电磁攻击检测装置及其制成的电能表的制作方法

本实用新型属于测控领域，具体涉及一种电磁攻击检测装置及其制成的电能表。

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。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够检测多类型电磁攻击的、并且能够对攻击信号进行采集和完成攻击类型判定、能够方便接入各类型智能电能表的电磁攻击检测装置。

本实用新型的目的之二在于提供一种应用所述电磁攻击检测装置进行电磁攻击检测的智能电能表。

本实用新型提供的这种电磁攻击检测装置，包括控制器模块、电源模块、通信模块、数据转换模块、脉冲磁场攻击检测模块、瞬变电场和电磁场攻击检测模块和磁传感器检测模块；电源模块给所述电磁攻击检测装置供电；脉冲磁场攻击检测模块用于检测环境中的脉冲磁场的攻击，并输出检测到的脉冲磁场攻击信号；瞬变电场和电磁场攻击检测模块用于检测环境中的瞬变电厂和电磁场攻击，并输出检测到的瞬变电场和电磁场攻击信号；磁传感器检测模块用于检测环境中的磁场信息，并输出检测到的磁场信号；所述的脉冲磁场攻击检测模块、瞬变电场和电磁场攻击检测模块和磁传感器检测模块均通过数据转换模块与控制器模块连接；通信模块与控制器模块连接，用于控制器模块与外部进行数据通信。

所述的控制器模块为具有∑-△型AD转换功能的控制器模块。

所述的磁传感器检测模块包括1维磁传感器检测电路和3维磁传感器检测电路。

所述的电磁攻击检测装置还包括显示模块；显示模块与控制器模块连接，用于将所述电磁攻击检测装置的工作信息进行显示。

所述的脉冲磁场攻击检测模块，包括检测电感、保护二极管、积分电容、限流电阻、第一箝位二极管、第二箝位二极管和分压电路；检测电感与保护二极管串联后与积分电容并联；第一箝位二极管和第二箝位二极管串接在电源和地之间；积分电容的正极通过限流电阻连接到第一箝位二极管的阳极，同时还通过分压电路输出检测信号；所述第一箝位二极管的阳极和第二箝位二极管的阴极短接。

所述的脉冲磁场攻击检测模块还包括抗混叠电路，抗混叠电路连接在脉冲磁场攻击检测模块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。

所述的瞬变电场和电磁场攻击检测模块包括检测电感、保护二极管、积分电容、限流电阻、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；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；所述瞬变电场检测二极管的阳极和瞬变电场检测二极管的阴极短接在一起。

所述的瞬变电场和电磁场攻击检测模块还包括抗混叠电路，抗混叠电路连接在瞬变电场和电磁场攻击检测模块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。

本实用新型还提供了一种应用上述电磁攻击检测装置制成的电能表。

本实用新型提供的这种电磁攻击检测装置，通过多类型的检测电路对检测装置所安装的环境进行电磁检测，因此能够检测多类型电、磁攻击、并且能够进行攻击信号采集、攻击强度的判断和攻击类型判定，而且能够方便接入各类型智能电能表或其他电子产品；此外，本实用新型所提供的电磁攻击检测装置，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、电磁场或脉冲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为本实用新型的检测装置的功能模块图。

图2为本实用新型的脉冲磁场攻击检测模块的电路原理图。

图3为本实用新型的瞬变电场和电磁场攻击检测模块的电路原理图。

图4为本实用新型的脉冲磁场攻击检测模块的典型波形输出示意图。

图5为本实用新型的瞬变电场和电磁场攻击检测模块在检测到瞬变电场攻击时的典型波形输出示意图。

图6为本实用新型的瞬变电场和电磁场攻击检测模块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检测装置的功能模块图：本实用新型提供的这种电磁攻击检测装置，包括控制器模块、电源模块、通信模块、数据转换模块、脉冲磁场攻击检测模块、瞬变电场和电磁场攻击检测模块、磁传感器检测模块和显示模块；电源模块给所述电磁攻击检测装置供电；脉冲磁场攻击检测模块用于检测环境中的脉冲磁场的攻击，并输出检测到的脉冲磁场攻击信号；瞬变电场和电磁场攻击检测模块用于检测环境中的瞬变电厂和电磁场攻击，并输出检测到的瞬变电场和电磁场攻击信号；磁传感器检测模块用于检测环境中的磁场存在信息，并输出检测到的磁场信号；所述的脉冲磁场攻击检测模块、瞬变电场和电磁场攻击检测模块和磁传感器检测模块均通过数据转换模块与控制器模块连接；通信模块与控制器模块连接，用于控制器模块与外部进行数据通信；显示模块与控制器模块连接，用于将所述电磁攻击检测装置的工作信息进行显示。控制器模块为具有∑-△型AD转换功能的控制器模块。磁传感器检测模块包括1维磁传感器检测电路和3维磁传感器检测电路。

如图2所示为本实用新型的脉冲磁场攻击检测模块的电路原理图：脉冲磁场攻击检测模块，包括检测电感、保护二极管、积分电容、限流电阻、第一箝位二极管、第二箝位二极管和分压电路；检测电感与保护二极管串联后与积分电容并联；第一箝位二极管和第二箝位二极管串接在电源和地之间；积分电容的正极通过限流电阻连接到第一箝位二极管的阳极，同时还通过分压电路输出检测信号；所述第一箝位二极管的阳极和第二箝位二极管的阴极短接在一起；此外，脉冲磁场攻击检测模块的后端还连接有抗混叠电路，抗混叠电路连接在脉冲磁场攻击检测模块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。

当检测电感L1受垂直方向脉冲磁场攻击，其会产生阻尼振荡信号，经过保护二极管类半波整流处理后，半波信号由积分电容C1进行积分，积分电容C1上的电压在短时间内不断累加升高，该电压信号通过分压电路（图中标示R3和R4）进行分压，该电压信号最终进入模拟采样AD中，当脉冲磁场攻击施加干扰间隙，积分电容C1上的电压通过电阻回路缓慢释放，因此脉冲磁场攻击干扰产生的模拟信号采样数据序列呈陡升缓降的波形特征（如图4所示），利用该特征可以判定利用脉冲磁场干扰实施的窃电行为。

如图3所示为本实用新型的瞬变电场和电磁场攻击检测模块的电路原理图：瞬变电场和电磁场攻击检测模块包括检测电感、保护二极管、积分电容、限流电阻、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，且所述电路器件下方的覆铜区域为所述瞬变电场和电磁场攻击检测模块的检测部分，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；所述瞬变电场检测二极管的阳极和瞬变电场检测二极管的阴极短接在一起；此外，瞬变电场和电磁场攻击检测模块的后端还连接有抗混叠电路，抗混叠电路连接在瞬变电场和电磁场攻击检测模块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。

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5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6所示）。