一种能够识别高频和强磁窃电的芯片的制作方法
【专利摘要】一种能够识别高频和强磁窃电的芯片。其包括控制器、掉电检测器、振荡器电路、复位电路、看门狗电路、脉冲计数器、串行接口、时钟控制器、数据存储器、高频信号检测模块、第一滤波器、强磁信号检测模块、第二滤波器和AD转换；控制器分别与掉电检测器、振荡器电路、复位电路和看门狗电路相连接，并通过内部总线与脉冲计数器、串行接口、时钟控制器、数据存储器和AD转换相连接；本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片能够及时发现窃电分子的违法犯罪行为，并能够及时报警和发出报警信号，以提醒电网工作人员及时查处，从而可以保证电网安全和社会安全。
【专利说明】一种能够识别高频和强磁窃电的芯片
【技术领域】
[0001]本发明属于电力防窃电【技术领域】，特别是涉及一种能够识别高频和强磁窃电的芯片。
【背景技术】
[0002]近年来，窃电违法犯罪行为除具有隐蔽性、流动性、突发性等基本特征之外，还呈现专业化、高科技化、跨省流窜化的趋势，查处难度越来越大。从查处的案件看，部分窃电户采取专人值班、装设监控遥控设备、阻扰用电检查人员进入现场、迅速破坏窃电现场证据等手段，防范、阻止反窃电检查，甚至围攻、谩骂、殴打反窃电人员，因此反窃电调查难、取证难、处理难等问题较为突出。总之，目前主要存在以下几方面问题:
[0003]一、用电检查人员到达嫌疑用户计量装置检查的时候，不法分子提前将诸如强磁、闻频等窃电装备去掉，难以发现。
[0004]二、即使发现表箱被破坏等现象，由于缺乏有力证据，不法分子也不承认窃电事实，造成处理难的现状。
[0005]三、强磁、高频等窃电方式由于用电信息采集系统难以发现，目前处于监测的空白区域。
[0006]另外，一些企业采取窃电方式降低经营成本、非法牟取暴利，同时还破坏了市场公平竞争原则，损害了同业合法经营者的利益；时常造成供用电设施损坏、大面积停电以及人身伤亡等严重问题，威胁电网安全和社会安全，影响恶劣，危害极大。如何切实有效地开展供电企业的线损管理工作，进一步提高供电企业的经营管理水平，是摆在供电企业面前的
重要课题。
[0007]强磁窃电不需要打开表箱，破坏封印，主要通过在表具周围加装强磁铁，使表具内部采样CT磁路饱和，影响电表采样电流，致使少计电量。
[0008]另外，智能电表关于抗射频干扰的设计标准《GB/T17626.3实验和测量技术射频电磁场抗扰度试验》的频率范围是80MHz — 100MHz，最高实验强度为10V/m。现在的智能电表均是按照这个标准设计生产的。然而，“大功率信号发生器”信号强度高达680V/m，是国家标准的68倍。在强干扰的条件下，计量芯片不能正常计量。
[0009]目前的智能电表都采用了智能计量芯片，无论是三相三线，三相四线的智能电表，还是单相居民用户的阶梯电价电表，都面临着同样被干扰的问题。
【发明内容】
[0010]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够识别高频和强磁窃电的芯片。
[0011]为了达到上述目的，本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片包括:控制器、掉电检测器、振荡器电路、复位电路、看门狗电路、脉冲计数器、串行接口、时钟控制器、数据存储器、高频信号检测模块、第一滤波器、强磁信号检测模块、第二滤波器和AD转换；其中:控制器为芯片的中央处理器单元，其分别与掉电检测器、振荡器电路、复位电路和看门狗电路相连接，并通过内部总线与脉冲计数器、串行接口、时钟控制器、数据存储器和AD转换相连接；
[0012]掉电检测器为低电压检测电路，用于产生低电压报警信号，其与芯片的H)引脚相连接；
[0013]振荡器电路为片内振荡器电路，用于为控制器产生时钟信号，其与芯片的XTAL引脚相连接；
[0014]复位电路为芯片的上电复位电路，用于为控制器提供复位脉冲信号，其与芯片的REST引脚相连接；
[0015]看门狗电路为芯片的程序监视器电路，用于为控制器提供看门狗复位功能，其与复位电路相连接；
[0016]脉冲计数器为脉冲定时计数器电路，其与芯片的INTO引脚相连接；
[0017]串行接口为串行通信接口电路，用于实现芯片与外部装置的串行通信连接，其与芯片的RDX引脚和TDX引脚相连接；
[0018]时钟控制器为时钟控制器接口电路，用于实现芯片与外部时钟芯片的串行通信连接，其与芯片的SDL引脚、SCL引脚和PBO引脚相连接；
[0019]数据存储器包括程序存储器和数据存储器，其中程序存储器用于存储芯片的控制程序代码，数据存储器用于存储数据信息；
[0020]强磁信号检测模块为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INTl引脚相连接，强磁信号检测模块将采集到的强磁信号经第一滤波器和AD转换传送给控制器；
[0021]第一滤波器为模拟信号滤波电路，其输入端与高频信号检测模块相连接，用于对高频信号检测模块输出端模拟信号进行整形滤波；
[0022]强磁信号检测模块为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INT2引脚相连接，强磁信号检测模块将采集到的强磁信号经第二滤波器和AD转换传送给控制器；
[0023]第二滤波器为模拟信号滤波电路，其输入端与强磁信号检测模块相连接，用于对强磁信号检测模块输出端模拟信号进行整形滤波；
[0024]AD转换为模数转换器电路，其具有两个采集输入端，第一采集输入端与第一滤波器的输出端相连接，用于将第一滤波器输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器；第二采集输入端与第二滤波器的输出端相连接，用于将第二滤波器输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器。
[0025]所述的芯片INTl引脚为高频信号检测输入端，其与被监测的供电线路相连接。
[0026]所述的芯片INT2引脚为强磁场信号检测输入端，其与安装在表具上的强磁场传感器相连接。
[0027]所述的内部总线包括:数据总线、地址总线和控制总线。
[0028]所述的高频信号检测模块由比较器电路和频率计数器构成。
[0029]所述的强磁信号检测模块由比较器电路和频率计数器构成。
[0030]所述的芯片的引脚包括:第I引脚RDX、第2引脚TDX、第3引脚INTO、第4引脚XTAL、第5引脚RK第6引脚SDL、第7引脚SCL、第8引脚PBO、第9引脚INT1、第10引脚INT2、第11引脚REST、第12引脚VCC和第13引脚GND0
[0031]本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片能够及时发现窃电分子的违法犯罪行为，并能够及时报警和发出报警信号，以提醒电网工作人员及时查处，从而可以保证电网安全和社会安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片的内部结构示意图。
[0033]图2为本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片的引脚示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片进行详细说明。
[0035]如图1所示，本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片包括:控制器1、掉电检测器2、振荡器电路3、复位电路4、看门狗电路5、脉冲计数器6、串行接口 7、时钟控制器
8、数据存储器9、高频信号检测模块10、第一滤波器11、强磁信号检测模块12、第二滤波器13和AD转换14 ;其中:控制器I为芯片的中央处理器(CPU)单元，其为整个芯片的控制核心，其分别与掉电检测器2、振荡器电路3、复位电路4和看门狗电路5相连接，并通过内部总线与脉冲计数器6、串行接口 7、时钟控制器8、数据存储器9和AD转换14相连接；
[0036]掉电检测器2为低电压检测电路，用于产生低电压报警信号，其与芯片的H)引脚相连接；
[0037]振荡器电路3为片内振荡器电路，用于为控制器I产生时钟信号，其与芯片的XTAL引脚相连接；
[0038]复位电路4为芯片的上电复位电路，用于为控制器I提供复位脉冲信号，其与芯片的REST引脚相连接；
[0039]看门狗电路5为芯片的程序监视器电路，用于为控制器I提供看门狗复位功能，其与复位电路4相连接；
[0040]脉冲计数器6为脉冲定时计数器电路，其与芯片的INTO引脚相连接；
[0041]串行接口 7为串行通信接口电路，用于实现芯片与外部装置的串行通信连接，其与芯片的RDX引脚和TDX引脚相连接；
[0042]时钟控制器8为时钟控制器接口电路，用于实现芯片与外部时钟芯片的串行通信连接，其与芯片的SDL引脚、SCL引脚和PBO引脚相连接；
[0043]数据存储器9包括程序存储器和数据存储器，其中程序存储器用于存储芯片的控制程序代码，数据存储器用于存储数据信息；
[0044]强磁信号检测模块10为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INTl引脚相连接，强磁信号检测模块10将采集到的强磁信号经第一滤波器11和AD转换14传送给控制器I ;
[0045]第一滤波器11为模拟信号滤波电路，其输入端与高频信号检测模块10相连接，用于对高频信号检测模块10输出端模拟信号进行整形滤波；[0046]强磁信号检测模块12为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INT2引脚相连接，强磁信号检测模块12将采集到的强磁信号经第二滤波器13和AD转换14传送给控制器I ;
[0047]第二滤波器13为模拟信号滤波电路，其输入端与强磁信号检测模块10相连接，用于对强磁信号检测模块10输出端模拟信号进行整形滤波；
[0048]AD转换14为模数转换器电路，其具有两个采集输入端，第一采集输入端与第一滤波器11的输出端相连接，用于将第一滤波器11输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器I ;第二采集输入端与第二滤波器13的输出端相连接，用于将第二滤波器13输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器I。
[0049]所述的芯片INTl引脚为高频信号检测输入端，其与被监测的供电线路相连接。
[0050]所述的芯片INT2引脚为强磁场信号检测输入端，其与安装在表具上的强磁场传感器相连接。
[0051]所述的内部总线包括:数据总线、地址总线和控制总线。
[0052]所述的高频信号检测模块10由比较器电路和频率计数器构成，用于测定输入信号中的高频信号频率；高频信号检测模块10每隔2ms启动一次检测，并将检测到的结果通过第一滤波器11和AD转换14传送给控制器I。
[0053]所述的强磁信号检测模块12由比较器电路和频率计数器构成，用于测定输入信号中的强磁信号频率；强磁信号检测模块12每隔2ms启动一次检测，并将检测到的结果通过第二滤波器13和AD转换14传送给控制器I。
[0054]如图2所示，本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片的引脚包括:第I引脚RDX、第2引脚TDX、第3引脚INTO、第4引脚XTAL、第5引脚F0、第6引脚SDL、第7引脚SCL、第8引脚ΡΒ0、第9引脚INTUH 10引脚INT2、第11引脚REST、第12引脚VCC和第13引脚GND。
[0055]一旦窃电分子在供电线路上安装上“大功率信号发生器”，高频信号检测模块10检测的输入信号频率值将会发生变化，其立即将检测到的高频信号经第一滤波器11进行整形滤波和AD转换14模数转换后传送给控制器1，然后在控制器I的控制下利用掉电检测器2产生低电压报警信号，由此提醒电网工作人员及时查处窃电分子的违法窃电行为。
[0056]另外，如果窃电分子在表具周围加装上强磁铁，表具附近的磁场强度将会发生变化，这时安装在表具上的强磁场传感器能够立即检测到，并将采集的信号传送给强磁信号检测模块12，强磁信号检测模块12再将检测到的强磁信号经第二滤波器12进行整形滤波和AD转换14模数转换后传送给控制器1，然后在控制器I的控制下利用掉电检测器2产生低电压报警信号，由此提醒电网工作人员及时查处窃电分子的违法窃电行为。
[0057]本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片的技术特点如下:
[0058]I)自动增益控制技术:信号自动跟踪，自动控制完成增益，最佳灵敏度接收信号；
[0059]2)支持串口通讯；
[0060]3)集成度高，该芯片集微型CPU和信号调制解调功能于一身，能与现有的电子电能表很好的结合，结合后的体积小，性价比高；
[0061]4)电能脉冲的数据处理和数据存储能力；
[0062]5)通讯速率高:IKbps ；[0063]6)+5V电压工作；
[0064]本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片的应用范围:
[0065]I)低压台区电力线计量系统；
[0066]2)高压台区电力线计量系统；
[0067]经过大量的研究和测试，本发明提供的能够识别高频和强磁窃电的芯片能够实现快速准确地采集高频信号和强磁信号。
【权利要求】
1.一种能够识别高频和强磁窃电的芯片，其特征在于:所述的芯片包括:控制器(I)、掉电检测器(2)、振荡器电路(3)、复位电路(4)、看门狗电路(5)、脉冲计数器(6)、串行接口(7)、时钟控制器(8)、数据存储器(9)、高频信号检测模块(10)、第一滤波器(11)、强磁信号检测模块(12)、第二滤波器(13)和AD转换(14);其中:控制器(I)为芯片的中央处理器单元，其分别与掉电检测器(2)、振荡器电路(3)、复位电路(4)和看门狗电路(5)相连接，并通过内部总线与脉冲计数器(6)、串行接口(7)、时钟控制器(8)、数据存储器(9)和AD转换(14)相连接； 掉电检测器(2)为低电压检测电路，用于产生低电压报警信号，其与芯片的H)引脚相连接； 振荡器电路(3)为片内振荡器电路，用于为控制器(I)产生时钟信号，其与芯片的XTAL引脚相连接； 复位电路(4)为芯片的上电复位电路，用于为控制器(I)提供复位脉冲信号，其与芯片的REST引脚相连接； 看门狗电路(5)为芯片的程序监视器电路，用于为控制器(I)提供看门狗复位功能，其与复位电路4相连接； 脉冲计数器(6)为脉冲定时计数器电路，其与芯片的INTO引脚相连接； 串行接口( 7)为串行通信接口电路，用于实现芯片与外部装置的串行通信连接，其与芯片的RDX引脚和TDX引脚相连接； 时钟控制器(8)为时钟控制器接口电路，用于实现芯片与外部时钟芯片的串行通信连接，其与芯片的SDL引脚、SCL引脚和PBO引脚相连接； 数据存储器(9)包括程序存储器和数据存储器，其中程序存储器用于存储芯片的控制程序代码，数据存储器用于存储数据信息； 强磁信号检测模块(10)为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INTl引脚相连接，强磁信号检测模块(10)将采集到的强磁信号经第一滤波器(11)和AD转换(14)传送给控制器(I); 第一滤波器(11)为模拟信号滤波电路，其输入端与高频信号检测模块(10)相连接，用于对高频信号检测模块(10)输出端模拟信号进行整形滤波； 强磁信号检测模块(12)为强磁场信号检测电路，用于检测输入信号的频率值，其与芯片的INT2引脚相连接，强磁信号检测模块(12)将采集到的强磁信号经第二滤波器(13)和AD转换(14)传送给控制器(I); 第二滤波器(13)为模拟信号滤波电路，其输入端与强磁信号检测模块(10)相连接，用于对强磁信号检测模块(10)输出端模拟信号进行整形滤波； AD转换(14)为模数转换器电路，其具有两个采集输入端，第一采集输入端与第一滤波器(11)的输出端相连接，用于将第一滤波器(11)输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器(I);第二采集输入端与第二滤波器(13)的输出端相连接，用于将第二滤波器(13)输出端输出的模拟信号转换成数字信号，并通过内部总线传给控制器(I)。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的芯片INTl引脚为高频信号检测输入端，其与被监测的供电线路相连接。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的芯片INT2引脚为强磁场信号检测输入端，其与安装在表具上的强磁场传感器相连接。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的内部总线包括:数据总线、地址总线和控制总线。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的高频信号检测模块(10)由比较器电路和频率计数器构成。
6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的强磁信号检测模块(12)由比较器电路和频率计数器构成。
7.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于:所述的芯片的引脚包括:第I引脚RDX、第2引脚TDX、第3引脚INTO、第4引脚XTAL、第5引脚F0、第6引脚SDL、第7引脚SCL、第8引脚ΡΒ0、第9引脚INTUH 10引脚INT2、第11引脚REST、第12引脚VCC和第13引脚GND。·
【文档编号】G01R11/24GK103439552SQ201310361583
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】李立庆, 常月廷, 牛建华, 邵广旺, 董兵, 石伟, 黄东来, 刘美静, 崔向杰, 李振雷, 董成哲, 张其祥, 郭晓明 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司, 北京新源绿网节能科技有限公司