專利名稱：智能防竊電的電能計量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量電功率時間積分的裝置，尤其涉及借助微處理器、用數(shù)字的和無線通信的方式計量電能消耗，同時避免和指示欺騙性使用的裝置。
技術背景 現(xiàn)有技術對于電力系統(tǒng)各終端用戶耗用電能的計量，始終存在如何偵測和防范竊電的問題。目前各種具有防、反竊電功能的電能計量裝置存在的主要缺點是①電能計量表計本身防、反竊電的功能有限，尤其是二次計測回路出現(xiàn)CT即電流互感器信號被分流、短路、錯誤接線或開路時，無法進行及時有效的、準確的檢測判斷；②功能較完備的防竊電裝置須獨立于電能計量表計之外，造價高、安裝和維護不方便，無法大面積推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術問題在于避免上述現(xiàn)有技術的不足之處而提出一種能夠有效防、反竊電，并且造價較低的智能防竊電的電能計量裝置。
本實用新型用于解決所述技術問題的技術方案是設計制造一種智能防竊電的電能計量裝置，包括三相多功能電能表計，尤其還包括與所述電能表計配合使用、并且要安裝在與所述電能表計所在部位的同一變壓器系統(tǒng)內(nèi)而又不是同一處所的智能化CT即電流互感器。該CT包括A/D即模/數(shù)轉換電路、CPU即中央處理單元，以及無線通信模塊。所述三相多功能電能表計內(nèi)增設表計CPU比較電路、無線通信模塊和CPU通信接口。所述CPU內(nèi)的微程序被修改為使該電能表計可以接收所述智能化CT檢測到的電流信號，同時進行比對。所述電能表計的無線通信模塊與所述智能化CT的無線通信模塊之間通過無線信道傳送數(shù)據(jù)。
同現(xiàn)有技術相比較，本實用新型電能計量裝置的突出優(yōu)點在于，能夠比較準確地偵測欺騙性使用電能，有效防范竊電行為發(fā)生。而且本實用新型裝置造價較低，結構簡單、實用，現(xiàn)場安裝方便，具有大面積推廣價值。
圖1是描述本實用新型智能防竊電的電能計量裝置的總體邏輯框圖；圖2是本實用新型電能計量裝置中具有無線通信功能的多功能電能表計20的工作原理框圖；圖3是本實用新型電能計量裝置中具有無線通信功能的智能化開合式CT即電流互感器50的工作原理框圖；圖4是使用本實用新型裝置，只在變壓器系統(tǒng)b相線路中增設CT 50的電路連接原理圖，圖中30是現(xiàn)有技術電能表；圖5是變壓器系統(tǒng)在三相四線制接線情況下，使用本實用新型并只在中線接入CT50的電路連接原理圖，圖中30是現(xiàn)有技術電能表；圖6是本實用新型裝置中多功能電能表計20的無線通信模塊36的原理電路圖；圖7是本實用新型裝置中具有無線通信功能的智能化開合式CT的原理電路圖；圖8是所述電能表計20的計量部分原理電路圖；圖9是所述電能表計20的功能部分原理電路圖；圖10是所述電能表計20內(nèi)CPU微程序的簡明軟件流程圖。
具體實施方式
以下結合各附圖所示之最佳實施例作進一步詳述本實用新型智能防竊電的電能計量裝置，首先是，在變壓器系統(tǒng)內(nèi)原來接入三相電能表計的地方，換用在其內(nèi)增加智能化處理和無線通信功能的三相多功能電能表計20，并且在所述變壓器系統(tǒng)的一次側(高壓側)各相，或只在b相增設有無線通信功能的智能化CT即電流互感器50，參見圖4。在所述供電變壓器系統(tǒng)是三相四線制接線的情況，還可以是只在二次側的中線設置智能化CT50，參見圖5。本實用新型智能防竊電的電能計量裝置總體邏輯框圖見圖1。
對于在所述變壓器系統(tǒng)的每一相都增設智能化CT50的情況，須將該CT50測得的電流值與接在同一相供電線路中的電能表計20測得的相應電流值分別比對。在所述只在變壓器系統(tǒng)的b相增設智能化CT50的情況，則將該CT50測得的電流值 同電能表計20在另兩相測得的電流矢量和 在表計CPU比較電路28中進行比對，電能表計20當然也只須測量a相和c相的電流。以上所述增設智能化CT50，是增設在所述供電變壓器系統(tǒng)的一次側(高壓側)，所述CT50是開合式電流互感器。
本實用新型智能防竊電的電能計量裝置，包括三相多功能電能表計20，參見圖2，尤其是還包括與所述電能表計20配合使用、并且要安裝在與所述電能表計20所在部位的同一變壓器系統(tǒng)內(nèi)而又不是同一處所的智能化CT即電流互感器50，見圖3。該CT50包括A/D即模/數(shù)轉換電路54、CPU即中央處理單元55，以及無線通信模塊56。所述智能化CT50，見圖7，包括A、B兩個電流互感器，或者是同一磁芯上有A、B兩個輸出繞組，其中CTA用于測量電流值，CTB用于提供整個CT50所需控制電源。圖7中IC 101是計量芯片，它接受CTA傳送來的被測電流信號，進行A/D轉換并將轉換結果送至單片微處理器U2進行運算處理，運算后數(shù)據(jù)由無線收發(fā)模塊U1發(fā)送至主CPU芯片IC1。
所述三相多功能電能表計20內(nèi)增設表計CPU比較電路28、無線通信模塊36和CPU通信接口，參見圖2、圖6、圖8和圖9。圖2中電能表計20還包括電壓計數(shù)器23、有功功率計數(shù)器24、無功功率計數(shù)器25和頻率計數(shù)器26，它們都接受從模擬信號處理電路22分別輸入的信號，并都經(jīng)由SPI接口27輸入表計CPU比較電路28。所述電能表計20的通信接口包括脈沖輸出接口32、紅外通信接口34和RS485通信接口35，它們都同表計CPU比較電路28建立雙向信息交換通道。圖6是無線通信模塊36的原理電路圖，圖中U1是接收、發(fā)送一體的無線收發(fā)模塊。無線信號由天線ANTENNA接收或發(fā)送，載波頻率433千赫，其數(shù)據(jù)的收發(fā)控制和編碼、解碼，以及糾錯均由單片微處理器U2完成。圖8是計量部分原理電路圖，圖中IC101～103是計量芯片，其主要功能是將采集到的電流、電壓信號進行運算并量化，為圖9中的主CPU芯片IC1提供數(shù)據(jù)。圖9是功能部分原理電路圖，還包括漢化液晶顯示屏33，它同表計CPU比較電路有雙向信息交換通道，用于指示表計各種讀數(shù)。主CPU芯片IC1將得到的數(shù)據(jù)進行分析、比較，然后輸送給LCD即液晶顯示屏33顯示，輸入EEPROM存儲并可通過集成電路IC8進行數(shù)據(jù)的抄取。
所述CPU內(nèi)的微程序被修改為使該電能表計20可以接收所述智能化CT50檢測到的電流信號，同時進行比對，見圖10的簡明軟件流程圖。所述電能表計20的無線通信模塊36與所述智能化CT50的無線通信模塊56之間通過無線信道傳送數(shù)據(jù)。
本實用新型電能計量裝置的電流互感器CT50，其工作電源52、電流信號采集53、A/D轉換54、CPU55、無線通信模塊56以及天線57組合成一獨立裝置，且是便于安裝的開合式電流互感器，其中心開口包括矩形的和圓形的。該CT裝置具有將被測線路的電流參數(shù)轉換成數(shù)字信號并通過天線57發(fā)射輸出的功能。由于所述CT50工作時與被測量供電線路處在等同電位上，故無須對絕緣作特殊技術處理。實際使用時可采用專用的PDA即掌上電腦，通過無線方式設置所述CT50的變流比、地址碼等參數(shù)。
考慮到在現(xiàn)場同時有高壓和低壓線路，為施工安全和方便安裝，所述CT50設計成開合式結構。在實際使用中為降低造價和減少安裝工作量，往往只須在現(xiàn)場安裝一個CT即電流互感器。因為對于三相三線制，Ia→+Ib→+Ic→=0,]]>即Ia→+Ic→=-Ib→,]]>b相安裝一個CT即可。在所述電能表計20內(nèi)取 矢量和與CT50采集到的 進行比對即可。
在三相四線制的情況，Ia→+Ib→+Ic→=In,]]>可只在中線上加裝一只CT?？紤]到三相四線制供電，各相不可能完全平衡，故只要在中線上In大于2安，所述CT50即能可靠工作。
為了避免在小電流情況下錯判，實際修改所述電能表計20中CPU的微程序時，可將被測三相電流中任一相電流必須大于其額定值的5％作為必要條件進行判定。
在表計CPU比較電路28中，比對差量ΔI超出預先設定的限值，可斷定有故障了或有竊電行為發(fā)生，將立即報警。輸出的報警信號，通過RS485串行接口、GPS網(wǎng)絡、GSM短信息或無線負載控制等方式進行遠程實時監(jiān)控。
以下是本新型智能防竊電的電能計量裝置最佳實施例所用各主要元器件明細表。
電路符號 名 稱 型號、規(guī)格制造廠商IC 101～103 計量芯片 9105 南非SAMES公司IC 4～7、IC 14～17存儲器24C128IC 2 掉電檢測芯片 MAX708IC 1 主CPU芯片 UPD78P0308IC 8 通信電路 MAX485IC 12、13 分頻器4040U1無線收發(fā)模塊U2單片微處理器 AT90S231權利要求1.一種智能防竊電的電能計量裝置，包括三相多功能電能表計(20)，其特征在于還包括與所述電能表計(20)配合使用、并且要安裝在與所述電能表計(20)所在部位的同一變壓器系統(tǒng)內(nèi)而又不是同一處所的智能化CT即電流互感器(50)；該CT(50)包括A/D即模/數(shù)轉換電路(54)、CPU即中央處理單元(55)，以及無線通信模塊(56)；所述三相多功能電能表計(20)內(nèi)增設表計CPU比較電路(28)、無線通信模塊(36)和CPU通信接口，所述CPU內(nèi)的微程序被修改為使該電能表計(20)可以接收所述智能化CT(50)檢測到的電流信號，同時進行比對；所述電能表計(20)的無線通信模塊(36)與所述智能化CT(50)的無線通信模塊(56)之間通過無線信道傳送數(shù)據(jù)。
2.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述三相多功能電能表計(20)還包括電壓計數(shù)器(23)、有功功率計數(shù)器(24)、無功功率計數(shù)器(25)和頻率計數(shù)器(26)，它們都接受從模擬信號處理電路(22)分別輸入的信號，并都經(jīng)由SPI接口(27)輸入表計CPU比較電路(28)。
3.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述電能表計(20)的通信接口包括脈沖輸出接口(32)、紅外通信接口(34)和RS485通信接口(35)，它們都同表計CPU比較電路(28)建立雙向信息交換通道。
4.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述電能表計(20)還包括漢化液晶顯示屏(33)，它同表計CPU比較電路有雙向信息交換通道，用于指示表計各種讀數(shù)。
5.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述智能化CT(50)包括A、B兩個電流互感器，或者是同一磁芯上有A、B兩個輸出繞組，其中CTA用于測量電流值，CTB用于提供整個CT(50)所需控制電源。
6.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述智能化CT(50)是設置在所述供電變壓器系統(tǒng)的一次側(高壓側)。
7.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于在所述供電變壓器系統(tǒng)是三相四線制接線的情況，可以只在中線設置智能化CT(50)。
8.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述CT(50)，其工作電源(52)、電流信號采集(53)、A/D轉換(54)、CPU(55)、無線通信模塊(56)以及天線(57)組合成一獨立裝置。
9.按照權利要求1所述的智能防竊電的電能計量裝置，其特征在于所述CT(50)是開合式電流互感器，其中心開口包括矩形的和圓形的。
專利摘要智能防竊電的電能計量裝置，包括三相多功能電能表計(20)，還包括與之配合使用、并且要安裝在與該電能表計(20)所在部位的同一變壓器系統(tǒng)內(nèi)而又不是同一處所的智能化CT(50)，它包括A/D轉換電路(54)、CPU(55)，以及無線通信模塊(56)。所述電能表計(20)內(nèi)增設表計CPU比較電路(28)、無線通信模塊(36)和CPU通信接口。所述CPU內(nèi)的微程序被修改為使該電能表計(20)可以接收所述智能化CT(50)檢測到的電流信號，同時進行比對。表計(20)的通信模塊(36)與CT(50)的通信模塊(56)之間通過無線信道傳送數(shù)據(jù)。同現(xiàn)有技術相比較，所述電能計量裝置的突出優(yōu)點在于，能夠比較準確地偵測欺騙性使用電能，有效防范竊電行為發(fā)生。而且造價較低，結構簡單、實用，現(xiàn)場安裝方便。
文檔編號G08C17/02GK2602382SQ02250810
公開日2004年2月4日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權日2002年12月25日
發(fā)明者王榮安 申請人:王榮安