CN113325230A - 一种防窃电智能分时电表 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防窃电智能分时电表，包括前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块，前端信号预处理模块包括电压预处理模块以及电流预处理模块，电压预处理模块以及电流预处理模块分别连接数据采集模块，以用于对市电电压以及市电电流进行实时采样；数据采集模块连接智能控制模块。通过设置前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块的配合方式，实现了传统的分时费率功能，促进电力用户的用电***谷平抑用电负荷作用、以及实现用户的基本电能质量分析和窃电监测分析，保证电力公司利益和电网安全的优点。
Description
技术领域
本发明涉及能源技术领域技术领域，具体为一种防窃电智能分时电表。
背景技术
近几年来随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用电负荷的构成发生了明显的变化，使用电负荷在不同时段也明显不同，由于电能储存较困难，因此国家通过价格杠杆，在用电高峰时段调高电价分流电负荷，用电低谷时段调低电价鼓励用电，以避免电厂资源的浪费。
对于消费者而言能够享受到电价优惠政策，得到实实在在的实惠。对于供电部门来说，分时电表能够起到一定的削峰填谷的作用，起到优化电网的效果。
因此，基于上述现状，急需发明创造一种通过新的技术手段，实现了传统的分时费率功能，促进电力用户的用电***谷平抑用电负荷作用、以及实现用户的基本电能质量分析和窃电监测分析、防窃电功能，保证电力公司利益和电网安全的用电防窃检测装置。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种防窃电智能分时电表，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过设置前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块的配合方式，实现了传统的分时费率功能，促进电力用户的用电***谷平抑用电负荷作用、以及实现用户的基本电能质量分析和窃电监测分析、防窃电功能，保证电力公司利益和电网安全的优点，解决了现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种防窃电智能分时电表，包括前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块，其中，
所述前端信号预处理模块包括电压预处理模块以及电流预处理模块，所述电压预处理模块以及电流预处理模块分别连接所述数据采集模块，以用于对市电电压以及市电电流进行实时采样；
所述数据采集模块连接智能控制模块，用于通过智能控制模块内置的微处理器对市电电压、市电电流实时采样，分析计算得到基波和谐波分量，并经过微处理器处理得到终端负荷功率、电压电流幅值以及各次电流谐波分量，最后根据负荷功率曲线和各次电流谐波分量分析用户是否窃电；
所述智能控制模块通过GSM数据通信模块交互连接有用电数据采集中心，用于将其计算得到的数据传输至用电数据采集中心，以实现对被测用户的供电质量管理；
所述液晶显示模块连接智能控制模块，以用于对所述智能分时电表中的负载进行功耗可视化。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，本发明还包括与所述智能控制模块连接以用于对智能控制模块所处理数据进行存储读取的RAM拓展模块。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，所述电压预处理模块内置市电电压预处理电路，用于通过采用的精密电阻分压网络TC1776A实现市电电压的同步转换；
所述电流预处理模块内置市电电流预处理电路，用于通过采用的测量用精密电流互感器和放大电路，将电流信号转化为同步电压信号。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，所述数据采集模块内置数据采集电路，其中，所述数据采集电路所采用的型号为80C196KC单片机的AD芯片，且所述数据采集电路在双极电压输入范围为±5V。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，本发明还包括低通滤波模块以及过零比较器，其中，
所述低通滤波模块连接前端信号预处理模块以用于将所述对市电电压以及市电电流经低通去高频杂波处理后进行波形还原，输出低通频点信号；
所述过零比较器连接所述低通滤波模块，用于将还原后的所述波形转换为方波，并通过光耦合进入微处理器80C196KC的HIS输入口；
所述微处理器控制与其连接的AD转化模块进行每周波采样32点，且所述微处理器所采样数据值通过离散傅里叶变换得到基波有效值和各次谐波分量值。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，所述微处理器对负荷功率变化率和电流谐波变化率进行阙值设定，其中，若所述微处理器检测所述负荷功率在 3个周波内降低达到20％，则微处理器进行校验各次谐波电流同步减小值，若各次谐波电流同步降低率达到负荷功率减小率的90％～110％，则判断所述智能分时电表外接终端存在窃电嫌疑。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，所述液晶显示模块内置液晶显示电路，所述液晶显示电路采用32个字符LCD1602液晶模块，用于显示负载消耗的有功功率。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，GSM数据通信模块为JB35G短信模块，用于通过串行通信的通信方式完成用电管理***与智能控制模块中内置智能控制电路的数据传输。
作为对本发明中所述一种防窃电智能分时电表的改进，所述RAM扩展模块采用EEPROM24C16的串口，用于保存规定时段内的负荷用电数据、谐波超限信息及窃电嫌疑时产生的谐波电流以及负荷功率序列信息的数据信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过设置前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块的配合方式，实现了传统的分时费率功能，促进电力用户的用电***谷平抑用电负荷作用、以及实现用户的基本电能质量分析和窃电监测分析、防窃电功能，保证电力公司利益和电网安全的优点。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明的一种实施例中的***结构示意图；
图2为本发明的一种实施例中微处理器与GSM数据通信模块信息交互示意图；
图3为本发明的一种实施例中***软件流程示意图。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
如图1所示，作为本发明的一个实施例，本发明提供技术方案：一种防窃电智能分时电表，包括前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块，其中，
前端信号预处理模块包括电压预处理模块以及电流预处理模块，电压预处理模块以及电流预处理模块分别连接数据采集模块，以用于对市电电压以及市电电流进行实时采样；
数据采集模块连接智能控制模块，用于通过智能控制模块内置的微处理器对市电电压、市电电流实时采样，分析计算得到的基波和谐波分量，并经过微处理器处理得到终端负荷功率、电压电流幅值以及各次电流谐波分量，最后根据负荷功率曲线和各次电流谐波分量分析用户是否窃电；
智能控制模块通过GSM数据通信模块交互连接有用电数据采集中心，用于将其计算得到的数据传输至用电数据采集中心，以实现对被测用户的供电质量管理；
液晶显示模块连接智能控制模块，以用于对智能分时电表中的负载进行功耗可视化。
作为本发明的一实施例，本发明还包括与智能控制模块连接以用于对智能控制模块所处理数据进行存储读取的RAM拓展模块，其中，RAM扩展模块采用 EEPROM24C16的串口，用于保存规定时段内的负荷用电数据、谐波超限信息及窃电嫌疑时产生的谐波电流以及负荷功率序列信息的数据信息，其的优点是掉电数据不丢失，且CPU通信的I/O端口较少。
作为本发明的一实施例，电压预处理模块内置市电电压预处理电路，用于通过采用的精密电阻分压网络TC1776A实现市电电压的同步转换，具体实施方式为：采用精密电阻分压网络TC1776A将单相220V电压转换为百分之一大小的同步电压；
电流预处理模块内置市电电流预处理电路，用于通过采用的测量用精密电流互感器和放大电路，将电流信号转化为同步电压信号。
在本发明的一实施例中，数据采集模块内置数据采集电路，数据采集电路所采用的型号为80C196KC单片机的AD芯片，AD芯片内部自带8位AD转换模块，且数据采集电路在双极电压输入范围为±5V。
在本发明的一实施例中，本发明还包括低通滤波模块以及过零比较器，其中，
低通滤波模块连接前端信号预处理模块以用于将市电电压以及市电电流经低通去高频杂波处理后进行波形还原，输出低通频点信号；
过零比较器连接低通滤波模块，用于将还原后的波形转换为方波，并通过光耦合进入微处理器80C196KC的HIS输入口，基于前端信号预处理模块处理后的市电电压信号经低通滤波后用一个过零比较器将波形转化为方波，通过光耦合进入智能控制模块的80C196KC的HIS输入口，以分析得到的方波周期为基础采用交流同步采样法；微处理器控制与其连接的AD转化模块进行每周波采样32点，且微处理器所采样数据值通过离散傅里叶变换得到基波有效值和各次谐波分量值，智能控制模块通过其微处理器的离散傅里叶变换程序得到电压、电流基波有效值和各次谐波分量。再经过计算可得当前周波的负荷功率和供电质量指标参数。
作为本发明的一实施例，微处理器对负荷功率变化率和电流谐波变化率进行阙值设定，其中，
若微处理器检测负荷功率在3个周波内降低达到20％，则微处理器进行校验各次谐波电流同步减小值；
若各次谐波电流同步降低率达到负荷功率减小率的90％～110％，则判断智能分时电表外接终端或被测用户存在窃电嫌疑。
作为本发明的实施例，液晶显示模块内置液晶显示电路，液晶显示电路采用32 个字符LCD1602液晶模块，显示内容为负载消耗的有功功率和限定功率，由智能控制模块的单片机80C196KC进行控制，其中，液晶显示模块优先选择采用32个字符 LCD1602液晶模块，用于显示负载消耗的有功功率。
作为本发明的一实施例，如图2所示，GSM数据通信模块选用JB35G短信模块，完成用电管理***与智能控制模块的数据传输，其通信方式为串行通信，发送负荷用电数据、谐波超限信息及窃电嫌疑时的谐波电流、负荷功率序列信息，实现短消息和数据通讯功能，其接口电路和***电路简单可靠，占用口线少，具有较高的性能价格比。
在本发明的一实施例中，本发明通过设置前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块的配合方式，实现了传统的分时费率功能，促进电力用户的用电***谷平抑用电负荷作用、以及实现用户的基本电能质量分析和窃电监测分析、防窃电功能，保证电力公司利益和电网安全的优点。
在本发明的一实施例中，如图3所示，为本发明基于一种防窃电智能分时电表提出的软件控制流程图，其中，包括以下步骤：
(1)进行***的初始化；
(2)调用定时程序计算得到80C196KC的HIS输入口的电压方波周期值；
(3)方波周期值除以32，得到值设定为AD采样周期；
(4)调用AD采样子程序，得到32点电压、电流波形采样；
(5)调用快速傅里叶程序，计算2～15次电流谐波；
(6)计算有功功率，并更新用电值和分时电费；
(7)调用LCD1602显示程序显示当前功率和用电值；
(8)存储有功功率、用电值和分时电费到EEPROM；
(9)计算本周波有功功率和上时段有功功率的比值，判别本周波有功功率和上时段的有功功率的功率降是否超20％，其中，若是，则进入步骤(10)，若否，则进入步骤(12)；
(10)计算本周波2～15次电流谐波和上时段对应次谐波的比值，判别平均谐波变比是否达到功率降的90％～110％，若是，则进入步骤(11)，若否，则进入步骤(12)；
(11)判定当前用电行为有窃电嫌疑，并调用GSM通讯程序，发送前后5周波的用电功率值、总谐波电流畸变值到用电管理中心的相关人员手机；
(12)返回步骤(2)。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种防窃电智能分时电表，其特征在于：包括前端信号预处理模块、数据采集模块、智能控制模块、GSM数据通信模块以及液晶显示模块，其中，
所述前端信号预处理模块包括电压预处理模块以及电流预处理模块，所述电压预处理模块以及电流预处理模块分别连接所述数据采集模块，以用于对市电电压以及市电电流进行实时采样；
所述数据采集模块连接智能控制模块，用于通过智能控制模块内置的微处理器对市电电压、市电电流实时采样，分析计算得到基波和谐波分量，并经过微处理器处理得到终端负荷功率、电压电流幅值以及各次电流谐波分量，最后根据负荷功率曲线和各次电流谐波分量分析用户是否窃电；
所述智能控制模块通过GSM数据通信模块交互连接有用电数据采集中心，用于将其计算得到的数据传输至用电数据采集中心，以实现对被测用户的供电质量管理；
所述液晶显示模块连接智能控制模块，以用于对所述智能分时电表中的负载进行功耗可视化。
2.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：还包括与所述智能控制模块连接以用于对智能控制模块所处理数据进行存储读取的RAM拓展模块。
3.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：
所述电压预处理模块内置市电电压预处理电路，用于通过采用的精密电阻分压网络TC1776A实现市电电压的同步转换；
所述电流预处理模块内置市电电流预处理电路，用于通过采用的测量用精密电流互感器和放大电路，将电流信号转化为同步电压信号。
4.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：所述数据采集模块内置数据采集电路，其中，所述数据采集电路所采用的型号为80C196KC单片机的AD芯片，且所述数据采集电路在双极电压输入范围为±5V。
5.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：还包括低通滤波模块以及过零比较器，其中，
所述低通滤波模块连接前端信号预处理模块以用于将所述市电电压以及市电电流经低通去高频杂波处理后进行波形还原，输出低通频点信号；
所述过零比较器连接所述低通滤波模块，用于将还原后的所述波形转换为方波，并通过光耦合进入微处理器80C196KC的HIS输入口；
所述微处理器控制与其连接的AD转化模块进行每周波采样32点，且所述微处理器所采样数据值通过离散傅里叶变换得到基波有效值和各次谐波分量值。
6.根据权利要求1或5所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：所述微处理器对负荷功率变化率和电流谐波变化率进行阙值设定，其中，若所述微处理器检测所述负荷功率在3个周波内降低达到20％，则微处理器进行校验各次谐波电流同步减小值，若各次谐波电流同步降低率达到负荷功率减小率的90％～110％，则判断所述智能分时电表外接终端存在窃电嫌疑。
7.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：所述液晶显示模块内置液晶显示电路，所述液晶显示电路采用32个字符LCD1602液晶模块，用于显示负载消耗的有功功率。
8.根据权利要求1所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：GSM数据通信模块为JB35G短信模块，用于通过串行通信的通信方式完成用电管理***与智能控制模块中内置智能控制电路的数据传输。
9.根据权利要求2所述的一种防窃电智能分时电表，其特征在于：所述RAM扩展模块采用EEPROM24C16的串口，用于保存规定时段内的负荷用电数据、谐波超限信息及窃电嫌疑时产生的谐波电流以及负荷功率序列信息的数据信息。
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| CN202110312610.5A CN113325230A (zh) | 2021-03-24 | 2021-03-24 | 一种防窃电智能分时电表 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115356581A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-11-18 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 分流窃电检测方法、装置及电子设备、存储介质 |
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2021
- 2021-03-24 CN CN202110312610.5A patent/CN113325230A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
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| CN115356581A (zh) * | 2022-10-21 | 2022-11-18 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 分流窃电检测方法、装置及电子设备、存储介质 |
| CN115356581B (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-24 | 北京智芯微电子科技有限公司 | 分流窃电检测方法、装置及电子设备、存储介质 |
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