CN114217125A - 防窃电的智能电表、防窃电***及其防窃电检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防窃电的智能电表、防窃电***及其防窃电检测方法，该智能电表包括电量计量单元U、继电器K1、处理器和电压信号采样电路，电量计量单元U具有火线输入端和火线输出端；继电器K1具有与电量计量单元U的火线输出端相连的第一端以及用以连接外部负载的火线输入端的第二端，处理器连接电量计量单元U，该电压信号采样电路的第一信号采样端连接电量计量单元U的火线输出端，电压信号采样电路的第二信号采样端连接该智能电表的零线输入端，电压信号采样电路连接处理器，从而通过该电压信号采样电路在智能电表内继电器断开后所检测的两个电压信号与对应阈值之间的判断，以判断出是否发生了旁路窃电，从而对旁路窃电行为实现准确检测。

Description

防窃电的智能电表、防窃电***及其防窃电检测方法

技术领域

本发明涉及防窃电领域，尤其涉及一种防窃电的智能电表、防窃电***及其防窃电检测方法。

背景技术

当前，智能电表在电力领域已经得到广泛应用。但是，在电力***的正常运行过程中，仍然存在针对电网的窃电行为发生，严重地干扰着电网的正常运行，并且给经济发展带来非常大的损失。

当前，针对电网的窃电行为主要采取的是旁路窃电。参见图1所示，出于负荷管理的原因，电力管理部分通常会令电能表内的继电器K1出于断开(即拉闸)状态，这样后端的用电器就不能正常工作，从而起到拉闸限电的效果。但是，如果非法人员将位于电能表的火线上的接线端子P1和接线端子P2用导电线短接，那么，后端的用电器仍旧可以得到正常供电，继续工作，并且电能表还无法对该窃电行为所产生的用电器的能耗进行计量，这样就严重干扰正常的用电秩序，不利于对电网供电的正常管理和监控。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种针对旁路窃电行为实现准确检测的防窃电的智能电表。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述防窃电的智能电表的防窃电***。

本发明所要解决的第三个技术问题提供另外一种应用有上述防窃电的智能电表的防窃电***。

本发明所要解决的第四个技术问题提供一种适用于第一种防窃电***的防窃电检测方法。

本发明所要解决的第五个技术问题提供一种适用于第二种防窃电***的防窃电检测方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：防窃电的智能电表，包括：

电量计量单元U，具有火线输入端和火线输出端；

继电器K1，具有与电量计量单元U的火线输出端相连的第一端以及用以连接外部负载的火线输入端的第二端；

处理器，连接电量计量单元U；

其特征在于，还包括电压信号采样电路，该电压信号采样电路的第一信号采样端连接电量计量单元U的火线输出端，该电压信号采样电路的第二信号采样端连接该智能电表的零线输入端，电压信号采样电路连接处理器。

作为电压信号采样电路的第一种实现方式，在该发明中，所述电压信号采样电路包括：

第一分压电阻R1，其第一端连接电量计量单元U的火线输出端；

第二分压电阻R2，其第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；

电容C1，其正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端。

改进地，作为电压信号采样电路的第二种实现方式，在该发明中，所述电压信号采样电路包括：

第一分压电阻R1，其第一端连接电量计量单元U的火线输出端；

第二分压电阻R2，其第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；

电容C1，其正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端；

三极管Q，其基极连接电容C1的正极，该三极管Q的集电极连接电压Vcc，该三极管Q的发射极连接接地端。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：防窃电***，其特征在于，应用有所述的防窃电的智能电表。

改进地，在该发明中，所述防窃电***，还包括：

火线L，连接所述电量计量单元U的火线输入端；

零线N，连接所述智能电表的零线输入端；

负载M，具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接所述继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接所述智能电表的零线输出端。

为了便于远端对窃电行为事件的监控，改进地，该发明中的所述防窃电***，还包括位于远端的监控终端，该监控终端连接所述智能电表。

本发明解决第三个技术问题所采用的技术方案为：防窃电***，其特征在于，应用有所述的防窃电的智能电表。

改进地，在该发明中，所述防窃电***，还包括：

火线L，连接所述电量计量单元U的火线输入端；

零线N，连接所述智能电表的零线输入端；

负载M，具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接所述继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接所述智能电表的零线输出端。

为了便于远端对窃电行为事件的监控，改进地，该发明中的所述防窃电***，还包括位于远端的监控终端，该监控终端连接所述智能电表。

本发明解决第四个技术问题所采用的技术方案为：防窃电检测方法，适用于第一种所述的防窃电***，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，检测智能电表内继电器的拉闸状态；

步骤S2，根据针对继电器的检测结果做出判断处理：

当该继电器处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤S1；否则，转入步骤S3；

步骤S3，检测电量计量单元的火线输出端的电压；

步骤S4，根据检测到的该火线输出端的电压做出判断处理：

当该火线输出端的电压有效值大于预设电压阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生旁路窃电事件的应对措施；否则，转入步骤S3。

本发明解决第五个技术问题所采用的技术方案为：防窃电检测方法，适用于第二种所述的防窃电***，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a1，检测智能电表内继电器的拉闸状态；

步骤a2，根据针对继电器的检测结果做出判断处理：

当该继电器处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤a1；否则，转入步骤a3；

步骤a3，检测电量计量单元的火线输出端所输出电压波形的脉宽；

步骤a4，根据检测到的该火线输出端所输出电压波形的脉宽做出判断处理：

当该火线输出端所输出电压波形的脉宽大于预设脉宽阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生旁路窃电事件的应对措施；否则，转入步骤a3。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该发明通过在智能电表中增加设置电压信号采样电路，并且令该电压信号采样电路的一个信号采样端连接智能电表内电量计量单元U的火线输出端，该电压信号采样电路的另外一个信号采样端连接该智能电表的零线输入端，从而通过该电压信号采样电路在智能电表内继电器拉闸后所检测的两个电压信号与对应阈值之间的判断，以判断出是否发生了旁路窃电，从而对旁路窃电行为实现准确检测。

附图说明

图1为现有电网发生旁路窃电时的电路示意图；

图2为本发明实施例中防窃电的智能电表示意图；

图3为本发明实施例一中的防窃电***示意图；

图4为本发明实施例一中的防窃电检测方法流程示意图；

图5为本发明实施例二中的防窃电***示意图；

图6为本发明实施例二中的防窃电检测方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

如图2所示，本实施例一提供一种防窃电的智能电表。具体地，该实施例的防窃电的智能电表包括电量计量单元U、继电器K1、处理器(图中未示出)和电压信号采样电路，电量计量单元U具有火线输入端和火线输出端；继电器K1具有与电量计量单元U的火线输出端相连的第一端以及用以连接外部负载的火线输入端的第二端；处理器连接电量计量单元U；电压信号采样电路的第一信号采样端连接电量计量单元U的火线输出端，该电压信号采样电路的第二信号采样端连接该智能电表的零线输入端，电压信号采样电路连接处理器。其中，电量计量单元U的火线输入端连接该智能电表的火线输入端，继电器K1的第二端连接该智能电表的火线输出端。

具体地，该实施例的电压信号采样电路包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和电容C1，第一分压电阻R1的第一端连接电量计量单元U的火线输出端，第二分压电阻R2的第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；电容C1的正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端。其中，端点P3表示该智能电表的零线输入端，端点P4表示该智能电表的零线输出端，VCC表示电压端。需要说明的是，通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2做电阻分压，然后将市电电压信号缩小一定比例后滤波，并输入到AD采样，最后输出电压有效值，再根据该电压有效值大小判断电量计量单元U的火线输出端与该智能电表的零线输入端之间是否存在电压信号。其中，该实施例的电压信号采样电路能够确测得上述电压信号的数值，受市电电压幅值、和频率影响较小。

在将该实施例的智能电表接入到电网中，以形成防窃电***。具体地，参见图3所示，该实施例的防窃电***不仅包括上述的防窃电的智能电表，而且还包括市电的火线L、零线N以及耗电的负载M，火线L连接电量计量单元U的火线输入端，零线N连接智能电表的零线输入端，负载M具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接智能电表的零线输出端。

为了便于远端对窃电行为事件的监控，该实施例的防窃电***还包括位于远端的监控终端，该监控终端连接智能电表。例如，该监控终端通过无线方式连接智能电表。

以下结合图4，对该实施例中防窃电***的防窃电检测方法情况做出说明。该防窃电***的防窃电检测方法包括如下步骤：

步骤S1，检测智能电表内继电器K1的拉闸状态；

步骤S2，根据针对继电器K1的检测结果做出判断处理：

当该继电器K1处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤S1，以继续检测智能电表内继电器K1的拉闸状态；否则，转入步骤S3；

步骤S3，检测电量计量单元U的火线输出端的电压；

步骤S4，根据检测到的该火线输出端的电压做出判断处理：

当该火线输出端的电压有效值大于预设电压阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生窃电事件的应对措施，例如，触发窃电事件上报；否则，说明当前没有发生旁路窃电，转入步骤S3，继续检测电量计量单元U的火线输出端的电压。

为了在对窃电事件做出准确检测的情况下，还可以针对窃电事件的起始时间和结束时间做出溯源处理，作为改进，该实施例中防窃电***的防窃电检测方法还包括：

步骤S41，统计所述火线输出端的电压有效值大于预设电压阈值的持续时长；

步骤S42，根据统计到的该持续时长做出判断处理：

当该持续时长大于预设持续时长阈值时，例如，预设持续时长阈值设置为3秒，判断正在发生旁路窃电行为，转入步骤S43；否则，转入步骤S41；

步骤S43，获取统计的该持续时长的起始时间和结束时间，并且将该起始时间作为旁路窃电事件的起始时间，以及将该结束时间作为旁路窃电事件的结束时间。

实施例二

如图5所示，本实施例二提供另外一种防窃电的智能电表。具体地，该实施例的防窃电的智能电表包括电量计量单元U、继电器K1、处理器(图中未示出)和电压信号采样电路，电量计量单元U具有火线输入端和火线输出端；继电器K1具有与电量计量单元U的火线输出端相连的第一端以及用以连接外部负载的火线输入端的第二端；处理器连接电量计量单元U；电压信号采样电路的第一信号采样端连接电量计量单元U的火线输出端，该电压信号采样电路的第二信号采样端连接该智能电表的零线输入端，电压信号采样电路连接处理器。其中，电量计量单元U的火线输入端连接该智能电表的火线输入端，继电器K1的第二端连接该智能电表的火线输出端。

具体地，该实施例的电压信号采样电路包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2、电容C1和三极管Q，第一分压电阻R1的第一端连接电量计量单元U的火线输出端；第二分压电阻R2的第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；电容C1的正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端；三极管Q的基极连接电容C1的正极，该三极管Q的集电极连接电压Vcc，该三极管Q的发射极连接接地端。需要说明的是，通过第一分压电阻R1和第二分压电阻R2做电阻分压，然后将市电电压信号缩小一定比例后滤波，并输入到三极管Q，最后输出方波信号，根据该方波信号来判断电量计量单元U的火线输出端与该智能电表的零线输入端之间是否存在电压信号。其中，该实施例的电压信号采样电路只需普通的IO口即可，对硬件要求较小。

在将该实施例二的智能电表接入到电网中，以形成防窃电***。具体地，参见图5所示，该实施例的防窃电***不仅包括上述的防窃电的智能电表，而且还包括市电的火线L、零线N以及耗电的负载M，火线L连接电量计量单元U的火线输入端，零线N连接智能电表的零线输入端，负载M具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接智能电表的零线输出端。

为了便于远端对窃电行为事件的监控，该实施例的防窃电***还包括位于远端的监控终端，该监控终端连接智能电表。例如，该监控终端通过无线方式连接智能电表。

以下结合图4，对该实施例中防窃电***的防窃电检测方法情况做出说明。该防窃电***的防窃电检测方法包括如下步骤：

步骤a1，检测智能电表内继电器K1的拉闸状态；

步骤a2，根据针对继电器K1的检测结果做出判断处理：

当该继电器K1处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤a1，以继续检测智能电表内继电器K1的拉闸状态；否则，转入步骤a3；

步骤a3，检测电量计量单元U的火线输出端所输出电压波形的脉宽；

步骤a4，根据检测到的该火线输出端所输出电压波形的脉宽做出判断处理：

当该火线输出端所输出电压波形的脉宽大于预设脉宽阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生旁路窃电事件的应对措施，例如，触发窃电事件上报；否则，说明当前没有发生旁路窃电，转入步骤a3，以继续检测电量计量单元U的火线输出端所输出电压波形的脉宽。

为了在对窃电事件做出准确检测的情况下，还可以针对窃电事件的起始时间和结束时间做出溯源处理，作为改进，该实施例中防窃电***的防窃电检测方法还包括：

步骤a41，统计所述火线输出端所输出电压波形的脉宽大于预设脉宽阈值的持续时长；

步骤a42，根据统计到的该持续时长做出判断处理：

当该持续时长大于预设持续时长阈值时，例如，预设持续时长阈值设置为3秒，判断正在发生旁路窃电行为，转入步骤a43；否则，转入步骤a41；

步骤a43，获取统计的该持续时长的起始时间和结束时间，并且将该起始时间作为旁路窃电事件的起始时间，以及将该结束时间作为旁路窃电事件的结束时间。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.防窃电的智能电表，包括：

电量计量单元U，具有火线输入端和火线输出端；

继电器K1，具有与电量计量单元U的火线输出端相连的第一端以及用以连接外部负载的火线输入端的第二端；

处理器，连接电量计量单元U；

其特征在于，还包括电压信号采样电路，该电压信号采样电路的第一信号采样端连接电量计量单元U的火线输出端，该电压信号采样电路的第二信号采样端连接该智能电表的零线输入端，电压信号采样电路连接处理器。

2.根据权利要求1所述的防窃电的智能电表，其特征在于，所述电压信号采样电路包括：

第一分压电阻R1，其第一端连接电量计量单元U的火线输出端；

第二分压电阻R2，其第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；

电容C1，其正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端。

3.根据权利要求1所述的防窃电的智能电表，其特征在于，所述电压信号采样电路包括：

第一分压电阻R1，其第一端连接电量计量单元U的火线输出端；

第二分压电阻R2，其第一端连接第一分压电阻R1的第二端，该第二分压电阻R2的第二端连接该智能电表的零线输入端；

电容C1，其正极连接第二分压电阻R2的第一端，该电容C1的负极连接第二端连接该智能电表的零线输入端；

三极管Q，其基极连接电容C1的正极，该三极管Q的集电极连接电压Vcc，该三极管Q的发射极连接接地端。

4.防窃电***，其特征在于，应用有权利要求2所述的防窃电的智能电表。

5.根据权利要求4所述的防窃电***，其特征在于，还包括：

火线L，连接所述电量计量单元U的火线输入端；

零线N，连接所述智能电表的零线输入端；

负载M，具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接所述继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接所述智能电表的零线输出端。

6.防窃电***，其特征在于，应用有权利要求3所述的防窃电的智能电表。

7.根据权利要求6所述的防窃电***，其特征在于，还包括：

火线L，连接所述电量计量单元U的火线输入端；

零线N，连接所述智能电表的零线输入端；

负载M，具有火线输入端和零线输入端，该负载M的火线输入端连接所述继电器K1的第二端，该负载M的零线输入端连接所述智能电表的零线输出端。

8.根据权利要求4或5所述的防窃电***，其特征在于，还包括位于远端的监控终端，该监控终端连接所述智能电表。

9.防窃电检测方法，适用于权利要求5所述的防窃电***，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，检测智能电表内继电器的拉闸状态；

步骤S2，根据针对继电器的检测结果做出判断处理：

当该继电器处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤S1；否则，转入步骤S3；

步骤S3，检测电量计量单元的火线输出端的电压；

步骤S4，根据检测到的该火线输出端的电压做出判断处理：

当该火线输出端的电压有效值大于预设电压阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生旁路窃电事件的应对措施；否则，转入步骤S3。

10.防窃电检测方法，适用于权利要求7所述的防窃电***，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a1，检测智能电表内继电器的拉闸状态；

步骤a2，根据针对继电器的检测结果做出判断处理：

当该继电器处于拉闸状态时，判定未发生旁路窃电，转入步骤a1；否则，转入步骤a3；

步骤a3，检测电量计量单元的火线输出端所输出电压波形的脉宽；

步骤a4，根据检测到的该火线输出端所输出电压波形的脉宽做出判断处理：

当该火线输出端所输出电压波形的脉宽大于预设脉宽阈值时，判定发生旁路窃电，执行针对发生旁路窃电事件的应对措施；否则，转入步骤a3。

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