一种配电网计量防护系统及方法
阅读说明：本技术 一种配电网计量防护系统及方法 (Power distribution network metering protection system and method ) 是由 刘霞 吕梅 贺慧 张蓓 房敏 任龙飞 韩朔 宋天邦 王升旭 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种配电网计量防护系统及方法,包括电压监测单元、输出功率监测单元、供电继电器、MCU微控制单元、驱动单元、通信单元、远程监控服务器、供电继电器、电能表、磁场监测单元、电容单元；本发明通过监测和对比供电继电器的输出频率和和终端用户的消耗频率,识别窃电行为的发生与否,防止人为从电能表输入端分流窃取电量,并将监测到的数据储存于远程管理终端留作证据,同时也对利用强磁铁干扰电能表计量的行为进行监测,及时发现并阻止利用分流、强磁铁干扰等窃电手段盗取电力的不法行为。(The invention provides a power distribution network metering protection system and a power distribution network metering protection method, wherein the power distribution network metering protection system comprises a voltage monitoring unit, an output power monitoring unit, a power supply relay, an MCU (micro control unit), a driving unit, a communication unit, a remote monitoring server, a power supply relay, an electric energy meter, a magnetic field monitoring unit and a capacitor unit; the invention identifies whether electricity stealing behavior occurs or not by monitoring and comparing the output frequency of the power supply relay and the consumption frequency of a terminal user, prevents the electricity stealing behavior from shunting from the input end of the electric energy meter manually, stores the monitored data in a remote management terminal to be used as evidence, monitors the behavior of utilizing strong magnets to interfere the metering of the electric energy meter, and timely finds out and prevents illegal behaviors of stealing electricity by utilizing electricity stealing means such as shunting, strong magnet interference and the like.)
技术领域
本发明涉及电力计量安全领域，具体涉及一种配电网计量防护系统及方法。
背景技术
近年来国家电网通过更新配电网设备，提高配电网设备保护和监督力度等措施,降低了配电网计量损率，但是仍然会存在一些窃电问题的出现，造成国家电力的损失，所以对电力计量设备的保护和计量监测的要求也越来越高。
基于上述问题，在现有的技术中监测和保护电网计量的方式存在即时性差,取证困难等问题,特别是对电路分流、强磁铁干扰等窃电和干扰计量的防护存在一定的难度，所以需要一套实时监控电路分流、强磁铁干扰等窃电行为，并根据监控分析结果自动管控供电线路，有效降低窃电损耗的方案。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种配电网计量防护系统及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种配电网计量防护系统，包括：
电压监测单元、输出功率监测单元、供电继电器、MCU微控制单元、驱动单元、通信单元、远程监控服务器、供电继电器、电能表、磁场监测单元、电容单元。
其中，电压监测单元的输入端电连接供电继电器的输出端；输出功率监测单元的输入端电连接供电继电器的输出端；MCU微控制单元的输入端电连接电压监测单元的输出端和输出功率监测单元的输出端，MCU微控制单元的输出端电连接驱动单元、通信单元的输入端；驱动单元的输入端点连接MCU微控制单元的输入端，输出端电连接供电继电器；通信单元电连接MCU微控制单元的输出端，并与远程监控服务器通过无线通信方式保持连接；电能表设置于用户端与MCU微控制单元之间，并电连接于MCU微控制单元；磁场监测单元内置于电能表，并与MCU微控制单元电连接；电容单元电连接于MCU微控制单元。
进一步的，所述系统还包括：
报警模块内置于MCU微控制单元，设置用于MCU微控制单元监测到线路异常及窃电行为发生时生成报警信息，并发送到远程监控单元。
进一步的，所述MCU微控制单元包括：
具备一次性可编程ROM(OTPROM:One Time Programming ROM)的MCS-51单片机。
第二方面，本发明提供一种配电网计量防护系统的控制方法，包括：
MCU微控制单元接收电压监测单元监测的供电继电器输出电压V、输出功率监测单元监测的供电继电器输出功率P1、电能表监测的耗电功率P2；
MCU微控制单元以5秒为间隔储存供电继电器的输出电压V、供电继电器输出功率P1和电能表监测的耗电功率P2，以30分钟为循环周期计算周期时间内输出电压V的平均值并将V、P1、P2、及电能表编号同步发送到远程管理服务器。
满足下列条件时，MCU微控制单元判断供电继电器的输出电压V为不稳定：
供电继电器的输出电压V处于不稳定状态时，判断供电继电器存在故障，MCU微控制单元向远程监控服务器发送报警信息。
供电继电器的输出电压V处于正常稳定状态时，满足下列条件，则MCU微控制单元判断电能表所在的线路出现窃电行为：
(P1-P2)/P1≥20％
MCU微控制单元向远程监控服务器发送报警信息；
MCU微控制单元向驱动单元发出终止供电指令，以使供电继电器终止对所述电能表所在的线路供电。
进一步的，所述方法还包括：
MCU微控制单元接收磁场监测单元监测的电能表磁场强度H，若电能表磁场强度H大于预设的上限值，则判断所述电能表存在利用强磁干扰计量的行为，MCU微控制单元向驱动单元发出终止供电指令，并向远程管理服务器发出警报。
进一步的，所述报警信息包括：
识别的窃电行为类型、供电继电器输出电压V、供电继电器输出功率P1、电能表监测的耗电功率P2、电能表磁场强度H、电能表编号和时间。
所述窃电行为类型包括：分流窃电、强磁场干扰。
进一步的，所述方法还包括：
当供电继电器端的供电线路发生停电时，启用电容单元储存的电量向MCU微控制单元和通信单元供电，以维持MCU微控制单元对供电线路的检测状态，保持通信单元与远程控制服务器之间的通信连接，同时向远程控制服务器发送停电报警信息。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的配电网计量防护系统及方法，通过监测和对比供电继电器的输出频率和和终端用户的消耗频率，识别窃电行为的发生与否，防止人为从电能表输入端分流窃取电量，并将监测到的数据储存于远程管理终端留作证据，同时也对利用强磁铁干扰电能表计量的行为进行监测，及时发现并阻止利用分流、强磁铁干扰等窃电手段盗取电力的不法行为。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的系统的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1，本实施例提供一种配电网计量防护系统，该系统包括：
电压监测单元1、输出功率监测单元2、供电继电器3、MCU微控制单元4、报警模块5、驱动单元6、通信单元7、远程监控服务器8、电能表9，磁场监测单元10，电容单元11。
其中，电压监测单元1的输入端电连接供电继电器3的输出端，设置用于监测供电继电器3的输出电压V；输出功率监测单元2的输入端电连接供电继电器3的输出端，设置用于监测供电继电器3的输出功率P1；MCU微控制单元4的输入端电连接电压监测单元1的输出端和输出功率监测单元2的输出端，MCU微控制单元4的输出端电连接驱动单元6、通信单元7的输入端；驱动单元6设置用于根据MCU微控制单元4的指令控制供电继电器3的供电状态；通信单元7设置用于向远程控制服务器8发送系统的供电状态信息及报警信息；远程监控服务器8设置用于接收和储存MCU微控制单元4统计的各监测数据及报警信息；电能表9设置于用户端，用来监测用户的耗电功率P2及耗电量W，并将监测到的耗电功率P2及耗电量W信息传送到MCU微控制单元4；磁场监测单元10，设置用于监测电能表9的磁场强度H，并将磁场强度H值传送到MCU微控制单元4；电容单元11，电连接于MCU微控制单元4，设置用于当供电线路停电时向MCU微控制单元4供电，以维持MCU微控制单元与远程控制服务器8之间的通信连接。
其中，MCU微控制单元4是一种具备一次性可编程ROM(OTPROM:One TimeProgramming ROM)的MCS-51单片机，此单片机不仅具备储存功能，还具备重新编写程序的功能，允许操作人员根据监测情况的改变重新设计监测程序及数值，所以现阶段此类单片机被更多的应用于电网设施等大型设备。
实施例2
参考图2，本实施例提供一种配电网计量防护系统的控制方法，包括：
通过电压监测单元监测供电继电器输出电压V，通过输出功率监测单元监测供电继电器输出功率P1，通过电能表监测用户端的耗电功率P2，并将个单元检测到的数值发送到MCU微控制单元。
MCU微控制单元以5秒为间隔储存接供电继电器的输出电压V、供电继电器输出功率P1和电能表监测的耗电功率P2，以30分钟为循环周期计算周期时间内供电继电器输出电压V的平均值并将V、P1、P2、及对应的电能表编号发送同步发送到远程管理服务器。
MCU微控制单元判断供电继电器的输出电压是否稳定，当满足下列条件时，MCU微控制单元判断供电继电器的输出电压V为不稳定：
当供电继电器输出电压V处于稳定正常状态下，根据MCU微控制单元实时接收到的供电继电器输出功率P1和电能表监测的耗电功率P2，满足下列条件则判断电能表所在的线路出现窃电行为：
(P1-P2)/P1≥20％
考虑到电力传输在线路上会产生少量的损耗，所以正常状态下供电继电器输出功率P1大于电能表监测的耗电功率P2，但不会产生太大的差值，若差值高于20％，则可以完全判断在电能表计量电量之前出现部分电量被分流消耗的情况，MCU微控制单元可以判定该线路出现分流窃电行为，并向远程监控服务器发送报警信息，同时为了阻止窃电行为的继续发生，MCU微控制单元向驱动单元发出终止供电指令，以使供电继电器终止对该电能表所在的线路供电。
同时，为防止人为对电能表进行磁场干扰，影响计量的准确行，MCU微控制单元接收磁场监测单元监测的电能表磁场强度H。通常情况下因为电能表内部存在电流，通过电流会产生一定的电磁效应，所以电能表会存在一定的磁场，而人为对电能表进行强磁场干扰的话，电能表的计量数字会差生偏差，甚至停止计量，所以通过利用磁场监测单元对电能表磁场强度的监测，一旦发现磁场强度H高于正常数值范围，则MCU微控制单元可以判断该电能表发生强磁场干扰行为，并向远程监控服务器发送报警信息，同时为了阻止由强磁场干扰导致的计量损失继续发生，MCU微控制单元向驱动单元发出终止供电指令，以使供电继电器终止对该电能表所在的线路供电。
报警信息包括：识别的窃电行为类型、供电继电器输出电压V、供电继电器输出功率P1、电能表监测的耗电功率P2、电能表磁场强度H、电能表编号和时间；
窃电行为类型包括：分流窃电、强磁场干扰。
当MCU微控制单元判断供电继电器的输出电压V处于不稳定状态，则判断供电继电器出现供电故障，MCU微控制单元向远程监控服务器发送报警信息，通知维修人员进行维修。
当供电继电器端的供电线路发生停电时，启用电容单元储存的电量向MCU微控制单元和通信单元供电，以维持MCU微控制单元对供电线路的检测状态，并保持通信单元与远程控制服务器之间的通信连接，MCU微控制单元发送警告信息通知远程控制服务器现在的供电线路发生停电，并保持对供电线路实时监测，如恢复供电状态，则发送警告取消信息到远程控制服务器。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，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，系统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，在本发明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。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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