专利名称：智能防窃电的电能计量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量电功率时间积分的方法，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方法和装置。
背景技术：
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
本发明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方法和装置。本发明解决所述技术问题的技术方案是，提出一种智能防窃电的电能计量方法，该方法包括步骤A.在供电变压器系统内装用三相多功能电能表计；尤其还包括步骤B.在所述变压器系统内、在装用所述电能表计的同一相供电线路中，或只在该变压器系统的b相线路中增设智能化CT即电流互感器，其内包括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；C.在所述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，并适当修改CPU内的程序，使所述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；D.所述智能化CT测得所述变压器系统内的电流值，通过A/D转换电路量化，再经由无线通信模块发送；E.所述电能表计借助无线通信模块接收从CT发送来的数字电流信号，在表计CPU比较电路中与该电能表计测得的电流值比对；F.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，同时输出报警信号。
本发明用于解决所述技术问题的技术方案还有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、但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，本发明方法的突出优点在于，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。而且本发明装置造价较低，结构简单、实用，现场安装方便，具有大面积推广价值。
图1是描述本发明方法的总体逻辑框图；图2是本发明智能防窃电的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是本发明智能防窃电的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是使用本发明方法时，只在变压器系统b相线路中增设CT50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，使用本发明方法时只在中线接入CT50的电路连接原理图，图中30是现有技术电能表；图6是本发明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是本发明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。
具体实施例方式
以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述本发明智能防窃电的电能计量方法，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的情况，还可以是只在二次侧的中线增设智能化CT50，参见图5。本发明智能防窃电的电能计量方法总体逻辑框图见图1，包括步骤A.在供电变压器系统内装用三相多功能电能表计20；尤其是还包括步骤B.在所述变压器系统内、在装用所述电能表计20的同一相供电线路中，或只在该变压器系统的b相线路中增设智能化CT即电流互感器50，其内包括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；C.在所述电能表计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，并适当修改CPU内的程序，使所述电能表计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；D.所述智能化CT50测得所述变压器系统内的电流值，通过A/D转换电路54量化，再经由无线通信模块56发送；
E.所述电能表计20借助无线通信模块36接收从CT50发送来的数字电流信号，在表计CPU比较电路28中与该电能表计20测得的电流值比对；F.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，同时输出报警信号。
所述步骤B，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。所述供电变压器系统如果是三相四线制的情况，该步骤B还可以是只在二次侧的中线增设智能化CT50。在所述只在变压器系统的b相增设智能化CT50的情况，须将该CT50测得的电流值 同电能表计20在另两相测得的电流值矢量和 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。所述步骤B，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。
本发明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和图7。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IC101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Ul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路、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。
以下是本发明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IC101～103 计量芯片 9105 南非SAMES公司IC4～7、IC14～17 存储器 24C128IC2 掉电检测芯片 MAX708IC1 主CPU芯片 UPD78P0308IC8 通信电路 MAX485IC12、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方法，包括步骤A.在供电变压器系统内装用三相多功能电能表计(20)；其特征在于还包括步骤B.在所述变压器系统内、在装用所述电能表计(20)的同一相供电线路中，或只在该变压器系统的b相线路中增设智能化CT即电流互感器(50)，其内包括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)；C.在所述电能表计(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，并适当修改CPU内的程序，使所述电能表计(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；D.所述智能化CT(50)测得所述变压器系统内的电流值，通过A/D转换电路(54)量化，再经由无线通信模块(56)发送；E.所述电能表计(20)借助无线通信模块(36)接收从CT(50)发送来的数字电流信号，在表计CPU比较电路(28)中与该电能表计(20)测得的电流值比对；F.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，同时输出报警信号。
2.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量方法，其特征在于所述步骤B，在所述变压器系统的每一相都增设智能化CT(50)的情况，须将该CT(50)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。
3.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量方法，其特征在于所述供电变压器系统是三相四线制的情况，所述步骤B还可以是只在二次侧的中线增设智能化CT(50)。
4.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量方法，其特征在于所述步骤B，在只在所述变压器系统的b相增设智能化CT(50)的情况，须将该CT(50)测得的电流值 同电能表计(20)在另两相测得的电流值矢量和 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。
5.按照权利要求1所述的智能防窃电的电能计量方法，其特征在于所述步骤B，所述增设智能化CT(50)，是增设在所述供电变压器系统的一次侧(高压侧)，所述CT(50)是开合式电流互感器。
6.一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。
7.按照权利要求6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)。
8.按照权利要求6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。
9.按照权利要求6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。
10.按照权利要求6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。
全文摘要
智能防窃电的电能计量方法，是在变压器系统内原接入电能表计处换用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，并在该系统一次侧(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，在系统是三相四线制时，可以只在二次侧中线增设。所述CT50包括A/D转换54、CPU55及无线通信模块56。所述表计20内增设CPU比较电路28和无线通信模块36。CT50测得的电流值发送至表计20，在比较电路28内比对，比对差量超出预定值，可断定有故障或有窃电行为发生，将立即报警。所述方法的突出优点是，能比较准确地侦测欺骗性使用电能，有效防范窃电行为发生。而且使用该方法的装置造价较低，简单实用，现场安装方便。
文档编号G01R22/00GK1419131SQ02149698
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者王荣安 申请人:王荣安