CN2817166Y - 高压监控仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为高压监控仪，包括采集高压输出线路上电流信号的高压测量单元和采集低压输出线路上电流信号的低压测量单元，以及控制单元和跌落保险。通过对高压电流信号和低压电流信号进行比较，判断是否存在窃电现象，当低压电流信号和高压电流信号的差距超过设计标准时，跌落保险接收所述单片机输出的控制信号切断高压线路。本实用新型是一种全面、有效、从根本上杜绝窃电行为的技术方案，可有效防止各种窃电方法，为及时、准确地发现和制止各种窃电行为提供了有效的技术手段，成功地解决了长期以来一直困扰供电部门的窃电问题。

Description

高压监控仪

技术领域

本实用新型涉及一种防止窃电的监控装置，特别涉及一种全面有效防止在高压端或低压端窃电的高压监控仪。

背景技术

目前，我国采用的用电计量装置分为高压计量和低压计量二种，分别称之为“高供高计”和“高供低计”。

所述“高供高计”计量方式近年来才相继使用，以解决较易实施的低压窃电问题。一套高压用电计量装置包括高压互感器部分和电能表部分，分别置于二个箱子内，安装在高压线的电线秆子上。高压互感器由电压互感器TV和电流互感器TA组成，电压互感器TV将高压电源降压，电流互感器TA通过感应电流采集降压后的电流信号，通过信号线接入电能表箱进行用电计量。这种用电计量装置虽起到一定的防窃电效果，但仍存在弱点被窃电者利用。具调查，多数窃电方法是先将高压保险拉断，再将高压互感器中的电流互感器TA短接，合上保险后，窃电者就可以在高压用电计量装置不能工作情况下大量窃电。窃电后，断开电流互感器TA，恢复成计量装置损坏的状态。电力管理部门很难确定破坏性质，也无法确定使用单位是否有窃电行为，因为该单位无保护该设备的义务，电力管理部门即使明知有窃电现象，因无可靠证据而无能为力。

所述“高供低计”计量方式是多年来惯常使用的用电计量方法。一套低压用电计量装置包括电流互感器部分和电能表部分，安装在低压变压器和用户负载之间。电表互感器通过感应电流采集电流信号，通过信号线送入电能表进行用电计量。该计量方式的窃电手段很多，如短路、断开、交叉TA二次线、短接TA一次线、电能计量柜前盗电等。其中较常见、且极难防范的窃电方法是绕越计量装置盗电，或由变压器次级直接盗电。即将窃电负载安装在电表互感器之前，电能表就无法计量该窃电负载的用电量。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的高压监控仪，针对“高供高计”或“高供低计”用电计量中存在的各种窃电现象，通过采集高压端、低压端电流信号，经计算转换后进行比较，以判断是否发生窃电行为，并通过声光报警、远程通讯报警和最终切断高压线路等手段有效地制止各种窃电行为。

本实用新型的技术构思为：

无论“高供高计”用户还是“高供低计”用户，其电力均来自高压线，并最终使用低压电(380V或220V)，即无论是正常用电还是窃电，电能均从高压线向低压变压器输出。因此，本实用新型的设计构思是对高压线输出端和变压器输出端进行封锁。通过获取高压线的高压电流信号和低压变压器的低压电流信号进行比较，判断是否存在用电异常现象。该技术构思可有效防止各种窃电方法，提供了一种全面、有效制止窃电行为的解决方案。

本实用新型的技术方案为：

一种高压监控仪，包括采集高压输出线路上电流信号的高压测量单元和采集低压输出线路上电流信号的低压测量单元，还包括控制单元和跌落保险，所述控制单元接收所述高压测量单元和低压测量单元的输出信号，经比较后判断用电状况，所述跌落保险串接在高压输出线路上，接收控制单元的控制信号控制高压线路的电力输出。

所述控制单元包括AD转换器和单片机，所述高压测量单元和低压测量单元的输出信号通过所述AD转换器送入单片机，所述跌落保险接收所述单片机输出的控制信号切断高压线路。

所述控制单元还包括与所述单片机连接的显示器、声光报警器、远程通讯接口、外接键盘和/或手持机。

所述跌落保险为遥控跌落式熔断器。

当用于高供高计方式用电监控时，所述高压测量单元为采集高压互感器电流信号的高压检测件，所述低压测量单元为串接在低压输出线路上的检测互感器和采集所述检测互感器电流信号的低压检测件，所述高压检测件和低压检测件的输出信号通过AD转换器送入所述单片机。

所述单片机还连接采集开箱信号的开门传感器，所述开门传感器设置在高压用电计量装置的箱体上。

所述跌落保险串接在高压线输出端和高压互感器之间，所述检测互感器串接在低压变压器的输出端。

当用于高供低计方式用电监控时，所述高压测量单元为串接在高压输出线路上的高压互感器和采集高压互感器电流信号的高压检测件，所述低压测量单元为采集电表互感器电流信号的低压检测件，所述高压检测件和低压检测件的输出信号通过AD转换器送入所述单片机。

所述高压互感器串接在高压线输出端和低压变压器之间。

所述跌落保险串接在高压线输出端和高压互感器之间。

本实用新型的技术效果为：

本实用新型高压监控仪采用将高压线的高压电流信号和低压变压器的低压电流信号进行比较，判断是否存在窃电现象的技术方案，当低压电流信号和高压电流信号的差距超过设计标准时，本实用新型即判定为用电异常。因此，该技术方案是一种全面、有效、从根本上杜绝窃电行为的技术方案，可有效防止各种窃电方法。当有窃电行为发生时，通过声光报警、远程通讯报警和最后切断高压线路的手段，彻底杜绝了“高供高计”或“高供低计”可能出现的窃电行为。与目前公知的防窃电装置相比，本实用新型判断窃电行为的判据更加合理、可信，处理手段则本着以人为本的设计理念，使防窃电手段更适合现代化管理。

本实用新型针对“高供高计”用电计量方式设置了正常开箱和非法开箱的技术方案，既有效制止了窃电行为，又能保障电力管理部门对用电计量装置的检修，更适合实际应用。目前公知的防窃电装置一般采用开箱断电设置，容易造成误判断，并引起司法纠纷。

本实用新型技术方案对断电处理充分体现了以人为本的设计理念，先声光报警、远程通讯报警，经过一定延时后，最后切断高压线路。同时，本实用新型可计算和记录延时期间的用电量、用电异常信息和时刻，为电力部门实施处罚提供了参考数据。

为使电力管理工作更加快捷、便利，本实用新型还设置了通过红外通讯方式与本实用新型建立数据交换的手持机，管理人员在一定距离范围内即可实现对本实用新型的操控。

本实用新型实现是一种科学的防窃电装置，为及时、准确地发现和制止各种窃电行为提供了有效的技术手段，成功地解决了长期以来一直困扰供电部门的窃电问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型针对“高供高计”用电监控的结构示意图。

图3为图2技术方案的电路原理图。

图4为本实用新型针对“高供低计”用电监控的结构示意图。

附图中标记为：

1-控制单元；2-跌落保险；3-高压测量单元；4-低压测量单元；5-高压用电计量装置；52-电能表；6-低压变压器；7-低压用电计量装置；72-电能表；CTHa-高压互感器；CTLa-检测互感器；Ha-高压检测件；La-低压检测件；U1-AD变换器；U2-单片机；S1-开门传感器；LCD-显示器；15-声光报警器；U3-远程通讯接口；K1-外接键盘；15-手持机；CTLa-电表互感器；TV-电压互感器；TA-电流互感器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案。

图1为本实用新型的结构示意图。如图1所示，本实用新型高压监控仪包括控制单元1、跌落保险2、高压测量单元3和低压测量单元4。高压测量单元3和低压测量单元4分别采集高压输出线路上和低压输出线路上电流信号，并将其输出信号送入控制单元1，控制单元1通过计算、转换和比较，判断用电状态，当高压端电流信号和低压端电流信号存在较大差异时，控制单元1即判定为用电异常，向串接在高压输出线路上的跌落保险2输出控制信号，控制高压线路的输出。具体地说，所述控制单元1包括AD转换器和单片机，所述高压测量单元3和低压测量单元4的输出信号通过所述AD转换器送入单片机，所述单片机输出控制信号使跌落保险2切断高压线路。优选方案的跌落保险2为遥控跌落式熔断器。

本实用新型高压监控仪的上述技术方案根据电力输出原理，对高压线输出端和变压器输出端同时进行封锁，通过获取高压输出端的高压电流信号和低压变压器的低压电流信号进行比较，当二电流信号存在较大偏差时，说明电力输出异常。因此该技术方案从电力输出根本上构成了对各种窃电方法的有效屏障，是一种全面、有效杜绝各种窃电行为的技术方案。

本实用新型所称的“高供高计”计量方式是指将公知的高压用电计量装置5串接在跌落保险2和低压变压器6之间。具体地说，高压线传输的高压电经过高压用电计量装置5计量，再经低压变压器6降压后供给用户负载。高压用电计量装置5由高压互感器CTHa和电能表52组成，其中高压互感器CTHa采集高压状态的电流信号，送入电能表52进行用电计量。而高压互感器CTHa一般由电压互感器TV和电流互感器TA组成，电压互感器TV将高压电源降压，电流互感器TA通过感应电流采集降压后的电流信号，通过信号线送入电能表52。

图2为本实用新型针对“高供高计”计量方式用电监控的结构示意图。如图2所示，本实用新型高压监控仪1包括跌落保险2、检测互感器CTLa、高压检测件Ha、低压检测件La、AD变换器U1、单片机U2和开门传感器S1，其中检测互感器CTLa串接在低压变压器6的输出端，通过感应电流采集低压变压器6输出端的电流信号。所述跌落保险2串接在高压输出线路上，在用电异常时切断高压线路。所述高压检测件Ha和低压检测件La分别与高压互感器CTHa和检测互感器CTLa连接，采集高压端和低压端的电流信号，该电流信号通过AD变换器U1送入单片机U2进行计算转换比较。单片机U2通过其存储的监控程序判断是否存在用电异常，即高压端和低压端的输出电流是否一致。如果高压端和低压端的输出电流值存在较大差异，单片机U2则判定为用电异常，向跌落保险2输出控制信号，切断高压线路。

在本实施例中，跌落保险2串接在高压线输出端和高压互感器CTHa之间。检测互感器CTLa串接在低压变压器6和用户负载之间，安装在低压变压器6的次级端，具体地说，检测互感器CTLa被安装在低压变压器6低压接线柱和低压接线端子之间，并采取铅封、塑料保护罩和胶密封等保护措施，因此可以确保窃电者无法绕过检测互感器CTLa连接盗电负载。

本技术方案还包括一开门传感器S1，设置在高压用电计量装置5箱体上，测定箱体被打开情况。开门传感器S1所采集的开门、关门信号送入单片机U2，由单片机U2判断是否为非法开门。如果单片机U2判定为非法开门，亦向跌落保险2输出控制信号，切断高压线路。

单片机U2内设置有监控程序、延时程序和计量程序，所述监控程序通过比较高压端、低压端的电流值和接收开门传感器S1送入的开门信号实时判断是否存在用电异常。如用电异常，监控程序将记录高压端、低压端的电流值和高压用电计量装置5箱体被非法打开的时间，同时启动延时程序和计量程序。延时程序设定了本实用新型切断高压线路前的一段延时时间，以提醒用户关闭用电负载，体现了本实用新型以人为本的设计理念。所述计量程序选择高压端或低压端中较大的电流值为计量依据，计算和记录延时期间的用电量，为电力部门实施处罚提供参考数据。

在优选方案中，单片机U2还连接显示器LCD、声光报警器15、远程通讯接口U3、外接键盘K1和/或手持机16。其中，显示器LCD显示单片机U2内存储的相关信息；声光报警器15为声音报警器BUZZER和发光二极管LED，在用电异常时发出声光报警；远程通讯接口U3连接MODEM，将用电异常信息传送到电力控制中心；外接键盘K1通过接口连接单片机U2，供管理人员正常打开高压用电计量装置5箱体时，通过外接键盘K1输入密码，单片机U2就不会发出报警和切断高压线路；手持机16通过红外通讯方式与单片机U2建立通讯连接，使管理人员在一定距离范围内操控本实用新型，使管理工作更加便捷。

图3为本技术方案的电路原理图。如图3所示，该电路包括高压互感器CTHa、高压检测件Ha、检测互感器CTLa、低压检测件La、整流桥Z1～Z2、电容器C1～C2、AD变换器U1、单片机U2、开门传感器S1、遥控跌落式熔断器、液晶显示器LCD、通讯接口U3、外接键盘K1、三极管G1、报警器BUZZER、发光二极管LED、缓冲放大器U4～U5、电阻R1～R6、电池和充电电路B1等。其工作原理描述如下：

高压互感器CTHa和检测互感器CTLa的电流信号由高压检测件Ha、低压检测件La采集，经整流桥Z1、Z2整流，电容器C1、C2滤波后，通过电阻R1、R2转换为电压信号，送到AD变换器U1转换为数字信号，最终进入单片机U2。这样，单片机U2实时监测流经高压互感器CTHa与检测互感器CTLa的电流。电池和充电电路B1可保障本实用新型独立工作。

当供电线路中只存在正常用户负载时，低压检测件La和高压检测件Ha都有输出信号，单片机U2的监控程序将二信号值通过计算转换后进行比较，当二信号值差距小于设计标准时，监控程序判断用电正常，单片机U2继续监测。考虑到大型电力用户电网可能存在一定波动，所以本技术方案将设计标准设定在合理的范围内，不会出现误判现象。

当高压互感器CTHa被人为短接时，高压互感器CTHa无电流信号，而检测互感器CTLa有电流信号，单片机U2的监控程序判断为箱外盗电。监控程序记录高压端、低压端的电流值和时间，启动延时程序和计量程序，并将其PA7脚输出高电平，接通报警器BUZZER和发光二极管LED，发出声光报警。延时完成后，单片机U2的PA1脚输出高电平，控制遥控跌落式熔断器将高压动力线切断。单片机U2的计量程序计算和记录延时期间的用电量。当然，如果窃电发生在检测互感器CTLa之前，将出现高压互感器CTHa的电流值大于检测互感器CTLa的电流值情况，单片机U2的监控程序判断为用电异常，其后续处理程序与上述相同。

当高压用电计量装置5箱体被打开时，开门传感器S1将发生开路，使单片机U2的PB7脚变为低电平，单片机U2的监控程序记住开门传感器S1的开路动作。当高压用电计量装置5箱体被关闭后，开门传感器S1将发生闭合，此时如高压线路正在供电或恢复供电，单片机U2的监控程序则判断为非法打开。监控程序记录开门时间，启动延时程序和计量程序，并将其PA7脚输出高电平，接通报警器BUZZER和发光二极管LED，发出声光报警。待延时完成后，单片机U2的PA1脚输出高电平，控制遥控跌落式熔断器将高压动力线切断。单片机U2的计量程序计算和记录延时期间的用电量。

管理人员正常打开高压用电计量装置5箱体时，需先将外接键盘K1连接单片机U2或将手持机16与单片机U2建立通讯联系，输入开门密码。单片机U2只有在接收到正确开门密码后，才不发出相关指令。

如图3所示的本实施例中，单片机U2还连接有LCD显示器、RS232接口和MODEM。单片机U2所记录的信息既可通过LCD显示器显示，又可通过通讯接口和MODEM传送到电力控制中心。

本实施例中，高压检测件Ha和低压检测件La采用约1500匝的超小型互感器，AD变换器U1为串行8通道AD变换器MAX1110，单片机U2为带液晶显示驱动的MOTOLOLA 68HC05L16单片机，通讯接口U3为MAX3100，缓冲放大器U4为MAX3222，电阻R1～R6为10K，电容器C1、C2为10μ，开门传感器S1为干簧管，整流桥Z1、Z2为1A整流桥。

为防止人为破坏，包括单片机U2和AD变换器U1的整个电路板用环氧树脂封装起来。此外，为防止高压电进入电路板(窃电者惯用的破坏手段)，本实用新型在电源端和AD变换器U1输入端增加了保护电路，实时判断输入电压值。当电压上升到一定限度时，该保护电路直接向跌落保险2输出控制信号，切断高压线路。

本实用新型所称的“高供低计”计量方式是指将公知的低压用电计量装置7串接在低压变压器6和用户负载之间。具体地说，高压线传输的高压电经过低压变压器6降压后，由电表互感器CTLa通过感应电流采集电流信号，通过信号线送入电能表72进行用电计量。

图4为本实用新型针对“高供低计”计量方式用电监控的结构示意图。如图4所示，本实用新型高压监控仪包括跌落保险2、高压互感器CTHa、高压检测件Ha、低压检测件La、AD变换器U1和单片机U2，其中跌落保险2和高压互感器CTHa串接在高压输出线路上，高压检测件Ha和低压检测件La分别与高压互感器CTHa和电表互感器CTLa连接，采集高压端和低压端的电流信号，该电流信号通过AD变换器U1送入单片机U2进行计算转换比较。单片机U2通过其存储的监控程序判断是否存在用电异常，即高压端和低压端的输出电流是否一致。如果高压端和低压端的输出电流值存在较大差异，单片机U2则判定为用电异常，向跌落保险2输出控制信号，切断高压线路。

在本实施例中，跌落保险2和高压互感器CTHa串接在高压线输出端和低压变压器6之间，高压互感器CTHa包括电压互感器TV和电流互感器TA，所述电压互感器TV串接在高压输出线路上，将高压降压，电流互感器TA与电压互感器TV连接，通过感应电流引出电流信号，高压检测件Ha采集电流互感器TA的电流信号。

图4针对“高供低计”计量方式的用电监控原理与图2所示针对“高供高计”计量方式的用电监控原理基本相同，不再赘述。

作为本技术方案的扩展方案中，可将电压互感器TV设置成与低压变压器6相同的降压比，电流互感器TA设置成与电表互感器CTLa相同的变比，因此单片机U2通过高压互感器CTHa就可实现与电能表72相同的用电计量功能，当低压用电计量装置7遭到破坏使，本实用新型可实现辅助的用电计量。针对“高供低计”计量方式较多种类的窃电方法，本扩展方案可以达到更有效的治理。

总之，本实用新型是一种科学的防窃电装置，为及时、准确地发现和制止各种窃电行为提供了有效的技术手段，成功地解决了长期以来一直困扰供电部门的窃电问题。

以上仅为本实用新型的具体实施方式，但不以任何形式对本实用新型做出限制。应当指出，对于本领域的技术人员来说，依据本实用新型的设计构思，还可以做出很多的变形和改进，但这些均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压监控仪，包括采集高压输出线路上电流信号的高压测量单元和采集低压输出线路上电流信号的低压测量单元，其特征在于：还包括控制单元和跌落保险，所述控制单元接收所述高压测量单元和低压测量单元的输出信号，经比较后判断用电状况，所述跌落保险串接在高压输出线路上，接收控制单元的控制信号控制高压线路的电力输出。

2.如权利要求1所述的高压监控仪，其特征在于，所述控制单元包括AD转换器和单片机，所述高压测量单元和低压测量单元的输出信号通过所述AD转换器送入单片机，所述跌落保险接收所述单片机输出的控制信号切断高压线路。

3.如权利要求1所述的高压监控仪，其特征在于，所述控制单元还包括与所述单片机连接的显示器、声光报警器、远程通讯接口、外接键盘和/或手持机。

4.如权利要求1所述的高压监控仪，其特征在于，所述跌落保险为遥控跌落式熔断器。

5.如权利要求1～4之一所述的高压监控仪，其特征在于，当用于高供高计方式用电监控时，所述高压测量单元为采集高压互感器电流信号的高压检测件，所述低压测量单元为串接在低压输出线路上的检测互感器和采集所述检测互感器电流信号的低压检测件，所述高压检测件和低压检测件的输出信号通过AD转换器送入所述单片机。

6.如权利要求5所述的高压监控仪，其特征在于，所述单片机还连接采集开箱信号的开门传感器，所述开门传感器设置在高压用电计量装置的箱体上。

7.如权利要求5所述的高压监控仪，其特征在于，所述跌落保险串接在高压线输出端和高压互感器之间，所述检测互感器串接在低压变压器的输出端。

8.如权利要求1～4之一所述的高压监控仪，其特征在于，当用于高供低计方式用电监控时，所述高压测量单元为串接在高压输出线路上的高压互感器和采集高压互感器电流信号的高压检测件，所述低压测量单元为采集电表互感器电流信号的低压检测件，所述高压检测件和低压检测件的输出信号通过AD转换器送入所述单片机。

9.如权利要求8所述的高压监控仪，其特征在于，所述高压互感器串接在高压线输出端和低压变压器之间。

10.如权利要求9所述的高压监控仪，其特征在于，所述跌落保险串接在高压线输出端和高压互感器之间。

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