CN203054124U - 台区用户识别仪 - Google Patents

Abstract

一种台区用户识别仪，包括：包括电流钳、信号处理模块、模/数转换模块、CPU、时钟模块、电池和电池管理模块；电流钳用于感应线路上的电流；信号处理模块将电流钳感应到的电流波形进行处理；模/数转换模块将处理后的电流波形转换为数字脉冲；CPU用于分析判断供电状态的改变时刻，并记录相应时刻数据和协调各个模块工作；时钟模块为CPU提供基准时钟信号；电池和电池管理模块为各模块提供电源。将本识别仪夹接在用户线路外被上，只要电路上有0.005A的电流，即只要用户配有电度表，且电度表正常工作，电度表的自耗就会产生0.005A以上的电流，因此，只要电表自身的功耗就可以让识别仪检测到，保证了检测的高可靠度。

Description

台区用户识别仪

技术领域

本发明涉及一种用于电力管理的台区用户识别仪。

背景技术

在供电企业用电管理普查当中发现，在台区交叉处存在客户所属台区与营销系统信息不符,但又因为电力线路繁多或地埋等情况无法识别。或者由于历史上的原因，城中村的用户线路走线一直比较混乱，有的用户甚至具有两条入户线，分属不同的台区，有的没有按规范走线，或者根据供电部门的施工要求进行走线，这种现象造成台区内的用户电量总和与关口表的数据误差很大。更由于乱接，乱搭现象的存在，给电力维修人员也造成极大的人身安全隐患。因此用电管理部门为了理清台区与用户的关系，做好用电管理，降耗减损，需要使用台区用户识别仪查清用户的台区与所属控制开关的关系，为实现台区精细化准确化的管理提供真实的数据。

传统的台区用户识别仪采用电力载波通信方式，如中国专利文献CN 102680842A公开的一种台区自动识别测试仪及其识别方法。该发明的目的是提供一种台区自动识别测试仪及其识别方法，在延长通信距离的同时，能够准确识别用户所属台区。该发明的技术方案是：在变压器低压输出端的主控端，以及位于电力线用户端的若干个服务端，主控端和服务端分别通过耦合电路与电力线连接以实现载波信号的耦合和分离；主控端，用于接收外界输入的台区信息，同时将包含有该台区信息的载波信号耦合至电力线上；服务端，用于将电力线上的载波信号分离出来，并对信号进行分析和判断，将与该服务端位于同一台区内的主控端所发台区信息传输至与该服务端对应的用户端电表箱；同时服务端作为中继器，将载波信号转发出去以实现接续传递，其中继算法采用可信值管理的办法，转发采用以时间片和声的方式。用电力载波通信方式识别用户的方法，存在两个明显缺点：一是在相邻台变共高压、共地、平行走线，共电缆沟的情况下，因为载波信号的串线很容易造成误判；二是电力载波信号是高频信号，衰减严重，距离长、线路干扰大的用户无法识别，无法保证用户识别准确率达到100%。

另一种传统的台区用户识别是采用脉冲识别，如中国专利文献CN101603995公开的一种电缆检测装置及其实现检测的方法,该发明方案是采用可控开关元件,比如固态继电器、晶闸管、晶体管、IGBT等,通过在动力线路的用户端或末端连续瞬间接通后关断,在线路中产生一个连续的瞬间脉冲电流,并通过追踪这个脉冲电流实现电缆检测。该发明方法中,由于脉冲电流不会传播到其它不相关的线路,而且脉冲电流信号也不会受到电力线路本身的干扰。因此,采用该发明检测电缆装置检测电缆的方法,保证了电缆检测的准确性。

以上的测量方法都要求测量仪器与电力线直接接触，需要功率较大，要求提供外接电源，这在有些现场是无法达到的条件。再者测量仪器与电力线连接容易造成短路，再加上有一些入户线走的是暗线，只在电表有很短的连接线，上述仪器根本没有办法进行测量，这样的连接方式也容易造成安全事故。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，向社会提供一种与电力线非直接接触，且只要用户装有电度表就可以准确地区别出台区用户的台区用户识别仪。

本发明的技术方案是：设计一种台区用户识别仪，包括电流钳、信号处理模块、模/数转换模块、CPU、时钟模块、电池和电池管理模块；

电流钳用于感应线路上的电流；

信号处理模块将电流钳感应到的电流波形进行放大和整形；

模/数转换模块将放大和整形后的电流波形转换为数字脉冲；

CPU用于分析判断供电状态的改变时刻，并记录相应时刻数据和协调各个模块工作；

时钟模块为CPU提供基准时钟信号；

电池和电池管理模块为信号处理模块、模/数转换模块、CPU和时钟模块提供电源。

作为对本发明的改进，所述CPU判断记录供电状态改变时的时刻数据的过程如下：

21、电流钳将感应到的线路上的波形，经信号处理模块放大整形后，得出与交流电频率f1相同的脉动波形；

22、把得出的脉动波形进行模数转换；

23、以预设频率f2连续采样，采样时段要至少保证一个采样周期有两个完整的与交流电频率f1相同的脉动波形；

24、由CPU进行分析判断该时段内是否含有至少一个与交流电频率f1相同的脉动波形，如果有，则记算一次，如果无，则不算；

25、如果连续三次都采样到与交流电频率f1相同的脉动波形，则判断为线路上有正常的电流；如果连续三次都没采样到与交流电频率f1相同的脉动波形，则判断为线路上无电；当线路上的电流从有电到无电变化时，或者从无电到有电变化时，CPU记录供电状态改变时的时刻数据。

作为对本发明的改进，还包括显示屏，用于实时显示数据。

作为对本发明的改进，还包括通信模块，用于与用户手持终端交换数据。

作为对本发明的改进，还包括在线升级通信接口，用于给CPU升级。

本发明所述的台区用户识别仪采用电流测量法，通过高精度电流钳，夹接在用户线路外被上，只要电路上有0.005A的电流，即只要用户配有电度表，且电度表正常工作，电度表的自耗就会产生0.005A以上的电流，因此，只要电表自身的功耗就可以让识别仪检测到，保证了检测的高可靠度。

由于识别仪采用的是非接触式测量，电流钳本身又具有3000V以上的绝缘等级，保证了测试人员的人身安全不受影响，电流钳挂接牢靠，更不会对周边的人造成安全隐患。

使用时，测试人员首先在所有用户线路中挂接本识别仪，用户数量不受限制。挂接过程简单，安全。通过记录开关开合，记录失电时刻，复电时刻，再通过手持机的远红外通信方式与每一个用户线上的配线识别仪所记录的时刻进行自动比较，现场就可以获得用户所在的台区，并用系统保存下来和提示给用户。

附图说明

图1是本发明识别仪的方框结构示意图。

图2是识别仪中CPU的工作过程流程示意图。

图3是图1的中信号处理模块的电路原理示意图。

图4至图6是识别仪效果示意图。

具体实施方式

请参图1，本发明提供的一种台区用户识别仪，包括电流钳1、信号处理模块2、模/数转换模块3、CPU4、时钟模块5、电池6和电池管理模块7；

电流钳1用于感应线路上的电流；

信号处理模块2将电流钳1感应到的电流波形进行放大和整形；

模/数转换模块3将放大和整形后的电流波形转换为数字脉冲；

CPU4用于分析判断供电状态的改变时刻，并记录相应时刻数据和协调各个模块工作；

时钟模块5为CPU4提供基准时钟信号；

电池6和电池管理模块7为信号处理模块2、模/数转换模块3、CPU4和时钟模块5提供电源。

本发明中，所有元器件全部采用低功耗元件，一次性充电可以连续工作140小时以上。其中信号处理是产品的关键部分，由于用户用电量的不同，电流有可能从最小低于0.005A到几十安，动态范围很大。而电流钳一般选择10A-20A的范围，变比为20A：4mA，本发明的测量不是对电流的精确测量，只检测电流的有无，因此对电流测量精度要求不高。所以在电流钳饱和或者电流过小时的造成的电流波形的误差都不会对测量造成影响。

参见图2，本发明中，所述CPU判断记录供电状态改变时的时刻数据的过程如下：

21、电流钳将感应到的线路上的波形，经信号处理模块放大整形后，得出与交流电频率f1相同的脉动波形；

22、把得出的脉动波形进行模数转换；

23、以预设频率f2连续采样，采样时段要至少保证一个采样周期有两个完整的与交流电频率f1相同的脉动波形；

24、由CPU进行分析判断该时段内是否含有至少一个与交流电频率f1相同的脉动波形，如果有，则记算一次，如果无，则不算；

25、如果连续三次都采样到与交流电频率f1相同的脉动波形，则判断为线路上有正常的电流；如果连续三次都没采样到与交流电频率f1相同的脉动波形，则判断为线路上无电；当线路上的电流从有电到无电变化时，或者从无电到有电变化时，CPU记录供电状态改变时的时刻数据。

同样地，所述交流电频率f1为50Hz。所述预设频率f2在300Hz至1600Hz之间选择。

本发明中，还可包括显示屏，用于实时显示数据8。还可包括通信模块9，用于与用户手持终端交换数据。还可包括在线升级通信接口10，用于给CPU升级。

请参见图3，图3是图1的中信号处理模块的电路原理示意图。图中，二极管D10是瞬变二极管，防止有冲击信号造成内部电路的损坏，磁珠FB2可以防止高频干扰对后级放大器造成的影响。二极管D5一方面是限幅，另一方面又可以防止反反向负信号过大造成放大的损坏，第一级放大器，在小信号时，是对数放大，有较大的放大倍数，对于大信号，由于二极管的作用，放大倍数会大大衰减。第二级放大对于大信号会形成50HZ的方波，对于小信号会形成50HZ的脉动信号，送到模/数转换器AD转换后，由中央处理器CPU4进行分析判断，本发明中的中央处理器CPU4采用是单片机。

请参见图4至图6，图4至图6是识别仪效果示意图。

从图4可以清楚地看出，对于5mA的电流，虽然远在电流钳的测量范围之外，但依然可以获得比较好的波形，这个波形说明只要线路上具有1W的功率，就可以被正确地检出。如果电流钳卡接在入户线上，只要电表的功耗就可以驱动转换电路，提供可靠的失电时刻，复电时刻的数据。

图5是0.15A时获得的电流波形图。图6是0.35A时获得的电流波形图。

本发明中，所述电流钳1得到的波形经过信号处理模块2处理后，本发明中采用的信号处理模块2是对数放大器整形，得到交流电频率f1，本发明中，所述交流电频率f1为50HZ的脉动信号，当然，根据各地区使用的交流电频率不同，也可以得到相应频率的脉动信号，如60Hz的交流电频率；交流电频率f1是判断信号与干扰的基础，本发明把交流电频率f1的脉动信号进行模数转换后，以1200HZ的频率连续采样50次，当然也可以用其它频率，如在300Hz至1600Hz之间选择，通过改变采样次数来保证采样时间段，采样时间段至少要保证一个采样周期有两个完整的脉动波形，然后由单片机进行分析判断是否含一个完整的50HZ周期的脉动波形，如果不是则舍弃，再次进行采样，如果是，且连续三次都能采样到完整的50HZ周期的脉动波形，说明这条线路上有正常的电流，线路有电。如果不符合上述条件，则说明线路没电。通过以上的分析来记录线路的复电时刻与失电时刻，并与开关柜开关开合的时间进行比较就可以分要析判断出该线路所在的台区，所属的开关。保证了100%的可靠。可关开合的时间可以短至10秒以内，不会对用户的用电造成影响。又可以快速地分析判断出区域的所有用户是否属于设定的台区。

本发明还具有防水功能，雨水不会造成检测仪的损坏。也不影响其安全性能的降低。

Claims (2)

1.一种台区用户识别仪，其特征在于：包括电流钳（1）、信号处理模块（2）、模/数转换模块（3）、CPU（4）、时钟模块（5）、电池（6）和电池管理模块（7）；

电流钳（1）用于感应线路上的电流；

信号处理模块（2）将电流钳（1）感应到的电流波形进行放大和整形；

模/数转换模块（3）将放大和整形后的电流波形转换为数字脉冲；

CPU（4）用于分析判断供电状态的改变时刻，并记录相应时刻数据和协调各个模块工作；

时钟模块（5）为CPU（4）提供基准时钟信号；

电池（6）和电池管理模块（7）为信号处理模块（2）、模/数转换模块（3）、CPU（4）和时钟模块（5）提供电源。

2.如权利要求1所述的台区用户识别仪，其特征在于：还包括显示屏（8），用于实时显示数据。

3、如权利要求1或2所述的台区用户识别仪，其特征在于：还包括通信模块（9），用于与用户手持终端交换数据。

4、如权利要求1或2所述的台区用户识别仪，其特征在于：还包括在线升级通信接口（10），用于给CPU升级。

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