一种智能电表外部恒磁场干扰监测及追补电量方法技术

本发明专利技术公开了一种智能电表外部恒磁场干扰监测及追补电量方法，用于利用外部恒磁场干扰造成智能电表计量不准确情况下的电量追补。所述方法是在智能电表在受到外部恒磁场干扰时，通过靠近智能电表内电流互感器安装的恒磁场检测单元，检测外部恒磁场的磁感应强度，再通过智能电表内电流互感器检测到的负载电流有效值，根据存储在电能表内存储单元内的关系表，由DSP计算出因外部恒磁场造成的电量损失以完成电量的追补。本发明专利技术克服了传统方法所导致智能电表成产成本增加和磁场干扰造成的电量损失不易追补的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电能计量
，具体而言，涉及一种智能电表防外部恒磁场干扰方法。
技术介绍
随着智能电网的发展，智能电表作为其重要的组成部分之一，得到越来越多的广泛的应用，其计量的准确性直接影响电费的计算，涉及到供电企业与用电用户直接的利益。目前，出现了利用外部恒定磁场，如用多块强磁铁对智能电表进行干扰，以影响表内电流互感器的工作特性，进而造成电能表计量不准确或停止计量的现象。此种窃电手段较为隐蔽，给供电企业的反窃电查处工作造成了很大困难。现阶段，针对外部恒磁场造成电能表计量不准确的现象，电能表厂家多采用以下二种技术方案，第一种是采用耐直流的仪用电流互感器作为电能表内的电流采样元器件，使其抗干扰的能力增强；第二种是用屏蔽措施将电表内的电流互感器与外部恒磁场干扰源进行隔离。这二种方法显然会增加智能电能表的成本，并且一旦发生了利用外部恒磁场窃电的事件，电能的少计量造成的经济损失也不易追补。目前，也有相关专利提出：利用霍尔元器件检测外部恒定磁场的磁感应强度，然后根据相应的恒磁场的磁感应强度和其造成的电能表误差该变量，将信息存储在存储单元里，进行补偿的防外部恒磁场干扰方法。但是，在电能表工作且负载电流的大小不同时，具有相同的磁感应强度的外部恒磁场对电流互感器的计量特性影响是不同的，该方法并没有考虑恒磁场干扰对电流互感应计量特性影响的这个特点。因此，利用该方法对电量损失进行追补将不够准确。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服了现有技术的不足，提供一种智能电表防外部恒磁场干扰方法，用于利用外部恒磁场干扰造成电能表计量不准确情况下的电量追补。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：电能表接入到电网时，电流线路上的电流为频率是50Hz的标准正弦波形，当电能表的电流回路采用铁磁结构的电路互感器作为电流采样单元时，在理想情况下，电流互感器二次侧的采样模拟信号可以表示为：i＝Mcos(wt+θ)，其中M为电流最大值，w为角频率且w＝2πf＝100π，θ为初始相位角；但是，由于存在相位差和比差，电流互感器二次侧的采样模拟信号可以表示为：ireal＝αMcos(wt+θ+ψ)。其中，α为电流互感器比差引起的幅值改变系数，ψ为电流互感器相位差引起的相位改变；在施加恒磁场时，电流互感器二次侧电流会发生畸变，此时电流互感器二次侧的采样模拟信号表示为：ierr＝αβMcos(wt+θ+ψ+γ)，其中β为外部恒磁场引起的幅值改变系数，γ为外部恒磁场引起的相位改变；对比可得到关系式：设ireal＝kierr，其中k为修正后电流与修正前电流比值；确定了ψ、γ和β，可以得到k的值。对特定型号、规格及生产厂家的电能表，确定ψ、γ和β的方法如下：将电能表内电流互感器作为被试品，标准电流源输出端和电能表内电流互感器的一次侧连接，用以输出试验所需的标准正弦电流波形；电流互感器的二次侧和电阻R并联，电流探头接在电流互感器的一次侧，电压探头接在电阻R的二端；采用至少有2个通道的示波器，宽频电流探头接在示波器通道1，用以显示电流互感器的一次侧电流波形；电压探头接在示波器通道2，通过检测电阻R二端的电压值，用以显示电流互感器的二次侧电流波形；试验时可采用磁感应强度已知的强磁铁靠近电流互感器对其施加外部恒磁场干扰。试验按照以下步骤进行：步骤1：电流源输出频率为50Hz且有效值为I的标准正弦波形，相位初始值为θ，其中I的初始值为起动电流Ist；步骤2：通过示波器通道1和通道2观察的波形，得到α和ψ值；步骤3：将电流互感器放在磁感应强度为T的位置，磁感应强度的初始值为Tmin；步骤4：通过示波器通道1和通道2观察的波形，得到αβ和ψ+γ的值，其中αβ为电流经电流互感器且磁场干扰畸变引起的比差，ψ+γ为电流经电流互感器且磁场干扰畸变引起的相位差；步骤5：根据步骤2和步骤4得到的结果，计算β和γ的值；步骤6：改变磁铁的磁感应强度T，以步长为ΔT增加，重复步骤1到步骤5，直到T+ΔT＞Tmax，其中Tmax为设定的外部恒磁场的最大磁感应强度；步骤7：通过控制电流源输出，改变I的值，以步长为ΔI增加，重复步骤1到步骤6，直到满足I+ΔI＞Imax，其中，Imax为电能表最大额定电流；通过该方法可确定外部恒磁场的磁感应强度为T且负载电流有效值为I条件下的ψ、γ和β值，将此对应的关系表存储在电能表内的储存单元。电能表在受到外部恒磁场干扰时，通过靠近电能表内电流互感器安装的恒磁场检测单元，检测外部恒磁场的磁感应强度T；通过电表内电流互感器检测负载电流的有效值I，然后根据存储在电能表内的储存单元内的关系表，通过DSP计算得到k的值。电能表在受外部恒磁场干扰下，进行电量追补的方法如下：在采样点n处，修正后瞬时功率为：Preal(n)＝U(n)ireal(n)＝kU(n)ierr(n)；修正后累积电能应为：Ereal(n)＝Ereal(n-1)+kU(n)ierr(n)；修正前的累积电能应为：Eerr(n)＝Eerr(n-1)+U(n)ierr(n)；追补的电能应为：ΔE(n)＝Ereal(n)-Eerr(n)，以上各值可通过电能表内的显示单元显示。需要说明的是：当电能表为三相三线或三相四线时，可采用同样的方法；当电能表为三相四线时，电流互感器为三个，电压采样单元为三个，恒磁场检测单元为三个；当电能表为三相三线时，电流互感器为二个，电压采样单元为二个，恒磁场检测单元为二个。本专利技术智能电表防外部恒磁场干扰方法的步骤如下：步骤1：设定外部恒磁场磁感应强度的阀值TH；步骤2：检测电压U、电流I及外部恒磁场的磁感应强度T；步骤3：计算修正前的累积电能Eerr(n)；步骤4：如T≤TH，则返回步骤1；如T>TH，产生事件报警并执行下面步骤；步骤5：调用存储单元里的关系表，根据检测到的电流I及外部恒磁场的磁感应强度T，确定ψ、γ和β的值；步骤6：DSP根据ψ、γ和β的值，计算得到k的值；步骤7：计算修正后瞬时功率Preal(n)及修正后累积电能Ereal(n)；步骤8：计算应追补的电量ΔE(n)。需要说明的是：在此过程中，需实时的检测电流I和外部恒磁场的磁感应强度T，以调用存储单元里的关系表，确定ψ、γ和β的值，进而计算k的值，进而得到因外部恒磁场造成的电量损失并完成电量的追补。与现有技术相比，本专利技术克服了传统方法会增加智能电能表的成本和电能的少计量造成的经济损失不易追补的问题。考虑了外部恒磁场的磁感应强度和负载电流对电能表内电流互感器的计量特性的影响，可用于因外部恒磁场干扰造成的电能表计量不准确情况下的电量追补。附图说明图1是本专利技术的确定关系表的试验接线图；图2是本专利技术的确定关系表的流程图；图3是本专利技术的一种防外部恒磁场干扰电能表结构示意图；图4是本专利技术的智能电表防外部恒磁场干扰方法流程图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：图1是本专利技术的确定关系表的试验接线图。对特定型号、规格及生产厂家的电能表，确定β和γ的方法如下：将电能表内电流互感器作为被试品，标准电流源的输出端和电能表内的电流互感器一次侧连接，用以输出试验所需的标准正弦电流波形；电流互感器二次侧和电阻R并联，电流探头接在电流互感器的一次侧，电压探头接在电阻R的二端；采用至少有2个通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电表防外部恒磁场干扰方法，包括以下步骤：步骤1：设定外部恒磁场磁感应强度的阀值TH；步骤2：检测电压U、电流I及外部恒磁场的磁感应强度T；步骤3：计算修正前的累积电能Eerr(n)；步骤4：如T≤TH，则返回步骤1；如T>TH，产生事件报警并执行下面步骤；步骤5：调用存储单元里的关系表，根据检测到的电流I及外部恒磁场的磁感应强度T，确定ψ、γ和β的值；其中，ψ为电流互感器相位差引起的相位改变，β为外部恒磁场引起的幅值改变系数，γ为外部恒磁场引起的相位改变；步骤6：DSP根据ψ、γ和β的值，计算得到k的值；其中，k为修正后电流与修正前电流比值；步骤7：计算修正后瞬时功率Preal(n)及修正后累积电能Ereal(n)；步骤8：计算应追补的电量ΔE(n)。

【技术特征摘要】
1.一种智能电表防外部恒磁场干扰方法，包括以下步骤：步骤1：设定外部恒磁场磁感应强度的阀值TH；步骤2：检测电压U、电流I及外部恒磁场的磁感应强度T；步骤3：计算修正前的累积电能Eerr(n)；步骤4：如T≤TH，则返回步骤1；如T>TH，产生事件报警并执行下面步骤；步骤5：调用存储单元里的关系表，根据检测到的电流I及外部恒磁场的磁感应强度T，确定ψ、γ和β的值；其中，ψ为电流互感器相位差引起的相位改变，β为外部恒磁场引起的幅值改变系数，γ为外部恒磁场引起的相位改变；步骤6：DSP根据ψ、γ和β的值，计算得到k的值；其中，k为修正后电流与修正前电流比值；步骤7：计算修正后瞬时功率Preal(n)及修正后累积电能Ereal(n)；步骤8：计算应追补的电量ΔE(n)。2.如权利要求1所述的一种智能电表防外部恒磁场干扰方法，其特征在于：所述步骤5中存储单元里的关系表，按照以下步骤获得：步骤a：电流源输出频率为50Hz且有效值为I的标准正弦波形，相位初始值为θ，其中I的初始值为起动电流Ist；电流互感器二次侧的采样模拟信号可以表示为：i＝Mcos(wt+θ)，其中M为电流最大值，w为角频率且w＝2πf＝100π，θ为初始相位角；步骤b：通过示波器通道1和通道2观察的波形，得到α和ψ值，其中，α为电流互感器比差引起的幅值改变系数，ψ为电流互感器相位差引起的相位改变步骤c：将电流互感器放在磁感应强度为T的位置，磁感应强度的初始值为Tmin；步骤d：通过示波器通道1和通道2观察的波形，得到αβ和ψ+γ的值，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮，俞林刚，杨爱超，张春强，王爱民，马建，梅贱生，赵震宇，赵燕，陈克绪，刘玲，邓高峰，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11