本發(fā)明屬電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種智能電表防外部恒磁場干擾方法。

背景技術(shù)：

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，智能電表作為其重要的組成部分之一，得到越來越多的廣泛的應(yīng)用，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響電費(fèi)的計(jì)算，涉及到供電企業(yè)與用電用戶直接的利益。目前，出現(xiàn)了利用外部恒定磁場，如用多塊強(qiáng)磁鐵對智能電表進(jìn)行干擾，以影響表內(nèi)電流互感器的工作特性，進(jìn)而造成電能表計(jì)量不準(zhǔn)確或停止計(jì)量的現(xiàn)象。此種竊電手段較為隱蔽，給供電企業(yè)的反竊電查處工作造成了很大困難。

現(xiàn)階段，針對外部恒磁場造成電能表計(jì)量不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，電能表廠家多采用以下二種技術(shù)方案，第一種是采用耐直流的儀用電流互感器作為電能表內(nèi)的電流采樣元器件，使其抗干擾的能力增強(qiáng)；第二種是用屏蔽措施將電表內(nèi)的電流互感器與外部恒磁場干擾源進(jìn)行隔離。這二種方法顯然會增加智能電能表的成本，并且一旦發(fā)生了利用外部恒磁場竊電的事件，電能的少計(jì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失也不易追補(bǔ)。目前，也有相關(guān)專利提出：利用霍爾元器件檢測外部恒定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，然后根據(jù)相應(yīng)的恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和其造成的電能表誤差該變量，將信息存儲在存儲單元里，進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆劳獠亢愦艌龈蓴_方法。但是，在電能表工作且負(fù)載電流的大小不同時，具有相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度的外部恒磁場對電流互感器的計(jì)量特性影響是不同的，該方法并沒有考慮恒磁場干擾對電流互感應(yīng)計(jì)量特性影響的這個特點(diǎn)。因此，利用該方法對電量損失進(jìn)行追補(bǔ)將不夠準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能電表防外部恒磁場干擾方法，用于利用外部恒磁場干擾造成電能表計(jì)量不準(zhǔn)確情況下的電量追補(bǔ)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

電能表接入到電網(wǎng)時，電流線路上的電流為頻率是50Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波形，當(dāng)電能表的電流回路采用鐵磁結(jié)構(gòu)的電路互感器作為電流采樣單元時，在理想情況下，電流互感器二次側(cè)的采樣模擬信號可以表示為：i＝Mcos(wt+θ)，其中M為電流最大值，w為角頻率且w＝2πf＝100π，θ為初始相位角；但是，由于存在相位差和比差，電流互感器二次側(cè)的采樣模擬信號可以表示為：i_real＝αMcos(wt+θ+ψ)。其中，α為電流互感器比差引起的幅值改變系數(shù)，ψ為電流互感器相位差引起的相位改變；在施加恒磁場時，電流互感器二次側(cè)電流會發(fā)生畸變，此時電流互感器二次側(cè)的采樣模擬信號表示為：i_err＝αβMcos(wt+θ+ψ+γ)，其中β為外部恒磁場引起的幅值改變系數(shù)，γ為外部恒磁場引起的相位改變；對比可得到關(guān)系式：設(shè)i_real＝ki_err，其中k為修正后電流與修正前電流比值；確定了ψ、γ和β，可以得到k的值。

對特定型號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家的電能表，確定ψ、γ和β的方法如下：將電能表內(nèi)電流互感器作為被試品，標(biāo)準(zhǔn)電流源輸出端和電能表內(nèi)電流互感器的一次側(cè)連接，用以輸出試驗(yàn)所需的標(biāo)準(zhǔn)正弦電流波形；電流互感器的二次側(cè)和電阻R并聯(lián)，電流探頭接在電流互感器的一次側(cè)，電壓探頭接在電阻R的二端；采用至少有2個通道的示波器，寬頻電流探頭接在示波器通道1，用以顯示電流互感器的一次側(cè)電流波形；電壓探頭接在示波器通道2，通過檢測電阻R二端的電壓值，用以顯示電流互感器的二次側(cè)電流波形；試驗(yàn)時可采用磁感應(yīng)強(qiáng)度已知的強(qiáng)磁鐵靠近電流互感器對其施加外部恒磁場干擾。

試驗(yàn)按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：電流源輸出頻率為50Hz且有效值為I的標(biāo)準(zhǔn)正弦波形，相位初始值為θ，其中I的初始值為起動電流I_st；

步驟2：通過示波器通道1和通道2觀察的波形，得到α和ψ值；

步驟3：將電流互感器放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為T的位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的初始值為T_min；

步驟4：通過示波器通道1和通道2觀察的波形，得到αβ和ψ+γ的值，其中αβ為電流經(jīng)電流互感器且磁場干擾畸變引起的比差，ψ+γ為電流經(jīng)電流互感器且磁場干擾畸變引起的相位差；

步驟5：根據(jù)步驟2和步驟4得到的結(jié)果，計(jì)算β和γ的值；

步驟6：改變磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，以步長為ΔT增加，重復(fù)步驟1到步驟5，直到T+ΔT＞T_max，其中T_max為設(shè)定的外部恒磁場的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度；

步驟7：通過控制電流源輸出，改變I的值，以步長為ΔI增加，重復(fù)步驟1到步驟6，直到滿足I+ΔI＞I_max，其中，I_max為電能表最大額定電流；

通過該方法可確定外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為T且負(fù)載電流有效值為I條件下的ψ、γ和β值，將此對應(yīng)的關(guān)系表存儲在電能表內(nèi)的儲存單元。

電能表在受到外部恒磁場干擾時，通過靠近電能表內(nèi)電流互感器安裝的恒磁場檢測單元，檢測外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T；通過電表內(nèi)電流互感器檢測負(fù)載電流的有效值I，然后根據(jù)存儲在電能表內(nèi)的儲存單元內(nèi)的關(guān)系表，通過DSP計(jì)算得到k的值。

電能表在受外部恒磁場干擾下，進(jìn)行電量追補(bǔ)的方法如下：在采樣點(diǎn)n處，修正后瞬時功率為：P_real(n)＝U(n)i_real(n)＝kU(n)i_err(n)；修正后累積電能應(yīng)為：E_real(n)＝E_real(n-1)+kU(n)i_err(n)；修正前的累積電能應(yīng)為：E_err(n)＝E_err(n-1)+U(n)i_err(n)；追補(bǔ)的電能應(yīng)為：ΔE(n)＝E_real(n)-E_err(n)，以上各值可通過電能表內(nèi)的顯示單元顯示。

需要說明的是：當(dāng)電能表為三相三線或三相四線時，可采用同樣的方法；當(dāng)電能表為三相四線時，電流互感器為三個，電壓采樣單元為三個，恒磁場檢測單元為三個；當(dāng)電能表為三相三線時，電流互感器為二個，電壓采樣單元為二個，恒磁場檢測單元為二個。

本發(fā)明智能電表防外部恒磁場干擾方法的步驟如下：

步驟1：設(shè)定外部恒磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的閥值T_H；

步驟2：檢測電壓U、電流I及外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T；

步驟3：計(jì)算修正前的累積電能E_err(n)；

步驟4：如T≤T_H，則返回步驟1；如T>T_H，產(chǎn)生事件報(bào)警并執(zhí)行下面步驟；

步驟5：調(diào)用存儲單元里的關(guān)系表，根據(jù)檢測到的電流I及外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，確定ψ、γ和β的值；

步驟6：DSP根據(jù)ψ、γ和β的值，計(jì)算得到k的值；

步驟7：計(jì)算修正后瞬時功率P_real(n)及修正后累積電能E_real(n)；

步驟8：計(jì)算應(yīng)追補(bǔ)的電量ΔE(n)。

需要說明的是：在此過程中，需實(shí)時的檢測電流I和外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，以調(diào)用存儲單元里的關(guān)系表，確定ψ、γ和β的值，進(jìn)而計(jì)算k的值，進(jìn)而得到因外部恒磁場造成的電量損失并完成電量的追補(bǔ)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)方法會增加智能電能表的成本和電能的少計(jì)量造成的經(jīng)濟(jì)損失不易追補(bǔ)的問題。考慮了外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度和負(fù)載電流對電能表內(nèi)電流互感器的計(jì)量特性的影響，可用于因外部恒磁場干擾造成的電能表計(jì)量不準(zhǔn)確情況下的電量追補(bǔ)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的確定關(guān)系表的試驗(yàn)接線圖；

圖2是本發(fā)明的確定關(guān)系表的流程圖；

圖3是本發(fā)明的一種防外部恒磁場干擾電能表結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的智能電表防外部恒磁場干擾方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

圖1是本發(fā)明的確定關(guān)系表的試驗(yàn)接線圖。

對特定型號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家的電能表，確定β和γ的方法如下：將電能表內(nèi)電流互感器作為被試品，標(biāo)準(zhǔn)電流源的輸出端和電能表內(nèi)的電流互感器一次側(cè)連接，用以輸出試驗(yàn)所需的標(biāo)準(zhǔn)正弦電流波形；電流互感器二次側(cè)和電阻R并聯(lián)，電流探頭接在電流互感器的一次側(cè)，電壓探頭接在電阻R的二端；采用至少有2個通道的示波器，寬頻電流探頭接在示波器通道1，用以顯示電流互感器的一次側(cè)電流波形；電壓探頭接在示波器通道2，通過檢測電阻R二端的電壓值，用以顯示電流互感器的二次側(cè)電流波形；試驗(yàn)時可采用磁感應(yīng)強(qiáng)度已知的強(qiáng)磁鐵靠近電流互感器對其施加外部恒磁場干擾，此時電流互感器特定位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可通過高斯計(jì)進(jìn)行測量。

圖2是本發(fā)明的確定關(guān)系表的流程圖，確定關(guān)系表步驟如下：

步驟1：電流源輸出頻率為50Hz且有效值為I的標(biāo)準(zhǔn)正弦波形，相位初始值為θ，其中I的初始值為起動電流I_st；

步驟2：通過示波器通道1和通道2觀察的波形，得到α和ψ值；

步驟3：將電流互感器放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為T的位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的初始值為T_min；

步驟4：通過示波器通道1和通道2觀察的波形，得到αβ和ψ+γ的值；

步驟5：根據(jù)步驟2和步驟4得到的結(jié)果，計(jì)算β和γ的值；

步驟6：改變磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，以步長為ΔT增加，重復(fù)步驟1到步驟5，直至滿足T+ΔT＞T_max，其中T_max為設(shè)定的電能表磁場干擾的磁場最大值；

步驟7：通過控制電流源輸出，改變I的值，以步長為ΔI增加，重復(fù)步驟1到步驟6，直至滿足I+ΔI＞I_max，其中I_max為電能表最大電流。

圖3是本發(fā)明的一種防外部恒磁場干擾電能表結(jié)構(gòu)示意圖：一種防外部恒磁場干擾電能表，包括：電壓采樣單元、電流互感器CT、采樣電阻Ra、恒磁場檢測單元、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP、存儲單元和顯示單元。

電壓采樣單元可采用電壓互感器或分壓器，用以采集線路上的電壓，電壓采樣單元的輸出和A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；電流互感器CT的二次側(cè)和采樣電阻Ra并聯(lián)，以采集線路上的電流，并經(jīng)過采樣電阻Ra轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號；電流互感器CT二次側(cè)的一端接地，另一端接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端；恒磁場檢測單元靠近電流互感器CT，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器輸入端連接；A/D轉(zhuǎn)換器將采集到的電壓、電流及磁場的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器輸出和DSP輸入端連接，將數(shù)字信號傳輸給DSP，DSP輸出與顯示單元及存儲單元相連接；DSP完成信號的處理與計(jì)算，存儲單元存儲關(guān)系表，顯示單元顯示電壓、電流、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、修正后的電能、修正前的電能、追補(bǔ)電量等信息。

圖4是本發(fā)明的智能電表防外部恒磁場干擾方法流程圖，該方法步驟如下：

步驟1：設(shè)定外部恒磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的閥值T_H；

步驟2：檢測電壓U、電流I及外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T；

步驟3：計(jì)算修正前的累積電能E_err(n)；

步驟4：如T≤T_H，則返回步驟1；如T>T_H，產(chǎn)生事件報(bào)警并執(zhí)行以下步驟；

步驟5：調(diào)用存儲單元里的關(guān)系表，根據(jù)檢測到的電流I及外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，確定ψ、γ和β的值；

步驟6：DSP根據(jù)ψ、γ和β的值，計(jì)算得到k的值；

步驟7：計(jì)算修正后瞬時功率P_real(n)及修正后累積電能E_real(n)；

步驟8：計(jì)算應(yīng)追補(bǔ)的電量ΔE(n)。

當(dāng)電能表是三相四線或三相三線時，可采樣同樣的方法；當(dāng)電能表為三相四線時，電流互感器為三個，電壓采樣單元為三個，恒磁場檢測單元為三個，修正后累積電能應(yīng)為：E_real(n)＝E_Areal(n)+E_Breal(n)+E_Creal(n)；修正前的累積電能應(yīng)為：E_err(n)＝E_Aerr(n)+E_Berr(n)+E_Cerr(n)；追補(bǔ)的電能應(yīng)為：ΔE(n)＝E_real(n)-E_err(n)；當(dāng)電能表為三相三線時，電流互感器為二個，電壓采樣單元為二個，恒磁場檢測單元為二個，修正后累積電能應(yīng)為：E_real(n)＝E_ABreal(n)+E_CBreal(n)；修正前的累積電能應(yīng)為：E_err(n)＝E_ABerr(n)+E_CBerr(n)；追補(bǔ)的電能應(yīng)為：ΔE(n)＝E_real(n)-E_err(n)。

需要說明的是：在此過程中，需實(shí)時的檢測電流I和外部恒磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T，以實(shí)時調(diào)用存儲單元里的關(guān)系表，以便確定ψ、γ和β的值，進(jìn)而確定k的值，計(jì)算出因外部恒磁場造成的電量損失并完成電量的追補(bǔ)。

以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。