阅读说明：本技术 一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备 (A kind of strong magnetic power theft monitoring method, apparatus and relevant device ) 是由 聂一雄 王朋 于 2019-09-02 设计创作，主要内容包括：本申请实施例公开了一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备,其中方法包括：采集电流互感器二次侧的采样信号进行低通滤波处理；提取电流互感器输出波形的周期中点；采集前半个周期的第一波形数据组和后半个周期第二波形数据组；将第一波形数据组和第二波形数据组中的数据进行一一对比,当两者的差异大于预设值时,则存在强磁窃电情况,通过检测电流互感器的输出电流,对被窃电量进行计算。上述方法通过将上半周期的波形与下半周期的波形进行比较,通过判断波形是否发生畸变从而判断是否存在强磁窃电行为,在存在窃电行为时,对被窃电量进行计算,解决了现有技术中无法对强磁窃电进行高效判断和无法对被窃电量进行计算的问题。(The embodiment of the present application discloses a kind of strong magnetic power theft monitoring method, apparatus and relevant device, and wherein method includes: and acquires the sampled signal of Current Transformer Secondary side to carry out low-pass filtering treatment；Extract the period midpoint of current transformer output waveform；The first waveform data group and second half of the cycle the second Wave data group of half period before acquiring；Data in first waveform data group and the second Wave data group are compared one by one, when the difference of the two is greater than preset value, then there is strong magnetic stealing situation, by detecting the output electric current of current transformer, calculate by power-steeling quantity.The above method is by the way that the waveform in upper half period to be compared with the waveform in lower half period, by judging whether waveform is distorted to judge whether there is strong magnetic electricity stealing, when there are electricity stealing, it calculates by power-steeling quantity, solve the problems, such as that in the prior art strong magnetic stealing can not be carried out efficiently judgement and can not calculate by power-steeling quantity.)

一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备

技术领域

本申请涉及强磁窃电技术领域，尤其涉及一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备。

背景技术

随着电力行业市场化改革的深入进行，电力企业开始将工作重心转向创造和维护自身的经济效益，这也促使他们对电能计量装置异常问题给予更大关注。随着科技的发展，越来越多的高科技窃电方式让电力公司深受困扰，强磁窃电是其中的一种，强磁窃电是利用强磁铁的磁通对电能表内的互感器进行干扰，使得互感器磁饱和，从而使表内互感器感应不到电流或感应电流小于实际电流，从而达到窃电的目的。

现有技术虽能够实现对强磁窃电情况进行监测，但是通常需要对电表进行改装，使得结构复杂耗费较大，同时一些监测电路很容易受到外界的磁场温度等的干扰，无法进行高效的判断。另外目前针对强磁窃电情况也没有很好的补偿电量的方法。

发明内容

本申请实施例提供了一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备，解决无法对强磁窃电进行高效判断和无法对被窃电量进行补偿的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种强磁窃电监测方法，在计量用的电流互感器二次侧并联一个计量电阻，所述计量电阻的阻值大于原采样电阻的阻值的预置倍数，

所述方法包括：

以预设采样频率采集所述电流互感器二次侧的采样信号；

对所述采样信号进行低通滤波处理；

提取所述电流互感器输出波形的周期中点；

将所述周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组；

将所述第一波形数据组和所述第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况；

当存在强磁窃电情况时，通过检测所述电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。

优选的，所述预设采样频率为100kHz。

优选的，所述提取所述电流互感器输出波形的周期中点的方法为：

对采集的信号点a_n-2、a_n-1、a_n、a_n+1根据第一公式进行判断，满足判定依据的点即为波形的周期中点；

第一公式为：

a_n-1-a_n-2＜a_n-a_n-1；

a_n+1-a_n＜a_n-a_n-1。

优选的，所述将所述第一波形数据组和所述第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况具体包括：

将所述第一波形数据组和所述第二波形数据组中相对应的采样点的数据求平均值，再减去所述周期中点的对应的数据得到偏差值，若所述偏差值的绝对值超过预设的偏差值范围的数据超过预设数量，则存在强磁窃电情况。

优选的，所述通过改变所述电流互感器的输出电流，对电量进行补偿具体为：

通过改变所述电流互感器的输出电流来改变输出的电能，根据补偿电量公式对电量进行补偿；

所述补偿电量公式为：

W₁＝(g-1)W₂；

其中，g＝(I_A+I_B)/2I_A，I_A是窃电后正常半波采样值积分计算出的电流有效值，I_B是畸变半波采样值积分计算出的电流有效值，W₂是电能表已经计算的电量。

本申请第二方面提供一种强磁窃电监测装置，在计量用的电流互感器二次侧并联一个计量电阻，所述计量电阻的阻值大于原采样电阻的阻值的预置倍数，所述装置包括：

采样单元，用于以预设采样频率采集所述电流互感器二次侧的采样信号；

滤波单元，用于对所述采样信号进行低通滤波处理；

提取单元，用于提取所述电流互感器输出波形的周期中点；

采集单元，用于将所述周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组；

对比单元，用于将所述第一波形数据组和所述第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况；

补偿单元，用于当存在强磁窃电情况时，通过检测所述电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。

本申请第三方面提供一种防强磁窃电的设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的强磁窃电监测方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的强磁窃电监测方法。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种强磁窃电监测方法，包括：以预设采样频率采集电流互感器二次侧的采样信号；对采样信号进行低通滤波处理；提取电流互感器输出波形的周期中点；将周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组；将第一波形数据组和第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况；当存在强磁窃电情况时，通过检测电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。

上述方法通过对计量用电流互感器的输出信号进行采集、处理，定位到输出波形任意一个周期的周期中点，用上半周期的波形与下半周期的波形进行比较，确定波形是否发生畸变，从而判断是否存在强磁窃电行为，并在存在窃电行为时，通过根据电流互感器的输出值对被窃电量进行计算，以便于快速的进行窃电盘对和后续根据被窃电量进行窃电补偿，解决了现有技术中无法对强磁窃电进行高效判断和无法对被窃电量进行计算的问题。

附图说明

图1为本申请实施例中强磁窃电监测方法的方法流程图；

图2为本发明实施例中强磁窃电监测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请设计了一种强磁窃电监测方法、装置和相关设备。随着我国电网规模的不断扩大和用电总负荷的逐渐增加，由计量用电流互感器直流偏磁问题引起的电力仪表测量、电能计量出现偏差所带来的经济损失和社会影响是难以估量得。现有的绝大多数电能计量装置中，都存在电流互感器(CT)这一元件，而强磁场干扰对电能计量结果的影响恰恰是通过对计量用电流互感器的传变特性的干扰起作用的，而电流互感器受到强磁干扰后，输出波形一个周期内发生直流偏置和半波畸变。

本申请第一方面提供了一种强磁窃电监测方法。

首先，需要在在计量用的电流互感器二次侧并联一个计量电阻，计量电阻的阻值大于原采样电阻的阻值的预置倍数。也就是说，需要在电流互感器的二次侧并联一个远远大于原采样电阻的计量电阻，计量电阻应当保证不影响电能表的正常工作。

请参阅图1，图1为本申请实施例中一种强磁窃电监测方法的方法流程图，包括：

步骤101，以预设采样频率采集电流互感器二次侧的采样信号。

采样频率依分析精度的要求确定(根据定积分原理，一个周期内，采样个数越多，精度越高。如：为达到在1°的相位内分辨出是否有磁饱和现象发生，则每个交流基波频率范围内必须采样360个点，对应的采样频率是18kHz)。具体的，本方法在实施过程中选择的采样频率为100kHz，即每周波采样点数为2000个，相位分辨率为10.8'。电流互感器二次侧的采样信号为I_k。

步骤102，对采样信号进行低通滤波处理。

采样检测的基本原理是通过设定一定的采样精度，通过数模转换，将需要分析的模拟信号，以基于需要的采样精度计算得出的采样频率转换成数字信号，再将采集的数字信号进行分析，从而达到检测的效果。由于现在的输电线路上存在各种谐波元器件，所以CT二次侧的信号存在多次谐波，如果将高次谐波一同进行分析，在进行数模转换和数据对比过程中需要增加更多的步骤。但是仅用基波进行分析得出的结果，与加入高次谐波进行分析得出的结果基本一致。所以，对采集到的I_k信号进行低通滤波处理，仅以基波进行分析。

步骤103，提取电流互感器输出波形的周期中点。

由于电流信号发生了直流偏置且采样具有随机性，所以对信号的处理必须先找到信号一个周期的中点(当波形为正弦波时则为周期的过零点)。本实施例所提供的方法利用正弦波中点处斜率都为最值及中点前后的斜率变化规律的特点，判断出波形一个周期的中点。计算出采集的信号点a_n-2、a_n-1、a_n、a_n+1相邻两点的斜率，进行判断。判定依据如下，满足判定依据即可确定波形周期中点。

a_n-1-a_n-2＜a_n-a_n-1；

a_n+1-a_n＜a_n-a_n-1。

步骤104，将周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组。

考虑到采样初始点的不确定性，，为了保证采集到电流互感器的一个完整周期信号，每次采样的时间设定为t≥40ms(时间段范围的确定都是根据我国的用电频率为50Hz确定的，不同的用电频率会导致这个数据存在一定的差异，需要重新计算。而采样个数和采样频率的确定，需要达到一个最优选，既要保持采样的速率，也要确保采样精确度。优选的是使采样间隔为两个电流波形相移的整倍数，以节省计算量)。

将步骤103中确定的周期中点设定为波形比较的起点，将起点开始的0ms-10ms时间段的采样数据作为第一波形数据组I_kA，将10ms-20ms的数据作为第二波形数据组I_kB。可以理解的是，50Hz的用电频率一个周期为20ms，因此第一波形数据组和第二波形数据组均为半波。

步骤105，将第一波形数据组和第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况。

可以理解的是，由于第一波形数据组和第二波形数据组均为一个完整周期波长的半波，因此两者应当互为轴对称。当波形为正弦时，将第一波形数据组取反并与第二波形数据组进行比较，当存在强磁窃电时，电流互感器输出波形发生半波畸变，即有-I_kAx≠I_kBx(x代表为数据组内的第x个采样点，x的取值范围由采样频率决定)。当波形的周期中点不在x轴上时，将第一波形数据组和第二波形数据组中相对应的采样点的数据求平均值，再减去周期中点的对应的数据得到偏差值，若偏差值的绝对值超过预设的偏差值范围的数据超过预设数量，则存在强磁窃电情况，即：k为周期中点对应的数据，|I_kAx+I_kBx-2k|＞ε连续超过M次成立作为判断存在强磁窃电的依据。具体的，例如，通过确定周期中点，利用上述方法对采样的数据进行分组，采集数组分别为：I_kA＝[1,…,1.5,…,2,…]、I_kB＝[1,..,0.9,…,0.1,…]，k＝1。假设ε＝0.3，那么|1.5+0.9-2*1|＞0.3成立，当后续存在M-1组都成立时，即可以判断出存在强磁窃电。

ε由采样的最大误差与预处理部分的误差计算得出。

其中ε₁是采样的最大误差，ε₂是预处理部分的误差。

M是由采样频率和饱和程度的判别精度G(单位：°)决定的。判别精度G的含义是：出现磁饱和现象的信号的相位角。

M＝G·f_s/(50×180)；

判别精度要求是1°(即：有超过1°相位宽度的信号出现了磁饱和现象)，在采样率为100KHz的情况下，根据上述公式计算可知M≥11.1，故M值为12。

步骤106，通过检测电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。

当检测出强磁窃电时，根据采样的数据，可以计算出被偷窃的电量W₁。具体的实现过程：强磁窃电影响的是电流互感器的传变特性，即改变电流互感器的输出电流，因此通过检测电流互感器的输出电流，能够对被窃电量进行补偿。因为电压基本不变，所以强磁干扰前后，电能与电流成正比，即W∝I。

所以可以得出补偿电量公式：

W₁＝(g-1)W₂；

其中g＝(I_A+I_B)/2I_A，I_A是窃电后正常半波采样值积分计算出的电流有效值，I_B是畸变半波采样值积分计算出的电流有效值，W₂是电能表已经计算的电量。

本申请实施例提供了一种强磁窃电监测方法，包括：以预设采样频率采集电流互感器二次侧的采样信号；对采样信号进行低通滤波处理；提取电流互感器输出波形的周期中点；将周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组；将第一波形数据组和第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况；当存在强磁窃电情况时，通过检测电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。上述方法通过对计量用电流互感器的输出信号进行采集、处理，定位到输出波形任意一个周期的周期中点，用上半周期的波形与下半周期的波形进行比较，确定波形是否发生畸变，从而判断是否存在强磁窃电行为，并在存在窃电行为时，对被窃电量机芯计算，以便于后续进行窃电补偿，解决了现有技术中无法对强磁窃电进行高效判断和无法对被窃电量进行计算的问题。利用本申请所提供的方法，可以不需要额外的电流传感器，仅根据计量用电流互感器的输出，准确的判断出强磁窃电的行为，具有操作简单、成本低廉、不影响电能计量装置的正常运行、安装操作简便、对于系统运行的可靠性没有任何潜在的隐患、效率高等优点。

请参阅图2，本申请第二方面提供了一种强磁窃电监测装置。

首先需要在计量用的电流互感器二次侧并联一个计量电阻，计量电阻的阻值大于原采样电阻的阻值的预置倍数。

本申请实施例所提供的一种强磁窃电监测装置包括：

采样单元201，用于以预设采样频率采集电流互感器二次侧的采样信号；

滤波单元202，用于对采样信号进行低通滤波处理；

提取单元203，用于提取电流互感器输出波形的周期中点；

采集单元204，用于将周期中点作为起点，采集前半个周期时间段的第一波形数据组和后半个周期时间段的第二波形数据组；

对比单元205，用于将第一波形数据组和第二波形数据组中的数据进行一一对比，当两者的差异大于预设值时，则存在强磁窃电情况；

补偿单元206，用于当存在强磁窃电情况时，通过检测电流互感器的输出电流，对被窃电量进行计算。

优选的，预设采样频率为100kHz。

优选的，对比单元205具体用于：将第一波形数据组和第二波形数据组中相对应的采样点的数据求平均值，再减去周期中点的对应的数据得到偏差值，若偏差值的绝对值超过预设的偏差值范围的数据超过预设数量，则存在强磁窃电情况。

本申请第三方面提供了一种防强磁窃电的设备，设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的强磁窃电监测方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的强磁窃电监测方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。