专利名称：一种电能表及其防窃电电路的制作方法
技术领域：
本发明属于电カ电子计量领域，尤其涉及ー种电能表及其防窃电电路。
背景技术：
目前，在电カ系统中，通过对电力终端中的电流互感器二次侧进行短路连接窃电是ー种常见的窃电方法。为了能够对窃电行为实现检测，现有的防窃电技术是通过在电流互感器处加入耦合线圈，利用该耦合线圈检测电流互感器二次侧回路的感抗变化，并通过该感抗变化判断电流互感器二次侧的连接状态，从而得知是否发生窃电行为。然而，在上述的防窃电技术中，耦合线圈中的磁介质在电流互感器二次侧的大电流作用下，其磁导率会随电流大小的 变化而变化，而磁导率的改变会直接影响耦合线圈中初级感抗和次级感抗的同时变化，这样，即使发生窃电行为，也无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确的检測。因此，现有的防窃电技术存在无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确检测的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能表防窃电电路，g在解决现有的防窃电技术存在的无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确检测的问题。本发明是这样实现的，一种电能表防窃电电路，与外部的电量计算电路相连接，包括电流互感器，所述电流互感器的二次侧与用于接入交变电流的电感连接，所述电能表防窃电电路还包括滤波单元，与所述电流互感器相连接，用于对所述电流互感器的第一次级电感在电磁振荡时产生的矩形脉冲波进行滤波；波形调整单元，与所述滤波単元相连接，用于对经过滤波后的矩形脉冲波进行波形调整，去除所述矩形脉冲波中夹杂的干扰信号；微处理単元，与所述波形调整单元相连接，用于根据所述波形调整单元输出的矩形脉冲波进行频率检测，当所述电流互感器二次侧的交变电流处于过零点状态时，判断所述矩形脉冲波的频率是否发生变化。本发明的另一目的在于提供ー种包括所述电能表防窃电电路的电能表。 在本发明中，通过在电カ终端处采用所述滤波単元、所述波形调整单元以及所述微处理器与所述电流互感器配合组成电能表防窃电电路，当所述电流互感器二次侧的交变电流位于其过零点区域吋，对所述矩形脉冲波的频率变化进行检测，准确判断所述电流互感器二次侧的连接状态，以达到对窃电行为进行全方位监控的目的，从而解决了现有的防窃电技术存在的无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确检测的问题。
图I是本发明实施例提供的电能表防窃电电路的模块结构图；图2是本发明实施例提供的电能表防窃电电路的示例电路结构图；图3是本发明实施例提供的电流互感器二次侧交变电流示意图；图4是本发明实施例提供的电流互感器的次级输出的矩形脉冲波的频率与其ニ次侧输入的交变电流的变化关系示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。图I示出了本发明实施例提供的防窃电电路的模块结构图，为了便于说明，仅示 出了与本发明实施例相关的部分，详述如下电能表防窃电电路100与外部的电量计算电路200相连接，包括电流互感器101，电流互感器101的二次侧300与用于接入交变电流的电感L5连接，电能表防窃电电路100还包括滤波单元102，与电流互感器101相连接，用于对电流互感器101的第一次级电感L2在电磁振荡时产生的矩形脉冲波进行滤波；波形调整单元103，与滤波单元102相连接，用于对经过滤波后的矩形脉冲波进行波形调整，去除矩形脉冲波中夹杂的干扰信号；微处理単元104，与波形调整单元103相连接，用于根据波形调整单元103输出的矩形脉冲波进行频率检测，当电流互感器101的二次侧300的交变电流处于过零点状态时，判断矩形脉冲波的频率是否发生变化。电能表防窃电电路100进ー步包括报警单元105，与微处理单元104相连接，用于当电流互感器101的二次侧300的连接状态发生变化时，实行窃电行为声音报警。电流采样单元106，与电流互感器101的第二次级电感L4及电量计算电路200相连接，用于对电流互感器101的次级耦合电流进行采样。电量计算电路200接收电流采样単元106输出的采样电流，并将其与电カ终端电压结合在一起，通过电量计算得到用户的电量消耗，因此，能够达到从电量监控的角度判断是否出现窃电行为，提高了整个电能表防窃电电路的性能。图2示出了本发明实施例提供的电能表防窃电电路的示例电路结构图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下在本发明实施例中，电感L5的第一端和第二端分别接市电交流正端+和市电交流负端_，电流互感器101的第一初级电感LI的第一端和第二初级电感L3分别与电感L5的第一端和第二端连接，电流互感器101的第一初级电感LI的第二端接第二初级电感L3的
笛——嫂兎ュ而。作为本发明ー实施例，滤波单元102包括电容Cl和电容C2，电容Cl的第一端接电流互感器101的第一次级电感L2的第一端，电容Cl的第二端同时与电容C2的第一端和地相连接，电容C2的第二端接电流互感器101的第一次级电感L2的第二端。
作为本发明ー实施例，波形调整单元103包括反相器IVl和反相器IV2，反相器IVl的输入端接电容C2的第二端，反相器IVl的输出端同时与电容Cl的第一端及反相器IV2的输入端相连接。作为本发明ー实施例，微处理单元104包括89S51单片机、晶振CRTl、电容C3及电容C4，89S51单片机的第一通用输入输出ロ Pl. 0接反相器IV2的输出端，89S51单片机的接地端GND同时与反相器IVl的输入端和地相连接，晶振CRTl的第一端同时与89S51单片机的第一晶振引脚XTALl及电容C3的第一端相连接，晶振CRTl的第二端同时与89S51单片机的第二晶振引脚XTAL2和电容C4的第一端相连接，电容C3的第二端同时与电容C4的第ニ端和地相连接，89S51单片机的电源端VCC接 5V电源。作为本发明ー实施例，报警单元105包括电阻Rl和扬声器SP，电阻Rl的第一端接5V电源，扬声器SP的电源端接电阻Rl的第二端，扬声器SP的负电源端接89S51单片机的第二通用输入输出口 P2. O。作为本发明一实施例，电流米样单兀106为一米样电阻Rl,米样电阻Rl连接于电流互感器101的第二次级电感L4的第一端和第二端之间，且采样电阻Rl的第一端接电量计算电路200的输入端，采样电阻Rl的第二端接地。电能表防窃电电路100的工作原理如下电流互感器101的二次侧300的交变电流的峰值会随电感L5两端的电路连接状态而发生变化，但交变电流过零点区域的位置是始终不变的，如图3所示。图3是以50Hz交变电流为例说明电流互感器101的二次侧300的交变电流的正负周期变化，其中，交变电流的ー个周期为20ms。由于电流互感器101的第一初级电感LI和第一次级电感L2以及电感L5的电感量是随电流互感器101 二次侧的交变电流大小的变化而变化的，而电感量的变化又会使电流互感器101的第一次级电感L2、电容Cl及电容C2组成的振荡回路在电磁振荡时产生的矩形脉冲波的频率发生变化，如图4所示，交变电流处于过零点区域吋，矩形脉冲波的频率最小，所以，当电流互感器101的二次侧300被短接时，电感L5的电感量会减小，电流互感器101的第一初级电感LI和第一次级电感L2的电感量在交变电流过零时均保持不变，于是，电流互感器101的第一初级电感LI和第一次级电感L2以及电感L5三者的电感量总和减小，从而使电流互感器101的初次级等效感抗减小，则电容Cl的第一端输出的矩形脉冲波的频率变大，89S51单片机以每20ms为ー个时间间隔连续接收矩形脉冲波，当检测到矩形脉冲波于交变电流过零时频率变大，则会从其第二通用输入输出ロ P2. 0输出低电平触发扬声器SP发出声音报警,告知用户有窃电行为发生。在电流互感器101的300 二次侧发生短接时，此处的电流大小也会发生变化，采样电阻R2通过电流互感器101的第二次级电感L4对电流互感器101的二次侧300的电流进行采样，然后将采样电流输入电量计算电路200，由电量计算电路200经过电量计算判断用户电量消耗是否发生异常，从而得知是否发生窃电行为。本发明的另一目的还在于提供ー种包括上述电能表防窃电电路100的电能表。在本发明实施例中，通过在电力终端处采用滤波单元102、波形调整单元103以及微处理单元104与电流互感器101配合组成电能表防窃电电路，当所电流互感器101的ニ次侧300的交变电流位于其过零点区域时，对电流互感器101次级输出的矩形脉冲波的频率变化进行检测，准确判断电流互感器101的二次侧300的连接状态，以达到对窃电行为进行全方位监控的目的，从而解决了现有的防窃电技术存在的无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确检测的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电能表防窃电电路，与外部的电量计算电路相连接，包括电流互感器，所述电流互感器的二次侧与用于接入交变电流的电感连接，其特征在于，所述电能表防窃电电路还包括 滤波单元，与所述电流互感器相连接，用于对所述电流互感器的第一次级电感在电磁振荡时产生的矩形脉冲波进行滤波； 波形调整单元，与所述滤波单元相连接，用于对经过滤波后的矩形脉冲波进行波形调整，去除所述矩形脉冲波中夹杂的干扰信号； 微处理单元，与所述波形调整单元相连接，用于根据所述波形调整单元输出的矩形脉冲波进行频率检测，当所述电流互感器二次侧的交变电流处于过零点状态时，判断所述矩形脉冲波的频率是否发生变化。
2.如权利要求I所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述电能表防窃电电路还包括 报警单元，与所述微处理单元相连接，用于当所述电流互感器的二次侧300的连接状态发生变化时，实行窃电行为声音报警。
电流采样单元，与所述电流互感器的第二次级电感L4及所述电量计算电路相连接，用于对所述电流互感器的次级耦合电流进行采样。
3.如权利要求I或2所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述滤波单元包括电容Cl和电容C2，所述电容Cl的第一端接所述电流互感器的第一次级电感L2的第一端，所述电容Cl的第二端同时与所述电容C2的第一端和地相连接，所述电容C2的第二端接所述电流互感器的第一次级电感L2的第二端。
4.如权利要求I或2所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述波形调整单元包括反相器IVl和反相器IV2，所述反相器IVl的输入端接所述电容C2的第二端，所述反相器IVl的输出端同时与所述电容Cl的第一端及所述反相器IV2的输入端相连接。
5.如权利要求I或2所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述微处理单元包括89S51单片机、晶振CRT1、电容C3及电容C4，所述89S51单片机的第一通用输入输出口接所述反相器IV2的输出端，所述89S51单片机的接地端同时与所述反相器IVl的输入端和地相连接，所述晶振CRTl的第一端同时与所述89S51单片机的第一晶振引脚及所述电容C3的第一端相连接，所述晶振CRTl的第二端同时与所述89S51单片机的第二晶振引脚和所述电容C4的第一端相连接，所述电容C3的第二端同时与所述电容C4的第二端和地相连接，所述89S51单片机的电源端接5V电源。
6.如权利要求I或2所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述报警单元包括电阻Rl和扬声器SP，所述电阻Rl的第一端接5V电源，所述扬声器SP的电源端接所述电阻Rl的第二端，所述扬声器SP的负电源端接所述89S51单片机的第二通用输入输出口。
7.如权利要求I或2所述的电能表防窃电电路，其特征在于，所述电流采样单元为一采样电阻Rl，所述采样电阻Rl连接于所述电流互感器的第二次级电感L4的第一端和第二端之间，且所述采样电阻Rl的第一端接所述电量计算电路的输入端，所述采样电阻Rl的第二端接地。
8.—种电能表,其特征在于，所述电能表包括如权利要求I至7任意一项所述的电能表防窃电电路。
全文摘要
本发明属于电力电子计量领域，提供了一种电能表及其防窃电电路。在本发明中，通过在电力终端处采用滤波单元、波形调整单元以及微处理器与电流互感器配合组成电能表防窃电电路，当电流互感器二次侧的交变电流位于其过零点区域时，对电流互感器次级输出的矩形脉冲波的频率变化进行检测，准确判断电流互感器二次侧的连接状态，以达到对窃电行为进行全方位监控的目的，从而解决了现有的防窃电技术存在的无法对电流互感器二次侧的连接状态进行准确检测的问题。
文档编号G01R11/24GK102866273SQ20121036375
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者陈志伟 申请人:陈志伟