CN201138498Y - 基于gsm技术的配电变压器防盗预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于GSM技术的配电变压器防盗预警装置，涉及一种防盗预警装置。本实用新型包括单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)和电源(40)；单片机(10)分别与事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接；电源(40)分别与单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接。本实用新型缓解了配电变压器由于分布广泛而检测困难的难题，在配电变压器停电、缺相、被盗时均能准确作出判断和报警；同时该装置的使用积极地配合了公安机关打击盗窃“三电”设施的犯罪行为，具有广泛的应用前景。

Description

基于GSM技术的配电变压器防盗预警装置

技术领域

本实用新型涉及一种防盗预警装置，尤其涉及一种基于GSM(全球移动通信系统)技术的配电变压器防盗预警装置。

背景技术

近年来配电变压器被盗事故经常发生，严重影响了经济建设、城乡居民的生产生活以及电力部门的供电可靠性和电能质量，给电力部门和国家建设造成了巨大的经济损失。

常规的配电变压器被盗检测的方法主要是通断法和载波法。通断法主要是用来检查导线的通断以识别被盗与否；载波法根据终端与主机通讯是否通畅为依据确定导线是否被盗。而且大部分被盗检测的装置仅能在电网正常供电运行时对配电变压器进行防盗监测，而在盗情最容易发生的停电时刻，监测功能却往往失效。因此有必要开发出一套实时、可靠、准确的配电变压器监控装置，降低被盗的概率，提高电力系统运行的可靠性，为配电网自动化提供有力的技术保障。

常见的报警方式主要有：现场报警、电台通讯报警等。国外的报警通讯方式主要以无线网络通讯为主。国内的报警通讯方式主要以现场和电台通讯居多。

(1)现场声光报警

当配电变压器被盗时，报警装置现场发出刺耳的报警声，提醒周围的人，有盗情出现。这种报警方式结构简单，成本低廉；缺点是报警范围有限，必要时甚至需要专人值守。

(2)无线电台自动报警

由多台无线电台分机和接警中心主电台组成。分机安装在防盗装置上，分机在盗情出现的时候向主机发送报警信息。这种报警方式不受现场条件的限制，在任何场地都可以使用，报警方式灵活，可靠性高。缺点是报警距离受无线电台功率限制，电台的电源供给要求较高，成本较高，接警中心需要有人值守。

(3)GSM短消息报警

GSM短消息通讯方式是指利用移动电信运营商的网络资源，通过GSM通信模块发送和接收有限长度的文本信息，实现对远程设备的监控的通信方式。优点是它可以大大节约网络建设投资，降低使用成本，便于组网，适用于分布广泛的监控系统。

综上所述，科学技术的不断进步，数字化、无线化、集成化是防盗报警系统的发展趋势。随着GSM技术的日趋成熟和不断完善，采用GSM技术实现配电变压器防盗报警，可以很好地解决现有难题。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种基于GSM技术的配电变压器防盗预警装置(简称本装置)。本装置不仅能在电网正常供电运行时对配电变压器进行防盗监测，而且针对系统停电状态，特别在本装置中加入了直流检测部分，使该装置能实时监测变压器运行状况和发送事故信息，及时预防和避免被盗事故的发生。

本实用新型提供的技术方案是：

如图1，本实用新型包括单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)和电源(40)。

各部分连接关系是：

单片机(10)分别与事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接；电源(40)分别与单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接；

所述的单片机(10)，主要采集各种信息，通过分析和判断后发出动作命令；

所述的事故检测电路(20)，分别检测配电变压器带电和失电两种状况，供单片机(10)分析；

所述的事故报警电路(30)，接收单片机(10)报警命令，发送报警短消息给相关人员。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型以单片机(10)为主要控制芯片；事故监测电路(20)负责实时采集配电变压器各种运行参数，如：各相电压、电流、功率等信息，并通过单片机(10)对采集信息进行分析，判断配电变压器是否正常运行；一旦缺相或停电，特别是被盗事故发生，立即转入事故报警(30)，并以发送短信息的方式向监控中心或公安机关发送报警事故。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

1、在线路带电或停电情况下均能可靠地监视配电变压器，一旦发生被盗情况，装置可及时报警；

2、抗干扰性能强，可有效地防止电网故障和雷电等干扰，滤除线路电能参数扰动造成的影响，可靠性高；

3、智能化性能强，能准确分辩判断配电变压器及线路的各种运行状态；

4、工作稳定可靠，功耗低，报警率达99.99％，体积小，重量轻，适应于室内外环境使用。

总之，本实用新型缓解了配电变压器由于分布广泛而检测困难的难题，经过长时间针对停电、缺相、被盗等多次实验，均能准确作出判断和报警；同时该装置的使用积极地配合了公安机关打击盗窃″三电″设施的犯罪行为，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是事故报警电路(30)的结构框图；

图3是事故报警电路(30)中的点火模块(IGT)(32)电路原理图；

图4是事故报警电路(30)中的稳压电源(33)电路原理图；

图5是事故报警电路(30)中的指示电路原理图；

图6是事故检测电路(20)中的交流检测电路(21)原理图；

图7是事故检测电路(20)中的直流检测电路(22)原理图；

图8是电源(40)的供电电路(42)原理图；

图9是电源(40)的充电电路(41)原理图。

其中：

10-单片机；

20-事故检测电路，

21-交流检测电路，

21a-整流桥，21b-光电耦合器；

22-直流检测电路，

22a1、22a2、22a3-第1、2、3光电耦合器，

22b-瞬态电压抑制器，

22c-交流继电器，

22d-双相可控硅；

30-事故报警电路，

31-通信模块，32-点火模块(IGT)， 33-稳压电源，

34-SIM卡(客户识别模块)，        35-指示电路和通讯芯片；

40-电源，

41-充电电路，

41a-整流桥，

41b-三端稳压集成块，

41c-时基电路，

41d-可充锂电池；

42-供电电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型各功能模块详细说明。

如图1，本实用新型装置包括：单片机(10)，事故检测电路(20)，事故报警电路(30)和电源(40)。

1、单片机(10)

选用ATMEL公司的AT89C51作为单片机(10)的控制芯片，并由此芯片组成时钟电路、复位电路。

首先将本装置的运行原理以单片机语言的形式写入单片机(10)中，同时将PC机串口与相应的事故报警电路(30)连接，用PC机设置报警短消息的号码以及短信内容，随后使用通信开关将单片机(10)与事故报警(30)连接，装置正常工作。单片机(10)实时收集事故检测电路(20)的交流检测电路(21)的电压参数，配电变压器出现异常现象时，通过事故检测电路(20)的交流检测电路(21)反馈到单片机(10)上，经过单片机(10)的分析后作出下一步的动作；当配电变压器停电时，单片机(10)经过处理后，转入事故检测电路(20)的直流检测电路(22)；如果在此期间发生被盗事故，单片机(10)自动向事故报警(30)发送命令，及时发送报警短消息。

2、事故报警电路(30)

如图2，事故报警电路(30)包括通讯模块(31)、点火模块(32)、稳压电源(33)、SIM卡(34)、指示电路和通讯芯片(35)；

其连接关系是：

单片机(10)、指示电路和通讯芯片(35)、通讯模块(31)、SIM卡(34)依次连接，实现报警命令及时传送；

点火模块(32)和通讯模块(31)连接，触发通讯模块(31)；

稳压电源(33)分别与指示电路和通讯芯片(35)、通讯模块(31)连接，保证供电。

1)通讯模块(31)

通讯模块(31)选用西门子公司开发的TC35系列中的TC35i模块，负责发送报警信息。

2)点火模块(IGT)(32)

如图3，点火模块(32)由光电耦合器和三极管组成。

光电耦合器选用PC817芯片，三极管选用9013。

IGT信号对于通讯模块(31)的运行非常重要，只有完全满足条件的IGT信号才能使通讯模块(31)正常运行。当通讯模块(31)上电10ms后(电压必须大于3V)，为保证整个装置正常启动，通讯模块(31)的IGT脚必须加上一个时长至少为100ms的低电平信号。在保持大于100ms的低电平后再阶越到高电平。而且该信号下降沿时间小于1ms。

当电源(40)通电后，由单片机(10)发送触发信号至点火模块(32)的IGT0N端；4.3V电压接通并经过电阻(R2)，使三极管导通，将通讯模块(31)的IGT端下拉为低电平；将控制触发信号的时间定为200ms，经实验验证，可以满足通讯模块(31)的点火要求。

3)稳压电源(33)

如图4，稳压电源(33)主要由三端稳压模块和外围电路构成。

三端稳压模块选用LM1117-33芯片。

稳压电源(33)将外部供给的直流电源转换为事故报警电路(30)使用的电压。POWER端接本装置+5V主电源，通过一个降压二极管(D1)后将+5V电源降为+4.3V，供给通讯模块(31)作为工作电源使用。+4.3V电压经过LM1117-33转换为+3.3V的电压供指示电路和通讯芯片(35)使用。为了保证供电质量，防止在启动瞬间的电压跌落超过允许范围，在稳压电源(33)出口加上了滤波电容(C1)。

4)指示电路和通讯芯片(35)

其中通讯芯片采用Maxim公司生产MAX3232，该芯片在事故报警电路(30)和事故检测电路(20)中各有一个，分别与单片机(10)和通讯模块(31)连接。通过MAX3232实现了事故报警电路(30)和事故检测电路(20)之间的数据转换和传输。

如图5，指示电路主要由相互连接的发光二极管(D2)和三极管组成。

通讯模块(31)的SYNC引脚有两种工作模式：一种是指示发射状态时的功率增长情况；另一种是指示通讯模块(31)的工作状态。

本装置使用的是功能发射状态时的功率增长情况，当发光二极管(D2)熄灭时，表明通讯模块(31)处于关闭或睡眠状态；当发光二极管(D2)为600ms亮/600ms熄时，表明SIM卡(34)没有插入或通讯模块(31)正在进行网络登录；当发光二极管(D2)为75ms亮/3s熄时，表明通讯模块(31)已登录进网络，处于待机状态。其中SIM卡(34)是(Subscriber Identity Model客户识别模块)的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡。

3、事故检测电路(20)

事故检测电路(20)包括相互并联的交流检测电路(21)和直流检测电路(22)。

1)交流检测电路(21)

如图6，交流检测电路主要由前后连接的整流桥(21a)和光电耦合器(21b)组成。

整流桥(21a)选用KBP306；光电耦合器(21b)选用PC817。

当配电变压器带电运行时，本装置采集配电变压器三相输入电压的变动情况，以判断电力线路是否缺相或者停电(这里只介绍A相采集回路，B、C两相采集回路和A相完全相同)。整流桥(21a)将交流电压转变成单片机(10)可识别的直流电压。光电耦合器(21b)接在整流桥和单片机(10)之间，用来隔离高低电压，实现对单片机(10)的安全维护。光电耦合器(21b)输出端接入单片机(10)的I/O端口，通过单片机(10)处理。

2)直流检测电路(22)

如图7，直流检测电路(22)主要由第1、2、3光电耦合器(22a1、22a2、22a3)、瞬态电压抑制器(22b)、交流继电器(22c)和双相可控硅(22d)组成；

第1光电耦合器(22a1)、瞬态电压抑制器(22b)、双相可控硅(22d)、第3光电耦合器(22a3)、第2光电耦合器(22a2)、交流继电器(22c)依次连接。

第1、2、3光电耦合器(22a1、22a2、22a3)为相同结构，均选用PC817；

瞬态电压抑制器(22b)选用P6KE；

交流继电器(22c)选用OMRON公司研制的G2R-2型；

双相可控硅(22d)选用BT136。

当配电变压器失电时，直流检测电路(22)在被保护配电变压器上加上+9V直流电压通过首端配电变压器绕组形成回路，并对回路进行实时信号采集，以判断配电变压器是否被盗。

瞬态电压抑制器(22b)接在交流继电器(22c)和第2光电耦合器(22a2)之间，是为了躲过交流继电器(22c)闭合时交流高压对直流检测电路(22)的冲击，同时通过单片机(10)使第3光电耦合器(22a3)常开接点闭合，组成双保险，确保配电变压器完全失电后，才把直流电压加入到被保护配电变压器上。直流检测电路(22)中串联的双相可控硅(22d)作为开通直流检测电路(22)的开关，用来防止电力线路突然来电，而使交流高压侵入直流检测电路(22)。

4、电源(40)

电源(40)包括前后连接的充电电路(41)和供电电路(42)。

1)充电电路(41)

如图9，充电电路(41)主要由依次连接的整流桥(41a)、三端稳压集成块(41b)、时基电路(41c)、可充锂电池(41d)组成。

整流桥(41a)选用KBP306；

三端稳压集成块选用(41b)LM317；

时基电路(41c)选用555芯片；

可充锂电池(41d)选用上市产品。

调节电位器R5可以改变三端稳压集成块(41b)输出值。用万用表测量电容C4两端的电压，旋转R5，使电压分别为4.5V、9V和13.5V，并在电位器R5的旋钮度盘上标定，这三个电压分别用来对2节、4节和6节可充锂电池(41d)使用(本实用新型选用6节)，此时，输出电压VDD应调在13.5V。时基电路(41c)组成R-S触发器，在充电电路(41)接通瞬间，由于可充锂电池(41d)尚未充电，⑥脚电位低于2/3VDD(即9V)，而②脚由于C5两端电压不能突变，为低电平，所以时基电路(41c)置位，③脚输出高电平，此高电平经二极管(D5)、电阻(R9)向可充锂电池充电，同时发光二极管(D6)发光，指示电路处于充电状态。随着充电的进行，可充锂电池(41d)两端电压不断上升，当升至2/3VDD(即9V)，⑥脚受高电平触发复位，③脚输出低电平，充电自动停止，发光二极管(D6)也随之熄灭，表示充电结束。电位器R9是电池充电限流电阻，可根据可充锂电池(41d)种类调整其阻值，通常充电电流应控制在200mA以内。

2)供电电路(42)

如图8，供电电路(42)，主要由降压开关型集成稳压模块和外围电路组成。

降压开关型集成稳压模块选用美国国家半导体公司生产的LM2576，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。

当配电电变压器正常带电工作时由整流桥(41a)的输出电压+15V接入降压开关型集成稳压模块的输入端(Vin)，供给本装置运行；当配电变压器失电时由充电电路中的可充锂电池(41d)接入降压开关型集成稳压模块输入端(Vout)，此时由可充锂电池(41d)供给本装置运行。

Claims (4)

1、一种基于GSM技术的配电变压器防盗预警装置，其特征在于：

包括单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)和电源(40)；

单片机(10)分别与事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接；电源(40)分别与单片机(10)、事故检测电路(20)、事故报警电路(30)连接。

2、按权利要求1所述的配电变压器防盗预警装置，其特征在于：

事故报警电路(30)包括通讯模块(31)、点火模块(32)、稳压电源(33)、SIM卡(34)、指示电路和通讯芯片(35)；

单片机(10)、指示电路和通讯芯片(35)、通讯模块(31)、SIM卡(34)依次连接；

点火模块(32)和通讯模块(31)连接；

稳压电源(33)分别与指示电路和通讯芯片(35)、通讯模块(31)连接；

所述的点火模块(32)由光电耦合器和放大三极管组成。

3、按权利要求1所述的配电变压器防盗预警装置，其特征在于：

事故检测电路(20)包括相互并联的交流检测电路(21)和直流检测电路(22)；

所述的交流检测电路(21)主要由前后连接的整流桥(21a)和光电耦合器(21b)组成；

所述的直流检测电路(22)主要由第1、2、3光电耦合器(22a1、22a2、22a3)、瞬态电压抑制器(22b)、交流继电器(22c)和双相可控硅(22d)组成；

第1光电耦合器(22a1)、瞬态电压抑制器(22b)、双相可控硅(22d)、第3光电耦合器(22a3)、第2光电耦合器(22a2)、交流继电器(22c)依次连接。

4、按权利要求1所述的配电变压器防盗预警装置，其特征在于：

电源(40)包括前后连接的充电电路(41)和供电电路(42)；

所述的充电电路(41)主要由依次连接的整流桥(41a)、三端稳压集成块(41b)、时基电路(41c)、可充锂电池(41d)组成。

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