专利名称：先进的电表装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种电表(electric utility meter)，这种电表可以用作探测盗电的手段以及将盗电信息返回给电力公司的手段。
大多数电力公司会遇到两个难题。第一个难题是盗电。两种广泛采用的窃电手段是窜改电表的内部结构或设计，或者与电表并联地加上旁路导线。窜改电表的一种不常采用的方法是引入一内部强电磁场(EMF)，以干扰耗电测量。第二个难题较费人工，并且会有其他一些小问题，如抄表人员读取每一个电表的读数时遇到的住宅栅栏和看门的狗。
当引入了设计良好的电表以后，窜改电表的内部结构就不再是那么容易了。窃电所能选择的就只能是加入旁路导线和引入强EMF了。由于无法防止电表的窜改，解决问题的最好方法是探测盗电的企图，随后将盗电的信息返回给电力公司。
本发明的一个方面是提供一种电表，这种电表能够探测旁路导线窃电以及内部EMF窃电，随后将探测到的窃电信息有效地以低成本返回到电力公司。
本发明提供了一种电表，这种电表具有探测窃电并在电表和电力公司之间以低得多的成本传送有关探测到的窃电信息的手段和装置。传送有关探测到窃电的信息的装置还使得不必再采用人工抄表的方法，因为本发明的手段和装置还可以用来传送其他的电表信息，如序号、累计的用电读数。
本发明的主要目的是提供一种电表，这种电表具有减少窃电以及在电表和电力公司之间以低得多的成本传送有关探测到的窃电信息的手段和装置。
为了减少窃电，本发明的电表提供了几种探测窃电窜改电表的手段。第一种手段通过用连续对已知电流进行测试来探测是否有旁路导线。已知的测试电流与测得的测试电流之差就表示存在旁路导线。在检测到旁路导线以后，使累计的旁路导线计数器递增。
本发明的电表提供了一种通过重新排列传统的电表结构来减少旁路导线的第二种手段。所述的手段测量主熔断丝前某一点处的负载电流，用以排除旁路导线的连接结合点。
本发明的电表提供了一种探测故意引入强的干扰电表正常工作的外部EMF的第三种手段。在探测到有强的外部EMF以后，使累计外部EMF计数器递增。
为了提供低成本并且是易实施的信息传送，本发明的电表提供了第四种将信息从电表返回到电力公司的手段。采用智能卡将所述的信息与其他的电表信息一起返回到电力公司。由于智能卡是相当标准的数据存储介质，并且有一定程度的保密性，因而就防止了非法访问、分析和对其中存储的信息的变更。所以，通过存储累计的和无法复位的信息，变更智能卡中存储的数据将仅使实际累计信息到达电力公司的时间延迟。在任何时间，电力公司的人都能接触电表，并将最新的累计信息返回到电力公司。
图1是本发明电表的方框图。
图2是用于其他电路元件工作的电源电路。
图3是电功率计算电路的方框图。
图4是变流器和变压器的缓冲电路。
图5是采用一根导线结构的旁路导线检测电路的方框图。
图6是产生检测旁路导线的已知测试电流的电路。
图7是检测流入电流传感导线内的已知电流的放大器电路。
图8是在向主控制器发信号前对从已知的测试电流测得的信号设置条件的电路。
图9是检测流入电流传感导线的测试电流的放大器电路。
图10是在向主控制器发信号前对从测得的测试电流检测到的信号设置条件的电路。
图11是采用双导线结构的旁路导线检测电路的方框图。
图12是采用三导线结构的旁路导线检测电路的方框图。
图13是在负载电流测量元件周围的外部EMF检测传感器排列的方框图。
图14是外部EMF检测电路的方框图。
图15是检测强外部EMF的放大器。
图16是对外部EMF信号设置条件用以指示恰当电路功能的电路。
图17是对外部EMF信号设置条件用以指示检测到强外部EMF干扰的电路。
图18是存储盗电状态和信息的非易失存储器的详细图。
图19是存储旁路导线计数的非易失存储器的详细图。
图20是电表的另一种排列结构用以阻碍旁路导线连接的方框图。
图21采用本发明的信息传送装置的月帐单付费的流程。
图22是构成电表中内部智能卡阅读器的电路。
下表是与本发明的较佳实施例的描述有关的特征。
10电表10b另一种排列结构的电表120智能卡阅读器的插座140在带电导线(live line)一侧的电流感测线141来自配电网的带电导线输入端142至电力用户端的带电导线输出端143来自配电网的中线输入端144至电力用户端的中线输出端145带电导线输入线扣件147带电导线输入线扣件150注入电流传感导线的已知测试电流152流入电流传感导线的测得的测试电流154电器所得到的负载电流160存储临界信息的非易失存储器161检测电表篡改的计数器162检测累计旁路导线的计数器162a 检测的累计旁路导线计数字1162b 检测的累计旁路导线计数字2164检测的累计外部EMF计数166电表的序号168累计的用电测量数1810 用电测量电路1811 电流测量元件
1812 测量负载电流的电磁流传感器1813 电流测量元件缓冲器1814 电压测量元件1815 电压测量元件缓冲器1816 电功率计算电路1820 LCD显示屏1822 电源电路1823 递减交流电源电压1824 降压变压器1830 旁路导线检测电路1831 已知的测试电流发生电路1832 测量注入的已知测试电流的电磁流传感器1833 测量流入电流传感导线的电磁流传感器1834a 测试电流注入导线a1834b 测试电流注入导线b1835 已知的测试电流放大器电路1835a 已知的测试电流信号A电路节点1835b 已知的测试电流数据电路节点1835c 已知的测试电流基准电路节点1836 已知的测试电流有效指示电路1836a 已知的测试电流数据电路节点1836b 已知的测试电流电源下降减弱电路节点1836c 已知的测试电流基准电路节点1837 测得的测试电流放大器电路1837a 已知的测试电流信号电路节点1837b 测得的测试电流数据电路节点1837c 已知的测试电流基准电路节点1838 旁路导线检测指示电路1838a 测得的测试电流数据电路节点1838b 已知的测试电流电源下降减弱电路节点1838c 已知的测试电流基准电路节点
1839差分输入测得的测试电流放大器电路1940外部EMF检测电路1842检测外部EMF的EMF传感器1842a 检测已有EMF作为基准以确保电路功能的EMF传感器1844EMF放大器电路1844a EMF信号1844b EMF高基准信号1844c EMF低基准信号1846EMF信号有效指示电路1846a EMF信号数据1846b EMF信号有效基准电路节点1846c EMF有效电源下降减弱电路节点1846d EMF信号数据1846e EMF检测基准电路节点1846f EMF检测电源下降减弱电路节点1847EMF信号检测指示电路1850主控制电路20 传送数据用的智能卡30 旁路导线32 干扰电力测量的外部EMF42 带电输入电缆44 主融断丝50 用于耗电付费的电力计数器510 电力计数器的计算机终端512 电力计数器处的计算机终端上安装的智能卡阅读器520 电力公司处的中央计算机522 中央计算机内的中央电表数据存储器本发明的主要目的是提供一种电表，这种电表具有检测和减少窃电和以低得多的成本，在电表和电力公司之间传送有关检测到窃电信息的装置。
图1是单相电表[10]的方框图。电源电路提供用于电表[10]的稳压电源。电力测量电路由电流元件、电压元件、和电功率计算电路组成。电流元件测量流入带电导线输入端[141]和带电导线输出端[142]的负载电流[154]。电压元件测量带电导线输入端[141]和中线输入端[143]之间的电压。通过主控制器传送计算的累计瞬时功率，显示在LCD屏幕上。在检测到主配电网故障时，将累计的瞬时功率存储在非易失存储器内。除了测量耗电以外，该电表[10]还能够检测窃电信息，并将该信息送回电力公司。第一个手段，即，检测窃电，就是用旁路检测电路检测是否连接有旁路导线[30]。在有旁路线[30]的时候，旁路线检测电路向主控制器发信号，使非易失存储器[160]中的累计旁路线计数递增。第二个手段，即，检测窃电，就是用外部EMF检测电路检测强外部EMF[32]。当有强外部EMF[32]的时候，外部EMF检测电路向主控制器发信号，使非易失存储器[160]中的累计外部EMF计数器[164]递增。在付电费的时候，将智能卡[20]插入智能卡阅读器[120]，在电表[10]和电力公司之间传送信息。该信息包括窃电数据，如检测到的电表窜改计数[161]、累计旁路线计数[162]、累计的外部EMF计数[162]、电表[166]的序号和累计的用电数测量值[168]。
图2用于其他电子电路的电源电路。降压变压器T1使来自带电导线输入端[141]和中线输入端[143]的交流电流(这里用AC表示)电压降低。桥式整流器B1将AC电压整流成直流(这里用DC表示)电压Vin。在其他电路中，该电压Vin将被用作电压下降减弱信号。二极管D1使Vin与电容器C1滤波得到的DC电压隔开。电容器C1的值通常较大，在1000μF左右，以提供使主控制器工作所必须的电压，从而在主配电网出现故障时将重要的数据存储到非易失存储器[160]内。稳压器IC1使经电容器C1滤波的DC电压稳定在固定的5伏DC Vcc电压上。电容器C2提供用于IC2的高频滤波，而IC2给出2.5伏的基准电压。该2.5伏的基准电压用作电流和电压测量的直流偏置电压。
图3是电功率测量电路的图。变流器CT1用来实现电流元件电路。缓冲器电路BF1设置来自变流器CT1的信号的条件，用于模-数转换器，这里用ADC IC3表示。变压器PT1用来构成电压元件电路。缓冲器电路BF2设置来自变压器PT1的信号的条件，用于ADC IC4。这两个缓冲器电路保护ADC IC3和IC4不受上冲或下冲的影响。数字信号处理器(这里简称为DSP IC5)读取由ADC IC3和IC4取样的数据，用来计算瞬时电功率测量值。将从每一取样计算得到的瞬时电功率加在一起，给出累计的用电测量，它反应的是通过电表[10]消耗的总的电功率。
图4是用于BF1和BF2的缓冲电路。电阻R1提供用于CT1和PT1的必要的功率变换负载。电阻R2和R3设置用于缓冲电路的反向增益。这一事实，即，只要电流元件和电压元件是同相的，反向缓冲电路不直接影响电功率计算。选择的运算放大器IC6必须是一对一(rail-torail)的运算，并且没有相位反向特征。
图5是旁路导线检测电路的单导线结构。正象其名称的所含的意义那样，这种结构只要求电流传感导线[140]通过变流器。测试电流电路(细节参见图6)产生已知的AC电流[150]，该电流从测试电流导线A[1834a]流出，通过电流传感导线[140]，并且当没有旁路导线[30]时，由测试电流导线B[1834b]返回。变流器、测试电流放大器电路1(细节见图7)和测试电流条件设置电路1(细节见图8)检测已知的测试电流[150]，以使旁路导线检测电路的恰当功能有效。这些电路和的设计使得如果变流器短路或开路，则测试电流无效信号将被发送到主控制器，使检测到的电表窜改计数[161]递增。变流器、测试电流差分放大器电路2(细节见图9)、测试电流条件设置电路2和来自测试电流放大器电路1的信号检测流入电流传感导线[140]的测试电流[152]。注入的测试电流[150]和测得的测试电流[152]之间的差将向主控制器触发一个信号，提示有旁路导线。在没有旁路导线[30]的时候，所有的测试电流[150]将流过电流传感导线[140]，从而测得的测试电流[152]将与测试电流[150]相同。这使得两个电流相互抵消，而没有输出。另一方面，如果有旁路导线[30]，那么部分测试电流[150]将流过旁路导线[30]，产生减小的测得的测试电流[152]。由于测试电流[150]和测得的测试电流[152]大小不同，测试电流差分放大器2将产生一个非零的幅度信号，从而触发测试电流条件设置电路，向主控制器[140]发信号，表示检测到了旁路导线。最后，在同一电流传感导线[140]处也附上变流器。
图6是产生固定幅度测试电流[150]的电路。电阻R4、电容器C4和施密特触发反相器IC7E组成一个基本的振荡电路。施密特触发反相器IC7E用作电流缓冲器，使一个小电流通过电流传感导线[140]从电容器C3、电阻R5流入测试电流导线A[1834a]，并返回测试电流导线B[1834b]。电容器C3使测试电流的DC分量不通过，而使其纯为AC。电阻R5设置测试电流的幅度。
图7是测试电流幅度电路1的电路结构。测试电流导线B[1834b]穿过变流器。流入测试电流导线B[1834b]的测试电流[150在导线的周围感应出EMF，并且在变流器的输出处感应出一个电势。电阻R6用作负载，使从变流器流出的电流变换成电压。电阻R7、R8、电容器C6、R7和运算放大器IC8B组成一个在基频测试电流[150]下工作的第一级旁路滤波器。由于测试电流的幅度很小，所以该电路使得能够从输入到输出产生高的放大增益。电阻R9、R10和电容器C8、R9和运算放大器IC8A是在基频测试电路[150]下工作的第二级旁路滤波器。从IC88的管脚1输出的信号[1835a]将被用作检测测试放大器2电路节点[1837a]中的旁路导线[30]的差分信号(见图9)。电阻R11、R12和电容器C10、R11和运算放大器IC8D是在基频测试电路[150]下工作的第三级旁路滤波器。来自IC8D的管脚14的输出数据[1835b]将与图8中的电路节点[1836a]相连。电阻R13、R14和电容器C5组成用于IC8A、IC8B和IC8D的偏置电压。电阻R15和R16设置参考电压Vef，作为测试电流[150]幅度的最小值。该电路节点[1835c]与图8中的电路节点[1836c]相连。产生参考电压低于Vef[1835c]的测试电流幅度表示旁路检测电路有错。
图8是测试电流信号条件设置电路的电路结构。从IC8D[1835b]的管脚14输出的数据是一个交流信号。二极管D2、电阻R17、R18和电容器C12将该交流数据信号[1836a]转换成一个DC信号，用作与Vref[1835c]比较。在正常情况下，IC8C的管脚10处的电压高于管脚9[1836c]的Vref。所以，IC8C运算放大器的输出将是高的输出。二极管D3、电阻R19、R20和电容器C13对来自管脚8IC8C的输出的短时脉冲干扰和噪声进行滤波。施密特触发反相器IC78和IC7D将IC7B的管脚3处的电压重新设置成IC7D管脚8处输出的全逻辑高。当有来自主配电网的供电时，在电路节点[1836b]的输出处有AC电压。二极管D4和电容器C14将AC电压转换成DC电压。由于这一DC电压的存在，电阻R22和R23使三极管Q1导通。一旦三极管Q1导通，将使光隔离器IC9向主控制器发送信号。由于IC7D的输出管脚8处在逻辑高状态，电阻R21将使位于IC9中的内部发光二极管(这里简成为LED)导通。这向主控制器发送一个低信号，表示旁路电路工作正常。如果没有来自主配电网的供电，则电路节点[1836b]处的AC电压消失，晶体管Q1断开。这接着触发晶体管Q2在IC7B的管脚3处释放电压。这一电路的用途是在主配电出现故障时不会出现电路故障。
然而，如果流入测试导线B[1834b]的测试电流[150]已被窜改成开路的或短路的，则在电路节点[1836a]处不会有AC信号。IC8C的管脚10处的电压低于管脚9[1836c]的Vref，从而使IC7D的管脚8的输出处为逻辑低电位。在正常情况下，IC9中的LED不会导通，因此逻辑高电位被发送到控制器，表示旁路导线检测电路中的工作不正常。
图9是测试电流放大器电路2的电路结构。电流传感导线[140]穿过变流器。流入电流传感导线的测得的测试电流[152]在导线的周围感应出EMF，并且随后感应出从变流器输出的电势。电阻R26作为负载使流入变流器的电流转换成电压。电阻R27、R28、电容器C16、C17和运算放大器IC10B形成在基频测试电流[150]下工作的第一级带通滤波器。这些电阻、电容和运算放大器的值分别与电阻R7、R8、电容C6、C7和IC8B(参见图7)的是相同的，用以得到相同的放大作用。电阻R29、R30、电容C18、C19和运算放大器IC10A是在基频测试电流[150]下工作的第二级带通滤波器。这些电阻、电容和运算放大器的值分别与电阻R9、R10、电容C8、C9和IC8A(参见图7)的是相同的，用以得到相同的放大作用。电阻R33、R34和电容C15形成用于IC10A、IC10B和IC10D的偏置电压。电阻R35和R36设置参考电压Vref[1837c]，作为测试电流[150]和测得的测试电流[152]的幅度之间的允差。该节点[1837c]与图10中的电路节点1838c相连。电阻R31、R32、R37、R38和运算放大器IC10D形成有关电压相减电路(voltage subtracting circuit)。电阻R31与电阻R37具有相同的值，而电阻R32具有与电阻R38相同的值。如果没有旁路导线[30]，则IC10A的管脚1处的电压与电路节点[1837a]处的电压是相同的。IC10D的输出管脚14[1837b]几乎就是一个DC信号。如果有旁路导线[30]，那么IC10A的管脚1处的电压与电路节点[1837a]处的电压是不同的。IC10D的输出管脚14[1837b]处将是一个AC信号。该输出节点[1837b]与图10中的信号条件设置电路节点[1838a]相连。
图10是测试电流信号条件电路2的电路结构。电路的整个运行与测试电流信号条件设置电路基本上是相同的。唯一的差别是，在没有旁路导线[30]的时候，电路节点[1838a]处的DC电压在IC10C的管脚10处的电压低于在电路节点[1838c]处设置的基准电压。这就使得在IC18D的管脚8的输出处产生逻辑低。IC19将向主控制器发送逻辑高，表示没有旁路导线[30]。然而在有旁路导线[30]的时候，在电路节点[1838z]处的AC信号幅度明显较大。IC10C的管脚10处的电压将高于在电路较大[1838c]处设置的基准电压，在IC18D的管脚8的输出处给出逻辑高。IC19将向主控制器发送一个逻辑低信号，表示有旁路导线[10]。
图11是旁路导线检测电路的二线结构。正如其名称所表示的意义那样，该结构具有电流传感导线[140]和通过变流器的中线。除了基准电压Vref的设定以外，该电路的其余部分与单线结构的旁路导线检测电路是相同的。采用单线结构，测得的测试电流[152]具有加到其上的负载电流[154]，因而使电路的结果对负载电流[154]变化敏感。所以，单线结构易受负载电流[154]噪声的影响。而采用二线结构，流入电流传感导线[140]的负载电流[154]因中线内相反方向的负载电流[154]而抵消，从而只留下测得电流[152]纯粹为测试电流分量。二线结构几乎不受负载电流[154]噪声的影响。
图12是三线结构的旁路导线检测电路。正如其名称的意义所表示的那样，这种结构具有电流传感导线[140]、中线和穿过变流器的测试电流导线[1834b]。该三线结构与二线结构一样，也几乎不受负载电流[154]的影响。其差别在于，在电流传感导线中不对测试电流进行持续的测量，如果不连接旁路导线[30]，则不会有测得的测试电流[152]的。这是因为，流入测试电流导线[1834b]的测试电流[150]与流入电流传感导线[140]的测试电流抵消了。当有旁路导线[30]时，流入电流传感导线[140]的测试电流小于流入测试电流导线[1834b]的测试电流[150，从而由变流器测得非零的净测试电流。检测非零的净测试电流的电路与用于测试电流放大器1的电路是相同的。信号条件设置电路与信号条件设置电路1也是相同的。唯一不同的是基准电压设置不同于Vref。在没有旁路导线[30]的时候，向信号主控制器发送一个逻辑高，表示没有旁路导线。相反，旁路导线[30]的存在使得逻辑低信号被发送到主控制器。
图13是检测感应干扰电表[10]的正常工作，特别是对由变流器对负载电流[154]测量干扰的外部EMF[32]的结构。在电表[10]的周围有几个外部EMF传感器，用以感测外部的EMF干扰。控制EMF传感器[1842a]的位置靠近降压变压器，以确保不存在对外部EMF检测电路的非法窜改。
图14是检测外部EMF的检测电路的结构。所有的外部EMF传感器和控制传感器[1842a]串联并同相与EMF放大器电路[1844相连(参见图15)。从EMF放大器电路，产生两个基准电压，以设置一窗口界限，从而所有EMF传感器测得的总的EMF在该窗口界限内。太小的EMF表示对EMF检测电路作了窜改，而太大的EMF表示存在强的外部EMF干扰。EMF信号条件设置电路1向主控制器发信号，以确认EMF检测电路有效。EMF信号条件设置电路2向主控制器发信号，表示检测到外部EMF[32]。所有的EMF传感器可以通过使印刷电路板上的铜线轨道环路起来而方便地建立起来。
图15是EMF放大器电路的电路结构。电路的基本运行与旁路导线检测放大电路几乎是相同的。差别在于，将带通滤波器的中心带宽设置在主配电网的基本工作频率下。这是因为进行干扰的最显著的频率分量是主配电网的基频分量。所以，电阻R40、R41、电容C21、C22和运算放大器IC11BB被设计成在主配电网的中心频率下工作的第一级的带通滤波器。电阻R42、R43、电容C23、C24和运算放大器IC11A被设计成是在主配电网的中心频率下工作的第二级带通滤波器。电阻R39提供一负载以获得感应电压。电阻R44、R45和电容C20设置用于IC11B和IC11A工作的偏置电压。电阻R46、R47和R48设置两个窗口界限基准电压，即，EMFVref1[1844b]和EMFVref2[1844c]。管脚IC11A的输出代表所由EMF传感器检测到的总的EMF。在正常工作情况下，该信号电压[1844a]应当位于一窗口界限内。电路节点[1844a]与图16中的电路节点[1846a]和图17中的电路节点[1846d]相连。EMFVref1[1844b]和EMFVref2[1844c]分别与图17中的电路节点[1846e]和图16中的电路节点[1846b]相连。
图16是用以指示有效EMF检测电路运行的信号条件设置电路。该电路的基本运行与信号条件设置电路是相同的。在没有外部EMF的时候，管脚12处的电压高于基准电压EMFVref2[1846b]。这就使得逻辑低信号被发送到主控制器，表示EMF检测电路的有效功能。在断开EMF传感器或短路与EMF放大器电路的电路输入以后，电路节点[1846a]处会有直流信号。这就使得在IC12D的管脚8的输出处为逻辑低。发送该逻辑高信号用于主控制器，表示对EMF检测电路的窜改。
图17是表示检测外部EMF的信号条件设置电路的结构。电路的基本运行与有效EMF是相同的。当没有外部EMF的时候，管脚IC11C的电路节点10处的信号电位低于电路节点[1846e]处的信号电位。这就使得高信号被发送到主控制器表示没有外部EMF。如果有外部EMF，则管脚IC11C的电路节点10处的信号电位高于电路节点[1846e]处的信号电位。这就使得低信号被发送到主控制器表示有外部EMF。
图18表示安排非易失存储器[160]以存储序号[166]、累计的电力测量值[168]、检测到电表窜改的计数[161]、检测到旁路导线的计数[162]和检测到外部EMF的计数[164]的实施图。这些值由主控制器控制。不会有使累计的电力测量值[168]、检测到的电表窜改计数[161]、检测到的旁路导线计数[162]和检测到的外部EMF计数[164]复位或递减的手段。这就防止了非易失存储器[160]被非法操作，特别是对累计的电力测量值[168]、检测到的电表窜改计数[161]、检测到的旁路导线计数[162]和检测到的外部EMF计数[164]的非法操作。
图19是在非易失存储器[160]中检测到的累计旁路导线计数[162]的结构。该计数[162]被分成两个16位的字，即WORD1[162a]和WORD2[162b]。当没有检测到旁路导线[30]时，WORD1[162a]具有与WORD2[162b]相同的值。在检测到旁路导线[30]的时候，按照WORD2[162]来检查WORD1[162]的值。如果它们具有相同的值，则使WORD1[162a]的值递增“1”。这将防止多次旁路导线[30]连接的检测和多次递增，因为多次连接和多次递增会使计数[162]的值不确定。当将智能卡[20]插入电表[10]内更新最新的信息时，使WORD2[162b]的值与WORD1[162a]的值相等。这使得能够进行下一个旁路导线[30]连接的检测。由于每一字是16位长，这将使得在计数值回到同一值之前，对存在旁路导线[30]的检测达65，536次。这就是说，如果某一电力用户在电流传感导线[140]上连接了旁路导线[30]，则他或她为了不被抓住，每一个月必须准确地将智能卡[20]插入和取出电表[10]65，536次。即使少一次，也会让电力公司知道。可以在计数回到起始值之前使WORD1[162a]和WORD2[162b]的位长度增加到具有更大的计数值。同一手段也适用于检测到电表窜改计数[161]和检测到的外部EMF计数[164]。
图20是减少旁路导线[30]窃电的第三种装置的结构。这种结构与传统的电表[10]的结构不同。它不是在主熔断丝[44]以后的一点处测量负载电流[154]，本发明的这种装置是在主熔断丝[44]之前的一点处测量负载电流[154]。进来的电缆[42]直接从主配电网连入，通过电表[10b]中的变流器，连接到主熔断丝[44]。主熔断丝[44]处只有一个可拆卸的点。这就迫使旁路导线[30]的安装如果不使用导线到导线的中途终端连接会变得不容易。电力电压测量是从带电线输入扣件[145]和中线输入扣件[147]得到的。对于这种电表[10b]结构，重要的是要使变流器的内孔径大到足以只允许一根进来的电缆[42]通过。
图21是在电表[10]和电力公司之间传送信息的过程。在电力用户获取电力计数进行月用电量的付费时，用户将一智能卡[20]插入建在电表[10]内的智能卡插座[120]内。就这样，窃电信息被装入智能卡[20]中而在用户不知道的情况下传送到了电力公司。其他诸如电表序号[166]和累计的电力测量值[168]之类的信息也被装入智能卡[20]。在完成了信息的装入以后，电力用户将该智能卡[20]送到任何一个授权的电力收费处[50]，为最新的用电付费。当将智能卡[20]插入智能卡阅读器[512]的时候，装入智能卡[20]内的所有的信息都被传送到电力收费处[50]的计算机终端[510]内。计算机首先检查电表[10]是否有窃电。如果检测到了窃电，则将该用户转到电力公司作进一步的处理。反之，则计算最新的费用。从智能卡[20]读取的所有信息将被更新到中央计算机[520]中，作为下一次帐单的基准。在智能卡[20]中设置帐单确认有效命令。电力用户随后将取得智能卡[20]，将其插入智能卡插座[120]，确认电表[10]，用于下一次帐单付费计算。这就使得电表[10]能够对下一个月的中间帐单付费进行计算。
图22是建立在电表[10]内的内部智能卡阅读器的电路结构，用来在智能卡[20]和电表[10]之间传送数据。在检测到智能卡[20]以后，主控制器开始通过智能卡插座SC1[120]之间往返传送数据。
上文说明书和附图中以特定形式揭示的本发明对于本领域中的技术人员来说是很明显的，可以以各种形式来实施本发明的基本概念。
权利要求
1.一种具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，它包含a)旁路导线检测器，用来检测与电表的输入和输出并联连接的旁路导线；b)电磁场检测器，用来检测外部感应的电磁场；c)电表重新排列结构，用来测量主熔断丝之前一点处的负载电流；以及d)数据传送装置，它采用智能卡将窃电数据和其他的电表信息返回到电力公司。
2.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述旁路导线检测器包含a)使测试电流流入电流传感导线的装置；b)测量流入电流传感导线的所述测试电流的装置；c)将测得的测试电流与所述测试电流比较的装置；并且d)在检测到与测试电流比较的测得的测试电流中的差异时，发出存在旁路导线的信号的装置。
3.一种如权利要求2所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述测试电流具有在除基频电力的谐波以外的频率下工作的基频。
4.一种如权利要求2所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述测试电流具有小的幅度。
5.一种如权利要求4所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述测试电流的幅度可以是恒定的。
6.一种如权利要求4所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述测试电流的幅度可以在一种固定的模式(pattern)下改变。
7.一种如权利要求4所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述测试电流的幅度可以在一种随机的模式下改变。
8.一种如权利要求2所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电流传感导线可以安装在带电导线上。
9.一种如权利要求2所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电流传感导线可以安装在中线上。
10.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电磁场检测器包含a)将电磁场传感器置于电表周围的装置；b)测量外部电磁场强度的装置；c)将外部电磁场强度与一预定的电位比较的装置；以及d)在检测到电磁场增加到所述预定电位以上时，发出存在外部电磁场的信号的装置。
11.一种如权利要求10所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述外部干扰电磁场是一个具有能够干扰电表正常工作的强幅度的场。
12.一种如权利要求10所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，在干扰电表的正常工作之前，所述预定电平是一个可接受的电磁场信号电平。
13.一种如权利要求11和12所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表的正常工作包括电功率的计算。
14.一种如权利要求11和12所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表的正常工作包括在易失存储器中存储数据。
15.一种如权利要求11和12所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表的正常工作包括在非易失存储器中存储数据。
16.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表的重新排列包含a)将输入电缆的第一端与主配电网相连的装置；b)使输入电缆通过电表的电流传感器的装置；c)将输入电缆的第二端与主熔断丝相连的装置；d)测量流入输入电缆的负载电流的装置；以及f)测量主熔断丝以后带电导线输入端与中线输入端两端之间的电压的装置。
17.一种如权利要求16所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述输入电缆可以是带电导线。
18.一种如权利要求16所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述输入电缆可以是中线。
19.一种如权利要求16所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电流传感器可以是变流器。
20.一种如权利要求16所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电流传感器可以是霍尔(Hall)效应电流传感器。
21.一种如权利要求16所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电流传感器必须具有一个内孔径，使得足以仅让输入电缆通过该孔。
22.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述数据传送装置包含将电表中的信息通过智能卡阅读器装入智能卡中的装置。
23.一种如权利要求22所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述信息包括电表窜改计数的累计值。
24.一种如权利要求22所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述信息包括旁路导线计数的累计值。
25.一种如权利要求22所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述信息包括外部电磁场计数的累计值。
26.一种如权利要求22所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述信息包括电表的序号。
27.一种如权利要求22所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述信息包括由电表测得的电力累计值。
28.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表可以是单相电表。
29.一种如权利要求1所述的具有减少窃电的方法的电表，其特征在于，所述电表可以是多相电表。
30.一种具有如权利要求1至29中的任何一个权利要求所述的方法的电表结构。
全文摘要
一种具有减少窃电的方法的电表,它包含:旁路导线检测器、电磁场检测器、电表的重新排列结构和数据传送装置。这种电表能够探测窃电现象,并将有关探测到的窃电信息以较低的成本在电表和电力公司之间传送到电力公司,并且可以传送诸如电表号和累计的用电值之类的信息,从而节省了人力。
文档编号G01R11/24GK1264839SQ0010362
公开日2000年8月30日 申请日期2000年2月25日 优先权日1999年2月25日
发明者卓懋霖, 杨鹏运, 郭骐菘 申请人:Ck电子私人有限公司