基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置及模拟方法

1.本发明涉及窃电模拟装置技术领域，具体的说，是涉及基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置及模拟方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。
3.窃电的社会危害性极大,损害了供电企业的合法权益，导致了国有资产大量流失和经济损失。可见，窃电不仅关系到供电企业的经济效益和公众形象，更关系到整个电网安全和社会和谐稳定。目前，窃电手段日益高科技化、产业化、隐蔽化，面对严峻的窃电形势，用电检查人员需要在反窃电知识和技能上得到及时更新和提高，才能适应反窃电形势的新需求，达到降损增效的目的。
4.串半波整流型窃电是近年新发现一种新型窃电手段，通过在主回路安装“伪节能”设备，改变交流电的信号波形，将主回路正常正弦波转变为半波状态，二次计量回路的信号波形发生畸变，导致电能少计量。此窃电设备可安装于计量回路后端、负荷设备前段的任意部位，窃电手段极其隐蔽，窃电手法常见高供低计专变用户或带互感器动力用户，传统反窃电手段难以发现。目前，如何通过生动直观且易于复制和推广的形式，对负责用电检查和计量岗位的电力职工以及供用电技术专业的学生进行新型窃电原理和反窃电技术的培训仍然是一个亟待解决的难题。
5.由于窃电模拟过程中需要涉及到电流互感器，一旦发生二次开路对设备和人身安全都会构成威胁；模拟现场采用变频大功率节能柜，重量在几百斤，体积大，使用不便，不宜作为教具使用；现有技术多采用钳形表测量互感器二次侧的电流数据，而钳形表只能读电流值，即使比对电流互感器的一二次电流也只能发现变比和铭牌不一致，无法显示失真波形。而采用三相四线计量电能表则存在接线复杂，三相全接线工艺复杂，线多不易展现，不容易培训的问题。


技术实现要素：

6.本发明为了解决上述问题，提出了基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置及模拟方法，既能展现原理又能进行反窃演示和数据直观展示，且携带方便。
7.为了实现上述目的，在一些实施方式中，本发明采用如下技术方案：
8.基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置，包括：依次连接的电源模块、单相调压器、变压器和整流器；所述整流器分别连接第一电流互感器和第二电流互感器；第一电流互感器与第一电能表连接；第二电流互感器与第二电能表连接。
9.所述第一电能表的a、b、c三相表尾端串联连接，第一电流互感器的线圈二次侧输出端串联连接第一电能表的a、b、c三相端子，从而三相电流相同，电能表实现正常电能计量。
10.所述第二电能表的a、b、c三相表尾端串联连接，第二电流互感器的线圈二次侧输出端串联连接第二电能表的a、b、c三相端子，从而三相电流相同，电能表实现正常电能计量。
11.所述第一电流互感器为dbi电流互感器，第二电流互感器为低压电流互感器。
12.在另一些实施方式中，本发明采用如下技术方案：
13.基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟方法，包括：
14.闭合空气开关，电源电压依次经过调压器、变压器和整流器后，分别输出半波至第一电流互感器和第二电流互感器；
15.第一电流互感器和第二电流互感器二次侧分别感应出半波电流，电流流入第一电能表和第二电能表；
16.通过按键，读取并展示第一电能表和第二电能表中的数据(实时电流值和电度值)并进行比较，实现窃电模拟的同时，对第一电流互感器和第二电流互感器的模拟效果进行对比。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.(1)本发明装置构造简单，既能展现原理又能进行反窃演示和数据直观展示，且可携带，可观易懂。
19.(2)本发明采用了变压器升流装置和mdc整流器接入电路来模拟现场窃电装置“节能柜”，使用整流器来模拟现场“节能柜”对电路电流的畸变，将整流器造成的半波直流传入到电路中，使普通电流互感器磁路饱和，从而达到模拟现场影响计量的效果。这样做将现场笨重巨大的节能柜用轻便易得的成品代替，大大简化了实验装置，更便于日常教学工作。
20.(3)在实验线路中接入两只同批次型号三相四线智能电能表模拟现场计量用电能表，该电能表分为独立的abc三相，在此次实验中相同电流串入三相，且三相电流平衡。这样做在复原了现场的情况下大大简化接线，节约互感器。同时使用两组电能表数据实现对照，直观展现窃电和反窃电的实际效果。
21.(4)采用电流变比为150a/5a或100a/5a或200/5的电流互感器，这样做是真实模拟现场的电流；同时使磁路更加容易饱和，即使使用整流器模拟也能复原现场情况。
22.(5)本发明为促进串直流窃电的防范、提高国家能源计量准确度、降低供电线损和提高供电效率提供了有效服务。促进高耗能高污染企业技术升级，节能减排，减少窃电以保证公平的产品竞争市场，实现碳中和，促进碳达峰，并实现用于各种电力职工用电检查计量岗位的职工培训，学员和职业教育供用电技术方向的学生的反窃电培训，更可以整合为成熟模块化教具。
23.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
25.图1是本发明实施例中的基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置结构示意图。
具体实施方式：
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
29.实施例一
30.根据本发明的实施例，公开了一种基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟装置的实施例，参照图1，包括：依次连接的电源模块、单相调压器、变压器和整流器；所述整流器分别连接第一电流互感器和第二电流互感器；第一电流互感器与第一电能表连接；第二电流互感器与第二电能表连接。
31.其中，电源模块包括串联连接的空气开关和漏电保护器；漏电保护器的输出端连接单相调压器，本实施例使用1000w大功率单相调压器，额定容量为1kva。拥有0
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250v的可调范围，可根据教学内容或模拟需要进行电压的调整，用以模拟不同电压等级下串直流窃电的实际情况，足以满足日常教学需求。另外，其导电性强，电阻率低，电流波形不失真，能够提升模拟装置准确度；导热性强，强度高，可长时间使用，能够提升教具安全性。
32.单相调压器的输出端连接变压器的原边，变压器的副边连接整流器，变压器的作用是升流；本实施例采用了一个mdc整流器接入电路来模拟现场窃电装置“节能柜”的整流部分模块。
33.使用整流器改变交流电的信号波形，将主回路正常正弦波转变为半波直流状态，使得二次计量回路的信号波形发生畸变，导致电能少计量；将整流器造成的半波传入到电路中使互感器磁路饱和，从而达到模拟现场影响计量的效果。
34.这样做将现场笨重巨大的节能柜用轻便易得的成品代替，大大简化了实验装置，更便于日常教学工作。
35.整流器的输出分别连接第一电流互感器和第二电流互感器；两者均为电流变比为相同的电流互感器，采用电流变比为150a/5a或100a/5a或200/5的电流互感器，这样做是真实模拟现场的电流；同时使磁路更加容易饱和，即使使用整流器模拟也能复原现场情况。
36.本实施例中，第一电流互感器采用dbi电流互感器；dbi(dc bias insensitive)抗直流偏磁型电流互感器是指计量性能不受一次电流中直流分量影响的电磁式电流互感器。因此具有抗直流偏磁能力强、高直流分量情况下计量准确优点。让实验更加精准更具有说服力。
37.第二电流互感器采用低压普通型电磁式电流互感器；采用dbi电流互感器和低压电流互感器进行对比，能够更加直观的对照实验效果明显，两者误差超过50％以上，切换简单，安全性高，功能新颖实用。
38.第一电流互感器的二次侧线圈与第一电能表连接，第二电流互感器的二次侧线圈与第二电能表连接；本实施例中，第一电能表和第二电能表均采用三相四线智能电能表模拟现场计量用电能表，该电能表分为独立的abc三相，本实施例中输出端串联连接第一电能表的a、b、c三相端子。参照图1，第一电能表尾端的a、b、c三相串联连接，电流相同。第一电流互感器的次级线圈输出端串联连接第一电能表的a、b、c三相；从而三相电流相同，电能表实现正常电能计量。第二电能表与第二电流互感器的连接方式也是如此。
39.这样做在复原了现场的情况下大大简化接线，节约互感器。同时使用两组电能表数据实现对照，直观展现窃电和反窃电的实际效果。
40.采用三相四线智能电能表能够显示电度数、电流等实时数据；可以直观的展示串直流窃电的数据，模拟展示窃电效果；同时，两个电能表数据进行对比，且误差明显，能够直观展示两种电流互感器的窃电模拟效果。
41.实施例二
42.根据本发明的实施例，公开了一种基于两种电流互感器效果对比的窃电模拟方法的实施例，包括以下过程：
43.(1)闭合空气开关，220v电源电压依次经过调压器、变压器和整流器后，分别输出半波至dbi电流互感器和低压电流互感器；
44.其中，调压器的作用为：根据教学内容或模拟需要进行电源电压的调整，用以后续升流模拟不同电流值下串直流窃电的实际情况；
45.变压器的作用为：变压器功能为反向升流功能，使原边的小电流变为副边的大电流。
46.整流器的作用为：改变正常交流电的信号波形，将主回路正常正弦波转变为半波状态，使得二次计量回路的信号波形发生畸变，导致电能少计量。
47.dbi电流互感器和低压电流互感器分别将半波电流感应至第一电能表和第二电能表；第一电能表和第二电能表对感应到的电压电流数据和波形进行展示。
48.读取第一电能表和第二电能表中的数据并进行比较，实现窃电模拟的同时，对dbi电流互感器和低压电流互感器的模拟效果进行对比。
49.实验结果表明，dbi电流互感器相比于普通的低压电流互感器，dbi互感器可以根据实验环境和条件使用磁路饱和度小，基本正常计量电流值，可以使串半波畸变在大负载时仍能保证误差限。从而防范效果好，实验结果展现准确，直观对比。通过实验发现，普通电磁互感器和dbi互感器对比，电流在互感器一次满负荷时，二次电流误差在一倍左右，即电流少计量一半以上，。
50.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。