CN105044416A - 一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法，一，将电网电压信号接入电能表，寻找电压信号的向上的过零点，并记录满足数量可绘制一个波形的采样值；二，将一的采样值的绝对值累计之后乘以系数K，得出瞬时电压U；三，用额定电压的最大瞬时值与电压U的比值K1,然后将步骤一采样采样值乘以K1后记录；四，将三得到的值相邻间的两个相减，得差值；五，计算出标准电网电压正弦信号满足数量可绘制一个波形的理论AD采样值，计算相邻两个点之间的差，得差值；六，将四、五得出的两组差值进行比较，得出波形失真率；七，根据六的波形失真率判断是否存在窃电。可以实时的、高精度的检测是否存在窃电。

Description

一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法

技术领域

本发明属于电力领域，涉及一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法。

背景技术

现实中，总是有人利用各种手段窃电，来损公肥私，如何判断窃电处是个麻烦的问题，而有的窃电发生时会使得电压信号产生畸变，造成波形失真。可以利用波形失真率判断是否存在窃电，要是用DSP等高速器件作为处理器，虽然信号的实时分析处理较方便，但成本高，电能表里MCU处理器才是最佳选择，但与DSP等高速器件相比，运行速度低，不宜用于信号的实时分析处理。

发明内容

本发明为克服以上技术问题，提出利用带有MCU处理器电能表检测是否存在窃电现象的一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法。

技术方案：一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法，电能表采用MCU处理器，步骤一，将电网电压信号接入电能表，寻找电压信号的向上的过零点，并记录满足数量可绘制一个波形的采样值；步骤二，将步骤一的采样值的绝对值累计之后乘以系数K，得出瞬时电压U；步骤三，用额定电压的最大瞬时值与电压U的比值K1,然后将步骤一采样采样值乘以K1后记录；步骤四，将步骤三得到的值相邻间的两个相减，得差值；步骤五，计算出标准电网电压正弦信号满足数量可绘制一个波形的理论AD采样值，计算相邻两个点之间的差，得差值；步骤六，将步骤四、步骤五得出的两组差值进行比较，得出波形失真率；步骤七，根据步骤六的波形失真率判断是否存在窃电。

所述步骤一记录82个点的采样值；所述步骤四得到81个差值；所述步骤五采样82个点的理论AD采样值，计算相邻两个点之间的差，得81个差值；步骤六，将步骤四、步骤五得出两组81个差值。有益效果：利用了成本较低的含MCU处理器的电能表，通过得出波形失真率判断是否存在窃电，快捷方便，可以实时的、高精度的检测。

附图说明

图1是标准50Hz的电网电压信号波形图

图2是一种干扰电压波形的设备的硬件原理图；

图3是遭到图2设备干扰的电压波形图。

具体实施方式

在电网中，电压信号一般是比较标准的正弦波，如果使用一些非法手段，使电压信号产生畸变，则能达到窃电的目的。因此解决方案如下：

假设MCU对电压信号采样的采样率为4096Hz，也就是在标准的50Hz的电网电压信号接入电表时，一个正弦波可以采样约82个点。

数学建模如图1。

市电电压波形的公式如下:

Ů = U(max)*sin(w*t)------------------------公式①

Ů为实时电压，U(max)为峰值电压，w为角频率，w =2*∏*f，对公式①求导：

Ů’ = U(max)*w*cos(w*t)-------------------公式②

公式②中的Ů’是公式①中Ů对应的斜率，从公式②中可以发现，斜率与最大电压、频率有关，而在实际电网中，U(max)是变量，得把U(max)对斜率的影响去掉，换言之，不能让电压的变化影响到斜率的判断，推导如下：

正弦公式：

y = A*sinx------------------------------------公式③

对公式③进行[0，∏]内求积分：

S = A*--------------------------------公式④

积分的结果：

S = -A*cos(∏)-(-A*cos(0))=2A → S＝2A

上述推导的物理意义表示，在半个正弦波内的面积为其最大幅值的2倍，而电能表在一个正弦周期内对信号采样82个点，可近似的认为82个点AD值的总和乘上固定系数K为当前电压最大值：

U(max) = K*--------------------------------公式⑤

实际算出的电压最大值与额定电压最大值进行比较，然后将采样到的AD值同比例进行放大或者缩小，这样就解决了在不同电压下，相同波形各点斜率不同的问题。

为了方便计算，实际上不需要算各点的斜率，而是计算两个采样点之间的AD差值，即默认两个采样点之间的时间间隔为1，这样可以减少MCU的运算量。

处理流程如下：

<1> 计算出标准电网电压正弦信号82个点的理论AD采样值。

<2> 计算相邻两个点之间的差值（类似于求斜率），并将这81个差值保存起来，用于后续计算

<3> 寻找电压信号的向上的过零点，并保存82个点的采样值。

<4> 将采样到的82个点的绝对值累计之后乘以系数K（K与实际硬件有关系）得出瞬时电压U。

<5> 计算出额定电压的最大瞬时值与电压U的比值K1,然后将采样到的82个点的原始值乘以K1后保存起来。

<6> 将处理过后的82个点的采样AD值做步骤<2>相同的算法。

<7> 将步骤<2>和步骤<6>计算出的两个81个点的差值一一比较，到此可计算波形失真率。

得到波形失真率后用来判断是否存在窃电，多选几个测量点就能知道具体的窃电点位置。

需要注意的是：在波形采集的时候，缓存中需要存放的是一个完整的波形数据，因此需要在信号向上过零的时候起开始保存数。

本方法的应用示例：

存在一种干扰电压波形的设备，其硬件原理图如图2所示，将其输出端口接到正常工作的电能表电压接入端子，此设备通电工作时将会产生畸变的波形，从而达到影响电能表正确计量的目的。调节滑动变阻器还能改变波形的畸变程度。部分波形图如图3所示，通过本方法，可以得知在这种畸变状态下，波形失真率约为30%，调节供电的电压，失真率没有明显变化，30%的失真率超过预先设定的阈值，将产生事件并上报供电管理中心，或者电能表自动进入惩罚计量的状态，达到防止窃电的目的。

Claims (2)

1.一种利用电能表电压波形检测窃电与否的方法，电能表采用MCU处理器，其特征是：步骤一，将电网电压信号接入电能表，寻找电压信号的向上的过零点，并记录满足数量可绘制一个波形的采样值；步骤二，将步骤一的采样值的绝对值累计之后乘以系数K，得出瞬时电压U；步骤三，用额定电压的最大瞬时值与电压U的比值K1,然后将步骤一采样采样值乘以K1后记录；步骤四，将步骤三得到的值相邻间的两个相减，得差值；步骤五，计算出标准电网电压正弦信号满足数量可绘制一个波形的理论AD采样值，计算相邻两个点之间的差，得差值；步骤六，将步骤四、步骤五得出的两组差值进行比较，得出波形失真率；步骤七，根据步骤六的波形失真率判断是否存在窃电。

2.根据权利要求1所述的利用电能表电压波形检测窃电与否的方法，其特征是：所述步骤一记录82个点的采样值；所述步骤四得到81个差值；所述步骤五采样82个点的理论AD采样值，计算相邻两个点之间的差，得81个差值；步骤六，将步骤四、步骤五得出两组81个差值。