CN1215337C - 智能防窃电的电能计量装置 - Google Patents
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Abstract
一种智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计(20)和智能化电流互感器(50)。所述表计(20)内增设CPU比较电路(28)、第二无线通信模块(36)和CPU通信接口，包括脉冲输出接口(32)、红外通信接口(34)和RS485通信接口(35)。所述CPU内的微程序被修改为接收智能化电流互感器(50)检测到的电流信号。电能表计(20)包括电压计数器(23)、有功功率计数器(24)、无功功率计数器(25)和频率计数器(26)，它们接受从模拟信号处理电路(22)分别输入的信号，并都经由SPI接口(27)输入表计CPU比较电路(28)。所述装置的突出优点在于，能够比较准确地侦测欺骗性使用电能，有效防范窃电行为发生。造价低，结构简单、实用，现场安装方便，具有大面积推广价值。
Description
技术领域 本发明涉及测量电功率时间积分的装置，尤其涉及借助微处理器、用数字的和无线通信的方式计量电能消耗，同时避免并指示欺骗性使用的装置。
背景技术 现有技术对于电力***各终端用户耗用电能的计量，始终存在如何侦测和防范窃电的问题。目前各种具有防、反窃电功能的电能计量装置存在的主要缺点是：①电能计量表计本身防、反窃电的功能有限，尤其是二次计测回路出现电流互感器(说明书附图上简称为CT)信号被分流、短路、错误接线或开路时，无法进行及时有效的、准确的检测判断；②功能较完备的防窃电装置须独立于电能计量表计之外，造价高、安装和维护不方便，无法大面积推广使用。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种能够有效防、反窃电，并且造价较低的智能防窃电的电能计量装置。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计制造一种智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计，还包括与所述电能表计配合使用、并且要安装在与所述电能表计所在部位的同一变压器***内而又不是同一处所的智能化电流互感器。该智能化电流互感器包括模/数转换电路、CPU(中央处理单元)，以及第一无线通信模块。所述三相多功能电能表计内增设表计CPU比较电路、第二无线通信模块和CPU通信接口。所述CPU内的微程序被修改为令该电能表计接收所述智能化电流互感器检测到的电流信号，将其与该电能表计测得的电流值在表计CPU比较电路中进行比对。所述电能表计的第二无线通信模块与所述智能化电流互感器的第一无线通信模块之间通过无线信道传送数据。尤其是，所述三相多功能电能表计还包括电压计数器、有功功率计数器、无功功率计数器和频率计数器，它们都接受从模拟信号处理电路分别输入的信号，并都经由SPI接口输入所述表计CPU比较电路。
同现有技术相比较，本发明装置的突出优点在于，能够比较准确地侦测欺骗性使用电能，有效防范窃电行为发生。而且本发明装置造价较低，结构简单、实用，现场安装方便，具有大面积推广价值。
附图说明 图1是描述本发明装置的总体逻辑框图；
图2是本发明智能防窃电的电能计量装置中具有无线通信功能的多功能电能表计20的工作原理框图；
图3是本发明智能防窃电的电能计量装置中具有无线通信功能的智能化开合式电流互感器50的工作原理框图；
图4是使用本发明方法时，只在变压器***B相线路中增设智能化电流互感器50的电路连接原理图，图中30是现有技术电能表；
图5是变压器***在三相四线制接线情况下，使用本发明方法时只在中线N接入智能化电流互感器50的电路连接原理图，图中30是现有技术电能表；
图6是本发明装置中多功能电能表计20的第二无线通信模块36的原理电路图；
图7是本发明装置中具有无线通信功能的智能化开合式电流互感器50的原理电路图；
图8是所述电能表计20的计量部分原理电路图；
图9是所述电能表计20的功能部分原理电路图；
图10是所述电能表计20内CPU微程序的简明软件流程图。
具体实施方式 以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述：本发明智能防窃电的电能计量方法，首先是，在变压器***内原来接入三相电能表计30的地方，换用在其内增加智能化处理和无线通信功能的三相多功能电能表计20，并且在所述变压器***的一次侧(高压侧)各相，或者只在B相增设有无线通信功能的智能化电流互感器50，参见图4。在所述供电变压器***是三相四线制的情况，还可以是只在二次侧的中线N增设智能化电流互感器50，参见图5。本发明智能防窃电的电能计量方法和装置总体逻辑框图见图1，
包括步骤
a.在供电变压器***内装用三相多功能电能表计20；
b.在所述变压器***内、在装用所述电能表计20的同一相供电线路中，或者只在该变压器***的B相线路中增设智能化电流互感器50，其内包括模/数(说明书附图上简称为A/D)转换电路54、CPU(中央处理单元)55，以及第一无线通信模块56；
c.在所述电能表计20内增设表计CPU比较电路28、第二无线通信模块36和CPU各通信接口，并适当修改CPU内的微程序，令所述电能表计20接收所述智能化电流互感器50检测到的电流信号，将其与该电能表计20测得的电流值在表计CPU比较电路28中进行比对；
d.所述智能化电流互感器50测得所述变压器***内的电流值，通过摸/数转换电路54将该电流值变换为数字信号，再经由第一无线通信模块56发送；
e.所述电能表计20借助第二无线通信模块36接收从电流互感器50发送来的数字电流信号，在表计CPU比较电路28中与该电能表计20测得的电流值比对；
f.比对差量ΔI超出预先设定的限值，可断定有故障了或有窃电行为发生，将立即报警，同时输出报警信号。
所述步骤b，在所述变压器***的每一相都增设智能化电流互感器50的情况，须将该电流互感器50测得的电流值与接在同一相供电线路中的电能表计20测得的相应电流值分别比对。所述供电变压器***如果是三相四线制的情况，该步骤b还可以是只在二次侧的中线N增设智能化电流互感器50。在所述只在变压器***的B相增设智能化电流互感器50的情况，须将该电流互感器50测得的电流值
同电能表计20在另两相测得的电流值矢量和
在表计CPU比较电路28中进行比对，电能表计20当然也只须测量A相和C相的电流。所述步骤b，所述增设智能化电流互感器50，是增设在所述供电变压器***的一次侧(高压侧)，所述电流互感器50是开合式电流互感器。
本发明智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计20，参见图2，还包括与所述电能表计20配合使用、并且要安装在与所述电能表计20所在部位的同一变压器***内而又不是同一处所的智能化电流互感器50，见图3和图7。该电流互感器50包括模/数转换电路54、CPU 55，以及第一无线通信模块56。所述智能化电流互感器50包括I、U两个电流互感器，或者是在自身同一磁芯上设置I、U两个输出绕组，其中互感器(或绕组)I用于测量电流值，互感器(或绕组)U用于提供整个所述智能化电流互感器50所需控制电源。图7中IC 101是计量芯片，它接受电流互感器(或绕组)I传送来的被测电流信号，进行模/数转换并将转换结果送至单片微处理器U2进行运算处理，运算后数据由第一无线收发模块U1发送至所述电能表计20的主CPU芯片IC1。
所述三相多功能电能表计20内增设表计CPU比较电路28、第二无线通信模块36和CPU通信接口，参见图2、图6、图8和图9。所述CPU内的微程序被修改为令该电能表计20接收所述智能化电流互感器50检测到的电流信号，将其与该电能表计20测得的电流值在表计CPU比较电路28中进行比对。所述电能表计20的第二无线通信模块36与所述智能化电流互感器50的第一无线通信模块56之间通过无线信道传送数据。尤其是，图2中三相多功能电能表计20还包括电压计数器23、有功功率计数器24、无功功率计数器25和频率计数器26，它们都接受从模拟信号处理电路22分别输入的信号，并都经由SPI接口27输入表计CPU比较电路28。
所述电能表计20内增设的CPU各通信接口包括脉冲输出接口32、红外通信接口34和RS485通信接口35，它们都同表计CPU比较电路28建立双向信息交换通道。图6是第二无线通信模块36的原理电路图，图中U1是接收、发送一体的无线收发模块。无线信号由天线ANTENNA接收或发送，载波频率433千赫，其数据的收发控制和编码、解码，以及纠错均由单片微处理器U2完成。图8是计量部分原理电路图，图中IC 101～103是计量芯片，其主要功能是将采集到的电流、电压信号进行运算并变换为数字信号，为图9中的主CPU芯片IC 1提供数据。图9是功能部分原理电路图，还包括汉化液晶显示屏33，它同表计CPU比较电路有双向信息交换通道，用于指示表计各种读数。主CPU芯片IC 1将得到的数据进行分析、比较，然后输送给LCD(液晶显示屏)33显示，输入EEPROM存储并可通过集成电路IC8进行数据的抄取。
所述CPU内的微程序被修改为令该电能表计20接收所述智能化电流互感器50检测到的电流信号，将其进行比对，见图10的简明软件流程图。所述电能表计20的第二无线通信模块36与所述智能化电流互感器50的第一无线通信模块56之间通过无线信道传送数据。
以下是本发明智能防窃电的电能计量装置最佳实施例所用各主要元器件明细表。
电路符号 名称 型号、规格 制造厂商
IC 101～103 计量芯片 9105 南非SAMES公司
IC 4～7、IC 14～17 存储器 24C128
IC 2 掉电检测芯片 MAX708
IC 1 主CPU芯片 UPD78P0308
IC 8 通信电路 MAX485
IC 12、13 分频器 4040
U1 无线收发模块
U2 单片微处理器 AT90S2313
Claims (5)
1.一种智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计(20)，还包括与所述电能表计(20)配合使用、并且要安装在与所述电能表计(20)所在部位的同一变压器***内而又不是同一处所的智能化电流互感器(50)；该智能化电流互感器(50)包括模/数转换电路(54)、CPU(55)，以及第一无线通信模块(56)；
所述三相多功能电能表计(20)内增设表计CPU比较电路(28)、第二无线通信模块(36)和CPU通信接口，所述CPU内的微程序被修改为令该电能表计(20)接收所述智能化电流互感器(50)检测到的电流信号，将其与该电能表计(20)测得的电流值在表计CPU比较电路(28)中进行比对；
所述电能表计(20)的第二无线通信模块(36)与所述智能化电流互感器(50)的第一无线通信模块(56)之间通过无线信道传送数据；其特征在于：
所述三相多功能电能表计(20)还包括电压计数器(23)、有功功率计数器(24)、无功功率计数器(25)和频率计数器(26)，它们都接受从模拟信号处理电路(22)分别输入的信号，并都经由SPI接口(27)输入表计CPU比较电路(28)。
2.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于：
所述电能表计(20)的通信接口包括脉冲输出接口(32)、红外通信接口(34)和RS485通信接口(35)，它们都同表计CPU比较电路(28)建立双向信息交换通道。
3.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于：
所述电能表计(20)还包括汉化液晶显示屏(33)，它同表计CPU比较电路(28)有双向信息交换通道，用于指示所述表计(20)的各种读数。
4.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于：
所述智能化电流互感器(50)包括I、U两个电流互感器，其中互感器I用于测量电流值，互感器U用于提供整个所述智能化电流互感器(50)所需控制电源。
5.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于：
所述智能化电流互感器(50)是在自身同一磁芯上设置I、U两个输出绕组，其中绕组I用于测量电流值，绕组U用于提供整个所述智能化电流互感器(50)所需控制电源。
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Address after: Pingshan Shenzhen city of Guangdong Province Jinniu Road 518118 No. 16 Huahan science and Technology Industrial Park, No. 2 building 218A Patentee after: SHENZHEN HEMEI GROUP CO.,LTD. Address before: 518053 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Qiaoxiang road Oriental Science Park Branch building six floor Patentee before: Shenzhen Haoningda Meters Co.,Ltd. |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20191028 Granted publication date: 20050817 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20221028 Granted publication date: 20050817 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20050817 |