CN204066323U - 一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，包括主控单元和检测单元，主控单元包括主控模块，检测单元包括检测控制模块、35kV高压放电检测模块、振动及物理位移检测模块和强磁检测模块，主控模块、35kV高压放电检测模块、振动及物理位移检测模块、强磁检测模块分别与检测控制模块电连接。本实用新型可以广泛应用于通讯、电力等设备的监护，抗干扰能力强，功耗低，可有效避免因人为破坏而造成的经济损失。

Description

一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种检测电路，尤其是指一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置。

背景技术

随着电力、通讯技术的发展，各种破坏通讯设施和电力计量设施的手段也不断涌现，最具有代表性的有35kV高压放电攻击、恒定强磁攻击、对计量设施的物理破坏等。遭受攻击的设备往往会丧失设备应有的功能，给社会带来较大的经济损失和负面影响。

目前的很多通讯和电力设施，在性能及功能要求方面不具有攻击检测上报功能，从而给不法分子进行破坏打开了方便之门。另外，现在还没有专门用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，对此常用的方法是：加装仪表箱杜绝非专业人士与计量设备的直接接触；计量装置增加防窃电功能；工作人员定期对计量设备进行巡检。但这些措施都存在缺陷，如认为对表箱进行劈坏，计量装置遭受攻击而失效，工作人员的巡检实时性较差。

实用新型内容

为了解决现有通讯和电力设施缺少攻击检测装置的问题，本实用新型提出了一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，可以广泛应用于通讯、电力等设备的监护，抗干扰能力强，功耗低，可有效避免因人为破坏而造成的经济损失。

 本实用新型所采用的技术方案是：一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，包括主控单元和检测单元，所述的主控单元包括主控模块，所述的检测单元包括检测控制模块和强磁检测模块，所述的主控模块、强磁检测模块分别与检测控制模块电连接。本实用新型克服了当前设备管理的缺陷，增加了强磁检测模块进行防窃电检测，能够有效检测强磁攻击的窃电行为。从而有效避免因人为破坏而造成的经济损失。

作为优选，所述的强磁检测模块为基于霍尔元件的强磁检测模块电路。

作为优选，所述的检测单元还包括35kV高压放电检测模块，所述的35kV高压放电检测模块与检测控制模块电连接，35kV高压放电检测模块包括依次电连接的接收选频电路、高放电路、末级整流电路和信号保持输出电路。本实用新型克服了当前设备管理的缺陷，增加了35kV高压放电检测模块进行防窃电检测，能够有效检测35kV高压放电攻击的窃电行为。

作为优选，所述的检测单元还包括振动及物理位移检测模块，所述的振动及物理位移检测模块与检测控制模块电连接，振动及物理位移检测模块为基于三维加速度传感器的模块电路。本实用新型克服了当前设备管理的缺陷，增加了振动及物理位移检测模块进行防窃电检测，能够有效检测物理振动破坏攻击的窃电行为。

作为优选，所述的主控单元还包括远红外通讯模块，所述的远红外通讯模块与主控模块电连接。主控模块与远红外通讯模块配合完成表箱的授权控制及巡检人员管理。

作为优选，所述的主控单元还包括RS485通讯模块，所述的RS485通讯模块与主控模块电连接。RS485通讯模块可以实现与GPRS模块或集中器等通讯，并与远程控制中心进行联系。

作为优选，所述的主控单元还包括指示灯模块，所述的指示灯通讯模块与主控模块电连接。指示灯模块为若干个LED指示灯，主控模块通过指示灯的不同颜色和点亮状态来指示整个装置的工作情况。

作为优选，所述的主控单元还包括门锁驱动检测模块，所述的门锁驱动检测模块与主控模块电连接。

本实用新型的有益效果是：可以广泛应用于通讯、电力等设备的监护，抗干扰能力强，功耗低，可有效避免因人为破坏而造成的经济损失。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构框图；

图2是本实用新型中强磁检测模块的电路图；

图3是本实用新型中35kV高压放电检测模块的电路图；

图4是本实用新型中振动及物理位移检测模块的电路图。

图中，1-主控单元，2-检测单元，11-主控模块，12-远红外通讯模块，13-RS485通讯模块，14-指示灯模块，15-门锁驱动检测模块，21-检测控制模块，22-强磁检测模块，23-35kV高压放电检测模块，24-振动及物理位移检测模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，包括主控单元1和检测单元2，可以安装于电力、通讯等设备上：主控单元1包括主控模块11、远红外通讯模块12、RS485通讯模块13、指示灯模块14和门锁驱动检测模块15，远红外通讯模块12、RS485通讯模块13、指示灯模块14和门锁驱动检测模块15分别与主控模块11电连接；检测单元2包括检测控制模块21、强磁检测模块22、35kV高压放电检测模块23和振动及物理位移检测模块24，强磁检测模块22、35kV高压放电检测模块23和振动及物理位移检测模块24分别与检测控制模块21电连接；主控模块11与检测控制模块21电连接。

主控模块11采用的芯片为ST高性能、低功耗MCU，主控模块11控制主控单元1的其他模块正常工作及检测单元2的检测控制单元21，主控模块内置硬件时钟芯片RX-8025TUC，提供准确的时标。

远红外通讯模块12为基于红外传感器的通讯和检测电路。主控模块11与远红外通讯模块12配合完成表箱的授权控制及巡检人员管理。

RS485通讯模块13为RS485通讯电路，可以实现与GPRS模块或集中器等通讯，并与远程控制中心进行联系。

指示灯模块14为若干个LED指示灯，主控模块11通过指示灯模块14中指示灯的不同颜色和点亮状态来指示整个装置的工作情况。

门锁驱动检测模块15含有箱门开启电路和门锁状态传感电路。主控模块11通过和门锁驱动检测模块15配合，完成箱门电子锁的开启和闭合操作。

检测控制单元21采用的芯片为ST高性能、低功耗MCU，如STM8L051F3，检测控制单元21接收强磁检测模块22、35kV高压放电检测模块23和振动及物理位移检测模块24的检测信号并传送给主控单元1。

如图2所示，强磁检测模块22为基于霍尔元件的强磁检测模块电路，采用的霍尔元件U1为PT3661。U1有引脚1、引脚2和GND三个引脚：引脚1接电源，引脚1通过电阻C8接地；引脚2通过电阻R16连接电源，引脚2通过电容C9接地，引脚2即为霍尔检测输出端。当表箱周围有强磁干扰且当霍尔元件感应到磁场强度大于35高斯（Guass）的磁场就会输出低电平，该信号通过检测控制模块21传送至主控模块11。

如图3所示，35kV高压放电检测模块23包括依次电连接的接收选频电路、高放电路、末级整流电路和信号保持输出电路，35kV高压放电检测模块23的输出检测信号通过检测控制模块21传送至主控模块11。

接收选频电路包括接收天线E1和滤波电路，接收天线E1与滤波电路的输入端电连接。滤波电路包括由电容C1、电感L1串联组成的串联带通滤波电路和由电容C2、电感L2并联组成的并联带通滤波电路，电容C1的一端连接接收天线E1，电容C1的另一端与电感L1的一端串联，电容C2与电感L2并联，电容C2的一端与电感L1的另一端连接，电容C2的另一端接地，提高检测电路的抗干扰能力，避免无线及移动设备的干扰。电容C2与电感L1的连接点为滤波电路的输出端。

高放电路包括NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q5、PNP型三极管Q6、电阻R2、电阻R3、电阻R5、电阻R6、电阻R8、电阻R9、电阻R12、电容C3和电容C4，末级整流电路包括NPN型三极管Q3、PNP型三极管Q4、PNP型三极管Q7、二极管D1、电阻R4、电阻R10和电阻R13，电容C3的一端、电容C4的一端均连接滤波电路的输出端，电容C3的另一端连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端分别连接电阻R3的一端、电阻R6的一端及NPN型三极管Q1的基极，NPN型三极管Q1的发射极连接NPN型三极管Q2的基极，NPN型三极管Q1的集电极、NPN型三极管Q2的集电极分别连接电阻R2的一端，电容C4的另一端连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端分别连接电阻R12的一端、电阻R8的一端、PNP型三极管Q6的基极，PNP型三极管Q6的发射极与PNP型三极管Q5的基极连接，PNP型三极管Q5的集电极、PNP型三极管Q6的集电极分别连接电阻R11的一端，PNP型三极管Q4的集电极与PNP型三极管Q7的集电极连接，NPN型三极管Q2的基极与NPN型三极管Q2的发射极之间连接有电阻R14，PNP型三极管Q5的基极与PNP型三极管Q5的发射极之间连接有电阻R15，电阻R4的两端分别连接PNP型三极管Q4的基极、NPN型三极管Q1的集电极，电阻R10的两端分别连接PNP型三极管Q6的集电极、NPN型三极管Q3的基极，电阻R13的两端分别连接PNP型三极管Q7的基极、NPN型三极管Q3的集电极，NPN型三极管Q2的发射极、电阻R6的另一端、电阻R12的另一端、电阻R11的另一端、NPN型三极管Q3的发射极均接地，电阻R3的另一端、电阻R2的另一端、电阻R8的另一端、PNP型三极管Q5的发射极、PNP型三极管Q4的发射极、PNP型三极管Q7的发射极均连接电源。

高放电路未采用选频网络，电路工作于乙类状态。电阻R3、电阻R6为电路正向静态偏置电阻，确保NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2处于临界截止状态；电阻R8、电阻R12为电路反向静态偏置电阻，确保PNP型三极管Q5、PNP型三极管Q6处于临界截止状态；电阻R2、电阻R11为高放电路集电极输出的负载电阻；电容C3、电容C4为高放电路输入的隔直耦合电容，电阻R5、电阻R9为输入限流电阻，确保高放电路的安全。

末级整流电路中，NPN型三极管Q3为反相电路，确保输出相位的一致性，电阻R4、电阻R10为末级输入限流电阻，确保末级的可靠性；电阻R14作为泄露电阻，通旁路NPN型三极管Q1因热噪声而产生的漏电流，稳定NPN型三极管Q2的工作点；电阻R15作为泄露电阻，通旁路PNP型三极管Q6因热噪声而产生的漏电流，稳定PNP型三极管Q5的工作点。

信号保持输出电路包括电容C5、电阻R1、电阻R7和稳压二极管D2，电容C5的一端、电阻R1的一端、电阻R7的一端分别连接二极管D1的负极，电阻R7的另一端连接稳压二极管D2的负极，电容C5的另一端、电阻R1的另一端、稳压二极管D2的正极均接地。由于高压防电信号脉宽很窄，为确保后续电路能可靠的捕捉到该信号，故增加电容C5来保持信号的输出；高压放电攻击结束后，C5则通过电阻R1释放电荷，输出复位。由电阻R7和稳压二极管D2组成的钳位电路可以匹配3.3V的后继电路。稳压二极管D2两端即为35kV高压放电检测模块23的输出端。

如图4所示，振动及物理位移检测模块24为基于三维加速度传感器的模块电路，振动及物理位移检测模块24可以采用型号为MMA8491Q的三维加速度传感器U2。三维加速度传感器U2共有12个引脚：引脚1（Byp）通过电容C10接地；引脚2（VDD）连接电源；引脚3（SDA）通过电阻R19连接引脚2（VDD）；引脚4（EN）通过电阻R17连接引脚2（VDD）；引脚5（SCL）通过电阻R18连接引脚2（VDD）；引脚6和引脚7为接地端；引脚10、引脚9、引脚8分别输出X轴、Y轴和Z轴的检测数值；引脚11和引脚12悬空。当计量装置发生振动（敲击破坏）或发生物理位移（被盗窃）时，三维加速度传感器U2及时检测到信号并通过检测控制模块21传送至主控模块11。

本实用新型克服了当前设备管理的缺陷，加强了表箱管理，对表箱门锁的管理，只有通关过授权认证后才能开启表箱。当有非法开启或对表箱进行物理破坏，都会通过RS485通讯模块等通讯途径及时上传至远程控制中心；增加了防窃电检测，能够有效检测强磁攻击、35kV高压放电攻击和物理振动破坏攻击等窃电行为。窃电事件会存储在存储介质中，通过RS485通讯模块等通讯途径及时上传至远程控制中心。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：包括主控单元和检测单元，所述的主控单元包括主控模块，所述的检测单元包括检测控制模块和强磁检测模块，所述的主控模块、强磁检测模块分别与检测控制模块电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的强磁检测模块为基于霍尔元件的强磁检测模块电路。

3.根据权利要求1所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的检测单元还包括35kV高压放电检测模块，所述的35kV高压放电检测模块与检测控制模块电连接，35kV高压放电检测模块包括依次电连接的接收选频电路、高放电路、末级整流电路和信号保持输出电路。

4.根据权利要求1所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的检测单元还包括振动及物理位移检测模块，所述的振动及物理位移检测模块与检测控制模块电连接，振动及物理位移检测模块为基于三维加速度传感器的模块电路。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的主控单元还包括远红外通讯模块，所述的远红外通讯模块与主控模块电连接。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的主控单元还包括RS485通讯模块，所述的RS485通讯模块与主控模块电连接。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的主控单元还包括指示灯模块，所述的指示灯通讯模块与主控模块电连接。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于电力计量设备遭受攻击的检测装置，其特征在于：所述的主控单元还包括门锁驱动检测模块，所述的门锁驱动检测模块与主控模块电连接。