专利名称：电力电量窃电监测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在用电管理中测量用户所用电力电量(以下简称功率)及窃电情况的在线监测装置。
在用电管理中，为最大发挥电网的效能，对用电单位日用电量和用电峰、谷期间的用电指标都有要求，现有的电力电量智能监测(控)装置，由于存贮器容量有限(一般不超过4K)及软硬件功能不强，能够记录到的以往用电情况的数据不能满足用电管理的需要；一般这种装置都是只由用电管理部门专用的，用电单位不能从这种装置中获取有利于本单位用电管理的数据；由于没有有效的监测窃电的手段，对一些不法用户的窃电行为不能做到有效的监督。据电力部门测算，一个中等以上的城市，一年由于窃电所造成的损失超过百万元，给国家造成巨大的经济损失。
本实用新型的目的是提供一种用于管理除居民以外的用电单位的电力电量及窃电监测装置。用电管理部门可以取得用户前30－45天每小时及一年每月的用电参数，为用电管理提供原始数据，提高用电管理水平，用电单位也可以从本装置中一次取得前一天日和小时的用电参数，减轻变电所值班员的劳动强度，用电管理部门还可以掌握用电单位全用电过程有无窃电行为，窃电时间、手段及窃电量，因而加强用电管理水平，杜绝经济损失。
本实用新型的目的是这样实现的主机除电源变压器、整流器、稳压器和掉电保护器外，主要包括由地址锁存器、程序存贮器、数据存贮器、监督定时器、A／D转换器、实时时钟芯片、键盘操作显示器和单片机CPU组成的微机系统，还包括数据采集系统，它由带光电耦合器件的计量用电度表(下称电度表)转盘转数采样器、采集流经电度表电流(二路或三路)线圈的电源采样器(Ⅰ1、Ⅰ3)及从另一途径采集相应电流的电流采样器(Ⅰ2、Ⅰ4)，采集加在电度表电压线圈上的电压(三路)的电压采样器组成。该实用新型可以用在一路电源供电系统，也可以用在由两路电源供电的用电系统，这时、采样系统的采样器要加倍。本机的操作部份由键盘、键盘显示芯片、数码显示器和状态显示器构成。键盘由设在机壳外部的值班员操作键和设在机壳内部的操作键构成，内部操作键也可以通过主机的串行口由用电管理人员操作的抄表控制器构成，通过内部操作键输入电量、功率控制指标及用电峰、谷时段的划分值和打印命令，以打印相应的数据。值班员操作键供变电所值班员采集前一天主要用电参数。本实用新型是这样工作的由电度表转数采样器采集电度表圆盘转数和相应时间，与相应的常数可以计算出用电量及用电功率，由电流采样器采集的某路流过电度表电流线圈的电流与从另一途径采集的该路电流的差值，可判断有否通过电流分流进行窃电的情况，通过判断电压采样器的电压有无，可以知道有否采用切断电压互感器电源进行窃电的情况。上述功能都是通过微机系统完成的，因系统内有一实时时钟芯片，可以把年、月、日、时、分等时间参数记录下来，并把用户的小时用电量、最大功率、最大需量、最大需量出现时间、负荷率、超指标用电情况、窃电情况(包括窃电时间、手段及窃电量)及月用电数据、存在容量达32K的数据存贮器内，可以通过由内部操作键控制的打印机把需要的情况打印出来，作为用电管理的凭证。需要显示的数据或工作状态可以由数码管和发光二极管显示出来。
要点是微机系统单片机的低八位地址，通过数据总线D给八位地址锁存器，由地址有效控制线控制，锁存在地址锁存器的输出端，和单片机的高八位地址组成十六位地址总线A，可寻址64K，程序存贮器、数据存贮器、扩展I／O端口和键盘显示芯片相应的地址线都接在地址总线上，地址译码器的输入端也接在地址总线上，其输出端根据总线提供的地址和程序存贮器、数据存贮器、时钟芯片、可以测量比较八路电流的A／D转换器、扩展I／O端口、键盘显示芯片的片选端相接，它们的八条数据线都和数据总线D联接起来。单片机的读选通、写选通、程序读选通、地址有效选通、复位线和中断申请线构成单片机的控制总线C，它们和系统的各芯片联接。多路电流采样器输出的电压信号通过由单片机的地址线或端口(或扩展I／O端口)控制的模拟开关，接在A／D模数转换器的信号输入端，以便由微机对输入的八路信号进行测量和比较。电压采样器通过光电耦合器变成脉冲信号后，和单片机的某一端口或扩展端口联接器，以便由单片机判断电压的有无，电度表转数采样器通过光电耦合和单片机的输入端联接，以便由单片机以对一或两路输入信号进行鉴别和计数。打印机和单片机的一个端口或扩展I／O端口联接，以便把需要的数据打印出来。监督定时器是由一振荡器和计数器、复位或电路构成，计数器的清另端由单片机的某个输出端控制。
以下结合附图对本实用新型作详细描述。
图1是本实用新型一种结构示意图。
图2是本实用新型电原理图。
图3是一种电压采样变换器的具体电路。
根据图1，整个装置安装在铁板压成的仪表底壳2上，由带玻璃窗的上护盖1盖紧，并用带铅封的螺丝固紧，仪表底壳2的下端有一排引线端子5，可以打开其护盖接上供电电源，被测电压、电流采样器引入线与电度表转盘转数采样器引入线。电源变压器7把交流电压变成低压，供给整流器、稳压器，以给装置提供直流电源，整流器、稳压器和三相电压采样器都安装在整流采样板6上，由引线端子来的输入信号通过导线和整流采样板6连接。由6输出的信号通过导线和插座9联接，输入给插在插座9上的主线路板8，其上安装着本机的主要电路。通过接插件把需要打印的信息通过单片机的并行口联接到打印机输出口4上，面板11通过柱状螺帽固定在主线路板8的上端，面板11上固定有状态显示器12、数码显示器10、键盘13，它们都通过接插件和主线路板8连接，备用电池安装在底壳上。安装在上护盖1上的值班员操作键3可供值班员随时提取日用电参数。
根据图2－3，三相电度表圆盘转数采样器，把由光电耦合器来的信号送给IC9，IC9是单片机，信号送给IC9的一个端口或扩展端口，由程序存贮器IC12(本新型使用27128芯片)提供的程序由IC9记录三相电度表圆盘转数，并根据电压互感器和电流互感器的变比，电度表转盘常数及测量时间值，就可以监测出用户的用电量、电功率、最大需量及出现时间、日负荷率等数据。时间是由时钟IC14提供的，它可以提供年、月、日、时、分，秒的数据，把监测数据存放在容量达16－32K的数据存贮器IC13中，本新型使用62256芯片。IC13和IC14除整机供电外，尚有由掉电保护器控制的备份电源PV供电，当主电源停电时，备用电源随时接入以保存RAM中的数据和保证时钟正确走时。IC11是地址译码器，由IC15锁存器低八位地址和由IC9提供的高八位地址、选择相应芯片和数据总线接通，以完成各种功能。ICK是键盘显示操作器，它由键盘和键盘显示芯片(8279或8155)构成，由键盘完成相应的操作可以输入电量、功率控制指标及用电峰、谷时段划分值，对时钟，也可以显示相应的数据，还可以把需要的数据通过和打印机接口连接的打印机J打印出来。值班员操作键3是露在机壳外部的，值班员按此键可以显示前一天的用电数据。需要显示的数据显示器ED显示，ES是状态显示器，由发光二极管显示工作时段(峰、谷时段)、功率超标、用电量超标、和电度表采样器有信号输出等工作状态。IC8是解脱软件故障的监督定时器(Watchdog)，排除软件干扰，IC9是单片机芯片，图2给出的是8031或80C31，IC10是A／D转换器如ADCO808或ADCO809或其它A／D转换器加模拟开关，从电压互感器(PT)来的三相电压，经过电压采样器U1、U2和U3与电压变换器IC1、IC2、 IC3输入到单片机IC9的端口或其扩展端口，U1、U2、U3可采用经限流电阻R4整流二极管D2和光电耦合器的方法，R5和R6是保护电阻，在电压的负关周时，由R4、R5和R6分压，使加在光电偶合器发光二极管上的反向电压很小，因而可保护光电偶合器件。这时的电压变换器IC1、IC2和IC3需用放大整形器。I1和I2是在流过三相电度表电流线圈的引线上采样的电流采样器，I3和I4是不通过电度表电流线圈的相应的电流导线上采样的电流采样器，它采集的信号通过缓冲放大器IC4、IC5、IC6、IC7或直接供A／D转换器IC10测量，由相应电流之差可以判断用户有否窃电行为和窃电量，并把结果存放在RAMIC13中，IC9也可以采用功能更强的单片机，如MCS－96系列的8098、80C198或8398、83C198芯片与80C552或83C552等，这时IC8、IC9、IC10或IC12(如用83系列芯片)由一块芯片代替。本实用新型可以把输入信号S、U1、U2、U3、I1、I2、I3、I4及相应的变换器IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7加倍，以适应两路供电的需要，也可以增至三套，供三路供电的变电所使用，届时A／D转换器IC10需通过多路模拟开关输入。
权利要求1.一种电力电量窃电监测器，它包括数据采集系统、键盘操作显示部分和微机系统，其特征是所说的微机系统是由单片机的低八位地址通过数据总线D给八位地址锁存器，由地址有效控制线控制，锁存在地址锁存器的输出端，和单片机的高八位地址组成十六位数据总线A，可寻址64K，程序存贮器、数据存贮器、扩展I/O端口和键盘显示芯片的地址线接在相应的地址总线上，地址译码器的输入端也接在地址总线上，其输出端根据总线提供的地址和程序存贮器、数据存贮器、实时时钟芯片、A/D转换器、扩展I/O端口、键盘显示芯片的片选端相接，它们的八条数据线都和数据总线联接起来，单片机的读选通、写选通、程序读选通、地址有效选通、复位线和中断申请线构成单片机的控制总线C，它们和系统的各芯片联接，多路电流采样器输出的电压信号直接或通过由单片机的地址线、端口或扩展I/O端口控制的模拟开关，接在A/D模数转换器的信号输入端，电压采样器通过光电耦合器变成脉冲信号后，和单片机的某一端口或扩展端口联接，电度表转数采样器通过光电耦合和单片机的输入端联接。
2.根据权利要求1所述的监测器，其特征是所说的三相电压采样器是由电阻限流加二极管整流和电阻反向分压保护的光电耦合器。
3.根据权利要求1所述的监测器，其特征是键盘上的值班员操作键设在壳体外部。
4.根据权利要求1所述的监测器，其特征是所说的电流采样器包括采集流经电度表电流线圈(Ⅰ1、Ⅰ3)的电流采样器和从另一途经采集相应电流的Ⅰ2、Ⅰ4的电流采样器。
5.根据权利要求1所述的监测器，其特征是采用了可以测量比较八路电流的A／D转换器和可测量六路电压数字量的输入或扩展输入端口。
6.根据权利要求1所述的监测器，其特征是所说的数据存贮器大于16K。
专利摘要本实用新型涉及一种用于用电管理的在线监测装置。该装置由电度表转数、电压、电流采样器、微处理器系统、实时时钟和键盘、显示器组成。用电管理部门可以全面掌握用户用电情况及监督有否窃电行为及窃电数据，并可随时把有关数据打印出来，作为用电管理的依据，变电所值班人员可以随时通过键盘一次调出前一天的主要用电数据。该装置适用于现有的供电设备，安装时不用停电，因而受到用电管理人员的欢迎。
文档编号G01R11/00GK2185894SQ9221612
公开日1994年12月21日 申请日期1992年6月5日 优先权日1992年6月5日
发明者刘国才, 赵淑琴, 杨立忠 申请人:刘国才, 沈阳电业局