CN201004074Y - 多功能防窃电实时测录装置 - Google Patents
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Abstract
多功能防窃电实时测录装置，涉及一种实时检测、记录窃电的装置。由A、B、C相计量电流互感器二次侧耦合模块、A、B、C相工频电压及电流采样模块，A、B、C相高频检测正弦波发送模块、A、B、C相高频检测正弦波接收模块、电源模块、信号处理、状态识别及数据记录模块和红外通信模块组成。本实用新型对于三相电压回路任意相失压、欠压和错相窃电，三相计量电流回路任意相错相窃电，三相计量电流回路任意相开路、短路窃电均能准确、实时检测。记录窃电时刻、窃电时间，红外通信方式方便电力部门查电人员取得记录结果。本实用新型电路结构简单、成本较低，实时性、可靠性高，而且能够非常方便的嵌入到电度表、用电管理终端等电力设备中。
Description
技术领域
本发明涉及一种实时检测、记录窃电的装置。
背景技术
随着经济的发展和用电量的增大，尤其伴随着市场经济体系的建立，窃电问题变得越来越突出，国家为此蒙受了巨大的经济损失。面对五花八门的窃电行为，各种防窃电技术应运而生，其主要形式为2种：
(1)为电能计量装置安装特殊的保护套，阻止窃电者破坏电能计量装置的物理结构或正常运行方式；或者使窃电行为易于暴露，方便人工检查；
(2)为电能计量装置增加机械或电子辅助器件，通过电量测量判断窃电。
已有的防窃电装置在某些实用场合取得了不错的效果，但随着窃电技术的升级，已有的防窃电装置日益呈现或功能单一，或结构复杂，或实时性、可靠性差等的缺点。防窃电能力受到很大限制，不能满足实时、准确识别多种方式窃电的要求。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述现状，旨在提供一种加工工序简单、省力，生产成本低、质量好的多功能防窃电实时测录装置。
本实用新型目的的实现方式是，多功能防窃电实时测录装置，由A、B、C相计量电流互感器二次侧耦合模块1，A、B、C相工频电压及电流采样模块2，A、B、C相高频检测正弦波发送模块3，A、B、C相高频检测正弦波接收模块4，电源模块5，信号处理、状态识别及数据记录模块6和红外通信模块7组成，
有三对磁芯耦合绕组、6个线圈的一相计量电流互感器二次侧耦合模块1的线圈L11，L21，L31串联在一起与同相计量电流互感器的二次侧相联，线圈L12与同相高频检测正弦波发送模块3的端子HFI及GND相联，线圈L32与同相高频检测正弦波接收模块4的端子HFO及GND相联，线圈L22与同相工频电压及电流采样模块2的电流采样端子I及GND相联，同相工频电压及电流采样模块2的端子VIN及GND与电源模块5中同相电压回路相联，
同相高频检测正弦波发送模块3的端子HFI发出的高频正弦波经过计量电流互感器二次侧耦合模块1注入到同相计量电流互感器二次侧电流回路，在L32上感应的高频正弦波通过端子HFO被同相高频检测正弦波接收模块4电阻Rtest接收，电阻Rtest上的均方值电压的幅值水平通过端子HF_test送信号处理、状态识别及数据记录模块6，电源模块5的端子VIN及GND接工频电压及电流采样模块2的同名端子VIN及GND，+5V电压的一路供红外通信模块7部分电路，一路经过电源管理模块AS1117-33供工频电压及电流采样模块2、高频检测正弦波发送模块3以及红外通信模块7其余部分，+24V供高频检测正弦波接收模块4。信号处理、状态识别及数据记录模块6的端子CS1，CS2及CS3分别接A、B、C相工频电压及电流采样模块2，并通过SPI串口端子SDI、SDO、SCLK与三相工频电压及电流采样模块2的同名端子相联通信，通过异步串口经端子TXD1及RXD1与红外通信模块7相联。
本实用新型采样先进的ARM微处理器即信号处理、状态识别及数据记录模块6为核心，对于三相电压回路任意相失压、欠压和错相窃电；三相计量电流回路任意相错相窃电；甚至三相计量电流回路任意相开路、短路窃电均能准确、实时检测。记录窃电时刻、窃电时间，红外通信方式方便电力部门查电人员取得记录结果。本实用新型电路结构简单、成本较低，实时性、可靠性高，而且能够非常方便的嵌入到电度表、用电管理终端等电力设备中，具有很大的功能升级空间。
附图说明
图1是本实用新型内部结构示意图
图2是A相计量电流互感器二次侧耦合电路原理图
图3是A相工频电压及电流采样电路原理图
图4是A相高频检测正弦波发送及接收电路原理图
图5是A相电源电路原理图
图6是信号处理、状态识别及数据记录模块电路原理图
图7是红外通信模块电路原理图
具体实施方式
参照图1，本实用新型由A、B、C相计量电流互感器二次侧耦合模块1，A、B、C相工频电压及电流采样模块2，A、B、C相高频检测正弦波发送模块3，A、B、C相高频检测正弦波接收模块4，电源模块5，信号处理、状态识别及数据记录模块6和红外通信模块7组成。
下面，以A相电路为例，祥述本实用新型，B、C相相同，不再祥述。
参照图2，A相计量电流互感器二次侧耦合模块1包括T1、T2、T3三对磁芯耦合绕组，L11、L12、L21、L22、L31、L32六个线圈，其中，线圈L11、L21、L31串联在一起与A相计量电流互感器的二次侧相联，线圈L12与A相高频检测正弦波发送模块3的端子HFI_A及GND相联，线圈L32与A相高频检测正弦波接收模块4的端子HFO_A及GND相联，线圈L22与A相工频电压及电流采样模块2的电流采样端子IA及GND相联。
参照图3，A相工频电压及电流采样模块2一方面与A相计量电流互感器二次侧耦合模块1相联，实时采集A相交流电流的瞬时值，同时通过端子VAIN及GND也与电源模块5中的A相电压回路相联，实时采集A相交流电压的瞬时值。
参照图4，A相高频检测正弦波发送模块3产生单频(55±2kHz)高频正弦波，由端子HFI_A发出。当A相计量电流互感器二次侧回路正常时，该高频正弦波经过计量电流互感器二次侧耦合模块1注入到A相计量电流互感器二次侧电流回路，分别在线圈L21，L31及计量电流互感器二次侧线圈上形成感应。通过磁芯T2，T3耦合，高频正弦波又在线圈L22，L32上形成感应。在线圈L22上感应的高频正弦波被低通滤波电路滤掉，而在L32上感应的高频正弦波通过端子HFO_A被A相高频检测正弦波接收模块4电阻Rtest接收，此时电阻Rtest上有一约0.5V的均方值电压。当A相计量电流互感器二次侧开路时，注入到A相计量电流互感器二次侧回路的高频正弦波不能在线圈L31上形成感应，从而线圈L32上也无高频正弦波信号，此时电阻Rtest上的均方值电压约为0。当A相计量电流互感器二次侧短路时，注入到A相计量电流互感器二次侧回路的高频正弦波仅在线圈L21、L31上形成感应，此时在线圈L31上感应的高频正弦信号能量远大于二次侧正常时的状态，从而在线圈L32上也感应出较高幅值的高频正弦波信号，此时，电阻Rtest上的均方值电压约为1V。即，计量电流互感器二次侧正常、开路、短路三种状态下，Rtest上的均方值电压呈现易于区分的幅值水平，该幅值水平通过端子HF_test1被信号处理、状态识别及数据记录模块6采集。
参照图2，电源模块5由端子A，N取得A相工频交流电压信号，并对其滤波，滤波后的信号由端子VA，VN发出，一方面经过降压、滤波后经端子VAIN及GND供给模块2进行三相交流电压瞬时值实时采样；另一方面经过交直变换产生+5V及+24V的直流电压，其中+5V电压一方面直接供模块7部分电路工作之用，另一方面经过电源管理模块AS1117-33产生+3.3V作为工频电压及电流采样模块2、高频检测正弦波发送模块3以及红外通信模块7其余部分电路的工作电压，而+24V直接作为高频检测正弦波接收模块4的工作电压。
参照图6，信号处理、状态识别及数据记录模块6通过端子CS1，CS2及CS3对A、B、C三相工频电压及电流采样模块进行片选，通过SPI串口经端子SDI，SDO及SCLK取得A、B、C三相工频电压及电流的实时采样值。进行快速傅立叶算法，计算三相工频电路电压、电流实时相位角，通过比较三相电路电压、电流瞬时值和实时相位角，判断三相工频交流电压回路任意相是否失压、欠压，错相；三相工频交流电流回路任意相是否错相。同时，通过高速AD采样端子HF_test1，HF_test2，HF_test3实时检测A、B、C三相高频检测正弦波接收模块中检测电阻Rtest上的高频信号幅值，与事先设置的阈值电压进行比较，判断计量电流互感器二次侧正常、开路及短路状态。若发生任意上述窃电异常现象，信号处理、状态识别及数据记录模块6及时记录窃电方式、窃电时刻并启动窃电记时，追踪窃电时间。
红外通信模块7通过异步串口经端子TXD1及RXD1与信号处理、状态识别及数据记录模块6相联，当接收到信号处理、状态识别及数据记录模块6发出记录获取命令后立即输出记录结果。
Claims (1)
1、多功能防窃电实时测录装置，其特征在于由A、B、C相计量电流互感器二次侧耦合模块(1)、A、B、C相工频电压及电流采样模块(2)，A、B、C相高频检测正弦波发送模块(3)、A、B、C相高频检测正弦波接收模块(4)、电源模块(5)、信号处理、状态识别及数据记录模块(6)和红外通信模块(7)组成，
有三对磁芯耦合绕组、6个线圈的一相计量电流互感器二次侧耦合模块(1)的线圈L11，L21，L31串联在一起与同相计量电流互感器的二次侧相联，线圈L12与同相高频检测正弦波发送模块(3)的端子HFI及GND相联，线圈L32与同相高频检测正弦波接收模块(4)的端子HFO及GND相联，线圈L22与同相工频电压及电流采样模块(2)的电流采样端子I及GND相联，同相工频电压及电流采样模块(2)的端子VIN及GND与电源模块(5)中同相电压回路相联，
同相高频检测正弦波发送模块(3)的端子HFI发出的高频正弦波经过计量电流互感器二次侧耦合模块(1)注入到同相计量电流互感器二次侧电流回路，在L32上感应的高频正弦波通过端子HFO被同相高频检测正弦波接收模块(4)电阻Rtest接收，电阻Rtest上的均方值电压的幅值水平通过端子HF_test送信号处理、状态识别及数据记录模块(6)，
电源模块(5)的端子VIN及GND接工频电压及电流采样模块(2)的同名端子VIN及GND，+5V电压的一路供红外通信模块(7)部分电路，一路经过电源管理模块AS1117-33供工频电压及电流采样模块(2)、高频检测正弦波发送模块(3)以及红外通信模块(7)其余部分，+24V供高频检测正弦波接收模块(4)。信号处理、状态识别及数据记录模块(6)的端子CS1，CS2及CS3分别接A、B、C相工频电压及电流采样模块(2)，并通过SPI串口端子SDI、SDO、SCLK与三相工频电压及电流采样模块(2)的同名端子相联通信，通过异步串口经端子TXD1及RXD1与红外通信模块(7)相联。
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