专利名称：用电管理装置以及用电管理方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统用配电自动化、负荷控制、需求侧管理，具体涉及用电管理装置以及用电管理方法。
背景技术：
目前常用的窃电手段是在计量二次回路做手脚，而防窃电手段主要采用机械封闭式防范，人员巡查，利用监测设备对计量回路电流有无、电流突变、电压下降或突变，以及电量对比判别方法等。其中，电流回路的正常与否是最难判定的，因为负荷的性质千差万别，仅用“有无电流”、“电流突变”等为依据，十分不可靠，存在很大的歧义性。由于窃电行为的随机性和手段的复杂性，上述方法和技术均不能及时有效地进行判别和告警，从而造成供电企业电能量的损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是保护电流测量回路免受侵害，提出了用电管理终端以及用电管理方法这样一种简单可靠并容易实施的技术来克服现有技术中的上述缺陷。
根据本发明的一方面，提供一种用电管理装置，其包括三支线路电流监测互感器、零序电流互感器、与多功能电能表通讯的用电管理终端，其中所述用电管理终端还构造为实现下述处理过程通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流和通过零序电流互感器采集的零序电流值，分别得到合成零序电流值和实测零序电流值，并计算出上述合成零序电流值与上述实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
根据本发明的另一方面，还提供一种用电管理方法，其包括步骤通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流，计算合成零序电流值；通过零序电流互感器采集的零序电流值，计算出实测零序电流值；计算出上述合成零序电流值与实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
附图1是本发明用电管理装置的应用接线示意图；附图2是本发明用电管理装置的用电管理终端的内部结构示意图；附图3是本发明用电管理装置中线路电流数据采集及计算的流程图；附图4是本发明用电管理装置中零序电流数据采集及计算的流程图；以及附图5是本发明用电管理装置越限判断的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图来具体描述发明电管理装置以及用电管理方法的具体实施方式
，其中相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。
附图1是本发明用电管理装置的应用接线示意图。附图1示出了一种对用电情况进行监测控制和管理的装置，其包括在配电变压器4低压侧输出端或低压用户电源进线端安装的四支相电流互感器，即，三支线路电流监测互感器CTa、CTb、CTc和零序电流互感器CT0；以及通过串行通讯接口与多功能电能表3通讯的用电管理终端1。用电管理终端1有12个信号接入端子，分别为电流输入端Ia+、Ia-、Ib+、Ib-、Ic+、Ic-，电压输入端Ua、Ub、Uc、N和零序电流信号输入端I0+、I0-。监测互感器和零序电流互感器安装于配电变压器低压侧的输出端，互感器的二次侧通过导线分别连接到用电管理终端1的电流输入端及零序电流输入端。用电管理终端1的电压输入端通过导线连接到现场的电量计量回路2的电压测量点。
所述用电管理终端1被构造为通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流和通过零序电流互感器采集的零序电流值，分别得到合成零序电流值和实测零序电流值，并计算出上述合成零序电流值与上述实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
附图2是本发明用用电管理装置中的电管理终端(数据采集部件)的内部结构示意图，其中信号调理电路5可将强电信号转变成A/D转换电路6可以接受的弱电信号，进行必要的限幅和滤波。A/D转换电路6在微控制器7控制线的控制下将模拟信号转变成离散的数字信号，并通过数据线送入微控制器7，微控制器7对从A/D转换电路6送来的数据信号进行计算处理。微控制器7通过用电管理终端1采集的三相电流和通过零序电流互感器采集的零序电流值，计算出合成零序电流值，并计算出合成零序电流值与从零序电流互感器采集的零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，并判断电流回路是否工作在正常状态，是否受到侵害。当上述差值小于或等于所述阈值时，则判断电流回路正常，而当上述差值大于所述阈值，则判定电流回路不正常。
此外，微处理器7可通过远程通讯接口8与远方主站进行通讯，也可以通过串行通讯接口9与电量计量回路2的多功能电能表3进行数据通讯。微处理器7也可具有报警单元，用于在电流回路不正常时进行报警。
用电管理终端1工作时采集三相电压、三相电流和零序电流，以通过用电管理装置中的用电管理终端计算出电压、电流的有效值、有功电量值等电参数，并根据三相电流Ia、Ib、Ic的矢量和计算出零序电流值。正常情况下此计算出的零序电流值应与从零序电流互感器CT0采集的有效值相等。如果该整个电流回路中的任意回路发生开路、短路，都会破坏这一相等的条件，从而可判断电流回路是否工作在正常状态，是否受到侵害。
具体地，在三相四线制供电系统中，零序电流与线电流满足以下关系I·0=I·a+I·b+I·c,]]>测量互感器二次电流同样满足上式的关系。当用电管理终端1工作时采集测量互感器(包括零序电流互感器)二次侧电流，模拟量经过A/D转换器形成一系列离散的数字量，将同一时刻三相线电流的数字量(矢量值)相加即可得到一系列可用于计算的零序电流的数字量(矢量值)，对一个周期内的零序电流数字量进行积分运算，就可得到数字合成的零序电流的有效值，对于从零序电流互感器经A/D转换直接采集到的数字量进行积分运算，就可得到零序电流的有效值。
在正常情况下，合成与直接采集的零序电流值应当相等，当任意一个电流回路出现问题时都会破坏这一相等的条件，也就为判断电流测量回路是否正常提供了有效的判据。也就是说，用电管理终端1采集三相电流Ia、Ib、Ic并计算出矢量和，同时采集、计算出从零序电流互感器CT0处得到的零序电流值，将计算出的零序电流值与从零序电流互感器CT0采集的零序电流值进行比较，当差值小于设定阈值时认为电流回路正常，当差值超过阈值则判定电流回路不正常。
此外，本发明用电管理装置的结构不限于上述实施例中具体结构，例如，其中的用电管理终端的具体构成可以有不同于附图2的具体构成，也可以使用本领域公知的其他构成方式。
下面参考图3-5来详细地描述本发明的用电管理方法。
附图3示出了本发明用电管理方法中有关线路电流数据采集及计算的流程图。如图所示，在步骤S1启动采集数据，在步骤S2，读取A/D转换电路6所转换的数据，将连续的模拟量转变成离散的数字量。在步骤S3每周波采集n点以取得计算所必须的数据点数。如果步骤S3中的每周波采集n点完成，则在步骤S4通过下面的公式(1)来修正采集误差合成第i点的合成数据I0。
I0i＝ka*Iai+kb*Ibi+kc*Ici(1)在步骤S5通过公式(2)来计算合成及各相线电流的有效值。
Im=kct·1n·Σi=1nImi2---(2)]]>最后在步骤S6得到电流Ia、Ib、Ic以及合成零序电流值I0的有效值。
在上面的公式(1)和(2)中，n是预置每周波采集点数，i是自然数，即，i＝1...n，ka、kb、kc为各相的修正系数，Iai、Ibi、Ici为每周波相电流Ia、Ib、Ic的第i点数据，I0为合成的零序第i点数据，Im为电流有效值，Imi为m相在第i点的数据，m为a、b、c、0，以及Kct为电流互感器变比。
在本发明中，只需计算出合成数据I0的有效值，即只计算m＝0时的零序电流值I0。
另外，如果步骤S3中的每周波采集n点没有完成，则返回步骤S2，再读取A/D转换电路6所转换的数据，重复执行以上过程，直到获得电流Ia、Ib、Ic以及合成零序电流值I0的有效值。
附图4示出了本发明用电管理方法中有关零序电流数据采集及计算的流程图。如图所示，在步骤S11启动采集数据，在步骤S12，读取A/D转换电路6所转换的数据，将连续的模拟量转变成离散的数字量。在步骤S13每周波采集n点以取得计算所必须的数据点数。如果步骤S13中的每周波采集n点完成，则在步骤S14通过下面的公式(3)来计算实测零序电流的有效值Is0，并在步骤S15得到实测零序电流的有效值Is0。
Is0=kct0·k0·1n·Σp=1nI0p2---(3)]]>其中，n为预置每周波采集点数，p为自然数，即，p＝1...n，k0为修正系数，I0p为每周波Is0第p点数据，Is0为实测零序电流有效值，以及kct0为零序电流互感器变比。
另外，如果步骤S13中的每周波采集n点没有完成，则返回步骤S21，再读取A/D转换电路6所转换的数据，重复执行以上过程，直到得到实测零序电流的有效值。
现在参考附图5来具体描述本发明用电管理方法中有关越限判断的流程图。如图所示，在步骤S21开始用电管理终端越限判断流程，并在步骤S22，从图3和4的计算流程所得到合成数据I0及的有效值Is0。在步骤S23通过公式ΔI0＝I0-Is0来计算合成数据与实测零序电流的差值。在步骤S24中判断上述差值是否大于预置越限值G，即|ΔI0|＞G是否成立。如果步骤S24中判断上述差值大于预置越限值，则形成报警信息，并记录和报警。如果步骤S24中判断上述差值并不大于预置越限值，则流程返回到步骤S22，再重复上述程序。
综上所述，在本发明的上述用电管理方法中，用电管理终端首先采集三相电流Ia、Ib、Ic并计算出矢量和，同时采集、计算出从零序电流互感器处得到的零序电流值，将计算出的零序电流值与从零序电流互感器采集的零序电流值进行比较，当差值小于或等于设定阈值时认为电流回路正常，当差值超过阈值则判定电流回路不正常。从而在线路出现状况时能及时有效地进行判别和告警。
尽管已对本发明进行描述，但上述描述只是为了说明的目的，本发明不限于上述结合附图的具体描述。本领域普通技术人员可以对其进行各种改变而不脱离本发明的精神，本发明的保护范围由后附的权利要求书来限定。
权利要求
1.一种用电管理装置，其包括三支线路电流监测互感器(CTa、CTb、CTc)、零序电流互感器(CT0)、与多功能电能表(3)通讯的用电管理终端(1)，其中所述用电管理终端(1)构造为实现下述处理过程通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流和通过零序电流互感器采集的零序电流值，分别得到合成零序电流值和实测零序电流值，并计算出上述合成零序电流值与上述实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
2.根据权利要求1所述的用电管理装置，其中所述用电管理终端还构造为当上述差值小于或等于所述阈值时，则判断电流回路正常，而当上述差值大于所述阈值，则判定电流回路不正常。
3.根据权利要求2所述的用电管理装置，其中用电管理终端(1)有12个信号接入端子，分别为三相正负电流输入端，三相电压输入端，以及零序正负电流信号输入端，用电管理终端的电压输入端连接到电量计量回路(2)的电压测量点。
4.根据权利要求3所述的用电管理装置，其中在配电变压器(4)低压侧输出端或低压用户电源进线端安装所述四支互感器，所述互感器的二次侧连接到用电管理终端(1)的电流输入端及零序电流输入端。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用电管理装置，其中所述用电管理终端包括信号调理电路(5)、A/D转换电路(6)和微控制器(7)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的用电管理装置，其中所述用电管理终端还具有报警单元，用于在电流回路不正常时进行报警。
7.一种用电管理方法，其包括步骤通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流，计算合成零序电流值；通过零序电流互感器采集的零序电流值，计算出实测零序电流值；计算出上述合成零序电流值与实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
8.根据权利要求7所述的用电管理方法，其中当上述差值小于或等于所述阈值时，则判断电流回路正常，而当上述差值大于所述阈值，则判定电流回路不正常。
9.根据权利要求8所述的用电管理方法，其中通过公式I0i＝ka*Iai+kb*Ibi+kc*Ici和Im=kct·1n·Σi=1nImi2]]>来计算合成零序电流值，其中n是预置每周波采集点数，i是自然数，即，i＝1...n，ka、kb、kc为各相的修正系数，Iai、Ibi、Ici为每周波相电流Ia、Ib、Ic的第i点数据，I0为合成的零序第i点数据，Im为电流有效值，Imi为m相在第i点的数据，m为0，以及Kct为电流互感器变比。
10.根据权利要求8所述的用电管理方法，其中通过公式Is0=kct0·k0·1n·Σp=1nI0p2]]>来计算实测零序电流值，其中n为预置每周波采集点数，p＝1…n，k0为修正系数，I0p为每周波Is0第p点数据，Is0为实测零序电流有效值，以及kct0为零序电流互感器变比。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的用电管理方法，其中在电流回路不正常时通过报警单元进行报警。
全文摘要
本发明涉及用电管理装置以及用电管理方法，其在线路出现状况时能及时有效地进行判别和发出告警，所述电管理装置包括三支线路电流监测互感器(CTa、CTb、CTc)、零序电流互感器(CT0)、与多功能电能表(3)通讯的用电管理终端(1)，其中所述用电管理终端还构造为实现下述处理过程通过三支线路电流监测互感器采集的三相电流和通过零序电流互感器采集的零序电流值，分别得到合成零序电流值和实测零序电流值，并计算出上述合成零序电流值与上述实测零序电流值之间的差值，以及将所计算的上述差值与预先设置的阈值相比较，以判断电流回路是否正常。
文档编号G01R29/16GK1782722SQ20041009787
公开日2006年6月7日 申请日期2004年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者黄大钢, 范红, 王新 申请人:中国电力科学研究院