专利名称：电度表多功能反窃电监护器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力计量用电度表的一种附加防窃电装置。一般电度表不加装反窃电监护装置，但随着电力供应的大量普及，电力紧张，为节约用电，防止用户不经计量表外使用电力负荷，近几年来国内外不少的人都研制反窃电装置。这些反窃电监护装器能够部分地有效防止用户表外用电现象的发生，但它们都存在如下一些问题一是对电力用户在电度表前进线端某处窃电(即所谓的“表前窃电”)不能监护；二是对发生的窃电现象不能进行“永久性记录”，即窃电者在管电人员查表前及时拆除窃电线路，在反窃电器上反映不出这一用户曾有过的窃电现象；其三是一般的反窃电监护装置不具备对用 电设备和电度表进行保护的功能。
本发明的目的在于提供一种新的多功能反窃电监护器。这种监护器运用了电子理论，它能监视“表前窃电”並能对窃电现象进行“永久性记录”。即这种记录不会因掉电再通或其它因素而自行消失，且这种监护器除了对自身的安全有完善的保护功能外。还具备限压、限流功能，可有效地保护电表和用户的各类用电设备的安全。
本发明的构思内容如下一种电度表多功能反窃电监护器，它由电源部份、隔离取样部分、放大整流部分、记录指示安全监护部分、输出保护电路、及接线端子排等六个部分组成。
其电源部分由变压器B1、桥式整流二极管D5～D8及滤波电容C8组成，B1的初级一端通过本装置的端子排上的E与市电中线相联，另一端则可通过两条支路取得电源其一是通过端子排的B端与电度表的相线进线端4相联，在原电表内部其端子4与用户线端5是相联的，使用本装置时要把端子4与5分开，而让端子4与端子1相联；其二是通过並联在变压器B3初级上的限幅二极管D1、D2与端子排上的C端从电度表相线出端3取得电源，正常工作时主要通过B1变压器的前一种接线线路供电。
其隔离取样部分又分为电压信号取样、电流信号取样和表前线路压降取样三个电路。
其中电压信号取样由升压变压器B2，並接在其初级的小电阻R2和接在其次级的BG1组成的三极管射极跟随器，变压器B2的初级通过端子排上的A、E端与电度表GAGE的电压线圈串联来取得一个很小的分压信号。
其中电流信号取样电路由升压隔离变压器B3、並联在初级的限幅二极管D1、D2，抗干扰电容C1和次级电路中的抗干扰电容C6组成。B3的初级通过端子排B、C端子与电度表的电流线圈並联来取得电流线圈自感电压信号。
表前线路压降取样电路由升压隔离变压器B4、並接在其初级的抗干扰电容C2和电阻R0、R1及其次级电路中的平衡分压电位器W组成。B4的初级一端与B3的初级相连接，另一端经保护电阻R1接到端子排上的D端，从D端向外引入了一条线路L3，L3的另一端接有反窃电电阻R0，通过R0接至供电干线的相线L1的N点，N点是位于市电相线与电表相线进线端1之间的某一点，B4的次级並接有电位器W，W的滑动接点与变压器B3的次级相联，抗干扰电容C6两端的交变电压为B3、B4次级端经电位器W分压后的平衡差模电压。
本构思所述的放大整流电路部分分为电压信号放大整流和差模信号放大整流电路两部分。
电压信号放大整流电路由接在变压器B2次级端的射极跟随器BG1和整流电路二极管D3、D4，电容C4 C9 C15，电阻R19组成。
差模信号放大器整流电路由电容C5，三极管BG2、BG3及其偏置电路和二极管D13、D14，电容C10、C12、C13，电阻17组成。
所述的记录指示安全监护部分由反相器、执行电路、指示电路、自锁功能电路和初始化电路组成。反相器由三极管BG4、电阻R18组成，执行电路由二极管D11、D12，三极管BG5，继电器J1，二极管D15和能完成记录功能的元件阻性许可证Fu组成，二极管D11、D12的两正极相联接，D12的负端接反相器BG4的集电极，D11的负端则接到BG5的基极，具有记录功能的元件阻性许可证Fu上印有供电部门特别标记的“许可证”字样和标识符号，並且涂有某种特定的颜色如白色等，一旦线路上用户有窃电现象发生，由于电流的作用，这种颜色就发生变化，即使用户自行拆除窃电线路，变化的颜色不会消失，留下永久的“记忆”，只有供电部门采取措施才能更换。
指示电路由继电器J1的一组触点J1b、运行指示灯D9、窃电指示灯D10及电阻R9组成。D9、D10两阴极相联接，並接入限流电阻R9而D9、D10的阳极分别接在继电器J1的一组触点J1b的常开、常闭点上。
自锁功能电路由电阻R10、二极管D16、大电容C14、弹片开关Kj组成，电阻R10、电容C14、二极管D16依次串联，C14通过Kj的触点与阻性许可证Fu並联。Kj是一种由两片弹性金属片Z1、Z2组成的开关。而两片金属片由于具有弹性而总是保持接触趋势，但安装后两金属片Z1、Z2之间有一绝缘块Kj1使其分开，绝缘物Kj1与本装置的外壳面板连在一起。
初始化电路由电阻R12、R13、电容C11组成，其中R12的 阻值很大，R13的阻值很小，C11与R12並联，起到“加速”作用。
所述的输出保护电路由限流保险丝Bx，过电压保护双向二极管Df消火花电容C3和故障指示器电阻R4，二极管D1组成，Bx两端並接有R4、D0组成的故障指示器，Bx的一端接至本装置端子排的C端，从电度表的相线出端3取得电源，Bx的另一端通过另一保险丝〔Bx1〕和继电器J1的触点J1a向端子排上的用户相线接线端G供电，双向管〔Df〕的一端与保险丝〔Bx1〕联接，另一端直接接于于中线端〔F〕，即〔Df〕跨接在输出相线与输出中线之间，正常情况下〔Df〕导通。
很显然，如果要求电度表的输出容量较大，则可由继电器J1的触点J1a来完成接通控制某一容量更大的中间继电器，以扩大向用户供电的容量。
本监护装置对外有七个端子A、B、C、D、E、F、G，其中A端接电度表的5号端子，B端接4号端子，C端接3号端子，D端通过线路L3串接一反窃电电阻R0，然后从R0出线接到市电相线L1与电度表中的某一点N上，E端为中线，F端和G端为用户接线端子，其中F为中线，G为相线。
以上所述的电度表多功能反窃电监护器，单个使用时，可对单相用电进行监护，当三个组装时，可对三相用电进行监护。
本发明的优点在于其具有8种反窃电监护功能①对于不经由电度表的“表前窃电”行为有监护作用，当这种窃电功率达8瓦特左右时，继电器J1释放切断用户接线端子G上的供电。②能在切断供电的同时对窃电行为作“永久记录”——供电许可证Fu烧毁或明显变色。③同时它具有两种工作方式供供电部门选择即断电后不能自动恢复供电和断电后能自动恢复供电两种安装方法。④这种监护器由于装有弹性开关Kj。如用户私自拆开本仪器外盖，企图修改电路参数，本监护器亦能动作並记录拆盖行为。⑤由于加入反窃电电阻R0等的保护作用，对私自打开或企图甩掉电度表的行为亦能动作並予记录。⑥如用户私自改接本监护器，企图破坏其正常工作而进行窃电，本装置亦会切断供电。⑦另外本监护器具有超负荷保护功能，当用户负载容量超过电表容量，过流保护保险丝Bx熔断，指示灯D1发光。⑧当外线电压升到250伏及以上时，本装置也能切断用户供电，〔Bx1〕会熔断，对用户的用电设备进行有效的保护。本装置，生产设备简单，不需要任何专用设备，投资少、造价低，可以进行无调试生产。对电表不要进行任何改进，仅需调整电度表出线端子的一根接线，因此，它是一种功能齐全，有效的反窃电监护装置。
现结合附图，对本发明作进一步详细描述。
附
图1是本发明的结构方框图。
附图2是本发明的线路原理图。
图1中，〔L1〕、〔L2〕为市电供电线路，电度表〔GAGE〕为市场生产供应的普通电度表，将原电度表接线端子〔4〕、〔5〕是並联的，在本发明中，将端子〔4〕拆下，改接到原电度表端子〔1〕上。
从图1可见，本发明由电源部分、隔离取样部分、放大整流部分、记录指示安全监护部分、输出保护电路及接线端子等6个部分组成。结合图2对本发明的线路连接，结构及工作原理作进一步说明。
本发明的电源部分由变压器〔B1〕、桥式整流管〔D5〕、〔D6〕、〔D7〕、〔D8〕及滤波电容〔C8〕组成，〔B1〕的初级与端子排的中线端子〔E〕相联，另一端可通过端子〔B〕与电度表相线端子〔4〕相联，另外也可通过变压器〔B3〕上的限幅二极管〔D1〕、〔D2〕与端子〔C〕相联接取得电源。
其隔离取样部分为电压信号取样、电流信号取样和表前线路压降取样。其中电压信号取样由变压器〔B2〕，並接在其初级的电阻〔R2〕和接在其次级的三极管〔BG1〕组成，电流信号取样由升压隔离变压器〔B3〕限幅二极管〔D1〕、〔D2〕抗干扰电容〔C1〕和〔C6〕组成，表前线路压降取样由升压隔离变压器〔B4〕，电阻〔R0〕、〔R1〕、电容〔C1〕及平衡分压电位器〔W〕组成。电阻〔R0〕叫“反窃电电阻”，其一端接在供电干线〔L1〕至电度表的进线端子〔1〕上，接点为〔N〕，另一端通过线路〔L3〕接到监护器的端子〔D〕上。
放大整流部分分电压信号放大整流电路和差模信号放大整流电路两部分，电压放大整流电路由接在变压器〔B2〕次级的三极管〔BG1〕和整流用二极管〔D3〕、〔D4〕，电容〔C4〕、〔C9〕、〔C5〕，电阻〔R19〕组成。差模信号放大整流电路由电容〔C5〕，三极管〔BG2〕〔BG3〕及偏置电路和二极管〔D13〕、〔D14〕，电容〔C10〕、〔C12〕〔C13〕，电阻〔R17〕组成。
记录指示安全监护部分由反向器三极管〔BG4〕、电阻〔R18〕，执行电路二极管〔D11〕、〔D12〕，三极管〔BG5〕，继电器〔J1〕、二极管〔D15〕，完成记录功能的元件阻性许可证〔Fu〕；指示电路继电器〔J1〕的一组触点〔J1b〕，运行指示灯〔D9〕，窃电指示灯〔D10〕电阻〔R9〕；自锁功能电路电阻〔R10〕，二极管〔D16〕，大电容〔C14〕，有弹性的两金属片〔Z1〕、〔Z2〕及绝缘块〔Kj1〕组成的弹簧开关〔Kj〕；初始化电路由电阻〔R12〕、〔R13〕，电容〔C11〕等组成。
输出保护电路由保险丝〔Bx〕，双向二极管〔Df〕，电容〔C3〕、故障指示器电阻〔R4〕及指示灯〔D1〕，以及继电器〔J1〕的另一组触头〔J1a〕组成。
本监护器对外有7个接线端子〔A〕、〔B〕、〔C〕、〔D〕、〔E〕、〔F〕、〔G〕，分别与电度表的出线端子〔5〕、〔4〕、〔3〕、〔1〕及供电中线〔L2〕相连接，本监视器外还附加有一容量小于〔Bx〕的保险丝〔Bx1〕。
以上结构的接线方法在本说明书的构思中已作出说明，並由附图2明确示出，现对本发明的工作原理作出叙述。
正常工作时，变压器〔B2〕从电表电压线圈中取得一电压分值，经三极管〔BG1〕隔离放大后，二极管〔D3〕、〔D4〕整流，电容〔C15〕两端有＋1.4伏的直流电压，同时由于电容〔C6〕两端在正常工作时无交变电压存在，故〔BG2〕、〔BG3〕组成的放大器无输出，〔D13〕〔D14〕无直流输出，〔BG4〕截止，〔D12〕截止，所以〔D11〕导通，〔BG5〕亦导通，〔J1〕吸合，其触点〔J1b〕使〔D9〕导通发光，指示有电，触点〔J1a〕亦在输出导通位置，端子〔G〕有电输出。
发生窃电时，不论是不经电表从电表前方某处〔Q〕接负载窃电，还是断开本监护器的分压线圈，或者是在电度表的电压线圈上串联大电阻；或者在电度表的电流线圈上並联分流器甚至改电度表的电流线圈短路；或断开电度表和本监护器的端子排上的某一引线；或使端子排上的引线短路等等的窃电行为，都会导致或者使变压器〔B3〕〔B4〕次级有差模信号输出，使整流管〔D13〕、〔D14〕的直流成分引起〔BG4〕导通，输出低电平，使〔D12〕导通；或者使变压器〔B2〕次级无输出而导致〔C15〕两端的直流电压降到地电平零伏，这两种情况都会使〔BG5〕截止，继电器〔J1〕释放，其触点〔J1b〕使用电运行指示灯〔D9〕断开熄灭並导通〔D10〕，发出“窃电指示信号”，〔J1a〕则断开用户电源线端子〔G〕，停止供电，与此同时有大电流通过〔R10〕和元件阻性许可证〔Fu〕，〔Fu〕发热改变颜色或完全烧坏，从而记录下了本次窃电事实。这时，如果电路中〔BG5〕的发射极与接点〔b〕〔d〕相连，则只要用户拆去窃电线路，就可恢复正常供电；如果〔BG5〕的发射极是与接点〔a〕、〔p〕相连，则即使用户拆去窃电线路也不会恢复供电，只有待供电部门更换Fu后才能恢复供电，但不论是连接〔b〕〔d〕或〔a〕、〔p〕，〔Fu〕的颜色已变，不会恢复原来的本色，从而得到窃电事实的永久记录，〔b〕、〔d〕或〔a〕、〔p〕如何连接，由供电部门在本装置投入使用时决定。本专利所述的元件阻性许可证〔Fu〕可以是一种“小容量高欧快烧型熔丝”，在这种熔丝上涂上白色油漆，並盖上供电部门的印章，当发电窃电时，本监护器动作会使〔Fu〕明显改变颜色或烧断，以使本次窃电事实作为永久记录。
本监护器的自锁功能是这样实现的当用户打开本监护器，修改内部接线时，由于弹片开关Kj的绝缘块〔Kj1〕装在仪器的盖子上，拉开盖子则〔Kj1〕松开，两金属片〔Z1〕、〔Z2〕接触，这样大电容〔C14〕经〔Z1〕〔Z2〕向〔Fu〕放电，使〔Fu〕烧坏变色，从而记录这种窃电行为。〔C14〕在平时充满了电荷，〔D16〕处于反向截止，故平时〔C14〕上的电荷能一直维持，而且能够维持在几十个小时内还有足够的能量烧坏〔Fu〕，故即使供电部门将用户停电几十小时，或用户自行停电几十小时后想去修改本监护器的线路也是不可能的，其自锁功能继续有效。
当用户负荷过大，超出电度表额定电流，或供电电网电压过高(高于250伏特)时，本电路亦能起到保护作用。因为本监护器有两个熔断保险丝〔Bx〕和〔Bx1〕，其中〔Bx〕位于本装置内部，用户不能自行更换，其容量大约为电度表容量的2～2.5倍，而〔Bx1〕装于本监护器的外壳上，其容量小于〔Bx〕，如发生过载烧断，用户可自行更换。如果用户用导线或大熔丝换下〔Bx1〕，这时负荷过大则〔Bx〕会熔断，故障指示灯〔D0〕发光，另一方面如因电网电压升高致250伏时，保护二极管〔Df〕会在微秒级内导通，〔Bx1〕抢先熔断，保护用户电器的安全。
对有人企图修改本监护器或使其失效时，本监护器亦能作出有效面迅速的反应，因为正常工作时，本监护器只消耗毫瓦级的小功率，並且其电源取自电度表的前方，当有人企图用断开〔B〕端，使本监护器失电而停止工作，这时，本监护器将会通过〔D1〕、〔D2〕从电度表后方获得电源，监护器仍然能有效地工作。另一方面，有人企图打开本监护器的外壳对线路进行修改时，如前所述，监护器会把这种行为作为窃电处理。
本监护器采用继电器〔J1〕吸合供电，以保证当监护器因某种原因失效时〔J1〕自然释放断开用户供电，这就要求在掉电后再通过能保证〔J1〕的触点，由常闭到常开转换要快，以免多次大电流冲击〔Fu〕，使其变色，造成“误判窃电”。本装置中在三极管〔BG5〕的基极串接有电阻〔R12〕和〔R13〕，电阻〔R12〕的阻值很大，平时〔R12〕不能向三极管〔BG5〕提供足够的基极电流，但每当本装置在电路刚接通的瞬间，由于〔C11〕的作用，促使〔BG5〕立即“加速”导通，使继电器〔J1〕很快吸合，加快了〔J1〕的动作速度，但〔J1〕吸合后〔C11〕充电结束，〔BG5〕的基流由〔D11〕支路提供。
本监护器安装时，仅需把原电度表内部的中线进线端子〔4〕与出线端子〔5〕断开，停止端子〔4〕与电度表的相线端子〔1〕相连接，然后按线路图使原电表与本监护器联接，用户供电从本监护器的〔G〕〔F〕端子获得。本监护器安装在电表附近，适应于各类单相、三相电度表的反窃电监护。
权利要求1.一种电度表多功能反窃电监护器，其特征在于它由电源部分、隔离取样部分、放大整流部分、记录指示安全监护部分、输出保护电路及接线端子排所组成。
2.如权利要求1所述的监护器，其特征在于所述的电源部分由变压器〔B1〕，桥式整流管〔D5〕、〔D6〕、〔D7〕、〔D8〕，及滤波电容〔C8〕组成，〔B1〕的初级一端通过本装置的端子排上的端子〔E〕与市电中线〔L2〕相联，另一端则可联两条支路其一是通过端子〔8〕与原电表的相线进线端子〔4〕相连，其二是通过并联在变压器〔B3〕初级上的限幅二极管〔D1〕、〔D2〕与端子排上的端子〔C〕从电度表相线出端〔3〕相联结。
3.如权利要求1所述的监护器，其特征在于所述的隔离取样部分由电压信号取样电路、电流信号取样电路和表前线路压降取样电路组成，电压取样电路由升压变压器〔B2〕，并接在其初级的小电阻〔R2〕、和接在其次级的三极管〔BG1〕组成的射极跟随器所组成，变压器〔B2〕的初级通过端子排上的〔A〕、〔E〕端子与电度表〔GAGE〕的电压线圈串联，电流取样电路由升压隔离变压器〔B3〕，并联在其初级的限幅二极管〔D1〕、〔D2〕，抗干扰电容〔C1〕和次级电路中的抗干扰电容〔C6〕组成，〔B3〕的初级通过端子排〔B〕、〔C〕端子，与电度表的电流线圈并联，表前线路压降取样电路由升压隔离变压器〔B4〕、并联在初级的抗干扰电容〔C2〕和电阻〔R0〕、〔R1〕及其次级电路中的平衡分压电位器〔W〕组成，〔B4〕的初级一端与〔B3〕的初级相连接，另一端则经保护电阻〔R1〕接到端子排上的端子〔D〕上，从〔D〕向外引入了一条线路〔L3〕，〔L3〕的另一端接有一反窃电电阻〔R0〕，通过〔R0〕接至由市供电线〔L1〕的点〔M〕引到电度表〔GAGE〕的端子〔1〕的连线中的某一点〔N〕上。〔B4〕的次级并接有电位器〔W〕，〔W〕的滑动接点与变压器〔B3〕的次级相连。
4.如权利要求1所述的监护器，其特征在于所述的放大整流部分分为电压信号放大整流电路和差模信号放大整流电路，电压信号放大整流电路由接在变压器〔B2〕次级端的射极跟随器〔BG1〕和整流电路二极管〔D3〕、〔D4〕、电容〔C4〕、〔C9〕、〔C15〕电阻〔R19〕组成，差模信号放大整流电路由电容〔C5〕、三极管〔BG2〕、〔BG3〕及其偏置电路和二极管〔D13〕、〔D14〕、电容〔C10〕、〔C12〕、〔C13〕电阻〔R17〕组成。
5.如权利要求1所述的监护器，其特征在于所述的记录指示安全监护部分由反相器、执行电路、指示电路、自锁功能电路和初始化电路组成，反相器由三极管〔BG4〕、电阻〔R18〕组成，执行电路由二极管〔D11〕和〔D12〕，三极管〔BG5〕，继电器〔J1〕，二极管〔D15〕和能完成记录功能的元件阻性许可证〔Fu〕组成，二极管〔D11〕、〔D12〕的两正极相联接，〔D12〕的负端接反相器〔BG4〕的集电极，〔D11〕的负端则接到〔BG5〕的基极，具有记录功能的元件阻性许可证〔Fu〕之上印有供电部门特别标记的“许可证”字样和其他识别标记，并且涂有某种特定的颜色如白色。指示电路由继电器〔J1〕的一组触点〔J1b〕、运行指示灯〔D9〕，窃电指示灯〔D10〕及电阻〔R9〕组成，〔D9〕、〔D10〕的两阴极相连接并接入限流电阻〔R9〕，而〔D9〕、〔D10〕的阳极分别接在继电器〔J1〕的一组触点〔J1b〕的常开、常闭点上，自锁功能电路由电阻〔R10〕，二极管〔D16〕、大电容〔C14〕，弹性开关〔Kj〕组成，电阻〔R10〕、电容〔C14〕，二极管〔D16〕依次串联。〔C14〕通过〔Kj〕的金属片〔Z1〕、〔Z2〕与阻性许可证〔Fu〕并联，弹簧开关〔Kj〕是一种由两片弹性金属片〔Z1〕、〔Z2〕组成的开关。〔Z1〕、〔Z2〕总是保持接触的趋势，但安装后〔Z1〕、〔Z2〕之间有一绝缘块〔Kj1〕使它们分开。〔Kj1〕不固定在线路板上，而是安装在本监护器外壳面板上，合上面板就使〔Z1〕、〔Z2〕脱离接触，处于阻断状态。初始化电路由电阻〔R12〕、〔R13〕，电容〔C11〕组成，其中〔R12〕的阻值很大，〔R13〕的阻值较小，〔C11〕与〔R12〕并联安装。
6.如权利要求1所述的监护器，其特征在于所述的七个端子〔A〕、〔B〕、〔C〕、〔D〕、〔E〕、〔F〕、〔G〕。其中〔A〕接电度表的端子〔5〕，〔B〕接电度表的端子〔4〕，〔C〕接电度表的端子〔3〕，〔D〕通过线路〔L3〕与一反窃电电阻〔R0〕串联，然后从〔R0〕出线接到市电相线〔L1〕与电表相线进线中的某一点〔N〕上。〔E〕为中线端子，与本监护器的出线中线端子〔F〕相连接，〔G〕为本监护器出线相线端子。
专利摘要一种电度表多功能反窃电监护器，它由电源部分、隔离取样部分、放大整流部分、记录指示安全监护部分、输出保护电路及接线端子排所组成。共有8种功能，可以对用户表前窃电、表上窃电，甩掉电表或监护器或企图修改监护器线路达到窃电的等窃电行为进行有效的监护，同时装有“窃电永久性记录”装置，并有过流，过压保护功能，安装简单，是一种非常适用的反窃电装置。
文档编号G01R11/24GK2060890SQ8921157
公开日1990年8月22日 申请日期1989年9月4日 优先权日1989年9月4日
发明者陈伟建 申请人:陈伟建