專利名稱：防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)防竊電技術，涉及稽查監(jiān)控系統(tǒng)的建設以及隱蔽性防竊電檢測的裝置，具體地說是防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速地增長，工業(yè)用電大幅增加，某些企業(yè)為了謀得不法利益， 降低生產(chǎn)成本，竊電現(xiàn)象逐年增多。由于采用裝有防竊電芯片的電子式電能表的大量應用， 傳統(tǒng)在表內更改線路的竊電方法已經(jīng)基本得到控制，于是某些單位采用更為大膽的竊電方法，在表前直接引線或切斷電能表的外部線路，即電流不通過電能表，電能表也不能測到電壓，這使得目前已經(jīng)采取的防竊電方法都失去效果。因此建設相應的稽查監(jiān)控系統(tǒng)及研制一種具有表前電流檢測功能的隱蔽性竊電檢測儀十分必要。防竊電技術的發(fā)展是針對竊電行為的出現(xiàn)和現(xiàn)代技術的進步而發(fā)展的。早期防竊電技術是對計量裝置的緊固螺絲的漆封是否被破壞進行竊電判斷，因封層易受環(huán)境、氣候等的影響而自然脫落，造成竊電誤判斷，目前已不使用。近年來，在防竊電技術上已經(jīng)積累了不少的經(jīng)驗。目前，防竊電采用的技術措施主要有封閉防偽封印、防竊電計量箱、防竊電電能表、供電計量監(jiān)測儀、負荷監(jiān)控系統(tǒng)雙向終端、計量裝置故障檢測儀。這些防竊電裝置和措施，對一些竊電行為起到了有效的防止作用。當前的防竊電措施在防止各種竊電行為能力上已經(jīng)比較完善和成熟，且在其它一些功能和性能指標上也各具特色，正向適應用戶和電力現(xiàn)代化管理需求的方向發(fā)展，如及時準確地查獲竊電行為并為追補電量提供準確數(shù)據(jù)。但對于日益專業(yè)化、高科技化、隱蔽的竊電行為來說，現(xiàn)有的防竊電措施仍有一定的不足之處，主要體現(xiàn)在以下幾個方面①局限性大，這些防竊電裝置和措施基本上針對某一種或幾種竊電手段來考慮問題的，對更專業(yè)化、隱蔽化的竊電行為仍無能為力；②實時性差， 很多的竊電行為并非針對計量裝置，而現(xiàn)有的防竊電裝置和措施幾乎全部都是圍繞著計量裝置來考慮問題的，因此對一些竊電行為不能做出及時反應；③可靠性差，一些防竊電措施為實現(xiàn)防竊電，影響電能表的正常工作，造成電能表電能計量在一定程度上不準確，可靠性差；④成本偏高，防竊電裝置采用專用集成電路的方案所占的比重越來越大，計量方案設計應用復雜，成本偏高。國外在防竊電技術措施方面主要有以下措施采用專用計量箱或專用電表箱，這項措施對五種竊電手法都有防范作用，適用于各種供電方式的用戶，但要求計量箱或電表箱要足夠牢固，而且最要害的還是箱門的防撬問題；封閉變壓器低壓出線端至計量裝置的導體，這項措施主要用于防止無表竊電，同時對通過二次線采用欠壓法、欠流法、移相法竊電也有一定的防范作用。適用于高供低計轉變用戶，適用范圍太小。國內開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)及竊電檢測儀的公司很少，產(chǎn)品成熟的公司只有兩三家，但應用很少，市場推廣的力度也很弱，局限性很大；其他有四、五家公司只是推出了概念和宣傳， 但并沒有成熟的產(chǎn)品。國內新型防竊電電能計量裝置存在著電路復雜、功能單一、價格昂貴等缺點?，F(xiàn)實工作中迫切需要稽查監(jiān)控系統(tǒng)及隱蔽性竊電檢測儀，要求功能多、接口豐富、價格低廉、準確度高等特點，便于實現(xiàn)電能的科學管理。根據(jù)目前新型非法竊電現(xiàn)象的發(fā)生以及上述國內外研究的瓶頸，特別為解決表前直接引線或切斷電能表的外部線路的等類竊電問題。設計隱蔽性竊電檢測儀的表前電流檢測的模塊，從根本上杜絕竊電現(xiàn)象的發(fā)生。因此所發(fā)明的隱蔽性竊電檢測儀是基于三相供電系統(tǒng)的；同時為了便于電網(wǎng)的管理，以及對竊電現(xiàn)象的實時監(jiān)控，還研制對檢測儀網(wǎng)絡進行管理控制和數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控中心的實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)防竊電及竊電預警，完成稽查監(jiān)控系統(tǒng)的整體構建。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有防竊電裝置所存在的缺點，本發(fā)明提出了一種防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置。該裝置通過表前電流檢測裝置和智能電表模塊的組合應用，解決防竊電的技術問題。本發(fā)明解決技術問題所采用的方案是
電流無線采集模塊經(jīng)過Zigbee無線網(wǎng)絡傳輸器與智能電表模塊相通，并通過GPRS/ CDMA網(wǎng)絡傳輸器與稽查監(jiān)控計算機相信號連通，構成稽查監(jiān)控裝置，其中在電流采集模塊中裝有表前電流檢測模塊，其電路組成為電流采樣電路與有效值轉化電路及電壓放大電路相繼連接，電壓放大電路又與A/D采樣電路連接后再與微控制器相互連接，微控制器與無線傳輸電路相互連接，同時由于有效值轉化電路連接。其中在智能電表模塊中裝有智能電表模塊，其電路組成為電池為單片機供電，單片機與報警器和指示燈相互電路連接， Zigbee無線通訊模塊、GPRS模塊分別與單片機電路相互連接，485接口、JTAG接口和載波模塊分別與單片機相互連接。積極效果，本發(fā)明的稽查監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地防止非法竊電現(xiàn)象的發(fā)生，減少供電部門的損失，并且本裝置具備數(shù)據(jù)遠程傳輸和網(wǎng)絡化管理的功能，監(jiān)控方便，能夠減少供電部門的防竊電成本。隨著三相大用戶越來越多，用電量也越來越大，同時竊電現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生，本發(fā)明能夠提高防竊電的智能化管理水平，減少電力部門的損失。適宜電力部門用電
管理中應用。


圖1為本發(fā)明結構示意圖
圖2為本發(fā)明電流采集模塊電路方框3為本發(fā)明智能電表模塊電路方框圖
圖中，1.電流采集無線模塊，2. Zigbee網(wǎng)絡傳輸器，3.智能電表模塊，4. GPRS/CDMA 網(wǎng)絡傳輸器，5.稽查監(jiān)控計算機，1.1.無線傳輸電路，1.2.微控制器，1.3. A/D采樣電路， 1.4.電壓放大電路，1.5.有效值轉化電路，1.6.電流采樣電路，3.0.電池，3.1. Zigbee無線通訊模塊，3. 2. GPRS模塊，3. 3. 485接口，3. 4. JTAG接口，3. 5.載波模塊，3. 6.報警器， 3.7.指示燈，3. 8.單片機。
具體實施例方式稽查監(jiān)控裝置組成
據(jù)圖1所示，電流無線采集模塊1經(jīng)過BiSbee網(wǎng)絡傳輸器2與智能電表模塊3相通，
4并通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡傳輸器4與稽查監(jiān)控計算機5相信號連通。在電流無線采集模塊中裝有表前電流檢測模塊。表前電流檢測模塊電路組成
據(jù)圖2所示，電流采樣電路1. 6與有效值轉化電路1. 5及電壓放大電路1. 4相繼連接， 電壓放大電路又與A/D采樣電路1. 3連接后再與微控制器1. 2相互連接，微控制器與無線傳輸電路1. 1相互連接，同時又與有效值轉化電路連接。(1)、電流采樣電路部分是將線路中的電流量轉化為可測量的電流量，并最終轉化為電壓量的主要設備，通常采用的是電流互感器，并在互感器的二次端并聯(lián)電阻。O)、有效值轉化電路的作用是將采得的電壓瞬時值轉換成有效值的過程，要求具有轉換過程快速，精度高，頻帶寬，受溫度影響小等特點，同時要求功耗必須足夠低。(3)、由于有效值轉化電路輸出較小且相對地為負電平，所以需要一級運算放大電路，要求線性度好，功耗低，穩(wěn)定時間短。(4)、A\D采樣電路的作用是將經(jīng)運算放大電路放大的模擬量轉換為可供微控制器使用的數(shù)字量，轉換過程要求分辨率高、轉換速率快、量化誤差小、線性度好。表前電流監(jiān)測
表前電流檢測裝置是以Zigbee無線網(wǎng)絡模塊作為主體模塊，通過電流采集電路定時獲取電能表前端電流并發(fā)送至智能電表模塊，與智能電表模塊通信方式為Zigbee無線網(wǎng)絡通信；智能電表模塊與電能表通過RS485接口方式進行通信，定時獲取表前電流檢測裝置傳送的電流值并與從電能表中讀取的電流有效值進行比對計算，當超出一定范圍時發(fā)送給集中器或者稽查監(jiān)控計算機，通知竊電事件的發(fā)生，并記錄竊電發(fā)生的時間然后切斷電源。(1)電流檢測模塊采得交流電路的電流有效值后通過ZigBee無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)發(fā)送給智能電表模塊的無線部分。(2)智能電表模塊通過485總線和電能表連接，根據(jù)國網(wǎng)相關通信規(guī)約從電能表中讀取電流有效值，同時智能電表模塊的ZigBee無線部分通過串口將數(shù)據(jù)傳給主體模塊的單片機。在單片機中比較電流檢測模塊測得的電流值和智能電表模塊讀取的電流值的差值是否在一定的范圍內。若在一定的范圍內，則單片機產(chǎn)生休眠信號，通過ZigBee無線網(wǎng)絡控制電流檢測模塊進入休眠狀態(tài)。若不在一定的范圍內，則不發(fā)送休眠信號，繼續(xù)比較兩者采得電流的大小，若連續(xù)3次超出范圍，則判定為有竊電現(xiàn)象發(fā)生，切斷電路并同時記錄竊電現(xiàn)象發(fā)生的時間。 (3 )如果竊電現(xiàn)象發(fā)生，智能電表模塊可以通過GPRS無線網(wǎng)絡上傳給稽查監(jiān)控計算機，通知監(jiān)控系統(tǒng)竊電現(xiàn)象發(fā)生，并可以精確判斷竊電用戶并且可計算其竊電量，有效地防止了多種竊電方法。(4)稽查監(jiān)控計算機監(jiān)控軟件平臺運行在PC及其兼容機上，使用WINDOWS操作系統(tǒng)，硬件通過串口連接GPRS模塊實現(xiàn)與集中器通信，采用菜單以及圖形化界面設計，具備實時監(jiān)控所有集中器以及每臺集中器下設智能電表模塊、抄錄下部設備的所有信息數(shù)據(jù)、 完整數(shù)據(jù)庫存儲、集中器工作狀態(tài)的設置和控制、系統(tǒng)信息顯示等功能。在智能電表模塊中裝有智能電表模塊。智能電表模塊電路組成據(jù)圖3所示，電池3. 0為單片機3. 8供電，單片機與報警器3. 6和指示燈3. 7相互電路連接，Zigbee無線通訊模塊3. UGPRS模塊3. 2分別與單片機電路相互連接，485接口 3. 3、 JTAG接口 3. 4和載波模塊3. 5分別與單片機相互連接。(1)、主控制器部分作為智能電表模塊的核心，完成所有電路的驅動和控制工作。(2)、指示燈部分主要作為可能出現(xiàn)的異常情況的報警顯示裝置，當異常情況發(fā)生時點亮指示燈。(3) ,Zigbee無線網(wǎng)絡傳輸部分用來接收表前電流檢測模塊采得的電流數(shù)據(jù)，同時將智能電表模塊的控制命令傳送給表前電流檢測模塊。(4) ,GPRS無線網(wǎng)絡傳輸部分用來在沒有集中器的場合，將竊電信息實時傳送至稽查監(jiān)控計算機。(5)、電力載波通信部分和其中一路RS485通信接口用來將竊電信息上傳至集中
ο(6)、一路RS485通信接口用作與電能表的連接，以讀取電能表中計量的電能有效值。(7)、報警部分用來指示用戶當前用電信息，如果發(fā)生竊電現(xiàn)象發(fā)出報警信號以通知用戶引起注意。單片機采用ATmegaU8。稽查監(jiān)控系統(tǒng)軟件的應用
稽查監(jiān)控計算機監(jiān)控軟件平臺運行在PC及其兼容機上，使用WINDOWS操作系統(tǒng)，硬件通過串口連接GPRS模塊實現(xiàn)與智能電表模塊或集中器通信，采用菜單以及圖形化界面設計，具備實時監(jiān)控所有集中器以及每臺集中器下面智能電表模塊，抄錄下部設備的所有信息數(shù)據(jù)、完整數(shù)據(jù)庫存儲、集中器工作狀態(tài)的設置和控制、系統(tǒng)信息顯示等功能。主要分為賬戶管理、信息管理、區(qū)域竊電信息管理、歷史查詢、實時報警等功能。(1)賬戶管理主要是完成用戶賬號權限的管理和密碼的設置工作。(2)信息管理功能主要完成區(qū)域設備管理，完成設備屬性信息錄入、設置和修改等工作。(3)區(qū)域竊電信息管理功能主要完成用戶竊電信息的實時在線監(jiān)測和數(shù)據(jù)信息的錄入工作。(4)歷史查詢功能主要完成歷史數(shù)據(jù)的查詢和報警信息等數(shù)據(jù)的查詢工作。(5)實時報警功能用來指示用戶當前用電信息，如果發(fā)生竊電現(xiàn)象發(fā)出報警信號以通知管理人員引起注意。同時該發(fā)明對于表前電流檢測裝置和智能電表模塊要按照相關標準在指定條件下進行相關試驗，按照檢驗規(guī)則進行相關檢驗。在研發(fā)階段進行相關檢測試驗，主要有接地故障抑制試驗、電磁兼容試驗、一致性試驗和可靠性驗證試驗。相關試驗主要分為以下幾個部分 1)、準確度試驗
表前電流檢測裝置在參比條件下，基本誤差、起動和潛動、隱蔽性竊電檢測儀常數(shù)、由其他影響量引起的誤差極限等性能。2)、電氣性能試驗在參比條件下，隱蔽性竊電檢測儀的溫升、脈沖電壓、抗接地故障能力等電氣性能應符合 GB/T17215. 211—2006 的規(guī)定。a)電源電壓影響試驗
電源電壓影響試驗應符合GB/T17215. 301—2007的規(guī)定。b)交流電壓試驗 c)功率消耗
隱蔽性竊電檢測儀電壓回路、電流回路的功率消耗應滿足低功耗規(guī)定。所有的測試都應在正常工作條件下進行。3)、電磁兼容性試驗
表前電流檢測裝置和智能電表模塊的靜電放電抗擾度、射頻電磁場抗擾度、快速瞬變脈沖群抗擾度、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、浪涌抗擾度、衰減振蕩波抗擾度、無線電干擾抑制等電磁兼容試驗，試驗后，表前電流檢測裝置和智能電表模塊應能正常工作。4)、誤差一致性試驗
隱蔽性竊電檢測儀在參比電壓、基本電流加載30min后，對同一批次3 6只表被試樣品，在參比電壓、100% Ib (In), 10% Ib an)、功率因數(shù)1.0和0.5L處，被試樣品的測量結果與同一測試點η個樣品的平均值的最大差值不應超過規(guī)定限值。被試樣品應使用同一臺多表位校驗裝置同時測試。5)、誤差變差試驗
隱蔽性竊電檢測儀在參比電壓、基本電流加載30min后，對同一被試樣品，在參比電壓、rt an)、功率因數(shù)1.0和0.5L處，對樣品做第一次測試；在試驗條件不變的條件下間隔5min后，對樣品做第二次測試，同一測試點處的兩次測試結果的差的絕對值不應超過 0. 2%。6)、通信規(guī)約一致性檢查
隱蔽性竊電檢測儀在全性能試驗或驗收試驗時，應通過公司系統(tǒng)內有資質的檢測機構對通信規(guī)約一致性的檢查。檢查依據(jù)DL/T645— 2007及其備案文件執(zhí)行。7 )、數(shù)據(jù)傳輸線抗干擾試驗
對于與通信接口連接的，長度超過an的脈沖傳輸線、數(shù)據(jù)傳輸線，應進行電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。試驗按照GB/T17215. 211—2006規(guī)定，并在下述條件下進行
隱蔽性竊電檢測儀處于正常工作狀態(tài)，使用電容耦合夾將試驗電壓以共模方式耦合至輸入/輸出脈沖和數(shù)據(jù)通信線路。一嚴酷等級3 ；
一稱合在脈沖/數(shù)據(jù)傳輸線上的試驗電壓lkv ； 一試驗時間60s。在脈沖群的作用下，隱蔽性竊電檢測儀及組網(wǎng)成系統(tǒng)的各設備不應出現(xiàn)損壞，并能正常工作。試驗后，系統(tǒng)應能正常工作和通信。8)、可靠性驗證試驗
隱蔽性竊電檢測儀的可靠性試驗，應根據(jù)環(huán)境條件進行相關試驗，投入可靠性試驗的樣品出廠檢驗項目必須全部合格，在試驗前發(fā)現(xiàn)有不合格項目，可用合格樣品替換。本發(fā)明項目技術研究的關鍵和難點(1)、電流檢測模塊采集電流信號并進行相關運算和處理得到有效值，并將電流有效值通過Zigbee無線上傳給智能電表模塊。(2)、智能電表模塊具有完善的控制策略判斷是否發(fā)生竊電，通過RS485和電能表相連，按照國家相關標準規(guī)約進行通信，具有豐富的通信接口供用戶選擇。(3)、智能電表模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡將用戶竊電信息上傳至稽查監(jiān)控計算機， 進而通知監(jiān)控系統(tǒng)竊電現(xiàn)象的發(fā)生。(4)、智能電表模塊和稽查監(jiān)控計算機之間采用了 GPRS/CDMA無線通信，增加了無線組網(wǎng)的復雜性和難度。本發(fā)明的技術特點
(1)、為適應市場和用戶需求，設計具備功能多、接口豐富、價格低廉、準確度高特點的三相隱蔽性竊電檢測儀；
O)、提出的表前電流檢測方案不同于以往的防竊電方案，它根據(jù)現(xiàn)場需求設計，安裝方式靈活，能有效杜絕各種表外非法竊電現(xiàn)象，同時能兼顧防止其他大多數(shù)表內竊電的現(xiàn)象的發(fā)生；
(3)、構建稽查監(jiān)控計算機。直接通過GPRS上傳竊電信息，對隱蔽性竊電檢測儀進行控制管理和數(shù)據(jù)采集。再將集中器信息通過無線GPRS通訊傳到監(jiān)控中心，中心具有信息管理平臺，實現(xiàn)了營銷系統(tǒng)的科學化管理。本發(fā)明的稽查監(jiān)控裝置能夠有效地防止非法竊電現(xiàn)象的發(fā)生，減少供電部門的損失，并且本裝置具備數(shù)據(jù)遠程傳輸和網(wǎng)絡化管理的功能，監(jiān)控方便，能夠減少供電部門的防竊電成本。隨著三相大用戶越來越多，用電量也越來越大，同時竊電現(xiàn)象也經(jīng)常發(fā)生，本發(fā)明稽查監(jiān)控裝置的廣泛采用能夠提高防竊電的智能化水平，減少電力部門的損失，應用前景廣闊。
權利要求
1.防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置，其特征是稽查監(jiān)控裝置組成電流無線采集模塊(1)經(jīng)過Bisbee網(wǎng)絡傳輸器(2)與智能電表模塊(3)相通，并通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡傳輸器(4)與稽查監(jiān)控計算機(5)相信號連通； 在電流無線采集模塊中裝有表前電流檢測模塊； 表前電流檢測模塊電路組成電流采樣電路(1. 6 )與有效值轉化電路(1. 5 )及電壓放大電路(1. 4 )相繼連接，電壓放大電路又與A/D采樣電路(1. 3)連接后再與微控制器(1.2)相互連接，微控制器與無線傳輸電路(1. 1)相互連接，同時又與有效值轉化電路連接； 在智能電表模塊中裝有智能電表模塊； 智能電表模塊電路組成電池(3. 0)為單片機(3. 8)供電，單片機與報警器(3. 6)和指示燈(3. 7)相互電路連接， Zigbee無線通訊模塊(3. 1)、GPRS模塊(3. 2)分別與單片機電路相互連接，485接口(3. 3)、 JTAG接口(3. 4)和載波模塊(3. 5)分別與單片機相互連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置，其特征是單片機采用ATmegaUS型號。
全文摘要
本發(fā)明提供的是防竊電稽查監(jiān)控檢測裝置。電流無線采集模塊經(jīng)過Bisbee網(wǎng)絡傳輸器與智能電表模塊相通，并通過GPRS/CDMA網(wǎng)絡傳輸器與稽查監(jiān)控計算機相信號連通。在電流無線采集電路中裝有表前電流檢測模塊電路，在智能電表模塊中裝有智能電表模塊電路。本發(fā)明的防竊電稽查監(jiān)控裝置能夠有效地防止非法竊電現(xiàn)象的發(fā)生，減少供電部門的損失，并且具備數(shù)據(jù)遠程傳輸和網(wǎng)絡化管理的功能，監(jiān)控方便，能夠減少供電部門的防竊電成本，提高防竊電的智能化管理水平。適宜電力部門用電管理中應用。
文檔編號G08C17/02GK102445578SQ20111034936
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者于暉, 劉國華, 李威, 梁芷睿, 王毅, 胡曉光, 袁彤哲, 趙一陽 申請人:北京航空航天大學, 遼寧省電力有限公司葫蘆島供電公司