電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-油田電網(wǎng)電能防盜技術(shù)研究(含外文翻譯)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p>　　油田電網(wǎng)電能防盜技術(shù)研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　油田電網(wǎng)電能防盜技術(shù)研究</p><p>

3、;<b>　　摘要</b></p><p>　　本文從技術(shù)角度分析了電力用戶竊電的方式與種類，給出了相應(yīng)的竊電檢測(cè)方法。論文指出了用電監(jiān)測(cè)的必要性，分析了用電監(jiān)測(cè)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。針對(duì)大慶電力系統(tǒng)特點(diǎn)，計(jì)量監(jiān)測(cè)的防盜電技術(shù)的研究，為阻止此類盜電行為提供了一種實(shí)用手段，且有很強(qiáng)的通用性和較高的可靠行。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)涵蓋了電壓電流信號(hào)采集、數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)保存以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等內(nèi)容。本文系統(tǒng)地介紹了防

4、竊電手段的研究與應(yīng)用、系統(tǒng)下位機(jī)硬件的設(shè)計(jì)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。</p><p>　　與已有的相類似系統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的是，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集居民住戶電表以及變電站電表數(shù)據(jù)并進(jìn)行對(duì)比，具備了對(duì)多種計(jì)量故障進(jìn)行綜合判斷的能力;數(shù)據(jù)采集嘗試采用模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)同步采樣;采用GSM技術(shù)將數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到上位機(jī)服務(wù)器，確保了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性;上位機(jī)保存數(shù)據(jù)的同時(shí)下位機(jī)同樣具備保存功能，確保數(shù)據(jù)的安全性。該計(jì)量監(jiān)測(cè)防盜電系

5、統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣準(zhǔn)確，故障判斷可靠。</p><p>　　關(guān)鍵詞　防竊電；電能計(jì)量；GSM</p><p>　　The oilfield grid power anti-theft technology research</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The paper analyz

6、ed the sorts of electric larceny from the point of view of</p><p>　　technology and gave the defending method of electric larceny.This paper points out the necessity of power utilization monitoring,and analyz

7、es the statusquo of domestic and overseas in power utilization monitoring.Aiming at the characteristics of the power utilization system in Daqing,the specific contents of the research of the Monitoring Teehnique of Meter

8、ing Malfunetion incluede the systemic versatility,and reliability.The design of the Monitoring System of Metering Malfunction includes the si</p><p>　　Different from the existent design of the Monitoring Sys

9、tem of Metering Malfunction, this monitoring system adopts the Power Method Criterion, Undercurrent Criterion, which prossesses the ability to judge the mufti-metering malfunction synthetically The data collection tries

10、to adopt analog switch to achieve the sampling multiple-signal synchronously. Using the GSM technique, it can transmit the data to the upper sever in time to ensure the quality of the real-time monitering.The result indi

11、cate</p><p>　　Key words　anti-electricity stolen；meterage monitor；GSM</p><p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p&g

12、t;<p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 電力計(jì)量技術(shù)發(fā)展概況及趨勢(shì)1</p><p>　　1.1.1 課題的背景和意義1</p><p>　　1.1.2 目前國(guó)內(nèi)外竊電現(xiàn)象主要狀況2</p><p&g

13、t;　　1.2 本論文主要完成工作4</p><p>　　第2章 電力計(jì)量監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用5</p><p>　　2.1 常見(jiàn)竊電方法5</p><p>　　2.1.1 關(guān)于新型制止竊電的單相電度表5</p><p>　　2.1.2 關(guān)于電子式電度表中的一種新型防竊電方法7</p><p>　　2.1

14、.3 關(guān)于防竊電單相電度表8</p><p>　　2.1.4 另一種差值電流法防竊電單相電度表8</p><p>　　2.1.5 對(duì)三相防竊電儀功能的剖析10</p><p>　　2.2 針對(duì)大慶油田電網(wǎng)實(shí)際情況采取的電能計(jì)量方式11</p><p>　　2.3 本章小結(jié)14</p><p>　　第3章 防竊

15、電硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 硬件系統(tǒng)總體方案15</p><p>　　3.1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1.2 系統(tǒng)總體方案15</p><p>　　3.1.3 下位機(jī)組成15</p><p>　　3.1.4 上位機(jī)組成16</p><p>　

16、　3.2 系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1 傳感器采樣電路16</p><p>　　3.2.2 BL0930 內(nèi)置晶振電能計(jì)量芯片18</p><p>　　3.2.3 DS1302時(shí)鐘芯片19</p><p>　　3.2.4 通訊電路設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.3 本章小結(jié)22&

17、lt;/p><p><b>　　結(jié)論23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附錄28</b></p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾

18、的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　電力計(jì)量技術(shù)發(fā)展概況及趨勢(shì)</p><p><b>　　課題的背景和意義</b></p><p>　　長(zhǎng)

19、期以來(lái), 竊電現(xiàn)象一直十分嚴(yán)重, 而且大有愈演愈烈的趨勢(shì)。竊電行為已從農(nóng)村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)漫延到大城市內(nèi),由使用三相電度表的動(dòng)力電用戶擴(kuò)展到安裝單相電度表的眾多家庭工廠和飯店, 已經(jīng)從私營(yíng)企業(yè)潛入到國(guó)營(yíng)企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)承包的分廠。有些企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)甚至公然下令電工或外請(qǐng)行家里手大肆進(jìn)行竊電。竊電行為不但使國(guó)家損失了巨額電費(fèi)的收入, 而且還直接影響電力部門的發(fā)展、職工的收入和福利待遇等切身利益; 又由于丟電嚴(yán)重而增大了線損, 有礙降低電費(fèi)。所以說(shuō)竊電行為已

20、嚴(yán)重地侵害了國(guó)家和人民群眾的雙重利益。</p><p>　　竊電問(wèn)題的嚴(yán)重程度一直困擾著電力部門、管理部門的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和工作人員?，F(xiàn)在有些人已經(jīng)掌握了幾種最主要的、最簡(jiǎn)便的、也是效果最顯著的竊電技術(shù), 例如: 短路法( U 型法) 、跨表法、一火一地法以及電壓脫鉤法等竊電方法。所以說(shuō), 今后防竊電的任務(wù)也就更加任重而道遠(yuǎn), 主要原因有下面三點(diǎn)。</p><p>　　( 1) 私營(yíng)企業(yè)大幅度增

21、多, 如家庭工廠、飯店、歌舞廳、旅社、游藝場(chǎng)所等, 必然會(huì)擴(kuò)大竊電者的隊(duì)伍。</p><p>　　( 2) 我國(guó)城鄉(xiāng)現(xiàn)在正大力推廣一戶一表的政策, 取消了總表, 因此缺少了鄰里間的互相監(jiān)督, 竊電者會(huì)增多。</p><p>　　( 3) 國(guó)內(nèi)現(xiàn)在普遍采用預(yù)付電費(fèi)和遠(yuǎn)距離自動(dòng)抄表系統(tǒng), 沒(méi)有了抄表員, 解除了偷電者被發(fā)現(xiàn)作弊的心里負(fù)擔(dān), 膽子更大了, 只要電表走些字, 被懷疑和被發(fā)現(xiàn)偷電的可

22、能性就較小。</p><p>　　隨著電力系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了更高的要求，實(shí)現(xiàn)電力市場(chǎng)已經(jīng)提到日程上來(lái)。近年來(lái)，我國(guó)電力建設(shè)高速發(fā)展。兩網(wǎng)改造在有些地區(qū)已初步完成，用戶不僅要求有電用，而且要求用高質(zhì)量的電，享受到更好的服務(wù)，提高電力部門電費(fèi)實(shí)時(shí)性結(jié)算水平，建立區(qū)域乃至全國(guó)統(tǒng)一的電力大市場(chǎng)已成為所有電力部門的共識(shí)。與此同時(shí)，供電部門對(duì)用戶側(cè)防竊電技術(shù)的要求也越來(lái)越迫切。由此帶來(lái)

23、的對(duì)傳統(tǒng)結(jié)算手段的改進(jìn)，對(duì)配變計(jì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)用電情況的監(jiān)測(cè)的需求已越來(lái)越強(qiáng)烈。</p><p>　　電費(fèi)是供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)命脈，而電能計(jì)量是進(jìn)行合理與公平電費(fèi)結(jié)算的根本保證。電能是一種特殊的商品，具有產(chǎn)、供、銷同時(shí)完成的特點(diǎn)，電能的量值通過(guò)計(jì)量裝置體現(xiàn)出來(lái)。但是，由于計(jì)量裝置故障、計(jì)量誤差以及人為竊電等因素，使電能計(jì)量與實(shí)際電能消耗出現(xiàn)偏差甚至嚴(yán)重失衡，從而使供、用電雙方不能公平、公正地進(jìn)行電能貿(mào)易結(jié)算。這些電能計(jì)量偏

24、差往往被計(jì)入供電部門的線損當(dāng)中，不但降低了供電企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且在很大程度上掩蓋了電能計(jì)量不準(zhǔn)確的真相。目前，人為竊電已成為全國(guó)性的普遍問(wèn)題，電費(fèi)的大量損失直接危害到國(guó)家利益，制約了電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電力用戶分散在較大的地理區(qū)域內(nèi)，用電時(shí)間貫穿于全天，僅僅依靠有限的用電監(jiān)察人員很難制止竊電行為，而且，很多情況下，竊電行為是隱蔽的，不能由人工直觀判斷出來(lái)。因此，研制一種遠(yuǎn)方電能計(jì)量運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依靠科學(xué)和先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)進(jìn)行電能

25、計(jì)量的監(jiān)測(cè)，是非常必要的。</p><p>　　本文研制的遠(yuǎn)方電能計(jì)量運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)針對(duì)供、用電雙方的電能計(jì)量能否公平、公正的用于貿(mào)易結(jié)算而研究開發(fā)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以檢測(cè)電能計(jì)量裝置在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種類型故障、計(jì)量不準(zhǔn)確及人為竊電等情況，并給予及時(shí)的報(bào)警。同時(shí)可以定時(shí)采集電壓、電流、功率因數(shù)等相關(guān)信息，這些信息通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心，從而構(gòu)成一個(gè)以電能計(jì)量為核心的運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)的研制成功，將大大提高供電

26、部門對(duì)電能計(jì)量監(jiān)管的力度，可有效防止人為竊電行為的發(fā)生，維護(hù)正常的電力市場(chǎng)秩序。因此，本課題的研究具有重要的實(shí)用價(jià)值，并具有一定的理論意義。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外竊電現(xiàn)象主要狀況</p><p>　　隨著電力的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)，國(guó)際上開始致力于電力網(wǎng)集中監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，如以色列尤尼克（Unique）公司已經(jīng)成功開發(fā)了集中抄表系統(tǒng)，通過(guò)電力線載波技術(shù)將信息遠(yuǎn)距離傳送[11]。國(guó)內(nèi)研

27、究開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)且具有一定規(guī)模的單位也有十幾家?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，其應(yīng)用的電網(wǎng)的范圍比較小，電壓等級(jí)也不高。用戶竊電問(wèn)題是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，雖然各供電部門均投入了大量的人力和物力進(jìn)行解決，但竊電現(xiàn)象有增無(wú)減，而且竊電手段不斷提高，有些地區(qū)甚至出現(xiàn)了公然銷售竊電專用工具或傳授竊電技術(shù)的現(xiàn)象。而另一方面，供電部門有效的反竊電技術(shù)措施不足，還沒(méi)有能夠充分利用先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)防止人為竊電現(xiàn)象的發(fā)生。[7]</p><

28、;p>　　目前電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化及配變監(jiān)測(cè)的發(fā)展還處于初級(jí)階段，只是在少數(shù)城市進(jìn)行了局部試點(diǎn)。由于饋線開關(guān)及配電變壓器分布點(diǎn)多、位置雜亂。建立一個(gè)時(shí)效性強(qiáng)，可靠性高、投資省的通信網(wǎng)絡(luò)困難非常大，并已成為配網(wǎng)自動(dòng)化及配變、大、中用戶用電管理系統(tǒng)進(jìn)行大面積推廣的最主要障礙。</p><p>　　大慶電網(wǎng)用電監(jiān)測(cè)及營(yíng)銷系統(tǒng)是電力集團(tuán)電費(fèi)營(yíng)業(yè)所針對(duì)大慶地區(qū)用電情況、用電管理的特點(diǎn)開發(fā)的面向電力系統(tǒng)一體化抄表及防竊電

29、綜合分析系統(tǒng)。目前電力企業(yè)建立的電能量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從應(yīng)用領(lǐng)域可分為面向變電站、大用戶/公用變、居民的專業(yè)子系統(tǒng)，一般是分期建設(shè)，各有部門專門負(fù)責(zé)，相互獨(dú)立，重復(fù)建立電力系統(tǒng)的層次模型。</p><p>　　下面就國(guó)內(nèi)防竊電的技術(shù)和措施進(jìn)行闡述。早期人們?yōu)榱朔栏`電，對(duì)計(jì)量裝置的緊固螺絲采用漆封和蠟封，這樣當(dāng)緊固螺絲被取下時(shí)，封層就會(huì)被破壞，從而發(fā)現(xiàn)竊電行為。這樣的封層很容易受環(huán)境、氣候等方面的影響而自然脫落，給判斷

30、帶來(lái)了困難，目前己不再使用?，F(xiàn)在最普遍的防竊電技術(shù)措施是鉛封，鉛封就是將電能表或計(jì)量柜的關(guān)鍵部位的緊固螺絲用絲線、鋼絲或鉛釘穿上后，再用帶有印模的專用封鉗將鉛球或鉛釘壓上印模。長(zhǎng)期以來(lái)，鉛封對(duì)防止計(jì)量裝置被人有意開啟進(jìn)行竊電起著十分重要的作用。它有效地防止了簡(jiǎn)單竊電行為的發(fā)生，但是也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有偽造或開啟后復(fù)原的情況。鉛封仍是目前普遍采用的防竊電技術(shù)措施。[41]</p><p>　　對(duì)小容量用戶來(lái)講，計(jì)量裝置可能

31、僅是一只電能表。但對(duì)較大容量的用戶來(lái)講，計(jì)量裝置包括電壓、電流互感器及二次回路和電能表。這樣的計(jì)量裝置可以進(jìn)行竊電的地方較多，防竊電必須從整套裝置來(lái)考慮。在八十年代，我國(guó)又研制開發(fā)了計(jì)量專用配電柜，把與計(jì)量有關(guān)的設(shè)備全部集中安裝在此柜中。目前計(jì)量柜已有部頒標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量柜的出現(xiàn)和改進(jìn)在一定時(shí)期、一定程度上防止了竊電行為的發(fā)生。隨著防竊電技術(shù)措施的發(fā)展，竊電手段也變換花樣。針對(duì)計(jì)量柜的出現(xiàn)，接踵而來(lái)的是短接進(jìn)出線、外加強(qiáng)磁場(chǎng)、傾斜計(jì)量柜等竊電

32、方法。與此針鋒相對(duì)，九十年代，人們應(yīng)用電子、無(wú)線電技術(shù)，開發(fā)出了能防止計(jì)量柜人為傾斜、人為開啟和防磁場(chǎng)的“無(wú)線電防竊電報(bào)警裝置”。這一技術(shù)，目前仍屬于大力推廣的防竊電技術(shù)。目前人們已開發(fā)出各種防竊電的電能表，并已申請(qǐng)多項(xiàng)技術(shù)專利。有的在機(jī)械方面作了改進(jìn)，有的在電磁方面考慮防竊電，更多的應(yīng)用了現(xiàn)代電子技術(shù)。目前實(shí)際投入應(yīng)用的己有幾十種。這些防竊電裝置和措施，確實(shí)對(duì)有些竊電行為起到了有效的防止作用。然而對(duì)于愈演愈烈的竊電之風(fēng)和花樣繁多的竊電

33、手段來(lái)說(shuō)，仍顯得是那樣蒼白無(wú)力。分析原因主要是:</p><p>　　l)局限性較大。這些防竊電裝置和措施往往都是針對(duì)某一種或幾種竊電手段來(lái)考慮問(wèn)題的，對(duì)多數(shù)竊電方法仍無(wú)能為力;同時(shí)竊電并非都是針對(duì)計(jì)量裝置本身的，而現(xiàn)有的防竊電裝置和措施幾乎全部都是圍繞著計(jì)量裝置來(lái)考慮問(wèn)題的。</p><p>　　2)實(shí)時(shí)性較差。現(xiàn)有的防竊電裝置不能對(duì)竊電行為作出及時(shí)反應(yīng)。</p><

34、p>　　3)主動(dòng)性較差。現(xiàn)有的防竊電裝置不能主動(dòng)對(duì)竊電者的竊電行為作出積極的回應(yīng)。</p><p>　　4)可靠性較差?，F(xiàn)有的很多防竊電裝置之所以沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用，原因之一是可靠性差，為了實(shí)現(xiàn)防竊電的目的而加入額外部件會(huì)影響電能表的正常工作，甚至?xí)闺娔鼙碛?jì)量不準(zhǔn)。</p><p>　　5)準(zhǔn)確度較差?，F(xiàn)有的防竊電裝置只能對(duì)簡(jiǎn)單的竊電方式作出判斷，而對(duì)較為復(fù)雜的竊電手段卻無(wú)法斷定，更不

35、用說(shuō)統(tǒng)計(jì)竊電量的大小。</p><p>　　對(duì)于目前仍存在的而且危害嚴(yán)重的破壞計(jì)量裝置、繞越計(jì)量裝置和倒撥電能表數(shù)據(jù)等的各種竊電行為，依靠現(xiàn)有的防竊電技術(shù)和措施仍不能準(zhǔn)確、及時(shí)地發(fā)現(xiàn)。因此，現(xiàn)實(shí)工作中迫切需要有更有力的防竊電裝置。</p><p><b>　　本論文主要完成工作</b></p><p>　　該課題以研制出一套可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量故障的

36、防盜電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為目標(biāo)。主要圍繞著以下三部分的內(nèi)容進(jìn)行論述:</p><p><b>　　l)理論研究</b></p><p>　?、賹W(xué)習(xí)研究常見(jiàn)的竊電方法以及具體竊電手段</p><p>　　②設(shè)計(jì)了針對(duì)大慶油田電網(wǎng)的防竊電方案；</p><p>　　③研究基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控;&l

37、t;/p><p>　?、苎芯炕贐L0930 內(nèi)置晶振電能計(jì)量芯片的信號(hào)采集計(jì)算處理系統(tǒng)；</p><p>　　⑤研究DS1302時(shí)鐘芯片，運(yùn)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的讀取和數(shù)據(jù)保存與讀取;</p><p>　　⑥選取巨磁阻芯片做為傳感器的主要組成部分；</p><p><b>　　2)系統(tǒng)硬件研制</b></p&g

38、t;<p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì):這部分設(shè)計(jì)包括傳感器采樣信號(hào)、電能計(jì)量、運(yùn)算、分析系統(tǒng)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)和通信模塊設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　3)實(shí)現(xiàn)功能</b></p><p>　　1）采集并實(shí)時(shí)顯示高壓計(jì)量裝置側(cè)及配變二次側(cè)的電流、電壓、功率、相位等信號(hào);</p><p>　　2）對(duì)欠壓、欠流、移相、無(wú)表法等竊電手段進(jìn)行

39、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并記錄竊電發(fā)生和排除時(shí)間;</p><p>　　3）通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)及計(jì)量故障上傳給上位機(jī);</p><p>　　電力計(jì)量監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用</p><p><b>　　常見(jiàn)竊電方法</b></p><p>　　電度表分單相和三相兩大類, 它們都有直接接入式和經(jīng)CT ( 計(jì)量用電流互感器) 接

40、入式兩種。對(duì)于三相三線和三相四線電度表, 還有高壓高供型的, 即不但外附CT , 還外接PT( 計(jì)量用電壓互感器) 。利用對(duì)電度表的錯(cuò)接線: 包括在電度表接線端子上動(dòng)手腳, 也包括在CT 和PT 上作弊,均屬于技術(shù)竊電范疇。</p><p>　　電度表的技術(shù)竊電方法可劃分為三大類: 電流型竊電、電壓型竊電和相角型竊電。所謂電流型竊電和電壓型竊電, 系指僅改變加在電度表上的電流和電壓大小, 進(jìn)行竊電的方法; 相角型

41、竊電, 是指通過(guò)改變加在電度表上的電流與電壓之間夾角的方法, 達(dá)到竊電的目的。</p><p>　　電壓型竊電, 比較容易解決, 而電流型竊電卻始終未能有大的突破。對(duì)于三相電度表而言, 相角型竊電方法很多, 防不勝防。自從電成為商品以來(lái)的近百年內(nèi), 竊電與反竊電的斗爭(zhēng)一直在激烈地進(jìn)行著。前幾年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上先后出現(xiàn)了掉電計(jì)時(shí)儀, 失壓欠流積時(shí)儀、低壓計(jì)量裝置故障診斷儀、防竊電電腦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能型高壓電能表錯(cuò)接線判定儀

42、等產(chǎn)品。前兩種產(chǎn)品試圖解決電流型竊電的問(wèn)題, 但生產(chǎn)廠將電流監(jiān)察值規(guī)定為0或3% Ib 、30%I b , 均欠科學(xué)性, 不盡合理, 故難以推廣。比如規(guī)定電流監(jiān)察值為0 的情況, 當(dāng)電度表輸入電流為零時(shí), 計(jì)時(shí)儀便判為偷電而予以計(jì)時(shí)。這樣在用戶不用電時(shí)也被判為竊電,用戶當(dāng)然不能接受。后幾種儀器基本上是屬于裝置或系統(tǒng), 其體積大、價(jià)格高, 只適用于電力部門檢查和抽測(cè), 而不宜于長(zhǎng)期在線監(jiān)察量大、面廣的各種電度表工作狀態(tài)。加之這些儀器大多數(shù)

43、又缺乏自身防護(hù)能力, 無(wú)人值守時(shí)杜絕不了竊電者在其本體上動(dòng)手腳。不是沒(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品, 近幾年國(guó)內(nèi)先后推出了一些防竊電的單相電度表, 但很多產(chǎn)品的防竊電功能都存在著不同的缺陷?，F(xiàn)就電能計(jì)量裝置，來(lái)分析常 見(jiàn)的竊電方式和相應(yīng)的防范技術(shù)措施。</p><p>　　關(guān)于新型制止竊電的單相電度表</p><p>　　圖2—1 為普通單相電度表的正常接線圖, 圖2—2 是新型制止竊電的單相電度表結(jié)構(gòu)原

44、理圖[1][2]。從圖2—2 中可以看出, 該表主要結(jié)構(gòu)原理是在普通單相電度表的電流鐵心上又增加了一個(gè)附加電流線圈。在其資料中以具體接線圖例介紹其防止負(fù)載接地、加容性負(fù)載、電流進(jìn)出線換位、分流( 短路) 和電壓脫鉤等幾種竊電方法。下面分析其防竊電功能是否能得以實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　圖2—1普通單相電度表接線圖</p><p>　　圖2—2新型制止竊電的單相電度表結(jié)構(gòu)原理圖</p

45、><p><b>　　關(guān)于防容性負(fù)載竊電</b></p><p>　　資料上講, 該表可防加容性負(fù)載時(shí), 能使電度表轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)的竊電方法。從功率的計(jì)算公式可知, 無(wú)論純阻性負(fù)載, 還是感性或容性負(fù)載, 也即無(wú)論是 還是或時(shí),均不會(huì)為負(fù)值。所以, 加容性負(fù)載不會(huì)使電度表轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)。</p><p>　　電度表轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)速很慢, 但不反轉(zhuǎn)。所以說(shuō)無(wú)需談

46、防加容性負(fù)載能使電度表轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)的竊電方法。</p><p>　　有兩種防竊電的功能是成立的</p><p>　　( 1) 由于電度表內(nèi)置有電壓連片, 故可防電壓脫鉤竊電;</p><p>　　( 2) 由于使用了正反向累加計(jì)度器, 故可防電流反向使電度表轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)的竊電方法。</p><p>　　兩種防竊電功能實(shí)際上行不通</p>

47、<p>　　當(dāng)將圖2—2 中的3 與4 端短路后, 便依然可以進(jìn)行負(fù)載接地( 一火一地) 和分流( 短路) 的兩種竊電。因此, 附加電流線圈形同虛設(shè)。</p><p>　　關(guān)于電子式電度表中的一種新型防竊電方法</p><p>　　論文中以圖2—3 常見(jiàn)的電子式電度表接線圖當(dāng)作對(duì)象, 解釋該電路的防竊電功能, 圖2—4 為防竊電電度表結(jié)構(gòu)原理。[3]</p>&l

48、t;p>　　圖2—3常見(jiàn)的電子式電度表接線圖</p><p>　　圖2—4新型防竊電電度表原理結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　其基本原理: 火線一次穿過(guò)CT 鐵心, 零線反方向兩次穿過(guò)CT 鐵心, 所測(cè)的電流是2I 2- I 1。正常使用時(shí), I 1= I 2= I 3, 所測(cè)的電流就是負(fù)載RH 上的電流I 3?？煞酪换鹨坏?、短路等多種竊電, 實(shí)際上文中只介紹了兩種防竊電功能, 無(wú)多種內(nèi)

49、容。然而, 就是這兩種防竊電功能也不能實(shí)現(xiàn)。道理十分簡(jiǎn)單,只要將圖2—4 中的3 端與4 端短路, 上述兩種功能便自然消失了。</p><p>　　關(guān)于防竊電單相電度表</p><p>　　其原理框圖如圖2—5 所示。該表采用差值電流互感器( C T ) 技術(shù)。電源變壓器T 一次側(cè)繞組并聯(lián)于電度表電壓線圈上。J 為雙常閉觸點(diǎn)繼電器。電度表工作正常時(shí), C T 二次側(cè)無(wú)電流, 運(yùn)放OP 輸出

50、低電平, J 吸合, 負(fù)載正常用電。原資料介紹該表可防欠壓和分流兩種竊電, 原理如下: 當(dāng)發(fā)生分流竊電后, I 1< I 2, I 0 0。I 0 經(jīng)整流、濾波和放大后, O P 輸出高電平, J觸點(diǎn)釋放, 負(fù)載RH 被自動(dòng)斷電。直到C2 上的電荷經(jīng)RV 2 放電完畢后, O P 輸出回到零電平, J 再次吸合, 給RH 供電。若竊電現(xiàn)象仍然存在, 就重復(fù)上述過(guò)程, 使用戶無(wú)法用電, 直到停止竊電。當(dāng)用分壓法竊電時(shí), T 的輸出不

51、能維持J的吸合, RH 被自動(dòng)斷電.對(duì)其防竊電功能的分析:</p><p>　　圖2—5防竊電電度表原理框圖</p><p>　　此電路可防電壓型竊電, 但不能防電流型竊電。因?yàn)樵诓捎梅至鞣ǜ`電的同時(shí), 再將2 端與4 端短接, I 0= 0, 便又可偷電了。</p><p>　　另一種差值電流法防竊電單相電度表</p><p>　　原理圖如

52、圖2—6 所示。</p><p>　　圖2—6另一種差值電流法防竊電的單相電流表原理圖</p><p>　　圖中,W--基表, 既可以是感應(yīng)式電度表, 也可為電子式電度表, 或機(jī)電式 預(yù)付費(fèi)電度表;</p><p>　　H--差值電流互感器鐵心;</p><p>　　W1-- 計(jì)量繞組;</p><p&g

53、t;<b>　　W2--負(fù)載繞組;</b></p><p>　　W0-- 檢測(cè)繞組;</p><p>　　J--常閉觸點(diǎn)繼電器;</p><p>　　G--放大與驅(qū)動(dòng)電路。</p><p><b>　　基本工作原理</b></p><p>　　電度表工作正常時(shí), 流過(guò)RH 的

54、電流I 2 與流過(guò)電度表W 中電流線圈( 或電子式電度表的電流輸入回路) 的計(jì)量電流I 1 大小相等而方向相反, W0 中的I 0= 0, G 輸出低電平, J 仍吸合,RH 供電正常。當(dāng)I 2 與I 1 不是大小相等、方向相反時(shí),I 0 0, G 輸出高電平, 令觸點(diǎn)斷開, 停止對(duì)RH供電。</p><p>　　對(duì)其防竊電功能的分析</p><p>　　該產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家說(shuō), 該表可防止分

55、流( 短路) 法、跨表接線法和一火一地法竊電。</p><p>　　( 1) 關(guān)于防分流竊電功能如果將圖6 中的3、4 端短接, 使內(nèi)部功能電路失去作用, 便仍然可以進(jìn)行分流竊電。</p><p>　　( 2) 關(guān)于防跨表接線功能如果把RH 與2 端相連改為接到1 端上的同時(shí), 再將RH 另一端由4 端改接到3 端上, 此項(xiàng)防竊電功能便不存在了。</p><p>　

56、　( 3) 關(guān)于防一火一地竊電功能再將RH 一端由4 端改接到大地, 便照舊可以進(jìn)行一火一地竊電了。因此, 這種產(chǎn)品原預(yù)想的防竊電功能得不到保障。</p><p>　　對(duì)三相防竊電儀功能的剖析</p><p>　　該儀器屬于國(guó)家實(shí)用新型專利, 專利申請(qǐng)?zhí)枮?2224112, 圖2—7 為其原理框圖。[8]</p><p><b>　　工作原理</b&

57、gt;</p><p>　　該專利自行介紹如下:在三相防竊電儀E 的外殼內(nèi), 設(shè)置三相檢測(cè)電流互感器CT2。CTH 為外加的三相檢測(cè)電流互感器, CTG 為原有的計(jì)量電流互感器, C TH與CTG 的輸出電流均穿過(guò)三相CT2 進(jìn)行半波比較。半波采樣是通過(guò)二極管D1~ D4 實(shí)現(xiàn)的。CT2 的三個(gè)輸出線圈2a、2b、2c 又與運(yùn)放M、比較電路N 、延時(shí)電路T 及執(zhí)行機(jī)構(gòu)G 相連。在正常情況下, C TH 和CTG

58、的輸出電流相等, CT 2 的輸出電流為零。當(dāng)有跨表接線時(shí), C TH 與CTG 的輸出電流不相等, C T2 的輸出信號(hào)經(jīng)M、N、T 驅(qū)動(dòng)G工作, 并由計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器記錄竊電次數(shù)和竊電時(shí)間。若斷路電度表W 內(nèi)電流線圈時(shí), C TG 輸出電流為零, CT2 輸出電流不為零, G 工作。</p><p>　　圖2—7專利防竊電儀原理框圖</p><p>　　對(duì)此專利防竊電功能的剖析</

59、p><p>　　由于該專利存在原理性缺陷--計(jì)量電流自己比自己, 致使其不能達(dá)到其所講的識(shí)別多種竊電行為的目的。其原因就是,它針對(duì)經(jīng)C T 接入式三相四線電度表, 增設(shè)與CTG 完全相同的, 并且是串接在同一個(gè)回路中的CTH 。正是由于這個(gè)CTH 位置設(shè)置不當(dāng), 所以無(wú)法起到防竊電的作用。理由為:</p><p>　　( 1) 此防竊電儀可以防止的竊電行為僅僅限于下述兩種, 而且還是帶有條件的

60、:</p><p>　　①其它方法都不采用時(shí), 僅僅是斷路W 內(nèi)電流線圈的竊電方法;</p><p>　　②在不短路CTH 一次側(cè)或二次側(cè)繞組的前提下, 僅是短路C TG 一次側(cè)或二次側(cè)繞組的竊電行為。</p><p>　　( 2) 無(wú)法識(shí)別竊電行為的弊病很多, 包括短路W 電流線圈的慣用方法, 用大變比的CT 換下C TH 和CTG ( 這是去年報(bào)紙上揭露出來(lái)的一

61、種隱蔽的竊電方法) , 共有6 類11 種電流型竊電方法可以用于這個(gè)線路上。</p><p>　　( 3) 不能防止電壓型竊電。</p><p>　　( 4) 更沒(méi)有防范相角型竊電的能力。</p><p>　　( 5) 由于該儀器增設(shè)了三相的C TH , 等于額外增加了電流型竊電和相角型竊電的機(jī)會(huì)。綜上所述, 此專利有三個(gè)缺點(diǎn):</p><p&g

62、t;　　( 1) 沒(méi)有防竊電的能力;</p><p>　　( 2) 額外地增加了竊電的可能性;</p><p>　　( 3) 空白占用了資金。</p><p>　　針對(duì)大慶油田電網(wǎng)實(shí)際情況采取的電能計(jì)量方式</p><p>　　大慶電網(wǎng)是一個(gè)特大型的企業(yè)電網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電壓等級(jí)就分成很多種：既有110kV，又有35kV和10kV、6k

63、V。大慶電力集團(tuán)是我國(guó)石油系統(tǒng)規(guī)模最大的電力企業(yè)，擁有全國(guó)最大的企業(yè)自備電廠和企業(yè)供電網(wǎng)，大慶電網(wǎng)的年供電能力100×108千瓦時(shí)，如此復(fù)雜的供電網(wǎng)和如此大的供電量，更需要有效的用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和防竊電手段。此外，油田電力終端用戶位置分散，除了一般的變電所，還有一些可移動(dòng)的臨時(shí)變電所，且工作環(huán)境極差，監(jiān)控的強(qiáng)度和難度很大。</p><p>　　而提到大慶油田電網(wǎng)電能計(jì)量的復(fù)雜性又需要說(shuō)明電力集團(tuán)所面臨的工作

64、環(huán)境與任務(wù)，大慶電力集團(tuán)主要擔(dān)負(fù)著大慶油田生產(chǎn)、生活用電和東風(fēng)新村、中林街、東光小區(qū)居民供電任務(wù)，這其中既有居民用電和小容量照明負(fù)荷的低壓供電系統(tǒng)，又有針對(duì)油田生產(chǎn)供電的高壓系統(tǒng)，對(duì)于不同的供電系統(tǒng)有著不同的電能計(jì)量方式。</p><p>　　所以，本文認(rèn)為針對(duì)油田電網(wǎng)的復(fù)雜性，應(yīng)該采取復(fù)合計(jì)量方式，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同的被測(cè)電路(單相、三相三線、三相四線、高壓和低壓)、負(fù)荷情況以及測(cè)量對(duì)象來(lái)選定適當(dāng)?shù)碾娔鼙?/p>

65、、互感器以及計(jì)量方式，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確。</p><p>　　而對(duì)于電能計(jì)量裝置接入位置與方法，根據(jù)實(shí)際情況本文選擇了兩個(gè)安裝方案。具體辦法如下：</p><p>　?。?）針對(duì)居民用電和小容量照明負(fù)荷，選擇多點(diǎn)，多樓安裝。并且在每棟樓內(nèi)安裝帶鎖的電能表集中柜，鑰匙由電力排查專員管理，然后在每戶都安裝一個(gè)電能表，當(dāng)有住戶偷電時(shí)，集中柜里的電能表會(huì)與住戶家中安裝的電度表不一致，通過(guò)兩個(gè)電能表

66、的數(shù)據(jù)對(duì)比，檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)排查出具體的計(jì)量數(shù)據(jù)異常位置，從而便于迅速的發(fā)現(xiàn)竊電情況，并給予相關(guān)處罰。</p><p>　?。?）而針對(duì)高壓以及大容量照明負(fù)荷，即大型企業(yè)與大型電力用戶，如果發(fā)生竊電，則必是大型偷竊電現(xiàn)象，這也是本文防偷電竊電的重中之重。針對(duì)這種情況，本文建議安裝多功能電子式電能表。</p><p>　　1多功能電子式電能表的工作原理</p><p>　　

67、多功能電能表的結(jié)構(gòu)如圖2—8所示:</p><p>　　圖2一8多功能電表結(jié)構(gòu)</p><p>　　被測(cè)量的高電壓U、大電流I分別經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換器和電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，被送到乘法器中，完成電壓、電流的瞬時(shí)值相乘，輸出一個(gè)與一段時(shí)間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓U。。再通過(guò)電壓/頻率轉(zhuǎn)換器將UO轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率f0，即可得到f0正比于平均功率。然后把f0分頻，通過(guò)一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，顯示相

68、應(yīng)的電能值[17]。</p><p><b>　　2電能的計(jì)量公式</b></p><p>　　電子式電能表的電壓、電流信號(hào)的獲取方法與感應(yīng)式電能表是類似的。下面說(shuō)明單相電子式電能表的電能計(jì)量公式。</p><p>　　假設(shè)被測(cè)量的電壓、電流為</p><p>　　式中U—交流電壓有效值</p><p

69、><b>　　I—交流電流有效值</b></p><p><b>　　θ—功率因數(shù)角</b></p><p><b>　　被測(cè)量的功率為</b></p><p>　　其平均值為有功功率。</p><p>　　因此一段時(shí)間內(nèi)的有功電量為:</p><p&

70、gt;<b>　　3判斷措施</b></p><p>　　現(xiàn)在，針對(duì)大型電力用戶，電力系統(tǒng)所裝的多功能電表按其安裝位置的不同，分為高供高計(jì)表和高供低計(jì)表。高供指變壓器的高壓端直接與10KV的電力線相接，而高計(jì)與低計(jì)的不同在于多功能電表是接于變壓器的高壓端還是低壓端。</p><p>　　圖2一9高供高計(jì) 圖2一10高供低計(jì)

71、 </p><p>　　如圖2一9、2一10所示，我們給出了高供高計(jì)和低供低計(jì)電表的接線圖，同時(shí)也畫出了我們?cè)谠O(shè)計(jì)中所使用的傳感器功能模塊的接法。傳感器模塊包括電壓電流采樣，我們就是通過(guò)傳感器的采樣值經(jīng)過(guò)計(jì)算后與多功能電表的值進(jìn)行比較，以此來(lái)判斷用戶是否竊電的。</p><p>　　在傳感器設(shè)計(jì)部分，電流采樣用到了巨磁阻[13]，巨磁阻傳感器是一種測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的元件，和很多其他

72、器件不同，它是直接測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度而并非是感應(yīng)磁場(chǎng)的變化速率，所以，對(duì)于測(cè)量直流電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是適用的，巨磁阻對(duì)磁場(chǎng)的變化是十分靈敏的，應(yīng)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的同向磁阻和霍爾元件相比，巨磁電阻(GMR)傳感器芯片有靈敏度高、熱穩(wěn)定性好、體積小、線性好、線性范圍寬、使用溫度特性好、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，巨磁阻產(chǎn)生的輸出電壓要大得多，一般是傳統(tǒng)的磁電阻效應(yīng)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上(這也是巨磁電阻名字的由來(lái))，并且輸出的電壓和頻率的大小是無(wú)關(guān)的，

73、在一個(gè)比較大的磁場(chǎng)范圍內(nèi)輸出電壓和器件所在的磁場(chǎng)大小成線性關(guān)系，當(dāng)然，在磁場(chǎng)達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)有一個(gè)飽和區(qū)間;事實(shí)上，大多數(shù)巨磁阻傳感器在磁場(chǎng)很小的時(shí)候輸出電壓和器件所在的磁場(chǎng)大小也不是線性關(guān)系的，只不過(guò)這個(gè)非線性范圍區(qū)間很小。因此，運(yùn)用巨磁阻，準(zhǔn)確度是很高的。</p><p>　　針對(duì)上面所提到的竊電手段，本系統(tǒng)提供了相應(yīng)的判斷措施。針對(duì)電壓我們采取了判斷其失壓和對(duì)PT二次側(cè)電壓為零的判斷，這樣就杜絕了用戶在電

74、壓上做手腳的可能。對(duì)電流采取的是傳感器采樣的電流與電表的電流相比較的方法，只要它們的差值在設(shè)定的誤差限值之外，就可判斷用戶竊電。另外，還采取了計(jì)量箱的門是否被非法打開的判斷，這樣就從多方面阻止了用戶竊電。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要闡述了與本系統(tǒng)相關(guān)的理論知識(shí)的研究。分析了常規(guī)竊電方法以及具體竊電手段;設(shè)計(jì)了針對(duì)大慶油田

75、電網(wǎng)的防竊電方案。</p><p><b>　　防竊電硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件系統(tǒng)總體方案</b></p><p><b>　　系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)所要監(jiān)測(cè)的對(duì)象為變壓器的計(jì)量回路。主要設(shè)計(jì)思想是，在采集與變壓器計(jì)量裝置(

76、電能表)同樣信號(hào)，達(dá)到監(jiān)測(cè)其準(zhǔn)確度目的的同時(shí)，將變壓器另一側(cè)的信號(hào)也引入裝置，對(duì)所有信號(hào)進(jìn)行綜合分析，從而使監(jiān)測(cè)更為完善。</p><p>　　一般中小型用電用戶電能計(jì)量方式分為高供高計(jì)和高供低計(jì)兩種[1][16]，前者指計(jì)量高壓供電變壓器的一次高壓側(cè)，后者計(jì)量高壓供電變壓器的二次低壓側(cè)。本系統(tǒng)是針對(duì)目前普遍采用的高供高計(jì)的雙變壓器方式所設(shè)計(jì)的。</p><p><b>　　系統(tǒng)

77、總體方案</b></p><p>　　系統(tǒng)總體可分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。其中上位機(jī)又分為本地上位機(jī)和遠(yuǎn)程上位機(jī)。下位機(jī)包括電能計(jì)量芯片、傳感器模塊、電源模塊、GSM遠(yuǎn)程通信模塊。系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3一1所示。</p><p>　　圖3一1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　下位機(jī)組成</b></p>

78、<p><b>　　l)主電路板</b></p><p>　　主電路板下位機(jī)的核心組成部分，該電路板包括傳感器采樣電路、多功能電能表電路、電能計(jì)量芯片、時(shí)鐘模塊、通訊模塊。</p><p><b>　　2)GSM遠(yuǎn)程模塊</b></p><p>　　GSM模塊負(fù)責(zé)上下位機(jī)間基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。該模塊通過(guò)R

79、S232接口與下位機(jī)電能計(jì)量芯片相連和本地上位進(jìn)行通信。本地上位機(jī)可通過(guò)WindowsXP系統(tǒng)自帶的“超級(jí)終端”實(shí)現(xiàn)模塊的數(shù)設(shè)置。[30]</p><p><b>　　上位機(jī)組成</b></p><p><b>　　l)遠(yuǎn)程上位機(jī)</b></p><p>　　遠(yuǎn)程上位機(jī)由參數(shù)顯示界面和數(shù)據(jù)庫(kù)組成。前者可實(shí)時(shí)顯示來(lái)自下位機(jī)的

80、各類參數(shù)以及竊電判定結(jié)果，如出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，界面任務(wù)欄將反復(fù)閃爍以提示值班人員</p><p><b>　　2)本地上位機(jī)</b></p><p>　　本地上位機(jī)目前已開發(fā)的功能主要為對(duì)GSM模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。將下位機(jī)監(jiān)測(cè)儀的RS232接口與上位機(jī)的串口進(jìn)行對(duì)接，即可通過(guò)“超級(jí)終端”對(duì)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。</p><p><b>　　系

81、統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　傳感器采樣電路</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，傳感器實(shí)現(xiàn)的功能是從變壓器出線端采樣電流、電壓，將折算到多功能電表處的值送給主控制器，以便主控制器將這些數(shù)據(jù)與從多功能電表讀來(lái)的數(shù)據(jù)作比較，判斷用戶是否偷電。傳感器部分可分為電壓采樣電路和電流采樣電路，都各自有三路，其中電流采樣電路又分為巨磁阻采樣

82、電路和電流轉(zhuǎn)換電路。</p><p><b>　　電壓采樣電路</b></p><p>　　圖4—1電壓采樣電路</p><p>　　此電路包含三路完全相同的采樣電路對(duì)應(yīng)變壓器的三相，都采用了電壓互感器。從圖中可以看出經(jīng)過(guò)電壓互感器后，電壓為交流16V，0.luF的無(wú)極性電容主要起濾波的作用，而圖中有極性的電容是起隔直的作用，圖中兩個(gè)電阻的使用

83、是為了使電壓以1.25V為中心上下波動(dòng)?？烧{(diào)電阻的作用是調(diào)節(jié)電壓，使輸出電壓在0至2.5V之間。</p><p><b>　　電流采樣電路</b></p><p>　　上面我們己經(jīng)談到了電流采樣部分包括兩部分，即先由巨磁阻將電流值采下來(lái)變成電壓值，然后由電流轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所需要的電壓值。</p><p><b>　　1）電流

84、轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　圖4—2電流轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　由于巨磁阻采樣后得到的電壓值很小，只有380mV左右，因此我們需要將其放大后送入BL0930輸入引腳上。圖4一2從左往右看Icl為輸入信號(hào)，此處的電壓為380mV左右，經(jīng)過(guò)兩個(gè)串聯(lián)電阻鉗位后，IC2處的電壓以+2.5V為中心上下波動(dòng)。通過(guò)運(yùn)放將電壓放大約2.5倍，此時(shí)IC3處的電壓為以2.5V為中心

85、上下波動(dòng)，電壓范圍為1.25至3.75V之間，最后又通過(guò)兩個(gè)電阻的鉗位將電壓限制在以1.25為中心波動(dòng)，幅值范圍為0至2.5V的電壓，此電路也起低通濾波的作用。</p><p><b>　　2）巨磁阻的運(yùn)用</b></p><p>　　圖4—3芯片結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，我們用到了巨磁阻，其結(jié)構(gòu)圖如4—3所示。巨磁電阻(GM

86、R)[13]傳感器芯片有靈敏度高、熱穩(wěn)定性好、體積小、線性好、線性范圍寬、使用溫度特性好、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，巨磁阻產(chǎn)生的輸出電壓要大得多，一般是傳統(tǒng)的磁電阻效應(yīng)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上(這也是巨磁電阻名字的由來(lái))，并且輸出的電壓和頻率的大小是無(wú)關(guān)的。與傳統(tǒng)的霍爾元件不同，霍爾元件是磁力線垂空過(guò)霍爾元件表面，通過(guò)霍爾元件檢測(cè)出氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而把母線周圍的磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，即輸出電壓隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化而變化，而巨磁阻效應(yīng)是指在

87、磁場(chǎng)的變化下電阻值發(fā)生急劇變化。</p><p>　　BL0930 內(nèi)置晶振電能計(jì)量芯片</p><p>　　電能計(jì)量芯片選擇上海貝嶺公司生產(chǎn)的BL0930芯片[29]。BL0930 集成電路是電子式電度表的核心計(jì)量芯片，它在設(shè)計(jì)上采用了過(guò)采樣和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)?從而大大地提高了芯片的測(cè)量準(zhǔn)確度,同時(shí),在A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)均由數(shù)字電路進(jìn)行運(yùn)算和處理,保證了芯片的長(zhǎng)期穩(wěn)定性?；诖诵酒O(shè)計(jì)

88、的電子式電度表具有外圍電路簡(jiǎn)單、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。</p><p>　　BL0930 對(duì)正、反向有功功率均可測(cè)量,且可將反向有功功率轉(zhuǎn)換成與正向有功功率方向一致的脈沖輸出,同時(shí)在芯片引腳(Pin12)上給出了反向用電指示。因此, 用BL0930 制成的電子式電度表具有很強(qiáng)的防竊電能力。</p><p><b>　　工作原理</b></p><

89、p><b>　　圖4—4原理框圖</b></p><p>　　在通過(guò)對(duì)電流電壓信號(hào)高精度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，電流電壓信號(hào)通過(guò)數(shù)字乘法器得到瞬態(tài)功率信號(hào)p(t)。讓p(t)通過(guò)一個(gè)截至頻率很低（如1Hz）的取直低通濾波器，把即時(shí)實(shí)功率信號(hào)取出來(lái)。然后對(duì)該實(shí)功率信號(hào)對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，得到能量的信息。如果選擇積分時(shí)間十分的短，可以認(rèn)為得到的是即時(shí)能量消耗的信息，也可以認(rèn)為是即時(shí)功率消耗的信息，因

90、為前后兩者成正比關(guān)系。如果選擇的較長(zhǎng)的積分時(shí)間，得到的是平均的能量消耗的信息，同樣也可以認(rèn)為是平均功率消耗的信息。</p><p>　　取直低通濾波器的輸出會(huì)被送到一個(gè)數(shù)字-頻率轉(zhuǎn)換的模塊，在這里即時(shí)實(shí)功率會(huì)根據(jù)要求作長(zhǎng)時(shí)或短時(shí)的積分（即累加計(jì)數(shù)），轉(zhuǎn)換成與周期性的脈沖信號(hào)，這就是基本輸出信號(hào)。</p><p>　　圖4—5BL0939管腳 圖4—6BL0939系統(tǒng)

91、框圖</p><p><b>　　特點(diǎn)</b></p><p>　　1高精度，在輸入動(dòng)態(tài)工作范圍（500:1）內(nèi)，非線性測(cè)量誤差小于0.1%</p><p>　　2校表過(guò)程中高穩(wěn)定性,輸出頻率波動(dòng)小于0.1%</p><p>　　3精確測(cè)量正、負(fù)兩個(gè)方向的有功功率，且以同一方向計(jì)算電能</p><p&

92、gt;　　4慢速輸出脈沖能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，快速輸出脈沖可用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理</p><p>　　5防竊電功能，邏輯輸出腳REVP 用于顯示反向用電或者錯(cuò)誤用電狀況</p><p>　　6芯片上有電壓檢測(cè)電路，檢測(cè)掉電狀況具有防潛動(dòng)功能</p><p>　　7芯片上帶參考電壓源2.5V±8%（溫度系數(shù)典型值30ppm/℃），也可以使用外部電壓源</p

93、><p>　　8芯片上帶晶振時(shí)鐘（芯片內(nèi)置晶振）</p><p><b>　　9單工作電源5V</b></p><p>　　10低功耗15mW（典型值）</p><p>　　11采用0.35um CMOS 工藝，批量的一致性和產(chǎn)品可靠性得到進(jìn)一步提高。</p><p>　　DS1302時(shí)鐘芯片<

94、/p><p>　　考慮到防竊電數(shù)據(jù)采集裝置系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人職守并且經(jīng)常需要記錄采集的高壓母線的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時(shí)間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對(duì)防竊電系統(tǒng)的性能分析及正常運(yùn)行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒(méi)有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無(wú)法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間;若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求比較

95、高的系統(tǒng)是不允許的，所以考慮在系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片則能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。因此，選用了DS1302時(shí)鐘芯片[18]。下位機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)保存是以時(shí)鐘芯片DS1302為核心的電路完成的。</p><p>　　DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓范圍2.5~5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通

96、信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1320使系統(tǒng)在沒(méi)有主電源的情況下也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。片內(nèi)具有31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM，可用來(lái)保存重要數(shù)據(jù)。DS1302引腳少、體積小、價(jià)格低適合作為時(shí)鐘芯片使用在本文采集電路中。下圖是DS1302在采集裝置電路中的電路圖。</p><p>　　圖4—7DS1320電路圖</p>

97、<p><b>　　通訊電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　遠(yuǎn)程通信采用GPRS通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。下位機(jī)通過(guò)RS232總線與模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，模塊通過(guò)連接GPRS網(wǎng)絡(luò)與INTERNET相連，從而將實(shí)時(shí)電壓、電流等參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)同樣可以遠(yuǎn)程控制檢測(cè)儀，通過(guò)上位機(jī)界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集等功能。</p><p><b>　　RS2

98、32接口電路</b></p><p>　　RS232接口[29](又稱EIARS232)是目前最常用的一種串行通訊接口。它是1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DT和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定

99、，還種信號(hào)的電平加以規(guī)定。接口的信號(hào)內(nèi)容實(shí)際上RS一232一C的25條引線中有是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3一9條引線。本系統(tǒng)由于不對(duì)方的傳送控制信號(hào)，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)就可完成數(shù)據(jù)傳輸工作。</p><p>　　圖4一8即RS232總線驅(qū)動(dòng)模塊MAXZ犯的接線圖。該模塊可同時(shí)實(shí)現(xiàn)RS232通信，本系統(tǒng)僅采用第一路。模塊11腳接CPU的TXD端，12腳接CPRXD

100、端。14腳和13腳則有分別并接兩個(gè)端口，在與GPRS模塊的RXD和端相接的同時(shí)，在監(jiān)測(cè)儀面板上留出端口與本地上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPRS模參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　圖4一8RS232模塊接線圖</p><p><b>　　GSM網(wǎng)絡(luò)模塊</b></p><p><b>　　簡(jiǎn)介：</b></p><

101、p>　　系統(tǒng)采用GSM網(wǎng)絡(luò)（Global System of Mobile communication 全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）[31]，GSM網(wǎng)絡(luò)是一種起源于歐洲的移動(dòng)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)（中國(guó)聯(lián)通或中國(guó)移動(dòng)只需防竊電供電端系統(tǒng)（現(xiàn)場(chǎng)控制模塊）和中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備終端位于GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)即可）進(jìn)行通信，可在很短的時(shí)間內(nèi)通知中央監(jiān)控系統(tǒng)，中央監(jiān)控系統(tǒng)再根據(jù)需要向流動(dòng)監(jiān)視人員發(fā)出報(bào)警處理信息（無(wú)線工頻模塊與中央處理器的通信

102、方式可采用RS232，其技術(shù)較為成熟）以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和迅速處理故障，制止竊電行為或排除計(jì)量故障，將電能損失降低到最低限。</p><p><b>　　構(gòu)成：</b></p><p>　　GSM系統(tǒng)主要由移動(dòng)臺(tái)（MS）、移動(dòng)網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和操作支持子系統(tǒng)（OSS）四部分組成。</p><p><b>　　移動(dòng)臺(tái)（

103、MS）</b></p><p>　　移動(dòng)臺(tái)是公用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移 動(dòng)臺(tái)的類型不僅包括手持臺(tái)，還包括車載臺(tái)和便攜式臺(tái)。隨著GSM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式手持臺(tái)進(jìn)一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢(shì)，手持臺(tái)的用戶將占整個(gè)用戶的極大部分。</p><p>　　基站子系統(tǒng)（BSS）</p><p>　　基站

104、子系統(tǒng)（BSS）是GSM系統(tǒng)中與無(wú)線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過(guò)無(wú)線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無(wú)線發(fā)送接收和無(wú)線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）中的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。當(dāng)然，要對(duì)BSS部分進(jìn)行操作維護(hù)管理，還要建立BSS與操作支持子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接。</p><p>　　移動(dòng)網(wǎng)

105、子系統(tǒng)（NSS）</p><p>　　移動(dòng)網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，它對(duì)GSM移動(dòng)用戶之間通信和GSM移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實(shí)體構(gòu)成，整個(gè)GSM系統(tǒng)內(nèi)部，即NSS的各功能實(shí)體之間和NSS與BSS之間都通過(guò)符合CCITT信令系統(tǒng)No.7 協(xié)議和GSM規(guī)范的7號(hào)信令網(wǎng)路互相通信。</p>

106、<p>　　操作支持子系統(tǒng)（OSS）</p><p>　　操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務(wù)，包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護(hù)。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對(duì)系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，然后介紹了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，分模塊介紹了上下位機(jī)的各個(gè)組成。最后介紹了包括

107、傳感器采樣模塊、BL0930 內(nèi)置晶振電能計(jì)量、時(shí)鐘模塊、通信模塊等在內(nèi)系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　1研究目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)</b></p>&

108、lt;p>　　初期，進(jìn)行了一定的理論研究，包括各種竊電方法的學(xué)習(xí)與研究、基于電能計(jì)量芯片的研究、基于GSM技術(shù)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)的學(xué)習(xí)、基于時(shí)鐘芯片的研究等。這些理論研究都為以后的系統(tǒng)硬件的研制奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　設(shè)計(jì)基于電能計(jì)量芯片系統(tǒng)，顯示、存儲(chǔ)、監(jiān)控、通信模塊也都能成功完成相應(yīng)的功能。</p><p>　　2項(xiàng)目特點(diǎn)與應(yīng)用前景</p><p&g

109、t;　　系統(tǒng)下位機(jī)采用基于鎖相環(huán)的多路信號(hào)同步采集技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了多信號(hào)的同步采樣，采樣精度達(dá)到了要求;系統(tǒng)能實(shí)時(shí)對(duì)高低壓側(cè)各種電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采用預(yù)設(shè)判據(jù)進(jìn)行多種分析比較，對(duì)欠壓、欠流、移相、無(wú)表法等多種計(jì)量故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷;系統(tǒng)可通過(guò)下位機(jī)自帶的存儲(chǔ)芯片記錄計(jì)量故障發(fā)生時(shí)間和相關(guān)參數(shù)，為電量差錯(cuò)提供客觀的歷史數(shù)據(jù)的同時(shí)，利用GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，通過(guò)分析計(jì)算，可實(shí)時(shí)顯示計(jì)量裝置及配電變壓器電參數(shù)、計(jì)量故障類型，為數(shù)據(jù)的安

110、全以及精確計(jì)量提供了有力的保證。</p><p>　　竊電行為造成了供電企業(yè)資產(chǎn)的嚴(yán)重流失，嚴(yán)重破壞了電力運(yùn)行的正常秩序，危及國(guó)家的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)秩序。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可提高電力企業(yè)計(jì)量裝置的反竊電技術(shù)水平，打擊竊電大戶，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為或計(jì)量故障，將電能計(jì)量和竊電損失降低到最低程度。項(xiàng)目應(yīng)用后，每年可以為各供電單位挽回竊電電費(fèi)損失數(shù)千萬(wàn)元。如推廣應(yīng)用到全國(guó)，其經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。該系統(tǒng)將有廣闊

111、的應(yīng)用前景。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月的撰寫，我的學(xué)士論文終于完成了。在此之際，我思緒萬(wàn)千，心情久久不能平靜。我有來(lái)到哈爾濱理工大學(xué)攻讀學(xué)士學(xué)位，并圓滿地完成學(xué)業(yè)，實(shí)乃導(dǎo)師王永紅教授關(guān)心和勉勵(lì)的結(jié)果。導(dǎo)師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，品德高尚，平易近人，在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問(wèn)的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益

112、。無(wú)論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無(wú)不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。我愿借此機(jī)會(huì)向?qū)煴硎局孕牡母兄x!此外，還要感謝班級(jí)的同門以及宿舍的舍友，感謝他們?cè)趯W(xué)業(yè)上的切磋和指點(diǎn)以及生活上給予我的關(guān)心和幫助。最后，我要感謝我的父母和親人。正是由于他們默默無(wú)聞的奉獻(xiàn)和一貫的支持與鼓勵(lì)，才一使我有信心和毅力完成全部的學(xué)業(yè)?！奥仿湫捱h(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。我愿在未來(lái)的學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中，以更加優(yōu)異的成績(jī)來(lái)答謝曾經(jīng)關(guān)心