CN206594214U - 瞬变电场与电磁场攻击检测电路及其制成的电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种瞬变电场与电磁场攻击检测电路，包括控制器、电磁场检测二极管、瞬变电场检测二极管和采样电路，且所述的瞬变电场和电磁场攻击检测模块的所有电路器件集中布置在PCB板上，且电路器件下方要覆铜；电磁场检测二极管和瞬变电场检测二极管串接在电源正极和地之间；检测信号从电磁场检测二极管的阴极引出，并通过采样电路输出电压信号到控制器；所述电磁场检测二极管的阴极与瞬变电场检测二极管的阳极连接在一起。本实用新型还提供了应用所述瞬变电场与电磁场攻击检测电路制成的电能表。本实用新型能检测瞬变电场与电磁场攻击，进行攻击信号采集和攻击信息记录及判定，并且能方便接入各类型智能电能表，使用方便，适用面广。

Description

瞬变电场与电磁场攻击检测电路及其制成的电能表

技术领域

本实用新型属于测控领域，具体涉及一种瞬变电场与电磁场攻击检测电路及其制成的电能表。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，智能电能表已经广泛应用于人们的生产和生活之中，给人们带来了极大的便利。

智能电能表主要的功能是对电能进行计量及结算。但是，智能电能表是属于电子设备，因此其极易受电磁辐射干扰影响。在强电磁攻击环境下，智能电能表可能会工作不稳定，同时计量功能也会受到影响，不法分子利用智能电能表这一特性对其施加电磁攻击，以达到窃电的目的。虽然智能电能表需要根据相关标准要求，经过严格EMC试验，但也无法保证其在超常规电磁攻击条件下稳定运行。

当前窃电手段日趋高科技化，大量专业窃电设备造成电能表运行故障，其中电磁窃电行为由于其隐敝性，无明显窃电痕迹，强电磁攻撤除后，智能电能表恢复正常运行，供电方无法获取窃电情况，且稽查和取证滞后，相关的电量追补也无有效数据支撑。目前，针对智能电能表防强磁攻击的窃电行为，没有相关有效解决方案及设备支持。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种能够检测瞬变电场与电磁场攻击、并且能够进行攻击信号采集和攻击信息记录及判定、并且能够方便接入各类型智能电能表的瞬变电场与电磁场攻击检测电路。

本实用新型的目的之二在于提供一种应用所述瞬变电场与电磁场攻击检测电路进行瞬变电场与电磁场攻击检测的智能电能表。

本实用新型提供的这种瞬变电场与电磁场攻击检测电路包括控制器、电磁场检测二极管、瞬变电场检测二极管和采样电路，且所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路的所有电路器件集中布置在PCB板上，且电路器件下方要大面积覆铜；电磁场检测二极管和瞬变电场检测二极管串接在电源正极和地之间，电磁场检测二极管的阴极和瞬变电场检测二极管的阳极短接；检测信号从电磁场检测二极管的阴极引出，并通过采样电路输出电压信号到控制器。

所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路还包括检测电感、保护二极管、积分电容和限流电阻；检测电感与保护二极管串联后与积分电容并联；积分电容的正极通过限流电阻连接到电磁场检测二极管的阴极，电磁场检测二极管的阴极和瞬变电场检测二极管的阳极短接；所述的检测电感、保护二极管、积分电容和限流电阻用于排除所述瞬变电场与电磁场攻击检测电路检测到脉冲电磁场的波形的情形。

所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路还包括抗混叠电路，抗混叠电路连接在瞬变电场与电磁场攻击检测电路的输出端与控制器模块之间，用于防止频率呈倍数关系的信号在时域叠加。

所述的抗混叠电路包括第一电阻、第二电阻、第一滤波电容、第二滤波电容和输出滤波电容；所述的检测信号的输出端的正极与地之间串接第一电阻和第一电容；检测信号的输出端的负极与地之间串接第二电阻和第二电容；输出滤波电容的正极连接在第一电阻和第一电容，负极连接在第二电阻和第二电容之间。

本实用新型还提供了一种应用上述瞬变电场与电磁场攻击检测电路检测瞬变电场与电磁场攻击的电能表。

本实用新型提供的这种瞬变电场与电磁场攻击检测电路，通过电路板的覆铜作为传感器检测瞬变电场与电磁场攻击，并且通过适当的冗余电路排除脉冲电磁场的干扰，因此本实用新型电路能够检测瞬变电场与电磁场的攻击，并且进行攻击信号采集和攻击信息记录及判定，并且本实用新型电路能够方便接入各类型智能电能表；此外，本实用新型所提供的瞬变电场与电磁场攻击检测电路，不仅能够用于智能电能表，还能够用于其他各类型的计量仪表，比如电能表、水表、燃气表、热量表等，也可用于其他任何需要进行瞬变电场和电磁场检测的电子设备，包括电能管理终端、配电终端、电能质量监控设备、电网自动化终端、采集终端、集中器、数据采集器、计量仪表手抄器等。

附图说明

图1为本实用新型的瞬变电场和电磁场攻击检测电路的电路原理图。

图2为本实用新型的瞬变电场与电磁场攻击检测电路在检测到瞬变电场攻击时的典型波形输出示意图。

图3为本实用新型的瞬变电场与电磁场攻击检测电路在检测到电磁场攻击时的典型波形输出示意图。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型的瞬变电场与电磁场攻击检测电路的电路原理图：瞬变电场与电磁场攻击检测电路包括检测电感L1、保护二极管D1、积分电容C1、限流电阻R1、电磁场检测二极管D2、瞬变电场检测二极管D3和采样电路（R2和R4），且所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路的所有电路器件集中布置在PCB板上，且电路器件下方要大面积覆铜，所述电路器件下方的覆铜区域为所述瞬变电场与电磁场攻击检测电路的检测部分，用于耦合空间中瞬变电场或电磁场的信号；电磁场检测二极管和瞬变电场检测二极管串接在电源正极和地之间；积分电容的正极通过限流电阻连接到电磁场检测二极管的阳极，同时还通过采样电路输出检测信号（图中标示VI+和VI-）；电磁场检测二极管的阴极和瞬变电场检测二极管的阳极短接；此外，瞬变电场与电磁场攻击检测电路的后端还连接有抗混叠电路，抗混叠电路连接在瞬变电场与电磁场攻击检测电路的输出端与控制器模块之间，用于防止频率呈倍数关系的信号在时域叠加。抗混叠电路包括第一电阻、第二电阻、第一滤波电容、第二滤波电容和输出滤波电容；所述的检测信号的输出端的正极与地之间串接第一电阻和第一电容；检测信号的输出端的负极与地之间串接第二电阻和第二电容；输出滤波电容的正极连接在第一电阻和第一电容，负极连接在第二电阻和第二电容之间。

检测电感L1、保护二极管D1、积分电容C1，用于采集脉冲磁场电磁攻击干扰信号，该攻击干扰作用于此电路过程中有明显特征，采样值非常大，该电路的目的是排除此类电磁攻击干扰对瞬变电场与电磁场电磁攻击干扰的判断。瞬变电场检测二极管D3受瞬变电场攻击干扰后，其内部电荷分布发生变化，其内部反向势垒发生变化，该变化经采样电路（图中标示R2和R4）将该变化输出至模拟输出口。瞬变电场攻击干扰产生的模拟信号采样数据序列呈“尖峰特性”、“两端分布较少”的波形特征（如图2所示）。

电磁场检测二极管D2受电磁场攻击干扰后，其内部电荷分布发生变化，其内部反向势垒发生变化，该变化经采样电路（图中标示R2和R4）将该变化输出至模拟输出口。另外受PCB覆铜影响，电磁场检测二极管D2漏电流加大，该电流流经采样电路并产生分压，该部分电压输出至模拟输出口。电磁场攻击干扰产生的模拟信号采样数据序列呈“尖峰特性”、“两端少量分布”、“中间大量分布”的波形特征（如图3所示）。

Claims (5)

1.一种瞬变电场与电磁场攻击检测电路，其特征在于包括控制器、电磁场检测二极管、瞬变电场检测二极管和采样电路，且所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路的所有电路器件集中布置在PCB板上，且电路器件下方要覆铜；电磁场检测二极管和瞬变电场检测二极管串接在电源正极和地之间，所述电磁场检测二极管的阴极与瞬变电场检测二极管的阳极短接在一起；检测信号从电磁场检测二极管的阴极引出，并通过采样电路输出电压信号到控制器。

2.根据权利要求1所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路，其特征在于还包括检测电感、保护二极管、积分电容和限流电阻；检测电感与保护二极管串联后与积分电容并联；积分电容的正极通过限流电阻连接到电磁场检测二极管的阴极。

3.根据权利要求1或2所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路，其特征在于所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路还包括抗混叠电路，抗混叠电路连接在瞬变电场与电磁场攻击检测电路的输出端与控制器之间，用于防止频率呈倍数关系的信号在时域叠加。

4.根据权利要求3所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路，其特征在于所述的抗混叠电路包括第一电阻、第二电阻、第一滤波电容、第二滤波电容和输出滤波电容；所述的检测信号的输出端的正极与地之间串接第一电阻和第一电容；检测信号的输出端的负极与地之间串接第二电阻和第二电容；输出滤波电容的正极连接在第一电阻和第一电容，负极连接在第二电阻和第二电容之间。

5.一种电能表，其特征在于包括如权利要求1~4之一所述的瞬变电场与电磁场攻击检测电路，所述瞬变电场与电磁场攻击检测电路用于检测外界对电能表发起的瞬变电场与电磁场攻击。