专利名称：智能防窃电的电能计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量电功率时间积分的装置，尤其涉及借助微处理器、用数字的和无线通信的方式计量电能消耗，同时避免和指示欺骗性使用的装置。
技术背景 现有技术对于电力系统各终端用户耗用电能的计量，始终存在如何侦测和防范窃电的问题。目前各种具有防、反窃电功能的电能计量装置存在的主要缺点是①电能计量表计本身防、反窃电的功能有限，尤其是二次计测回路出现CT即电流互感器信号被分流、短路、错误接线或开路时，无法进行及时有效的、准确的检测判断；②功能较完备的防窃电装置须独立于电能计量表计之外，造价高、安装和维护不方便，无法大面积推广使用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种能够有效防、反窃电，并且造价较低的智能防窃电的电能计量装置。
本实用新型用于解决所述技术问题的技术方案是设计制造一种智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计，尤其还包括与所述电能表计配合使用、并且要安装在与所述电能表计所在部位的同一变压器系统内而又不是同一处所的智能化CT即电流互感器。该CT包括A/D即模/数转换电路、CPU即中央处理单元，以及无线通信模块。所述三相多功能电能表计内增设表计CPU比较电路、无线通信模块和CPU通信接口。所述CPU内的微程序被修改为使该电能表计可以接收所述智能化CT检测到的电流信号，同时进行比对。所述电能表计的无线通信模块与所述智能化CT的无线通信模块之间通过无线信道传送数据。
同现有技术相比较，本实用新型电能计量装置的突出优点在于，能够比较准确地侦测欺骗性使用电能，有效防范窃电行为发生。而且本实用新型装置造价较低，结构简单、实用，现场安装方便，具有大面积推广价值。
图1是描述本实用新型智能防窃电的电能计量装置的总体逻辑框图；图2是本实用新型电能计量装置中具有无线通信功能的多功能电能表计20的工作原理框图；图3是本实用新型电能计量装置中具有无线通信功能的智能化开合式CT即电流互感器50的工作原理框图；图4是使用本实用新型装置，只在变压器系统b相线路中增设CT 50的电路连接原理图，图中30是现有技术电能表；图5是变压器系统在三相四线制接线情况下，使用本实用新型并只在中线接入CT50的电路连接原理图，图中30是现有技术电能表；图6是本实用新型装置中多功能电能表计20的无线通信模块36的原理电路图；图7是本实用新型装置中具有无线通信功能的智能化开合式CT的原理电路图；图8是所述电能表计20的计量部分原理电路图；图9是所述电能表计20的功能部分原理电路图；图10是所述电能表计20内CPU微程序的简明软件流程图。
具体实施方式
以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述本实用新型智能防窃电的电能计量装置，首先是，在变压器系统内原来接入三相电能表计的地方，换用在其内增加智能化处理和无线通信功能的三相多功能电能表计20，并且在所述变压器系统的一次侧(高压侧)各相，或只在b相增设有无线通信功能的智能化CT即电流互感器50，参见图4。在所述供电变压器系统是三相四线制接线的情况，还可以是只在二次侧的中线设置智能化CT50，参见图5。本实用新型智能防窃电的电能计量装置总体逻辑框图见图1。
对于在所述变压器系统的每一相都增设智能化CT50的情况，须将该CT50测得的电流值与接在同一相供电线路中的电能表计20测得的相应电流值分别比对。在所述只在变压器系统的b相增设智能化CT50的情况，则将该CT50测得的电流值 同电能表计20在另两相测得的电流矢量和 在表计CPU比较电路28中进行比对，电能表计20当然也只须测量a相和c相的电流。以上所述增设智能化CT50，是增设在所述供电变压器系统的一次侧(高压侧)，所述CT50是开合式电流互感器。
本实用新型智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计20，参见图2，尤其是还包括与所述电能表计20配合使用、并且要安装在与所述电能表计20所在部位的同一变压器系统内而又不是同一处所的智能化CT即电流互感器50，见图3。该CT50包括A/D即模/数转换电路54、CPU即中央处理单元55，以及无线通信模块56。所述智能化CT50，见图7，包括A、B两个电流互感器，或者是同一磁芯上有A、B两个输出绕组，其中CTA用于测量电流值，CTB用于提供整个CT50所需控制电源。图7中IC 101是计量芯片，它接受CTA传送来的被测电流信号，进行A/D转换并将转换结果送至单片微处理器U2进行运算处理，运算后数据由无线收发模块U1发送至主CPU芯片IC1。
所述三相多功能电能表计20内增设表计CPU比较电路28、无线通信模块36和CPU通信接口，参见图2、图6、图8和图9。图2中电能表计20还包括电压计数器23、有功功率计数器24、无功功率计数器25和频率计数器26，它们都接受从模拟信号处理电路22分别输入的信号，并都经由SPI接口27输入表计CPU比较电路28。所述电能表计20的通信接口包括脉冲输出接口32、红外通信接口34和RS485通信接口35，它们都同表计CPU比较电路28建立双向信息交换通道。图6是无线通信模块36的原理电路图，图中U1是接收、发送一体的无线收发模块。无线信号由天线ANTENNA接收或发送，载波频率433千赫，其数据的收发控制和编码、解码，以及纠错均由单片微处理器U2完成。图8是计量部分原理电路图，图中IC101～103是计量芯片，其主要功能是将采集到的电流、电压信号进行运算并量化，为图9中的主CPU芯片IC1提供数据。图9是功能部分原理电路图，还包括汉化液晶显示屏33，它同表计CPU比较电路有双向信息交换通道，用于指示表计各种读数。主CPU芯片IC1将得到的数据进行分析、比较，然后输送给LCD即液晶显示屏33显示，输入EEPROM存储并可通过集成电路IC8进行数据的抄取。
所述CPU内的微程序被修改为使该电能表计20可以接收所述智能化CT50检测到的电流信号，同时进行比对，见图10的简明软件流程图。所述电能表计20的无线通信模块36与所述智能化CT50的无线通信模块56之间通过无线信道传送数据。
本实用新型电能计量装置的电流互感器CT50，其工作电源52、电流信号采集53、A/D转换54、CPU55、无线通信模块56以及天线57组合成一独立装置，且是便于安装的开合式电流互感器，其中心开口包括矩形的和圆形的。该CT装置具有将被测线路的电流参数转换成数字信号并通过天线57发射输出的功能。由于所述CT50工作时与被测量供电线路处在等同电位上，故无须对绝缘作特殊技术处理。实际使用时可采用专用的PDA即掌上电脑，通过无线方式设置所述CT50的变流比、地址码等参数。
考虑到在现场同时有高压和低压线路，为施工安全和方便安装，所述CT50设计成开合式结构。在实际使用中为降低造价和减少安装工作量，往往只须在现场安装一个CT即电流互感器。因为对于三相三线制，Ia→+Ib→+Ic→=0,]]>即Ia→+Ic→=-Ib→,]]>b相安装一个CT即可。在所述电能表计20内取 矢量和与CT50采集到的 进行比对即可。
在三相四线制的情况，Ia→+Ib→+Ic→=In,]]>可只在中线上加装一只CT。考虑到三相四线制供电，各相不可能完全平衡，故只要在中线上In大于2安，所述CT50即能可靠工作。
为了避免在小电流情况下错判，实际修改所述电能表计20中CPU的微程序时，可将被测三相电流中任一相电流必须大于其额定值的5％作为必要条件进行判定。
在表计CPU比较电路28中，比对差量ΔI超出预先设定的限值，可断定有故障了或有窃电行为发生，将立即报警。输出的报警信号，通过RS485串行接口、GPS网络、GSM短信息或无线负载控制等方式进行远程实时监控。
以下是本新型智能防窃电的电能计量装置最佳实施例所用各主要元器件明细表。
电路符号 名 称 型号、规格制造厂商IC 101～103 计量芯片 9105 南非SAMES公司IC 4～7、IC 14～17存储器24C128IC 2 掉电检测芯片 MAX708IC 1 主CPU芯片 UPD78P0308IC 8 通信电路 MAX485IC 12、13 分频器4040U1无线收发模块U2单片微处理器 AT90S231权利要求1.一种智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计(20)，其特征在于还包括与所述电能表计(20)配合使用、并且要安装在与所述电能表计(20)所在部位的同一变压器系统内而又不是同一处所的智能化CT即电流互感器(50)；该CT(50)包括A/D即模/数转换电路(54)、CPU即中央处理单元(55)，以及无线通信模块(56)；所述三相多功能电能表计(20)内增设表计CPU比较电路(28)、无线通信模块(36)和CPU通信接口，所述CPU内的微程序被修改为使该电能表计(20)可以接收所述智能化CT(50)检测到的电流信号，同时进行比对；所述电能表计(20)的无线通信模块(36)与所述智能化CT(50)的无线通信模块(56)之间通过无线信道传送数据。
2.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述三相多功能电能表计(20)还包括电压计数器(23)、有功功率计数器(24)、无功功率计数器(25)和频率计数器(26)，它们都接受从模拟信号处理电路(22)分别输入的信号，并都经由SPI接口(27)输入表计CPU比较电路(28)。
3.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述电能表计(20)的通信接口包括脉冲输出接口(32)、红外通信接口(34)和RS485通信接口(35)，它们都同表计CPU比较电路(28)建立双向信息交换通道。
4.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述电能表计(20)还包括汉化液晶显示屏(33)，它同表计CPU比较电路有双向信息交换通道，用于指示表计各种读数。
5.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述智能化CT(50)包括A、B两个电流互感器，或者是同一磁芯上有A、B两个输出绕组，其中CTA用于测量电流值，CTB用于提供整个CT(50)所需控制电源。
6.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述智能化CT(50)是设置在所述供电变压器系统的一次侧(高压侧)。
7.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于在所述供电变压器系统是三相四线制接线的情况，可以只在中线设置智能化CT(50)。
8.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述CT(50)，其工作电源(52)、电流信号采集(53)、A/D转换(54)、CPU(55)、无线通信模块(56)以及天线(57)组合成一独立装置。
9.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量装置，其特征在于所述CT(50)是开合式电流互感器，其中心开口包括矩形的和圆形的。
专利摘要智能防窃电的电能计量装置，包括三相多功能电能表计(20)，还包括与之配合使用、并且要安装在与该电能表计(20)所在部位的同一变压器系统内而又不是同一处所的智能化CT(50)，它包括A/D转换电路(54)、CPU(55)，以及无线通信模块(56)。所述电能表计(20)内增设表计CPU比较电路(28)、无线通信模块(36)和CPU通信接口。所述CPU内的微程序被修改为使该电能表计(20)可以接收所述智能化CT(50)检测到的电流信号，同时进行比对。表计(20)的通信模块(36)与CT(50)的通信模块(56)之间通过无线信道传送数据。同现有技术相比较，所述电能计量装置的突出优点在于，能够比较准确地侦测欺骗性使用电能，有效防范窃电行为发生。而且造价较低，结构简单、实用，现场安装方便。
文档编号G08C17/02GK2602382SQ02250810
公开日2004年2月4日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者王荣安 申请人:王荣安