CN207966173U - 一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，包括与电力线连接的智能电表和带有数据采集模块、无线通信模块和第一天线的集中器，数据采集模块与智能电表连接，无线通信模块包括有信号端，无线通信模块通过第一天线连接到服务器，所述系统还包括定时开关电路，定时开关电路串接在电力线上并与集中器无线通信模块的信号端连接，定时开关电路用于根据信号端的信号接通或切断电力线。本实用新型通过使用定时开关电路根据无线通信模块的输出信号来接通或切断电力线，可以阻止集中器被电力用户屏蔽而无法与供电部门的服务器正常通信，从而保障供电和用电安全，保障人民的公共利益不受损害。本实用新型应用于电力设备技术领域。

Description

一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其是一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统。

背景技术

电力用户的用电量通过电表来记录，供电部门通过读取电表中记录的数据来获得电力用户的用电量信息，从而进行计费以及进一步的数据统计。以往抄表工作需要人工完成，即人工上门进行用电量信息抄录，供电部门面临抄表难、收费难和人情抄表等一系列问题。随着智能技术的发展，嵌入式系统、电力载波通信和无线通信等技术被应用到抄表系统中，其主要原理是，使用智能电表进行电量记录，智能电表与集中器通过RS485或电力线载波进行数据通信，集中器通过GSM、GPRS或专用无线网络与供电部门的服务器进行数据通信，供电供电部门可以实时获取各个智能电表记录的数据，从而进行计费，以及进一步统计分时电量、电能需量和负荷曲线等信息。

现有的智能电表和无线远程抄表技术极大地提高了抄表效率，而且由于所用的设备使用了智能技术，用户难以对其进行入侵和修改，因此还很大程度地阻止了偷电等不法行为。但是，现有技术依赖于集中器与服务器之间的通信，如果集中器与服务器之间的通信被屏蔽，那么现有技术的实施将会受到干扰。集中器与服务器之间的屏蔽可能因电力用户因为装修改造等无意造成，但更多的是电力用户的恶意屏蔽，也就是在巨大的利益诱惑下，不法分子千方百计地破坏无线远程抄表技术的正常运作，如使用特制的屏蔽箱将集中器包围在内，对集中器进行屏蔽，使得集中器无法通过GSM或GPRS等无线通信方式与服务器进行通信，从而影响供电部门的正常计费，达到其不法目的。集中器无法与服务器正常通信，还会引起供电部门数据出错、电力数据统计结果不实甚至损坏集中器，造成不可估量的经济损失。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，包括智能电表和集中器，所述智能电表与电力线连接，所述集中器包括数据采集模块、无线通信模块和第一天线，所述数据采集模块与智能电表连接，所述无线通信模块包括有用于输出与无线通信模块通信状态对应的电平的信号端，所述无线通信模块通过第一天线连接到服务器，所述系统包括定时开关电路，所述定时开关电路串接在电力线上并与集中器无线通信模块的信号端连接，所述定时开关电路用于根据信号端的信号接通或切断电力线。

进一步地，所述定时开关电路包括定时电路和开关电路，所述定时电路分别与集中器无线通信模块的信号端和开关电路连接，所述开关电路串接在电力线上，所述定时电路用于以集中器无线通信模块的信号端输出的信号作为触发信号并根据触发信号输出导通信号，所述开关电路根据导通信号接通电力线。

进一步地，所述定时电路包括555定时器和或门，所述555定时器的放电端和或门的输出端连接，所述555定时器的输出端与开关电路连接，所述或门的一个输入端与集中器无线通信模块的信号端连接。

进一步地，所述开关电路包括三极管放大电路、光电耦合电路和可控硅电路，所述定时电路依次通过三级管放大电路和光电耦合电路与可控硅电路连接，所述可控硅电路串接在电力线上并用于控制电力线的接通和切断。

进一步地，所述无线通信模块与电力线连接。

进一步地，所述系统还包括第二天线，所述第二天线安装在电力线上。

进一步地，所述第二天线包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括金属片和金属钉，所述金属片弯曲形成一个圆柱体侧面的一部分，所述金属钉沿着所述圆柱体横截面的半径方向与金属片的内壁连接；所述第一部分和第二部分的形状和结构均相同。

进一步地，所述金属钉穿透电力线的绝缘皮并与电力线的内芯连接，所述金属片包围在电力线的绝缘皮外。

进一步地，所述第二天线安装在电力线的中性线上。

进一步地，所述第二天线的长度为10cm-50cm。

本实用新型的有益效果是：通过使用定时开关电路根据无线通信模块的输出信号来接通或切断电力线，可以阻止集中器被电力用户屏蔽而无法与供电部门的服务器正常通信，从而保障供电和用电安全，保障人民的公共利益不受损害。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为本实用新型定时电路的电路图；

图3为本实用新型开关电路的电路图；

图4为带有第二天线的本实用新型的原理框图；

图5为本实用新型第二天线的结构图，图中1为金属片，2为金属钉，3为电力线的绝缘皮，4为电力线的内芯。

具体实施方式

本实用新型一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，包括智能电表和集中器，所述智能电表与电力线连接，所述集中器包括数据采集模块、无线通信模块和第一天线，所述数据采集模块与智能电表连接，所述无线通信模块包括有用于输出与无线通信模块通信状态对应的电平的信号端，所述无线通信模块通过第一天线连接到服务器，如图1所示，所述系统包括定时开关电路，所述定时开关电路串接在电力线上并与集中器无线通信模块的信号端连接，所述定时开关电路用于根据信号端的信号接通或切断电力线。

智能电表一般串接在电力线上，用来测量流过电力线的电能。集中器属于现有技术，其通常包括数据采集模块、无线通信模块和第一天线，其中与智能电表连接的数据采集模块用于与智能电表进行通信。数据采集模块还与无线通信模块连接，无线通信模块可以是GSM、GPRS、ZigBee或者蓝牙等模块，第一天线是集中器自带的天线，通过第一天线，无线通信模块可以通过相关的无线通信协议与设在远端的供电部门的服务器进行通信，最终实现供电部门远程无线集中抄表。

现有的无线通信模块还包括信号端，无线通信模块根据自身与服务器的连接状况，在信号端输出不同的电平，以供外接设备扩展使用，使得外接能够获取到无线通信模块的连接状况。这些外接设备包括指示灯和测试仪等。根据无线通信模块的型号不同，信号端的逻辑可以是：当无线通信模块成功连接并正常通信时，信号端输出高电平，当无线通信模块连接异常时，信号端输出低电平。市售的由深圳浩宁达仪表股份有限公司生产的DJGJ33-SZHND107便具有通信状态指示灯，其通信状态指示灯所连接的信号端口可以作为本实用新型的信号端。

定时开关电路串接在电力线上，其可以根据信号端的电平，来接通或者切断电力线。如当信号端的电平为高电平时接通电力线，使得电力线正常导通并供电；信号端的电平为低电平时切断电力线，使电力线开路，停止对电力用户的供电。

使用本实用新型作为集中抄表系统，当电力用户正常使用时，集中器与服务器之间正常进行无线通信，信号端的电平维持在使得定时开关电路接通电力线的电平；当用户因不法企图而恶意地屏蔽了集中器与服务器之间的无线通信时，信号端的电平转换成相反的电平，使得电力线被定时开关电路断开，用户无法得到正常供电，从而阻止用户继续进行屏蔽行为，维护电力设备安全以及用电安全，保障人民的公共财产不受损失。

进一步作为优选的实施方式，所述定时开关电路包括定时电路和开关电路，所述定时电路分别与集中器无线通信模块的信号端和开关电路连接，所述开关电路串接在电力线上，所述定时电路用于以集中器无线通信模块的信号端输出的信号作为触发信号并根据触发信号输出导通信号，所述开关电路根据导通信号接通电力线。

所述定时开关电路包括定时电路和开关电路两部分，其中定时电路与开关电路连接并向开关电路提供导通信号用于使能开关电路处于接通电力线的状态，定时电路同时进行计时，如果完成定时而始终没有收到复位信号时，定时电路向开关电路提供的信号便切换为相反的电平，使得开关电路切换为断开电力线的状态，而定时电路的复位信号是由集中器无线通信模块的信号端提供的。当无线通信模块能够正常连接到服务器时，其信号端输出的电平能够触发定时电路复位，使得定时电路的计时不断归零，定时电路始终不会触发开关电路断开电力线。如果无线通信模块不能正常连接到服务器，其信号端输出的电平就不能触发定时电路复位，定时电路的计时不会归零，计时完毕后，定时电路触发开关电路断开电力线。

进一步作为优选的实施方式，如图2所示，所述定时电路包括555定时器和或门，所述555定时器的放电端和或门的输出端连接，所述555定时器的输出端与开关电路连接，所述或门的一个输入端与集中器无线通信模块的信号端连接。

图2中，按照555定时器U的说明书的接法接好必要的外围电路，图2中Output端与开关电路连接，从而向开关电路提供导通信号；Input端与集中器无线通信模块的信号端连接，其通过或门电路后输入到555定时器U的放电端DISC。图2所示的电路可以实现本实用新型定时电路的功能。

进一步作为优选的实施方式，如图3所示，所述开关电路包括三极管放大电路、光电耦合电路和可控硅电路，所述定时电路依次通过三级管放大电路和光电耦合电路与可控硅电路连接，所述可控硅电路串接在电力线上并用于控制电力线的接通和切断。

图3中，三极管放大电路由电阻R4、电阻R5与三极管T2构成，电阻R4的一端与定时电路连接，用来接收定时电路的导通信号。三极管放大电路用于放大定时电路的导通信号。光电耦合电路可以使用MOC3061光电耦合双向可控硅驱动器，其可以实现光电耦合，增强导通信号的稳定性。可控硅电路以双向可控硅BCR为核心，结合必要的外围元件组成，其根据光电耦合电路传送过来的导通信号，导通或者断开所接的电力线。图3电路可以应用在单根电力线上。

进一步作为优选的实施方式，所述无线通信模块与电力线连接。

解决屏蔽集中器问题的更好的方式是，在用户进行了屏蔽的情况下，仍然保持集中器与服务器之间的正常无线通信。因此，将无线通信模块与电力线连接，其连接方法可以参照现有的无线通信模块与天线的连接方法，连接后，电力线本身成为了无线通信模块进行无线通信所需要的天线。由于在任何屏蔽方式下，电力线本身都是不可能被完全隔绝的，因此，以电力线本身作为天线，可以保障无线通信模块的通信有效。

进一步作为优选的实施方式，如图4所示，所述系统还包括第二天线，所述第二天线安装在电力线上。

电力线专为电力传输而设计，其电气参数不一定适合GSM和GPRS等无线信号的辐射和接收，因此，可以使用专门的通信天线作为本实用新型的第二天线安装在电力线上，第二天线与电力线连接后，电力线本身成为馈线，使得第二天线收发的信号可以通过电力线进行传输，大幅提高集中器被屏蔽后继续与服务器进行无线通信的成功率和效率。

进一步作为优选的实施方式，如图5所示，所述第二天线包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括金属片和金属钉，所述金属片弯曲形成一个圆柱体侧面的一部分，所述金属钉沿着所述圆柱体横截面的半径方向与金属片的内壁连接；所述第一部分和第二部分的形状和结构均相同。

进一步作为优选的实施方式，如图5所示，所述金属钉穿透电力线的绝缘皮并与电力线的内芯连接，所述金属片包围在电力线的绝缘皮外。

第一部分和第二部分的形状和结构均相同，只需说明第一部分的形状和结构。图5是第二天线安装在电力线上后，电力线以及第二天线的横截面图。图5中，1为第一部分的金属片，2为第一部分的金属钉，第二部分的安装位置与第一部分的对称。金属片弯曲形成一个圆柱体侧面的一部分，也就是金属片所在曲面是一个圆柱体侧面的一部分，其在图5的截面是一段圆弧，圆弧的长度可以根据实际需要确定，实际使用中，圆弧所在圆的直径可以与电力线的绝缘皮的外径相同或稍大，使得第二天线安装后金属片能够紧紧包围电力线的绝缘皮。金属钉沿着所述圆柱体横截面的半径方向与金属片的内壁连接，也就是从立体上看，金属钉是在所述圆柱体的内部。按照图5所示的方法安装第二天线后，电力线内芯传输的信号能够传输给第二天线从而辐射出去。

进一步作为优选的实施方式，所述第二天线安装在电力线的中性线上。

由于第二天线与电力线的内芯等电位，为了保证人身安全，第二天线应该安装在中性线上，而不应该安装在相线上，这是因为中性线具有良好的接地，中性线的内芯与大地是等电位的，安装在中性线上的第二天线也与大地等电位，因此不会危害人身安全。

进一步作为优选的实施方式，所述第二天线的长度为10cm-50cm。

第二天线的长度，也就是第二天线金属片所在圆柱体的高度，其应该与所要收发的GSM信号或GPRS信号的波长相匹配，因此第二天线的长度取为10cm-50cm是最优的。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，包括智能电表和集中器，所述智能电表与电力线连接，所述集中器包括数据采集模块、无线通信模块和第一天线，所述数据采集模块与智能电表连接，所述无线通信模块包括有用于输出与无线通信模块通信状态对应的电平的信号端，所述无线通信模块通过第一天线连接到服务器，其特征在于，所述系统包括定时开关电路，所述定时开关电路串接在电力线上并与集中器无线通信模块的信号端连接，所述定时开关电路用于根据信号端的信号接通或切断电力线。

2.根据权利要求1所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述定时开关电路包括定时电路和开关电路，所述定时电路分别与集中器无线通信模块的信号端和开关电路连接，所述开关电路串接在电力线上，所述定时电路用于以集中器无线通信模块的信号端输出的信号作为触发信号并根据触发信号输出导通信号，所述开关电路根据导通信号接通电力线。

3.根据权利要求2所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述定时电路包括555定时器和或门，所述555定时器的放电端和或门的输出端连接，所述555定时器的输出端与开关电路连接，所述或门的一个输入端与集中器无线通信模块的信号端连接。

4.根据权利要求2所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述开关电路包括三极管放大电路、光电耦合电路和可控硅电路，所述定时电路依次通过三级管放大电路和光电耦合电路与可控硅电路连接，所述可控硅电路串接在电力线上并用于控制电力线的接通和切断。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述无线通信模块与电力线连接。

6.根据权利要求5所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述系统还包括第二天线，所述第二天线安装在电力线上。

7.根据权利要求6所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述第二天线包括第一部分和第二部分，所述第一部分包括金属片和金属钉，所述金属片弯曲形成一个圆柱体侧面的一部分，所述金属钉沿着所述圆柱体横截面的半径方向与金属片的内壁连接；所述第一部分和第二部分的形状和结构均相同。

8.根据权利要求7所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述金属钉穿透电力线的绝缘皮并与电力线的内芯连接，所述金属片包围在电力线的绝缘皮外。

9.根据权利要求8所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述第二天线安装在电力线的中性线上。

10.根据权利要求8所述的一种防止屏蔽的低压电力用户集中抄表系统，其特征在于，所述第二天线的长度为10cm-50cm。