一种应用于三相电能表窃电模拟实验装置的制作方法

本实用新型涉及电能表窃电模拟技术领域，具体涉及一种应用于三相电能表窃电模拟实验装置。

背景技术：

随着社会经济的快速发展，科学技术的进步，各行各业都对电量需求不断增加，电价不断上涨。不乏商埠、企业和个人通过窃电方式降低用电费用，从近年来发现和处理的各种窃电案件来看，窃电手段呈现科技含量高，隐蔽性强的特点。在现场的电力稽查工作中，稽查人员现场勘测结果往往不尽如人意，供电可靠性和电力资源安全性受到威胁，有些窃电者还专门钻法律空子，想方设法逃避应有的惩罚；因此，防治窃电问题已成为一个不容忽视的、迫切需要解决的重要课题。

目前，窃电方式具有多元化，隐蔽性强等特点，对电能表防窃电的要求也越来越高；为了防止通过电表窃电，就需要将常见的各种窃电方式表达出来，同时现场稽查人员现有的知识水平和专业技能无法适应当前现场勘查需要，亟需一种可以模拟检测隐蔽性强、科技含量高的窃电方式的设备，供稽查人员学习、熟悉窃电方式方法，以及练习快速排查、准确定位问题的装置，现有技术是采用人工手动接线，操作繁杂且不安全。

技术实现要素：

（一）解决的技术问题

本实用新型提供一种应用于三相电能表窃电模拟实验装置，以解决背景技术中提到的实际问题。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于三相电能表窃电模拟实验装置，包括仿真装置，所述仿真装置内部设有主板控制单元及与所述主板控制单元电连接的程控电源控制单元、通信控制单元、表计内部窃电仿真电路，所述表计内部窃电仿真电路包括电压接线窃电模拟电路和电流接线窃电模拟电路。

进一步的，所述电压接线窃电模拟电路包括三相电压开路模拟电路和三相电压错相模拟电路。

进一步的，所述三相电压开路模拟电路内包括三极管，所述三极管的发射极接地，集电极分别与二极管正极和继电器开关连接，所述继电器开关与二极管并联连接，且所述继电器开关分别设置于单相电压回路接口处。

进一步的，所述三相电压错相模拟电路包括三极管，所述三极管的发射极接地，集电极分别与二极管正极和继电器开关连接，所述继电器开关与二极管并联连接，且所述继电器开关设置于三相电压回路接口处。

进一步的，电流接线窃电模拟电路包括三相电流开路模拟电路和三相电流错相模拟电路。

进一步的，所述三相电流开路模拟电路包括三极管，所述三极管的发射极接地，集电极分别与二极管正极和继电器开关连接，所述继电器开关与二极管并联连接，且所述继电器开关设置于单相电流互感器回路的接口处。

进一步的，所述三相电流错相模拟电路包括三极管，所述三极管的发射极接地，集电极分别与二极管正极和继电器开关连接，所述继电器开关与二极管并联连接，且所述继电器开关设置于三相电流回路的接口处。

（三）与现有技术相比具有以下有益效果

本实用新型提供一种应用于三相电能表窃电模拟实验装置，应用于三相电能表窃电模拟实验装置可以实现对现场各种科技含量高，隐蔽性强的电能表窃电类型的模拟实验，使用方便，安全可靠，具有很好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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。

图1为本实用新型仿真装置内部结构位置示意图；

图2为本实用新型原理结构示意图；

图3为本实用新型表计内部窃电仿真电路中的电压窃电模拟电路原理图；

图4为本实用新型表计内部窃电仿真电路中的电流窃电模拟电路原理图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10-仿真装置、20-主板控制单元、30-通信控制单元、40-内嵌工程机、50-程控电源控制单元、60-表计内部窃电仿真电路、70-三相电能表模拟区、61-电压接线窃电模拟电路、62-电流接线窃电模拟电路、63-采样电阻阻值改变窃电模拟电路、64-计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路、65-表计内部ct改变窃电模拟电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：所述应用于三相电能表窃电模拟实验装置包括仿真装置10、设于所述仿真装置10内部的主板控制单元20、通信控制单元30、内嵌工程机40、程控电源控制单元50、表计内部窃电仿真电路60和三相电能表模拟区70。

所述仿真装置10的外侧提供不同的类型用户模拟区未标示，这些仿真模拟区可以分别对应相应的培训工位，所述多个仿真模拟区分别形成高供高计模拟区、居民低压模拟区、高供低计模拟区，这些模拟区又同时各自包含5个仿真模拟电路以及一个参考表计，分别为电压接线窃电模拟电路、电流接线窃电模拟电路、采样电阻阻值改变窃电模拟电路、计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路、表计内部ct改变窃电模拟电路。仿真装置上的内嵌工程机是具有多点触控屏的一体机，具有智能化操作平台，操作简单快捷安全稳定，满足更多日常互动展示需求，支持7×24小时不间断流畅运行，所述程控电源控制单元是分布式程控电源系统，可以根据实际需要设置电压、电流值的大小和设置电压、电流相位角度，通信控制单元可支持以太网通信、rs232通信、rs485通信等。可以根据需要调用各个通信口，所述表计内部窃电模拟电路可以模拟表计内部的各种窃电现象，可以全场景的培训或者根据实际需要针对性的培训，表计内部的窃电模拟电路中的电流互感器是根据场景需求的定制版，可以根据实际需要灵活切换互感器变比，真实还原现场窃电的场景，表计内部窃电模拟电路可以通过内嵌的工程机调用主站系统中的表计内部计量回路来模拟现场各种窃电现象。

三相电能表窃电仿真模拟区中涵盖高供高计用户、居民以及三相商业用户、高供低计用户，将各种类型的电能表内部窃电方式再现在仿真装置上，表计内部窃电模拟电路包括：电压接线窃电模拟电路、电流接线窃电模拟电路、采样电阻阻值改变窃电模拟电路、计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路、表计内部ct改变窃电模拟电路等，实现对营销相关专业人员理论和实际反窃电工作方法的培训。窃电仿真模拟区中带有参考表计，可以通过内嵌的工程机调用主站系统中的表计内部计量回路来下发表计内部参数更改命令，然后在参考表计上查看验证，真实体验窃电时表计内部元件参数更改后表计现象，锻炼业务人员的动手能力，对后期的现场工作起到很大的指导作用。

其中，表计内部ct改变窃电模拟电路65可以模拟在不同的互感器变比情况下，表计计量的差异。其中ct采用的是真实可编程的ct。例如在默认变比为300:1情况下，更改为600:1的变比，使表计的电流值变小，从而使表计在计量时少计量。在使用同一电源的条件下与参考表计做对比，真实还原现场窃电场景。

电压接线窃电模拟电路61可以模拟电压接线类的各种窃电现象。例如模拟电压错相、电压短路等对表计计量有影响窃电方式，使表计少计量或者不计量。这些窃电方法都可以通过上位机下发命令实现，然后在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

电流接线窃电模拟电路62可以模拟电流接线类的各种窃电现象。例如模拟电流开路、电流短路、电流反向等对表计计量有影响窃电方式，使表计少计量或者不计量。这些窃电方法都可以通过上位机下发命令实现，然后在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

采样电阻阻值改变窃电模拟电路63可以模拟电阻阻值不断变化对表计计量产生影响的窃电现象。其包括电压采样电阻类和电流采样电阻类，其中电压采样电阻类可以模拟在不同的阻值情况下表计电压值的变化对表计计量的影响；电流采样电阻可以模拟在不同的阻值情况下表计电流值的变化对表计计量的影响。通过上位机下发命令，在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路64可以模拟采样端口异常的窃电现象。其包括电压采样端口类、电流采样端口类、芯片供电线类、spi总线类、芯片复位线类，这些窃电方法都可以影响表计的计量。其中电压采样端口可以模拟电压端口断相不工作的窃电现象；电流采样端口可以模拟电流采样端口开路不工作的窃电场景；芯片供电线可以模拟供电线路开路，表计不工作的窃电现象；spi总线可以模拟线路开路，表计不计量的窃电现象；芯片复位线可以模拟表计计量芯片复位不工作的窃电场景。通过上位机下发命令，在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

表计内部ct改变窃电模拟电路65可以模拟电流互感器在不同的变比情况下电流值的变化对表计计量的影响。其中ct采用的是真实可编程的ct，真实还原现场窃电场景。

如图3所示，图3所示的是表计内部计量回路中的电压、电流的窃电模拟电路。现对电压窃电模拟电路和电流窃电模拟电路分别以其中一相做具体的描述。具体描述如下：

对电压窃电模拟电路描述：

图3中为电压窃电模拟电路，由继电器jk1～jk5、三极管q1～q5和二极管d1～d5等组成。

图3中jk1～jk5为继电器，jk1-1～jk3-1为继电器常闭触点，jk4-1～jk4-3和jk5-1～jk5-2为常开常闭触点，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。

图3中ua1和ua1n之间通过继电器jk1控制，继电器jk1-1为常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，ua1和ua1n之间断开，常闭触点控制连接断开。

图3中ub1和ub1n之间通过继电器jk2控制，继电器jk2-1为常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，ub1和ub1n之间断开，常闭触点控制连接断开。

图3中uc1和uc1n之间通过继电器jk3控制，继电器jk3-1为常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，uc1和uc1n之间断开，常闭触点控制连接断开。

图3中ua1和ub2、ua2，ub1和uc2、ub2，uc1和ua2、uc2之间通过继电器jk4控制，连接在继电器jk4的触点上，jk4-1~jk4-3为常开常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。其可以控制ua1、ub1、uc1和ua2、ub2、uc2之间连接关系。

图3中ua2和ub0、ua0，ub2和uc0、ub0，uc2和ua0、uc0之间通过继电器jk5控制，连接在继电器jk5的触点上，jk5-1~jk5-2为常开常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。其可以控制ua2、ub2、uc2和ua0、ub0、uc0之间连接关系。

图3中控制线1从cpu出发，从上到下依次可以模拟a相电压开路、b相电压开路、c相电压开路、电压错相、电压逆相序等窃电现象，控制灵活方便。通过控制继电器jk1～jk5即可实现。

例如图3中a相电压开路，当控制信号从控制线1侧流过，经过三级管q1的集电极发送给继电器jk1信号控制端，中间并联二极管d1，其作用是保护元件不被感应电压击穿或烧坏，从而避免三极管q1的发射极发生反向击穿。继电器jk1的jk1-1为常闭触点，当接收到控制信号时继电器jk1动作，ua1和ua1n之间断开，a相电压开路。

图3中的b相电压开路和c相电压开路原理同a相相同。

例如电压错相，控制信号经过三极管q4的集电极发送给继电器jk4信号控制端，中间并联二极管d4，其作用是保护元件不被感应电压击穿或烧坏，从而避免三极管q4的发射极发生反向击穿。继电器的jk4-1～jk4-3为常开常闭触点，在接收到控制信号时继电器jk4动作，常闭触点断开，ua1和ua2、ub1和ub2、uc1和uc2之间断开，常开触点动作，ua1和ub2、ub1和uc2、uc1和ua2之间连接，使得a相电回路由ua1→ua2→ua0转变为ua1→ub2→ub0,b相电回路由ub1→ub2→ub0转变为ub1→uc2→uc0,c相电回路由uc1→uc2→uc0转变为uc1→ua2→ua0,进而产生电压错相。

例如ab电压逆相序，控制信号经过三极管q5的集电极发送给继电器jk5信号控制端，中间并联二极管d5，其作用是保护元件不被感应电压击穿或烧坏，从而避免三极管q5的发射极发生反向击穿。继电器的jk5-1～jk5-2为常开常闭触点。在接收到控制信号时继电器jk5动作，常闭触点断开，ua2和ua0、ub2和ub0之间断开，常开触点动作，ua2和ub0、ub2和ua0之间连接，使得a相电回路由ua1→ua2→ua0转变为ua1→ua2→ub0,b相电回路由ub1→ub2→ub0转变为ub1→ub2→ua0,进而产生ab电压逆相序。

图3中还可以模拟其他几相的电压逆相序。

对电流窃电模拟电路描述

图4中右侧电路为电流窃电模拟电路，由继电器jk6～jk11，三级管q6～q11，二极管d6～d11，电流互感器ct1～ct3等组成。

图3中jk6～jk11为继电器，jk6-1～jk8-1为常开触点，jk9-1～jk9-2、jk10-1～jk10-2和jk11-1～jk11-2为常开常闭触点，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。

图4中ia1’和ia2’之间通过继电器jk6控制，继电器jk6-1为常开触点，当有控制信号时，继电器动作，ia1’和ia2’之间连接，常开触点闭合，控制连接。

图4中ib1’和ib2’之间通过继电器jk7控制，继电器jk7-1为常开触点，当有控制信号时，继电器动作，ib1’和ib2’之间连接，常开触点闭合，控制连接。

图4中ic1’和ic2’之间通过继电器jk8控制，继电器jk8-1为常开触点，当有控制信号时，继电器动作，ic1’和ic2’之间连接，常开触点闭合，控制连接。

图4中ia1’和ia20、ia10，ia2’和ia10、ia20之间通过继电器jk9控制，jk9-1～jk9-2为常开常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。其可以控制ia1’、ia2’和ia10、ia20之间的连接关系。

图4中ib1’和ib20、ib10，ib2’和ib10、ib20之间通过继电器jk10控制，jk10-1～jk10-2为常开常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。其可以控制ib1’、ib2’和ib10、ib20之间的连接关系。

图4中ic1’和ic20、ic10，ic2’和ic10、ic20之间通过继电器jk11控制，jk11-1～jk11-2为常开常闭触点，当有控制信号时，继电器动作，触点从常闭拨到常开，常闭断开，常开连接在一起。其可以控制ic1’、ic2’和ic10、ic20之间的连接关系。

图4中控制线2从cpu出发，从上到下依次可以模拟a相ct二次侧电流短路、b相ct二次侧电流短路、c相ct二次侧电流短路、a相ct二次侧电流反接、b相ct二次侧电流反接、c相ct二次侧电流反接等窃电电路，控制灵活方便。通过控制继电器jk6～jk11即可实现。

例如图4中a相ct二次侧电流短路，当控制信号从控制线2侧流过，经过三级管q6的集电极发送给继电器jk6信号控制端，中间并联二极管d6，其作用是保护元件不被感应电压击穿或烧坏，从而避免三极管的发射极发生反向击穿。继电器jk6的jk6-1为常开触点，当接收到控制信号时继电器jk6动作，触点拨到常闭，ia1’和ia2’之间连接形成短路，即a相ct二次侧电流短路。

图4中的b相ct二次侧电流短路和c相ct二次侧电流短路原理同a相相同，以及电流短路的组合故障其原理也同a相相同，在此就不过多叙述。

例如图4中a相ct二次侧电流反接，当控制信号从控制线2侧流过，经过三级管q9的集电极发送给继电器jk9信号控制端，中间并联二极管d9，其作用是保护元件不被感应电压击穿或烧坏，从而避免三极管的发射极发生反向击穿。继电器的jk9-1～jk9-2为常开常闭触点，在接收到控制信号时继电器jk9动作，常闭触点断开，ia1’和ia10、ia2’和ia20之间断开，常开触点动作，ia1’和ia20、ia2’和ia10之间连通，即a相ct二次侧电流反接。

图4中的b相ct二次侧电流反接和c相ct二次侧电流反接原理同a相同，以及电流反接的组合故障其原理也同a相相同，在此就不过多叙述。

图4中还可以模拟ct二次电流开路等故障。

本电路在实现作用上还可以扩展到电压故障和电流故障的组合使用，模拟更多的窃电现象。

所述的主板控制单元20可以通过通信控制单元30与内嵌工程机40通过以太网接口进行相互通信，形成窃电仿真的模拟系统。还可以通过通信单元的rs485接口与表计内部窃电仿真电路60、程控电源控制单元50和三相电能表模拟区70进行数据的交互，实现各种窃电场景的模拟。

所述的通信控制单元30支持以太网、rs232、rs485等多种通信端口，可以配合内嵌工程机40和主板控制单元20、三相电能表模拟区70实现多种窃电现象的模拟，真实还原现场窃电的场景。

所述的程控电源控制单元50是采样分布式程控电源系统，它可以通过电源rs485线接收窃电仿真模拟系统的控制命令，可以根据实际需要灵活的改变电压、电流的数值以及各种相位角度的改变，以配合模拟窃电场景的需要。同时其可以一个电源供两个三相电能表使用，数值稳定，精度高，以便做窃电现象的对比。

所述的表计内部窃电仿真电路60包括电压接线窃电模拟电路61、电流接线窃电模拟电路62、采样电阻阻值改变窃电模拟电路63、计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路64、表计内部ct改变窃电模拟电路65。

其中所述的表计内部ct改变窃电模拟电路65采用的是根据场景需要的定制版可编程互感器，它通过rs485与通信控制单元30连接，再通过通信控制单元30用以太网与内嵌工程机40连接，即可以与窃电仿真系统建立连接。这样就可以在任意时刻响应主站系统的命令，实现切换互感器变比模拟真实窃电的场景。

电压接线窃电模拟电路61可以模拟电压接线类的各种窃电现象。例如模拟电压错相、电压开路等对表计计量有影响的窃电方法；这写窃电方法都可以通过上位机下发命令，然后在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

电流接线窃电模拟电路62可以模拟电流接线类的各种窃电现象。例如模拟电流开路、电流短路、电流反向等对表计计量有影响的窃电方法；这些窃电方式都可以通过上位机下发命令，然后在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

采样电阻阻值改变窃电模拟电路63可以模拟电阻阻值不断变化对表计计量产生影响的窃电现象。其包括电压采样电阻类和电流采样电阻类，其中电压采样电阻类可以模拟在不同的阻值情况下表计电压值的变化对表计计量的影响；电流采样电阻可以模拟在不同的阻值情况下表计电流值的变化对表计计量的影响。通过上位机下发命令，在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

计量芯片管脚端口异常窃电模拟电路64可以模拟各种采样端口异常的窃电现象。其包括电压采样端口类、电流采样端口类、芯片供电线类、spi总线类、芯片复位线类，这些窃电方法都可以影响表计的计量。其中电压采样端口可以模拟多种电压端口断相不工作的窃电现象；电流采样端口可以模拟多种电流采样端口开路不工作的窃电场景；芯片供电线可以模拟供电线路开路，表计不工作的窃电现象；spi总线可以模拟线路开路，表计不计量的窃电现象；芯片复位线可以模拟表计计量芯片复位不工作的窃电场景。通过上位机下发命令，在模拟表计上展示出来，再与参考表计做对比。通过多方面的对比，可以更加清楚的认识学习窃电现象，多方面的还原现场窃电场景。

具体地，所述表计内部窃电仿真电路60的窃电现象的实现和恢复是由仿真窃电系统通过上位机下发窃电命令，由前置机转发给主板控制单元，再由主板控制单元分辨是直接组织报文下发命令还是负责转发；若是直接组织报文下发命令通过rs485总线下发给表计内部窃电仿真电路；若只负责转发则把命令转发给仿真装置10内部的工位板未标示，由工位板组织报文命令并下发给表计内部的窃电仿真电路。最后表计内部窃电仿真电路响应命令后主动返回确认命令一层一层的返回给上位机。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。