一种窃电模拟仿真装置及方法_2

文档序号:9260522阅读:来源:国知局
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。
[0038]步骤S103,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。
[0039]步骤S104,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。
[0040]本发明提供的窃电模拟仿真方法从实用的角度出发,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。
[0041]参见图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。在本实施例中,将更为详细的描述该窃电模拟仿真方法,具体如下:
[0042]步骤S201,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kff ;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cos Φ为功率因数。
[0043]本领域技术人员可以理解的是,从电能表的基本计量原理和电功率(P =UIcosO)可知,一块电能表能否正确计量是由电压、电流、功率因数三要素和时间的乘积、安装和接线的正确性决定。因此,打破其中任何一个条件都可以使电能表慢转、停转甚至反转,从而达到窃电的目的。根据电能计量的条件,结合电能计量的元件组成,可以归结为以下三个接线要素的影响:电压互感器(TV)接线、电流互感器(TA)接线、电能表表尾接线。在供电电压和负荷稳定的情况下,当任意一个接线要素发生变化后,施加在电能表电压线圈上的电压相量或电流线圈上的电流相量也会发生相应的改变,施加在电能表某一元件上的电压相量或电流相量可以看作是以上三个要素的数学函数。因此,结合每一种典型窃电方式电压、电流、功率因数的变化特征,通过P = UIcosΦ (P:有功功率,单位为kW ;U:电压有效值,单位为kV;1:电压有效值,单位为A;C0S?为功率因数)这个函数即可建立起一个描述电能计量接线的窃电数学模型数据库。
[0044]同时,本领域技术人员应该理解,本步骤S201是预置步骤,并非每次实施本实施例提供的窃电模拟仿真方法都需要执行该本步骤,同时,窃电数学模型数据库可以根据实际需要进行补充、修改、调整等操作。
[0045]步骤S202,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、相位等。更为具体的,在本实施例中,用户可以在客户端(PC端)选择窃电参数。主要参数是接线方式(单相接线、三相四线、三相三线接线方式)、窃电类型(失压、失流、移相、表计内部计数等)、模拟窃电点、电压与电流输出幅度、相位等。MCU模块则接收用户在客户端设定的这些窃电参数。
[0046]步骤S203,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、相位指令等。
[0047]步骤S204,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,完成接线方式的变换,如单相、三相三线、三相四线等。
[0048]步骤S205,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(失压、失流、移相、表计内部计数等)、窃电点以及电压、电流、相位的模拟。
[0049]步骤S206,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。优选的,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。
[0050]本领域技术人员可以理解的是,在本实施例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。
[0051]本发明实施例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,建立多种窃电方式的动态数据库,PC软件根据人机交互界面的设置参数,自动调出对应的窃电接线组合,并自动设定输出电压档位、窃电方式,、接线方式,通过控制输出模块控制电源输出到对应的挂接表位处,使仿真电表运行数据与设置一致,从而达到窃电仿真的模拟。
[0052]在本实施例中,窃电数学模型数据库是一个必要的模块,为便于公众及本领域技术人员理解、实施本发明所提供的技术方案,进一步对窃电数学模型数据库做如下解释和说明。
[0053]从电能表的基本计量原理和电功率(P = UIcosC>)可知,一块电能表能否正确计量是由电压、电流、功率因数三要素和时间的乘积、安装和接线的正确性决定。因此,打破其中任何一个条件都可以使电能表慢转、停转甚至反转,从而达到窃电的目的。
[0054]根据电能计量的条件,结合电能计量的元件组成,可以归结为以下三个接线要素的影响:电压互感器(TV)接线、电流互感器(TA)接线、电能表表尾接线。在供电电压和负荷稳定的情况下,当任意一个接线要素发生变化后,施加在电能表电压线圈上的电压相量或电流线圈上的电流相量也会发生相应的改变,施加在电能表某一元件上的电压相量或电流相量可以看作是以上三个要素的数学函数。因此,结合每一种典型窃电方式电压、电流、功率因数的变化特征,通过P = UlcosΦ (P:有功功率,单位为kW ;u:电压有效值,单位为kV;1:电压有效值,单位为A;C0S?为功率因数)这个函数即可建立起一个描述电能计量接线的窃电数学模型数据库。
[0055]建立窃电数学模型数据库,设计实际接线方式的切换,设计开发计算机操作软件,将以前手动接线方式转变为计算机软件和窃电模拟硬件平台相结合方式。当客户端输入的某一个变量发生改变后,MCU模块就可以根据窃电数学模型数据库计算出各个电压、电流之间的相位关系和幅值关系,从而得出各种组合的接线图、相量图、功率表达式和更正系数。
[0056]根据窃电数学模型数据库,我们通过计算机软件和窃电模拟器相结合的方式实现。计算机软件嵌入数据库函数,根据窃电模拟接线要求向继电器矩阵模块和阻抗变换模块发送指令,继电器矩阵模块和阻抗变换模块接受指令切换相应的继电器接入阻抗并完成接线,输出结果呈现在仿真电能表。
[0057]对应的,本发明还提供一种窃电模拟仿真装置,该窃电模拟仿真装置可以实施前述的窃电模拟仿真方法。具体如下:
[0058]参见图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,如图3所示,该窃电模拟仿真装置包括:MCU模块1、继电器矩阵模块2和阻抗变换模块3 ;
[0059]所述M⑶模块I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2和阻抗变换模块3。
[0060]所述继电器矩阵模块2是由众多继电器组合而成的矩阵;用于根据所述MCU模块I的指令驱动继电器动作完成接线方式的转换。
[0061]所述阻抗变换模块3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I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。
[0062]本发明提供的窃电模拟仿真装置从实用的角度出发,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可以对各种窃电手段进行仿真模拟还原,通
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