本發(fā)明涉及一種電表檢測裝置，特別涉及一種用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的方法及檢測裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，對電的需求不斷擴大，竊電問題越來越突出。竊電的主要手段是在CT二次側(cè)開路、短路或部分短路，通過改變CT二次側(cè)回路狀態(tài)來達(dá)到竊電目的。

CT二次側(cè)回路狀態(tài)被改變，不僅會影響電量的正常計量，而且還可能導(dǎo)致供電設(shè)備遭到損害，造成大面積停電，干擾正常的供電秩序，影響電網(wǎng)安全，甚至引發(fā)火災(zāi)，影響人身安全。因此，為有效打擊竊電行為，保護(hù)人身安全以及電網(wǎng)安全，嚴(yán)厲打擊和查處竊電行為勢在必行，對CT二次側(cè)回路狀態(tài)進(jìn)行實時、準(zhǔn)確地檢測就成為一個有效、可行的手段。

目前，電力資源供應(yīng)系統(tǒng)中為防止竊電行為，使用的是雙計量回路的電路電流計量模式進(jìn)行供應(yīng)電流以及流失電流的計量，來判斷電力資源正常供應(yīng)電量和電力資源流失電量之間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)差。但是這種方法在進(jìn)行電力供應(yīng)過程中對于竊電行為造成的電流流失的判斷以及電流竊電方式的識別有一定的局限性。

諧振法是目前常用的一種用于檢測終端外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的防竊電的方法。但在實際電網(wǎng)中，一次計量CT種類繁多，分布較為雜亂，而現(xiàn)有的諧振法僅能識別單一的一次計量CT二次側(cè)的回路狀態(tài)，如開路、短路、部分短路以及正常狀態(tài)，不能滿足多類型CT二次側(cè)回路狀態(tài)的判斷，給實際檢測過程造成不小的麻煩。

現(xiàn)有諧振法結(jié)構(gòu)如圖1所示，電表外部一次計量CT即為被測CT，測試CT一次側(cè)與被測CT的二次側(cè)連接，在測試CT二次側(cè)接上電容與反相器組成自激振蕩電路，利用單片機測量自激振蕩電路輸出波形的頻率值來獲得該被測CT二次側(cè)的狀態(tài)信息。其中自激振蕩電路只有一組諧振電容，不同的被測CT二次側(cè)等效電感不同，當(dāng)被測CT改變時，該諧振電路的品質(zhì)因數(shù)Q發(fā)生改變，當(dāng)電感變小，Q值減小，諧振電路的選頻特性變差，諧振頻率變的不穩(wěn)定，影響檢測結(jié)果，當(dāng)電感變大，Q值變大，選頻特性更好，但會導(dǎo)致諧振頻率變小，使正常和開路的頻率值更接近，增加了誤判的可能性，并且單片機不能根據(jù)不同的被測CT通過現(xiàn)場自學(xué)習(xí)來更改狀態(tài)判別閾值，使該方法只適用于單一的一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)檢測，影響使用的適用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有情況和不足，本發(fā)明旨在提供一種用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的方法及檢測裝置，以實現(xiàn)電表外部不同類型一次計量CT二次側(cè)回路開路、短路、部分短路以及正常四種狀態(tài)的實時、高精度、高準(zhǔn)確度檢測。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的方法，具體步驟包括：

步驟1、現(xiàn)場安裝前，首先利用檢測裝置中測試CT一次側(cè)對一次計量CT二次側(cè)的開路和短路狀態(tài)進(jìn)行測試，并通過與測試CT二次側(cè)連接的具有諧振電容陣列的自激振蕩電路和隔離濾波電路得到一次計量CT二次側(cè)開路狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f1i以及短路狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f4i，其中，具有諧振電容陣列的自激振蕩電路中的每個電容組分別對應(yīng)一組開路和短路狀態(tài)理論判決閾值，開路狀態(tài)理論判決閾值f開路i為f1i±x%，短路狀態(tài)理論判決閾值f短路i為f4i±y%， i為諧振電容陣列中所有電容組的序號集合，i={1,2,3,...,n}，x、y為人為調(diào)整變量，最后，將開路和短路狀態(tài)理論判決閾值存入到檢測裝置的MCU中待用。

步驟2、現(xiàn)場安裝時，工作人員確認(rèn)待測一次計量CT二次側(cè)為正常狀態(tài)，將測試CT一次側(cè)與電表外部一次計量CT二次側(cè)和電表計量CT一次側(cè)相串接，并將MCU與電表計量模塊連接。

步驟3、MCU接收外部觸發(fā)信號自動控制具有諧振電容陣列的自激振蕩電路中多路選擇開關(guān)進(jìn)行選擇連接，在諧振電容陣列和反相器的輔助下，每個電容組輪流工作超過一個工頻周期，并將每個輸出信號經(jīng)隔離濾波電路傳回到MCU，輸出信號為不同電容組i在正常狀態(tài)時對應(yīng)的輸出信號，信號頻率值定義為f2i，MCU根據(jù)接收信號的起振狀態(tài)、信號穩(wěn)定性、信號頻率值f2i與步驟1中相應(yīng)序號電容組的開路和短路信號頻率值f1i和f4i之間的關(guān)系分析判斷適合該一次計量CT二次側(cè)的電容組，自動控制多路選擇開關(guān)選擇該電容組后形成檢測電路。

步驟4、MCU啟動現(xiàn)場自學(xué)習(xí)功能，記錄選擇該電容組后現(xiàn)場正常狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f2j，j為選擇的該電容組序號，并生成正常狀態(tài)理論判決閾值f正常為f2j±z%，z為人為調(diào)整變量，同時，MCU設(shè)定一次計量CT二次側(cè)部分短路狀態(tài)理論判決閾值f部分短路的下限為正常狀態(tài)理論判決閾值的上限f2j+z%，設(shè)定一次計量CT二次側(cè)部分短路狀態(tài)理論判決閾值f部分短路的上限為步驟1中該電容組短路狀態(tài)理論判決閾值的下限f4j-y%,對于任一電容組各理論判決閾值之間的關(guān)系為：f短路>f部分短路>f正常>f開路。

步驟5、當(dāng)一次計量CT二次側(cè)狀態(tài)被人為改變時，MCU根據(jù)接收的狀態(tài)改變時輸出信號頻率值與上述得到的理論判決閾值的對應(yīng)關(guān)系，判別一次計量CT二次側(cè)回路的連接狀態(tài)，

當(dāng)接收的輸出信號頻率值在開路狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為開路；

當(dāng)接收的輸出信號頻率值在短路狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為短路；

當(dāng)接收的輸出信號頻率值在部分短路狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為部分短路；

當(dāng)接收的輸出信號頻率值在正常狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為正常。

所述步驟3中MCU根據(jù)接收信號的起振狀態(tài)、信號穩(wěn)定性、信號頻率值f2i與步驟1相應(yīng)序號電容組的開路和短路信號頻率值f1i和f4i之間的關(guān)系，分析判斷適合該一次計量CT二次側(cè)的電容組的具體步驟包括：首先，MCU選擇能起振的電容組；其次，確保所選電容組振蕩頻率穩(wěn)定；最后，所選電容組能保證一次計量CT二次側(cè)回路正常狀態(tài)的頻率值f2i位于開路狀態(tài)的頻率值f1i和短路狀態(tài)的頻率值f4i中間，即（f2i-f1i）-（f4i-f2i）->0。當(dāng)有幾組電容組同時滿足條件時，選取Δfi=（f2i-f1i）最大的電容組。

一種用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的檢測裝置，包括測試CT、具有諧振電容陣列的自激振蕩電路、隔離濾波電路和MCU；所述測試CT二次側(cè)與具有諧振電容陣列的自激振蕩電路連接；所述自激振蕩電路與隔離濾波電路的輸入端連接，隔離濾波電路的輸出端與MCU連接；具有諧振電容陣列的自激振蕩電路用于實現(xiàn)多組電容組的選擇連接，并形成相應(yīng)電容組的自激振蕩輸出信號頻率值；隔離濾波電路包含帶通濾波器和信號隔離電路, 隔離濾波電路負(fù)責(zé)濾除低頻和高頻干擾，并將負(fù)載信號與自激振蕩電路隔離。

所述具有諧振電容陣列的自激振蕩電路包括多路選擇開關(guān)、諧振電容陣列和反相器，所述多路選擇開關(guān)與諧振電容陣列相對應(yīng)連接；所述反相器通過多路選擇開關(guān)與諧振電容陣列相連接。

所述測試CT中的磁芯材料為非晶合金或坡莫合金。

本發(fā)明所述的用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的方法及檢測裝置，通過在電表外接測試CT，利用具有諧振電容陣列的自激振蕩電路的選擇連接過程以及MCU的現(xiàn)場自學(xué)習(xí)功能，得到相應(yīng)電容組下該一次計量CT二次側(cè)正常狀態(tài)的理論判決閾值以及各對應(yīng)狀態(tài)的理論判決閾值，當(dāng)該一次計量CT二次側(cè)的狀態(tài)被改變時，根據(jù)接收的輸出信號頻率值與各狀態(tài)理論判決閾值之間的關(guān)系，判定該一次計量CT二次側(cè)的連接改變方式，完成了電表外部不同類型一次計量CT二次側(cè)回路的開路、短路、部分短路以及正常四種狀態(tài)下實時、高精度、高準(zhǔn)確度檢測，提高了防竊電水平，擴展了檢測裝置的適用性，可靠性高、成本低、檢測方便，適合大批量生產(chǎn)和使用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有諧振法的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3的具有諧振電容陣列的自激振蕩電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是隔離濾波電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖2-4對本發(fā)明所述的用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的檢測裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖2所示，本發(fā)明所述的用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的檢測裝置，包括測試CT、具有諧振電容陣列的自激振蕩電路、隔離濾波電路和MCU。其中，測試CT中的磁芯材料為非晶合金或坡莫合金，測試CT二次側(cè)與具有諧振電容陣列的自激振蕩電路連接，自激振蕩電路與隔離濾波電路的輸入端連接，隔離濾波電路的輸出端與MCU連接。檢測時，測試CT一次側(cè)與電表外部一次計量CT二次側(cè)和電表計量CT一次側(cè)相串接，并將MCU與電表計量模塊連接。

如圖3所示，具有諧振電容陣列的自激振蕩電路包括多路選擇開關(guān)1、諧振電容陣列2和反相器3。多路選擇開關(guān)1與諧振電容陣列2相對應(yīng)連接，反相器3通過多路選擇開關(guān)1與諧振電容陣列2相連接。通過多路選擇開關(guān)1的閉合和開啟，實現(xiàn)諧振電容陣列2中不同電容組的連接，為滿足不同類型被測CT的檢測提供了方便。

隔離濾波電路包含有帶通濾波器和信號隔離電路。如圖4所示，包括兩個運放，電阻R1、R2、R3、Ra和Rb，以及電容C1和C2。其中第一個運放組成跟隨器，該電路輸入阻抗高，輸出阻抗低，起到隔離作用，將負(fù)載信號與自激振蕩電路隔離，防止負(fù)載對自激振蕩電路產(chǎn)生影響；第二個運放與電阻R1、R2、R3、Ra和Rb，以及電容C1和C2組成帶通濾波電路，用于濾除對檢測無用的低頻和高頻干擾信號。

本發(fā)明所述的一種用于檢測電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)的方法，具體步驟包括：

步驟1、現(xiàn)場安裝前，首先利用檢測裝置中測試CT一次側(cè)對一次計量CT二次側(cè)的開路和短路狀態(tài)進(jìn)行測試，并通過與測試CT二次側(cè)連接的具有諧振電容陣列的自激振蕩電路和隔離濾波電路得到一次計量CT二次側(cè)開路狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f1i以及短路狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f4i，其中，具有諧振電容陣列的自激振蕩電路中的每個電容組分別對應(yīng)一組開路和短路狀態(tài)理論判決閾值，開路狀態(tài)理論判決閾值f開路i為f1i±x%，短路狀態(tài)理論判決閾值f短路i為f4i±y%， i為諧振電容陣列中所有電容組的序號集合，i={1,2,3,...,n}，x、y為人為調(diào)整變量，最后，將開路和短路狀態(tài)理論判決閾值存入到檢測裝置的MCU中待用。

由于具有諧振電容陣列的自激振蕩電路中包含有多個電容組，所以在進(jìn)行開路和短路狀態(tài)下一次計量CT二次側(cè)的理論判決閾值設(shè)定時，會出現(xiàn)一組與電容組數(shù)量相同的開路狀態(tài)理論判決閾值f開路i和短路狀態(tài)理論判決閾值f短路i，其中，f開路i為f1i±x%，f短路i為f4i±y%，i為諧振電容陣列中所有電容組的序號集合，i={1,2,3,...,n}，而x、y為人為調(diào)整變量，以調(diào)整判決閾值的取值范圍。

當(dāng)然，在開路和短路狀態(tài)下，被測CT的理論判決閾值是不會隨著其結(jié)構(gòu)或型號的改變而改變的，故存入的與電容組i對應(yīng)的開路和短路狀態(tài)下被測CT的理論判決閾值始終保持固定。

步驟2、現(xiàn)場安裝時，工作人員確認(rèn)待測一次計量CT二次側(cè)為正常狀態(tài)。在此正常狀態(tài)下，將測試CT一次側(cè)與電表外部一次計量CT二次側(cè)和電表計量CT一次側(cè)相串接，并將MCU與電表計量模塊連接。

為方便檢測過程，本方法是在電表外接測試CT，測試CT一次側(cè)與電表計量CT一次側(cè)串接，測試CT一次側(cè)與電表外部一次計量CT二次側(cè)串接，電表外部一次計量CT二次側(cè)與電表計量CT一次側(cè)串接。在檢測裝置中，測試CT二次側(cè)連接在由多路選擇開關(guān)、諧振電容陣列和反相器組成的具有諧振電容陣列的自激振蕩電路上，并通過隔離濾波電路與MCU連接，MCU與電表計量模塊連接。

步驟3、在一次計量CT二次側(cè)正常連接狀態(tài)下，MCU接收外部觸發(fā)信號自動控制具有諧振電容陣列的自激振蕩電路中多路選擇開關(guān)進(jìn)行選擇連接，在諧振電容陣列和反相器的輔助下，每個電容組輪流工作超過一個工頻周期，并將每個輸出信號經(jīng)隔離濾波電路傳回到MCU，輸出信號為不同電容組i在正常狀態(tài)時對應(yīng)的輸出信號，信號頻率值定義為f2i。

通過多路選擇開關(guān)對不同電容組的選擇連接，使得每個電容組在輪流工作超過一個工頻周期的情況下向MCU傳送一個輸出信號，從而得到不同電容組i在正常狀態(tài)時對應(yīng)的輸出信號，其信號頻率值定義為f2i。其中，為防止負(fù)載信號的改變影響諧振頻率，進(jìn)而影響判斷結(jié)果，隔離濾波電路中還包含有帶通濾波器和信號隔離電路，用于濾除低頻和高頻干擾，并且將負(fù)載信號與自激振蕩電路隔離。

步驟4、MCU根據(jù)接收信號的起振狀態(tài)、信號穩(wěn)定性、信號頻率值f2i與步驟1中相應(yīng)序號電容組的開路和短路信號頻率值f1i和f4i之間的關(guān)系，分析判斷適合該一次計量CT二次側(cè)的電容組，自動控制多路選擇開關(guān)選擇該電容組后形成相應(yīng)地檢測電路。

具體判斷過程包括：首先，MCU所選的電容組要保證諧振電路能起振，即電容組的比值在一定范圍內(nèi)才能使諧振電路起振。其次，所選電容組要保證振蕩頻率穩(wěn)定。不同的被測CT，其二次側(cè)等效電感不同，等效到諧振電路的電感也不同，如果采用同一電容組，二次側(cè)等效電感較小的被測CT對應(yīng)的自激振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q值較小，會使輸出的振蕩頻率不穩(wěn)定，MCU根據(jù)不同的被測CT選擇電容組后，使振蕩電路的品質(zhì)因數(shù)Q值高于某一值，從而保證自激振蕩電路輸出穩(wěn)定的頻率信號。再其次，所選電容組能保證一次計量CT二次側(cè)回路正常狀態(tài)的頻率f2i位于開路狀態(tài)的頻率值f1i和短路狀態(tài)的頻率值f4i中間，即（f2i-f1i）-（f4i-f2i）->0。最后，如果有幾組電容組同時滿足上述條件時，選取Δfi=（f2i-f1i）最大的電容組，即不同狀態(tài)之間頻率差值最大的，更容易區(qū)分，從而可以最終選定適合該被測CT的電容組。

步驟5、MCU啟動現(xiàn)場自學(xué)習(xí)功能，記錄選擇該電容組后現(xiàn)場正常狀態(tài)對應(yīng)的輸出信號頻率值f2j，j為選擇的該電容組的序號，j包含于i中。生成正常狀態(tài)理論判決閾值f正常為f2j±z%，z為人為調(diào)整變量，同時，MCU設(shè)定一次計量CT二次側(cè)部分短路狀態(tài)理論判決閾值f部分短路的下限為正常狀態(tài)理論判決閾值上限f2j+z%，設(shè)定一次計量CT二次側(cè)部分短路狀態(tài)理論判決閾值f部分短路的上限為步驟1中該電容組短路狀態(tài)理論判決閾值的下限f4j-y%。其中，對于任一電容組各理論判決閾值之間的關(guān)系為：f短路>f部分短路>f正常>f開路。

步驟6、當(dāng)一次計量CT二次側(cè)狀態(tài)被改變時，MCU根據(jù)接收的狀態(tài)改變時輸出信號頻率值與上述得到的理論判決閾值的對應(yīng)關(guān)系，判別一次計量CT二次側(cè)回路的連接狀態(tài)，具體內(nèi)容包括：

a、當(dāng)接收的輸出信號頻率值在開路狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為開路；

b、當(dāng)接收的輸出信號頻率值在短路狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為短路；

c、當(dāng)接收的輸出信號頻率值在部分短路狀態(tài)下理論判決閾值內(nèi)，判斷為部分短路；

d、當(dāng)接收的輸出信號頻率值在正常狀態(tài)理論判決閾值內(nèi)，判斷為正常。

上述判斷過程的理論依據(jù)具體說明如下：

首先，設(shè)現(xiàn)場電表外部一次計量CT二次側(cè)等效電感值為L1、電表計量CT一次側(cè)等效電感值為L2、測試CT一次側(cè)等效電感值為L3、測試CT二次側(cè)等效電感值為L4、電容組的電容值為C1和C2，對于自激振蕩電路來說等效電感L為：

L=L4-L4×L3/(L3+(L1+L2))

其中，L3=L4/n^2 ，n為測試CT一次側(cè)與二次側(cè)線圈匝數(shù)比。

當(dāng)電表外部一次計量CT二次側(cè)斷開時，L1=∞，等效電感L=L4；

當(dāng)電表外部一次計量CT二次側(cè)短路時，L1=0，等效電感L=L4-L4×L3/(L3+L2)；

當(dāng)電表外部一次計量CT二次側(cè)部分短路時，等效電感L=L4-L4×L3/(L3+(L1+L2))；

電路諧振頻率為：

當(dāng)電表外部一次計量CT二次側(cè)回路狀態(tài)改變，L變化，諧振頻率隨之變化，MCU根據(jù)實際諧振頻率的變化與理論判決閾值的對應(yīng)關(guān)系來判別被測CT二次側(cè)回路的開路、短路、部分短路或正常的狀態(tài)信息。

為更好地區(qū)分電表外部一次計量CT二次側(cè)回路的連接狀態(tài)，最理想的情況是：正常狀態(tài)的L介于開路狀態(tài)的L和短路狀態(tài)的L的正中間，即

2×（L4-L4×L3/(L3+(L1+L2))）=L4+L4-L4×L3/(L3+L2)

2/(L3+(L1+L2))=1/(L3+L2)

L3+L2=L1

并且開路狀態(tài)和短路狀態(tài)之間L的差別應(yīng)該盡量大，則需要L3>>L2，部分短路狀態(tài)的L介于正常狀態(tài)的L和短路狀態(tài)的L之間，上述兩個條件也會使正常狀態(tài)的L和短路狀態(tài)的L之間差別盡量大，使得部分短路也能很好的區(qū)分，所以最佳區(qū)分開路、短路、部分短路以及正常四種狀態(tài)的理論要求為：L1=L2+L3，且L3>>L2。

根據(jù)上述兩個條件并結(jié)合實際情況，得到如下結(jié)論：

（1）、測試CT一次側(cè)電感量與電表外部一次計量CT二次側(cè)電感量差異不能太大，最好是在相同數(shù)量級上；

（2）、為滿足測試CT的一次側(cè)電感量要求，測試CT需要采用磁導(dǎo)率較高的磁芯材料；

（3）、測試CT的變比不能太大，因為要滿足測試CT的一次側(cè)電感最大，變比太大會導(dǎo)致二次側(cè)電感量非常大，對測試不利。