包括:保护模块，用于对所诉控制输出模块各输出量进行总体漏电检测、过流检测、接地检测等，发现异常通知MCU模块发出报警信号并自动切断电源模块输入电源。
[0022]其中，该装置还包括:窃电数学模型数据库模块，用于根据各种窃电方式电压、电流、功率因数的变化特征，通过函数P = UIcosO建立描述电能计量接线的窃电数学模型数据库。
[0023]其中，该装置还包括:电源模块，用于将三相市电接入所述窃电模拟仿真装置，并对所述三相市电进行整流和滤波控制。
[0024]本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法可以弥补供电企业部分现场工作人员反窃电经验不足、反窃电技能偏弱的弊端。本发明提供的装置和方法通过建立数学模型模拟改变接线方式的窃电行为，采用嵌入式单片机处理数据、集成通讯模块与计算机交换数据等方法，并辅以必要的保护、控制程序等功能，实现对窃电点分别在单相表计费用户、三相三线式电能表计费用户、三相四线式电能表计费用户等用户计量装置电能表内部、电压互感器内部、电流互感器内部等窃电方式的仿真模拟。
[0025]进一步的，本发明提供的装置和方法，其供电电源是由市电经过隔离电源模块以及动态监测控制模块后提供的，同时通过动态监测控制模块，实现过载保护功能和漏电保护功能。辅以基于硬件组织结构加PC软件主动控制方式的控制程序，实现对窃电点分别在单相表计费用户、三相三线式电能表计费用户、三相四线式电能表计费用户等用户计量装置电能表内部、电压互感器内部、电流互感器内部等窃电方式的仿真模拟。
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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发明的一些实施例，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。
[0027]图1是本发明提供的窃电模拟仿真方法第一实施例流程示意图；
[0028]图2是本发明提供的窃电模拟仿真方法第二实施例流程示意图；
[0029]图3为本发明提供的窃电模拟仿真装置第一实施例结构示意图；
[0030]图4为本发明提供的窃电模拟仿真装置第二实施例结构示意图；
[0031]图5是本发明实施例提供的窃电模拟仿真装置原理图；
[0032]图6是本发明提供的窃电模拟仿真装置模块工作逻辑图；
[0033]图7是本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法程序控制逻辑图。
【具体实施方式】
[0034]本发明从实用的角度出发，尽可能贴近实际生产现场，高度模拟仿真演示现场各种用户计量装置窃电过程及反窃电过程。本发明提供的窃电模拟仿真装置及方法可以对各种窃电手段进行仿真模拟还原，通过实现对主流、典型、高科技的窃电方法的模拟，达到对供电企业的现场人员培训的目前，解决现场人员现场经验不足、反窃电技能较弱的问题。
[0035]参见图1，是本发明提供的窃电模拟仿真方法第一实施例流程示意图，如图所示，该窃电模拟仿真方法包括:
[0036]步骤S101，微处理器(MCU，Micro Control Unit)模块接收客户端设定的窃电参数，所述窃电参数包括:模拟窃电类型、模拟窃电点以及接线方式、电压、电流、相位。
[0037]步骤S102，MCU模块