CN107887978A - 一种防窃电数据采集及传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电网防窃电领域，尤其涉及一种防窃电数据采集装置。本发明创造的数据采集模块可以准确稳定的采集窃电数据，同时将窃电数据以及事件信息进行快速记录和存储，通过静默模式下低功耗运转，在保证数据完整的同时，降低能耗以及自干扰和抗干扰能力，通过读取指令能够迅速的完成数据的获取和无线传输，提高防窃电工作反应速度。结合抗干扰措施可以更好的保证数据的安全按稳定，保证防窃电数据采集装置的稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于电网防窃电领域，尤其涉及一种防窃电数据采集及传输装置。
背景技术
电网窃电事件时常发生，窃电时间不仅影响了电网的经济效益，不利于电网长期稳定发展，更重要的是，窃电行为将导致电网电压不稳定、电力设备异常，使电网的正常调度安排等各项工作无法进行，严重的情况下会破坏已经规划好的用电计划，造成难以估量的损失，由于窃电行为发生的隐蔽性，传统电网巡查方法难以取得很好的防治效果，且工作量大、取证困难，由于切点现象发生的随机性，无法及时准确的获取窃电信息，因此也无法在必要情况下对电网窃电信息进行主动筛查和信息收集，不利于电网整体的规划和调整。
发明内容
基于上述现状，本发明提供一种防窃电数据采集及传输装置，其能够准确采集相关数据并根据指令及时获取和传递相应信息。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。
一种防窃电数据采集及传输装置，包括设于电网母线电源的数据采集模块、设于高压母线侧的无线传输模块以及控制中心；所述数据采集模块记录和存储相关窃电信息及时间，在收到控制中心发送的读取命令之后，将其存储的数据经无线传输模块发送至控制中心；
数据采集模块包括采集电源，采集电源包括电流互感器、电源变换电路，在电流互感器的后侧设有并联的高频脉冲抑制器，以实现电压钳位；所述电流互感器后侧连接有整流桥，电流互感器的二次电流经过整流桥整流之后进入储能滤波电路；所述储能滤波电路由多个电容并联组成，包括储能电容以及滤波电容；储能滤波电路后侧并联有限压电路，所述限压电路由多个二极管串联组成；滤波电路后侧并联有多个压制电容；
数据采集模块还包括采集电路，所述采集电路包括传感器、信号转换器、处理器、存储器、时钟信号发生器、安全计数器以及数据接口；
所述处理器分别在静默模式和发送模式下工作，在静默模式下处理器的CPU不工作，仅完成RAM数据的存储工作，仅当接收到读取指令后再启用其他功能；信号转换器用于将模拟信号转换为数字信号以便于分析和传输；信号转换器连接至传感器以接受传感器采集到的模拟信号，并对波形进行优化处理；存储器用于扩展存储，以保证在长期使用过程中大量数据的存储要求；所述时钟信号发生器用于产生各种稳定的时钟信号，时钟信号发生器包括时钟芯片以及外围电路；安全计数器即看门狗电路，用于自动重启恢复，防止死机；
无线传输模块包括无线通讯器、通讯电源、接口及其外围电路；
所述无线传输模块包括无线通讯器、通讯电源、接口及其外围电路；所述控制中心包括无线收发器以及数据处理器，所述数据处理器定期或者根据操作指令发出读取指令，读取指令通过无线收发器发送至无线通讯器，数据采集模块根据读取指令获取相应窃电数据并通过无线通讯器发送至控制中心。
进一步地，所述防窃电数据采集装置还包括抗干扰模块，抗干扰模块包括电磁屏蔽壁，所述屏蔽壁是设于数据采集装置和电磁辐射源之间的墙壁状结构，或者罩在数据采集装置外部的屏蔽圈结构。
进一步地，所述屏蔽提接地，由铁壳及铝箔组成双层屏蔽结构，屏蔽壁外表面采用圆弧过渡，以减少棱角或者凸起。
进一步地，所述防窃电数据采集装置内的各元器件以及电路上的接地线分别连接至电源接地点并通过电源接地点统一接地。
进一步地，所述限压电路是与数据采集莫块分别设置与电路板不同位置，所述限压电路设置有独立的散热结构。
本发明创造的有益效果在于，通过上本发明创造的数据采集模块可以准确稳定的采集窃电数据，同时将窃电数据以及事件信息进行快速记录和存储，通过静默模式下低功耗运转，在保证数据完整的同时，降低能耗以及自干扰和抗干扰能力，通过读取指令能够迅速的完成数据的获取和无线传输，提高防窃电工作反应速度。
结合抗干扰措施可以更好的保证数据的安全按稳定，保证防窃电数据采集装置的稳定运行。
附图说明
图1是本发明实施例的结构原理图；
图2是本发明实施例采集电源的电路结构图；
图3是本发明实施例数据采集模块的结构原理图；
图4是本发明实施例数据采集模块的电路结构图；
图5是本发明实施例抗干扰屏蔽壁的原理示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
如图1中所示，一种防窃电数据采集及传输装置，包括设于电网母线电源的数据采集模块、设于高压母线侧的无线传输模块以及控制中心。
所述数据采集模块记录和存储相关窃电信息及时间，在收到控制中心发送的读取命令之后，将其存储的数据经无线传输模块发送至控制中心。
数据采集模块包括采集电源，本实施例中，是指为后续电路提供+5V电压的模块电源。采集电源包括电流互感器、电源变换电路，其电路结构如图2所示，为保证互感器两侧电流变化以及在大电流情况下电源供电稳定性，在电流互感器的后侧设有并联的高频脉冲抑制器，以实现电压钳位，抑制瞬间强电磁脉冲对电源电路的不利影响，包括电网瞬间过电压以及雷击电压等；所述电流互感器后侧连接有整流桥，电流互感器的二次电流经过整流桥整流之后进入储能滤波电路；所述储能滤波电路由三个电容并联组成，其中包括两个储能电容C1、C2以及滤波电容C3，在电流互感器的一次电流(即母线电流)较低的时候，通过储能电容C1、C2可以保证采集电源的正常使用；储能滤波电路后侧并联有限压电路，所述限压电路由多个二极管串联组成，在电流互感器一次电流较大的时候对系统进行保护；为改善电源电流质量，抑制电源波纹，在滤波电路后侧还设有多个并联的压制电容C4。
特别的，由于限压电路在运行中发热较大，为防止其影响电源模块其他部件，是与系统主线路板分别设置并设置有独立的散热结构。
数据采集模块还包括采集电路，所述数据采集电路的功能原理和电路结构如图3、图4中所示，其组成部分包括传感器、信号转换器、处理器、存储器、时钟信号发生器、安全计数器以及数据接口。本实施例中，数据采集模块在正常状况下仅采集和存储窃电信息以及时间信息，仅当受到控制中心发送的读取指令之后才进行数据传输工作，为实现上述要求，本实施例中的处理器(具体为AT89C2051单片机)设计为分别在静默模式和发送模式下工作，在静默模式下单片机的CPU不工作，仅利用RAM、定时器/计数器、中断系统以及各串口完成RAM数据的存储工作，冻结振荡器，仅当接收到读取指令后再启用其他功能。信号转换器用于将模拟信号转换为数字信号以便于分析和传输，信号转换器是现有产品，具体实施过程中，根据实际需要可直接采购安装，信号转换器连接至传感器以接受传感器采集到的模拟信号，并对波形进行优化处理，本实施例中，具体为TLC1549模数转换器。存储器用于扩展存储，以保证在长期使用过程中大量数据的存储要求。由于数据采集模块通常处于自动工作状态，且需要进行长时间持续工作，为保证采集模块能够及时和准确的获取电量以及时间信息，通过时钟信号发生器来产生各种稳定的时钟信号，时钟信号发生器包括时钟芯片以及外围电路。安全计数器即看门狗电路，用于保证数据采集模块在异常状况下能够自动重启恢复。防止死机。
无线传输模块是数据采集模块与控制中心进行数据传输的基础，无线传输指向性强，抗干扰能力强，有利于保证数据传输的安全性以及准确性。无线传输模块主要包括无线通讯器、通讯电源、接口及其外围电路。
无线通讯器是指微功率无线数传板；通讯电源为微功率无线数传板提供电能，通讯电源可以是单独设置的独立电源，也可以与其他设备如数据采集模块共用电源，同时上述通讯电源以及前文中的采集电源应当充分接地，以隔离市电，防止干扰。
所述无线传输模块包括无线通讯器、通讯电源、接口及其外围电路；所述控制中心包括无线收发器以及数据处理器，所述数据处理器定期或者根据操作指令发出读取指令，读取指令通过无线收发器发送至无线通讯器，数据采集模块根据读取指令获取相应窃电数据并通过无线通讯器发送至控制中心。
由于该放窃电数据采集装置中部分电路容易受到外部电磁辐射干扰，而该窃电装置周围有大量电网设备或其他结构会产生大量电磁辐射，可能会导致数据采集装置无法正常工作；同时数据采集装置自身电路中的部分波形信号以及电网中各类讯号也可能影响数据采集装置的准确性，因此本实施例中还设有抗干扰模块。
抗干扰模块包括电磁屏蔽壁，屏蔽壁是形容其功能原理，实际使用中电磁屏蔽壁可能是设于数据采集装置和电磁辐射源之间的墙壁状结构，也可能是罩在数据采集装置外部的屏蔽圈等结构。未加装屏蔽壁的数据采集装置和加装以后的数据采集装置的等效结构可表示为图5所示结构，其中A代表电磁辐射源，B代表数据采集装置中的辐射敏感电路，C、C1、C2分别为图5中相应位置的等效电容，则未加装屏蔽壁时A对B的等效干扰电压j、ω在本数据采集装置中为电力常数；在加装屏蔽壁的状态下，屏蔽壁上的感应电压为A对B的等效干扰电压由上式可知，加装屏蔽壁后，等效干扰电压倍屏蔽壁分担，要使A对B的等效干扰电压进一步下降，必须使C2和Zs减小，因此屏蔽壁必须良好接地以阻断干扰的传播，同时屏蔽壁应当保证良好的导电性能(因此可用铁壳或者铝箔双层屏蔽结构)以及足够的厚度，同时为防止屏蔽壁产生二次干扰源，屏蔽壁外表面应当采用圆弧过渡，减少棱角或者凸起。
为进一步减少其他干扰因素，本实施例中还将各接地线连接至至统一的接地点，以防止接地电流对内部电路和结构的干扰，即将模拟电路、装置、元器件上的接地线分别牵引，最后统一连接至电源接地点，同时提高电源接地点连接线直径，减小阻抗；同时对内部电路环路进行优化设计，减小环路内部面积以减小电磁辐射截面面积。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种防窃电数据采集及传输装置，其特征在于，包括设于电网母线电源的数据采集模块、设于高压母线侧的无线传输模块以及控制中心；所述数据采集模块记录和存储相关窃电信息及时间，在收到控制中心发送的读取命令之后，将其存储的数据经无线传输模块发送至控制中心；
数据采集模块包括采集电源，采集电源包括电流互感器、电源变换电路，在电流互感器的后侧设有并联的高频脉冲抑制器，以实现电压钳位；所述电流互感器后侧连接有整流桥，电流互感器的二次电流经过整流桥整流之后进入储能滤波电路；所述储能滤波电路由多个电容并联组成，包括储能电容以及滤波电容；储能滤波电路后侧并联有限压电路，所述限压电路由多个二极管串联组成；滤波电路后侧并联有多个压制电容；
数据采集模块还包括采集电路，所述采集电路包括传感器、信号转换器、处理器、存储器、时钟信号发生器、安全计数器以及数据接口；
所述处理器分别在静默模式和发送模式下工作，在静默模式下处理器的CPU不工作，仅完成RAM数据的存储工作，仅当接收到读取指令后再启用其他功能；信号转换器用于将模拟信号转换为数字信号以便于分析和传输；信号转换器连接至传感器以接受传感器采集到的模拟信号，并对波形进行优化处理；存储器用于扩展存储，以保证在长期使用过程中大量数据的存储要求；所述时钟信号发生器用于产生各种稳定的时钟信号，时钟信号发生器包括时钟芯片以及外围电路；安全计数器即看门狗电路，用于自动重启恢复，防止死机；
所述无线传输模块包括无线通讯器、通讯电源、接口及其外围电路；所述控制中心包括无线收发器以及数据处理器，所述数据处理器定期或者根据操作指令发出读取指令，读取指令通过无线收发器发送至无线通讯器，数据采集模块根据读取指令获取相应窃电数据并通过无线通讯器发送至控制中心。
2.根据权利要求1所述一种防窃电数据采集及传输装置，其特征在于，还包括抗干扰模块，抗干扰模块包括电磁屏蔽壁，所述屏蔽壁是设于数据采集装置和电磁辐射源之间的墙壁状结构，或者罩在数据采集装置外部的屏蔽圈结构。
3.根据权利要求1所述一种防窃电数据采集及传输装置，其特征在于，所述屏蔽提接地，由铁壳及铝箔组成双层屏蔽结构，屏蔽壁外表面采用圆弧过渡，以减少棱角或者凸起。
4.根据权利要求1所述一种防窃电数据采集及传输装置，其特征在于，所述防窃电数据采集装置内的各元器件以及电路上的接地线分别连接至电源接地点并通过电源接地点统一接地。
5.根据权利要求1所述一种防窃电数据采集及传输装置，其特征在于，所述限压电路是与数据采集莫块分别设置与电路板不同位置，所述限压电路设置有独立的散热结构。
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