基于實時監(jiān)測的便攜式防盜電裝置設(shè)計

宋超　劉彥

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，竊電現(xiàn)象日益嚴(yán)重，由竊電造成的電能損耗已成為電網(wǎng)線損中極其重要的組成部分。而目前竊電手段先進(jìn)，發(fā)現(xiàn)難、舉證難，缺少有效便捷的監(jiān)測裝置。設(shè)計一款線上采電的防竊電監(jiān)測裝置，在配電柜進(jìn)線端檢測用戶用電狀態(tài)并儲存相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷是否存在竊電行為。該設(shè)計無需充電及外置電源，體積小，操作簡單，高效準(zhǔn)確。

Abstract： With the development of the economy， the phenomenon of electricity theft is becoming more and more serious. The power loss caused by electricity theft has become an extremely important part of the power line loss. At present， the methods of stealing electricity are advanced， and it is difficult to find and prove， and there is no effective and convenient monitoring device. This paper designs an electricity anti-theft monitoring device for online power transmission to detect the user's power consumption status at the incoming end of the power distribution cabinet and store relevant data to determine whether there is a power stealing behavior. The design requires no charging and external power supply， and it has small size， simple operation， high efficiency and accuracy.

關(guān)鍵詞：實時監(jiān)測;便攜式防盜電裝置;設(shè)計

Key words： real-time monitoring;portable electricity anti-theft device;design

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）35-0186-02

0? 引言

長期以來，主要的竊電方式多為通過電表改造，減小電量測量值。隨著電能計量設(shè)備的發(fā)展與完善，如今大部分竊電用戶通過在配電柜的進(jìn)線端引線，掛接用電設(shè)備，避免電流流經(jīng)電流表產(chǎn)生計費，達(dá)到竊電目的。針對以上竊電手段，設(shè)計一款竊電監(jiān)測設(shè)備，無需外接電源及充電，具有線路采電、攜帶方便、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點，可對用戶用電量進(jìn)行準(zhǔn)確測量，通過數(shù)據(jù)對比分析，實現(xiàn)竊電判斷、證據(jù)收集等功能。

1? 總體方案

該設(shè)備由電源模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊組成。電源模塊通過互感器，將線路電信號變化成控制系統(tǒng)電源;信號采集模塊完成用戶端配電箱的數(shù)據(jù)采集;數(shù)據(jù)處理模塊完成數(shù)據(jù)計算分析判斷;通信模塊將結(jié)果數(shù)據(jù)上傳上位機(jī)。

2? 各模塊電路設(shè)計

2.1 電源模塊

設(shè)計通過電力互感器二次輸出端取電，為監(jiān)測設(shè)備提供電力支持，實現(xiàn)設(shè)備的無源化。從而減小設(shè)備質(zhì)量和體積，方便攜帶，擴(kuò)大設(shè)備使用范圍，減少維護(hù)費用，提高使用壽命，保證測量準(zhǔn)確性。

電源模塊電路如圖2所示。

按照設(shè)計要求，前端互感器為面向企業(yè)進(jìn)行測量的電力電壓互感器，輸入電壓380V，輸出電壓100V，標(biāo)稱值15VA。選擇安時捷（ANSJ）公司的開關(guān)電源模塊進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換，相較于變壓器和濾波電路組成的轉(zhuǎn)換電路，其體積小，轉(zhuǎn)換效率高，當(dāng)輸入電壓范圍寬時，仍能保證較穩(wěn)定的電壓輸出。

2.2 信號采集模塊

信號采集電路完成對電壓電流信號的采集、AD轉(zhuǎn)換、信號處理。為避免對電力互感器的影響，需要低功耗、測量精度高、抗干擾能力強的計量芯片，選擇珠海炬力集成電路設(shè)計有限公司開發(fā)的ATT7022B，能夠測量有功功率、無功功率、視在功率等，精度高，同時抗干擾能力強，低功耗。前端采集電路為電壓采集電路和電流采集電路，在AD轉(zhuǎn)換器介入輸入時，電壓輸入額定值選擇0.4V，電流輸入額定值我們選擇0.1V，AD轉(zhuǎn)換的輸入方式選擇差分輸入。在電壓采樣電路中，先將電壓信號通過電阻變成電流信號，使用電流互感器進(jìn)行電流變換，后經(jīng)精密電阻還原電壓信號，確保準(zhǔn)確性同時提高抗干擾性。（圖3、圖4）

2.3 數(shù)據(jù)處理模塊

設(shè)計要求開發(fā)一種編寫式竊電監(jiān)測設(shè)備，可對監(jiān)測點實時監(jiān)測，對采集信號進(jìn)行快速可靠處理。選擇ATmega128作為控制芯片，具有較高的運算速度，較強的接口能力，無需外加控制外設(shè)，片上資源豐富，集成度高，低功耗，滿足設(shè)計要求。主控制器與ATT7022B通訊接口圖如圖5。

時鐘電路選擇美國DALLAS公司推出的低功耗實時時鐘電路DS1302，提供年、月、日、時、分、秒等信息，通過串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，接口簡單，價格低廉，使用方便。（圖6）

2.4 通訊接口設(shè)計

選用RS232通信方式，不使用對方的傳送控制信號，只需“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”、“信號地”三條接口線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸工作。RS232采用芯片MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，內(nèi)含一個電容性電壓發(fā)生器。RS232總線驅(qū)動模塊接線圖如圖7，可實現(xiàn)兩路通信。

2.5 主要硬件接線圖（圖8）

3? 結(jié)論

針對日益嚴(yán)重的竊電現(xiàn)象，設(shè)計一種行之有效的便攜式竊電監(jiān)測設(shè)備，無需外加電源及充電，可連接上位機(jī)，能夠?qū)τ秒娏窟M(jìn)行統(tǒng)計對比判斷，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存。

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