CN105425003A - 居民电能表箱的双向信息交互方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种居民电能表箱的双向信息交互方法及装置，包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。该装置能够实时观察电表箱内的用电情况及是否窃电。

Description

居民电能表箱的双向信息交互方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统电能表监测技术领域，特别涉及一种居民电能表箱的双向信息交互方法及装置。

背景技术

随着电能表的推广应用，电能表箱内的电表抄表方式是：人工打开电表箱箱门，进行抄表，费时费工效率低，同时电能表箱很多，不便于电力人员监测电能表箱内的电表情况，因此，目前窃电比较普遍，且不便于查找窃电用户，目前窃电分子的窃电手法也逐步升级，针对电子表的窃电手法层出不穷，其中一种比较广泛的窃电手法是更改电子表内的电子元器件，使电表走慢，这种窃电方法比较高科技也比较厉害，其不改变电表常数（转盘转数或电子表的脉冲数及脉冲频闪），只改变计数度示，少计电量；后果非常严重，又不易查证。造成少计量的原理是：窃电分子在电子表内加装一个数字模块，并联在u/f转换器之后，连接脉冲灯和输出端，使电表常数（脉冲数）同步，电表现场校验常数与负荷的关系正常，然后在计入电子表CPU处理电路上做手脚，使之显示少计度示，这样就达到了窃电目的。

目前国内电表现场检查仪的功能现状：a、显示电能参数，如电压、电流、频率、相角、功率因数、有功功率等。

b、检查互感器倍率、矢量图、判断接线错误等。

c、利用光电、脉冲现场校验电表常数、脉冲走字与现场负载功率的误差。

目前国内的现场电表检查仪、稽查仪、现场校验仪等，如申请号为201210500898.X的发明专利公开的电能表快速检测装置和方法和申请号为201210108093.0的发明专利公开的窃电检测方法、系统及电表。只是对计量接线方式、电表常数（即转数或脉冲数与负荷之间）校验，不能对不改变电表常数（转盘转数或电子表的脉冲数及脉冲频闪），只改变计数度示少计电量的窃电手法进行现场校验。同时更为重要的是不能够实时监测电能表箱的用电情况，是否有人窃电，现场磁场对检查仪器干扰因素大，更加不容易检测出窃电用户。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种居民电能表箱的双向信息交互方法及装置，该装置能够实时观察电表箱内的用电情况及是否窃电，判断准确速度快。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种居民电能表箱的双向信息交互装置，包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。

所述数据采集模块包括钳形电流互感器。

所述标准电能表安装在电能表箱内。

所述可编程控制器连接有精确计算机构，该精确计算机构包括与可编程控制器连接的高速摄像机和与可编程控制器连接的运算模块。

所述钳形电流互感器外表面涂敷有绝缘层。

所述高速摄像机与计量箱通过夹持机构固定。

所述夹持机构包括G字夹、与G字夹通过万向球头连接的连接杆，所述连接杆与高速摄像机活动连接。

一种居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，包括以下步骤：

1）标准电能表安装在电表箱待测总电能表的右侧，钳形电流互感器的夹持在待测总电能表的线路上；

2）通过G字夹和连接杆将高速摄像机固定在电表箱内，且电表箱箱门能够关闭，使高速摄像机正对着标准电能表和待测总电能表；

3）接通可编程控制器和高速摄像机电源，在可编程控制器上设置高速摄像机第一次拍照的时间，并同时设置第二次拍照的时间，两次拍照的时间差为t；

4）可编程控制器通过GPRS通信模块，将数据传输给后台，通过后台显示屏观察第一次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为a，记录标准电能表的度示为a1，通过后台显示屏观察第二次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为b，记录标准电能表的度示为b1；

5）计算被测电能表在t时间内所走的度数为b-a，计算标准电能表在t时间内所走的度数为b1-a1，计算待测总电能表的误差值x=b1-a1-b+a。

进一步的，所述标准电能表和待测总电能表上设有用于减少计算识别量的减量机构。

进一步的，所述减量机构为遮挡在标准电能表和待测总电能表上的白板，所述白板上设有用于观察电能表显示屏的通孔。

进一步的，在步骤3）中，高速摄像机将第一张图片和第二张图片传输给字符识别模块，字符识别模块识别出第一张图片和第二张图片中的数字分别为a、a1、b、b1，a为第一张图片被测电能表的度示，a1为第一张图片标准电能表的度示，b为第二张图片被测电能表的度示，b1为第二张图片标准电能表的度示，字符识别模块将a、a1、b、b1数据传输给运算模块，运算模块计算误差值x=b1-a1-b+a；运算模块将误差值通过GPRS通信模块传输给后台。

因部分窃电者私自更动电子表内的电子电路，而不改变电表输出的检验脉冲及光电频闪，只改变度示累计功能，用常规的现场检查仪无法进行误差识别，本装置填补了国内现场电表检查仪（或校验仪）利用电表输出的脉冲或光电频闪校核电表常数的弊端，也填补了国内现场电表检查仪（或校验仪）利用电表输出的脉冲走字与负载电量校核的弊端，属于一种创新工具。该工具只对现场电表走字度示和本工具测量的标准度示进行对比，是误差值初判工具（因依据国家计量标准法规，计量表计的误差校验必须在授权的实验室校验，保持电流、电压、频率、温度、湿度、干扰等指标稳定合规），也是人工输入现场被测电表行止度示与本工具测量的标准度示进行对比，由本工具自动计算误差，是反窃电人员快速识别电表是否窃电初判的新型反窃电工具，为后续准确的实验室鉴定、定性法律后果做初步筛选，同时本发明在检测过程中保留有图片，为定性法律后果为依据。进一步的，钳形电流互感器的钳臂上设置绝缘层，绝缘层与电线接触绝缘性能好，另一方面还能够起到抗磁场干扰的效果，提高了钳形电流互感器的看干扰能力，保证了检测的准确性。绝缘层包括如下重量份的原料制备而成：环氧树脂30～48份、聚丙烯树脂25-28份、酚醛树脂8～15份、尼龙纤维9～12份、固化剂3～5份、沸石粉6～8份、聚羟基乙酸5～8份。优选的，绝缘层材料还包括3～5份的功能材料，功能材料为椰油酸二乙醇酰胺和双氧水添加比例为1:1.2，功能材料和沸石粉在绝缘层内形成独立的若干个不连通的真空孔，两者起到协同作用，使真空孔体积大结构强度大，并且能够起到良好的抗干扰作用。所述固化剂的原料及其重量份组成为：间苯二甲胺30～35份，α-甲基丙烯酸40～50份，所述沸石粉的粒度为200～300目。本发明的沸石粉表面粗糙和具有的多孔结构，使其具有较强的携载能力，不但能使物料均匀地吸附在表面，而且能吸附到孔穴和通道内，提高了物料的可利用性也大大改善混合的均匀性，从而提高绝缘材料的强度和抗拉性能。同时沸石耐酸，能够提高绝缘材料的耐腐蚀性能。聚丙烯树脂是结构规整的结晶性聚合物，为淡乳白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂。相对密度为0.90～0.91，是通用树脂中最轻的一种。机械性能良好，耐热性能良好，其熔点为170℃左右，在无外力作用下，150℃不变形，化学稳定性好，耐酸、碱和有机溶剂，与大多数化学药品（如发烟硝酸、铬酸溶液、卤素、苯、四氯化碳、氯仿等）不发生作用，且几乎不吸水。酚醛树脂与尼龙纤维、沸石粉等固化处理后，得到交联体型结构纤维。提高纤维强度和模量，更为重要的是与2～4份聚酰胺混后纺丝，这类纤维为金黄或黄棕色纤维，强度为30.2～35.4cN/dtex，抗燃性能突出，极限氧指数为34，瞬间接触近7500℃的氧-乙炔火焰，不熔融也不延燃，具有自熄性，还能耐浓盐酸和氢氟酸，但耐硫酸、硝酸和强碱的性能较差。聚羟基乙酸结构功能具有丰富的多样性，具有良好的生物相容性和可生物降解性、无毒、无癌变，具有较高的力学强度和优异物理化学性能。邻苯二甲酸酐能够提高绝缘材料的绝缘、阻然、抗电弧性能能够软化绝缘材料，提高绝缘材料的绝缘、阻然、抗电弧性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的实施例1的模块结构示意图；

图2是本发明的实施例2的模块结构示意图；

图3是本发明的实施例3的模块结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种居民电能表箱的双向信息交互装置，包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。

所述数据采集模块包括钳形电流互感器。

所述标准电能表安装在电能表箱内。

一种居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，包括以下步骤：钳形电流互感器夹在被测电表的进线上，通过可编程控制器在时间T内显示一个度示a1，精确到0.01度（因为客户电表度示显示小数点后两位），同时输入被测电表的起始度示a，度示a大于被测电表当前的度数，当被测电表的度示达到a，同时标准电能表与钳形电流互感器接通，标准电能表开始度量，在测试时间T结束时输入被测电表结束度示b，此时标准电能表度数b1，可编程控制器将数据a、b、a1、b1传输给运算模块，运算模块计算误差值x=b1-a1-b+a，同时误差值显示在显示屏上。对电压和电流进行采样，在不稳定负荷情况下，对在线有功功率和测量所需时间进行内部数字化处理分析，显示出所用电量标准数值，在本机内置软件的支持下，与同步手工输入机内的现场电表起止度示电量对比，自动得出度示误差值。钳形电流互感器的钳臂上设置绝缘层，绝缘层与电线接触绝缘性能好，另一方面还能够起到抗磁场干扰的效果，绝缘层包括如下重量份的原料制备而成：环氧树脂30份、聚丙烯树脂25份、酚醛树脂8份、尼龙纤维9份、固化剂3份、沸石粉6份、聚羟基乙酸5份。绝缘层材料还包括3份的功能材料，功能材料为椰油酸二乙醇酰胺和双氧水。所述固化剂的原料及其重量份组成为：间苯二甲胺30份，α-甲基丙烯酸40份。所述沸石粉的粒度为200目。

实施例2：如图2所示，一种居民电能表箱的双向信息交互装置，包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。

所述数据采集模块包括钳形电流互感器。

所述标准电能表安装在电能表箱内。

所述可编程控制器连接有精确计算机构，该精确计算机构包括与可编程控制器连接的高速摄像机和与可编程控制器连接的运算模块。

所述高速摄像机与计量箱通过夹持机构固定。

所述夹持机构包括G字夹、与G字夹通过万向球头连接的连接杆，所述连接杆与高速摄像机活动连接。

一种居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，包括以下步骤：

1）标准电能表安装在电表箱待测总电能表的右侧，钳形电流互感器的夹持在待测总电能表的线路上；

2）通过G字夹和连接杆将高速摄像机固定在电表箱内，使高速摄像机正对着标准电能表和待测总电能表；

3）接通可编程控制器和高速摄像机电源，在可编程控制器上设置高速摄像机第一次拍照的时间，并同时设置第二次拍照的时间，两次拍照的时间差为t；

4）可编程控制器通过GPRS通信模块，将数据传输给后台，通过后台显示屏观察第一次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为a，记录标准电能表的度示为a1，通过显示屏观察第二次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为b，记录标准电能表的度示为b1；

5）计算被测电能表在t时间内所走的度数为b-a，计算标准电能表在t时间内所走的度数为b1-a1，计算待测总电能表的误差值x=b1-a1-b+a。

钳形电流互感器的钳臂上设置绝缘层，绝缘层与电线接触绝缘性能好，另一方面还能够起到抗磁场干扰的效果，绝缘层包括如下重量份的原料制备而成：环氧树脂48份、聚丙烯树脂28份、酚醛树脂15份、尼龙纤维12份、固化剂5份、沸石粉10份、聚羟基乙酸8份。绝缘层材料还包括5份的功能材料，功能材料为椰油酸二乙醇酰胺和双氧水。所述固化剂的原料及其重量份组成为：间苯二甲胺35份，α-甲基丙烯酸50份。所述沸石粉的粒度为300目。

实施例3：如图3所示，一种居民电能表箱的双向信息交互装置，包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。

所述数据采集模块包括钳形电流互感器。

所述标准电能表安装在电能表箱内。

所述可编程控制器连接有精确计算机构，该精确计算机构包括与可编程控制器连接的高速摄像机和与可编程控制器连接的运算模块。

所述高速摄像机与计量箱通过夹持机构固定。

所述夹持机构包括G字夹、与G字夹通过万向球头连接的连接杆，所述连接杆与高速摄像机活动连接。

一种居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，包括以下步骤：

1）标准电能表安装在电表箱待测总电能表的右侧，钳形电流互感器的夹持在待测总电能表的线路上；

2）通过G字夹和连接杆将高速摄像机固定在电表箱内，使高速摄像机正对着标准电能表和待测总电能表；

3）接通可编程控制器和高速摄像机电源，在可编程控制器上设置高速摄像机第一次拍照的时间，并同时设置第二次拍照的时间，两次拍照的时间差为t；

4）高速摄像机将第一张图片和第二张图片传输给字符识别模块，字符识别模块识别出第一张图片和第二张图片中的数字分别为a、a1、b、b1，a为第一张图片被测电能表的度示，a1为第一张图片标准电能表的度示，b为第二张图片被测电能表的度示，b1为第二张图片标准电能表的度示，字符识别模块将a、a1、b、b1数据传输给运算模块，运算模块计算误差值x=b1-a1-b+a；运算模块通过GPRS通信模块将误差值传输给后台，后台显示屏显示出运算模块的误差值。

待测总电能表用来记录整个电能表箱的电量，通过分析误差值，判断哪个电表箱窃电，待确定某个电能表箱窃电后，然后使用本方法逐个排查表箱内的电能表。

所述标准电能表和待测总电能表上设有用于减少计算识别量的减量机构。

所述减量机构为遮挡在标准电能表和待测总电能表上的白板，所述白板上设有用于观察电能表显示屏的通孔，通过此设计，可是计算识别量减少80%，大大提高了检测效率。

钳形电流互感器的钳臂及外表面上设置绝缘层，绝缘层与电线接触绝缘性能好，另一方面还能够起到抗磁场干扰的效果，绝缘层包括如下重量份的原料制备而成：环氧树脂40份、聚丙烯树脂28份、酚醛树脂12份、尼龙纤维10份、固化剂4份、沸石粉8份、聚羟基乙酸7份。

绝缘层材料还包括3～5份的功能材料，功能材料为椰油酸二乙醇酰胺和双氧水。

所述固化剂的原料及其重量份组成为：间苯二甲胺302份，α-甲基丙烯酸45份。

所述沸石粉的粒度为250目。

小组随机抽取城区内一个线损比较高的台区共计187块电表进行测试。由三组人分别对同一台区进行用电检查，一组采用人工查电方法；一组采用现有用电检查仪；一组采用本发明的装置。分别记录各组完成的时间、查处的异常电表数量。

从以上数据可以看出，第一、二组只查出改变脉冲（常数）进行窃电的1块电表，第三组既查出改变脉冲（常数）进行窃电的两块电表，又查出了更动表内电路不改变脉冲（常数）进行窃电的另外4块电表。

从时间上看，第三组查出窃电电表在2分钟左右，用时最短，实现快速功能。

因此采用本发明的装置，实现了现场快速检测更动表内电路不改变脉冲（常数）的窃电手法。

结论：目标值实现。

目标二效果检查：在线测量电量值与实验室鉴定值对比，两者误差值应在3%以内。

小组将效果测试中查出的五块表计送至计量实验室进行鉴定，该工具现场检测的电表误差率与实验室鉴定的误差率对比结果如下：

结论：从上表数据可知，该工具在线测量电表电量值与实验室鉴定值对比，两者误差值在3%内，目标值实现。

目标三效果检查：误检窃电电表率为零小组将效果测试中查出的五块表计送至计量实验室进行鉴定，全部属窃电表计。

结论：该工具在实际测试中误检窃电电表率为零。目标值实现。

目标四效果检查：该工具满足《国家电气设备安全技术规范》GB19517-2009要求电能表计量异常就地自动诊断处理装置制作完成后，小组成员对工具的各项电气指标进行了检测，结果如下：

输入端参数：电压：0—400V，电流：0.01---500A，电压可直接在控制器上输入220v，因我国用电电压稳定，若电压有浮动，钳形电力互感器可直接计量电能，也可采用电压互感器进行现场采集电压，电压互感器与电能表连接。

安全绝缘性能：电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≧100MΏ；工作电源输入端对外壳之间承受工频电压为1.5KV（有效值，历时1分钟实验）

结论：该工具满足《国家电气设备安全技术规范》GB19517-2009要求，目标值实现。

2、效益分析

我单位对上述五块窃电电表进行了违约窃电处理，收缴追补电费和违约使用费共计153242元。

Claims (10)

1.一种居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：包括数据采集模块、与数据采集模块连接的标准电能表和与标准电能表连接的可编程控制器，所述GPRS通信模块与可编程控制器相连并将数据采集模块采集到的数据和标准电能表的数据通过GPRS无线网络发送给远程的数据中心。

2.如权利要求1所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述数据采集模块包括钳形电流互感器。

3.如权利要求1所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述标准电能表安装在电能表箱内。

4.如权利要求1所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述可编程控制器连接有精确计算机构，该精确计算机构包括与可编程控制器连接的高速摄像机和与可编程控制器连接的运算模块。

5.如权利要求4所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述钳形电流互感器外表面涂敷有绝缘层。

6.如权利要求4所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述高速摄像机与计量箱通过夹持机构固定。

7.如权利要求6所述的居民电能表箱的双向信息交互装置，其特征在于：所述夹持机构包括G字夹、与G字夹通过万向球头连接的连接杆，所述连接杆与高速摄像机活动连接。

8.一种居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）标准电能表安装在电表箱待测总电能表的右侧，钳形电流互感器的夹持在待测总电能表的线路上；

2）通过G字夹和连接杆将高速摄像机固定在电表箱内，且电表箱箱门能够关闭，使高速摄像机正对着标准电能表和待测总电能表；

3）接通可编程控制器和高速摄像机电源，在可编程控制器上设置高速摄像机第一次拍照的时间，并同时设置第二次拍照的时间，两次拍照的时间差为t；

4）可编程控制器通过GPRS通信模块，将数据传输给后台，通过后台显示屏观察第一次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为a，记录标准电能表的度示为a1，通过后台显示屏观察第二次拍摄的照片，记录被测电能表的度示为b，记录标准电能表的度示为b1；

5）计算被测电能表在t时间内所走的度数为b-a，计算标准电能表在t时间内所走的度数为b1-a1，计算待测总电能表的误差值x=b1-a1-b+a。

9.如权利要求8所述的居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，其特征在于：所述标准电能表和待测总电能表上设有用于减少计算识别量的减量机构。

10.如权利要求9所述的居民电能表箱的双向信息交互监测窃电的方法，其特征在于：所述减量机构为遮挡在标准电能表和待测总电能表上的白板，所述白板上设有用于观察电能表显示屏的通孔。