專利名稱：能監(jiān)測ct狀態(tài)的防竊電電能表的制作方法
技術領域：
一種能監(jiān)測CT(負載電流互感器，下同)狀態(tài)的防竊電電能表，屬于供(用)電計量技術和防竊電技術領域。
背景技術：
半導體技術和信號處理技術的發(fā)展，促進了電能計量技術的發(fā)展，各種各樣的電能表集成電路芯片已經問世。用電能表集成電路芯片，加上少量外圍器件即可組成一個電子式電能表。各種電能表集成電路芯片，除了其電能計量的基本功能以外，還或多或少的提供了一些有關非正常用電的信息，利用這些信息可以使電子式電能表具有某些防竊電功能。但時至今日，電子式電能表對“CT短路”、“CT開路(或是計量表游離于計量電流回路之外)”這類竊電事件仍無能為力。
實用新型專利《一種防竊電裝置》(專利號012197769)能監(jiān)測和記錄“CT短路”、“CT開路”這類竊電事件，但其電能計量的精度并不理想，故不能作為一種計量儀表使用。

發(fā)明內容
為了克服已有技術之不足，本實用新型提供一種技術方案，使得電子式電能表具有監(jiān)測和記錄“CT短路”、“CT開路”的功能。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是將電子式電能表和《一種防竊電裝置》中所說明的擾動部件組合在一起，如圖1所示，1為電子式電能表，2為擾動部件；本實用新型還具有GSM調制解調器。
電子式電能表(見圖2)由電子式電能表集成電路芯片1-1，單片機1-2，時鐘電路1-3，非易失性存儲器1-4，GSM調制解調器1-5，本地電壓互感(或分壓)器1-7、1-8、1-9，本地電流互感器1-10、1-11、1-12等組成。
電子式電能表完成交流采樣、信號處理和電流、電壓、電功率、電能等信號的輸出任務。
擾動部件2由兩個“串聯”的多路模擬開關2-1、2-2，兩個多諧震蕩器2-3、2-4，信號耦合器2-5、2-6、2-7，放大器2-8、2-9，帶通濾波器2-10、2-11，整流濾波器和比較器2-12、2-13等組成。
本地電流互感器1-10、1-11、1-12的輸出一路送電能表集成電路芯片1-1，另一路經阻抗變換器3饋送給擾動部件的多路模擬開關2-1。
擾動部件的多路模擬開關2-1、2-2和多諧震蕩器2-3、2-4的控制腳分別與單片機的I/O腳相連。擾動部件的信號耦合器2-5、2-6、2-7是一種電磁裝置，其原邊與多路模擬開關2-1相連，其副邊則由計量電流回路引線組成。
作為擾動部件輸出單元的整流濾波器和比較器2-12、2-13與單片機的A/D轉換器(或模擬比較器)引腳相連。
擾動部件的作用是向計量電流回路注入擾動信號，并回收計量電流回路對擾動信號的響應。擾動部件中有兩個頻率不同的多諧震蕩器作為兩個獨立的擾動源，其中一個多諧震蕩器的頻率高于CT的截止頻率，而另一個多諧震蕩器的頻率大于50赫茲但小于CT的截止頻率。在單片機和實時時鐘電路控制下，選擇某個擾動信號即某種頻率的方波信號通過模擬開關和信號耦合器注入到某相計量電流回路中，同時將該相計量電流回路內產生的擾動電流由該相的本地電流互感器檢出后通過阻抗變換器，再由模擬開關選通進入對應的放大、濾波、A/D變換電路，最后送入單片機。在單片機和實時時鐘電路控制下選用頻率高于CT截止頻率的擾動，就可以測定CT是否被短接，因為在這樣的擾動下，若CT被短路，必有較大的擾動電流產生，否則無擾動電流產生。同樣，在單片機和實時時鐘電路控制下，選用頻率大于50赫茲但低于CT截止頻率的擾動，就可以測定CT是否開路，因為在這樣的擾動下，若CT未開路，必有較大的擾動電流產生，否則無擾動電流產生。
擾動的短暫性和擾動信號頻率遠大于50赫茲以及增大擾動的間隔時間，均可大大減小擾動對原計量儀表測量精度的影響。
本實用新型采用擾動技術測定負載電流互感器的狀態(tài)，由單片機和實時時鐘電路控制多路模擬開關將頻率大于50赫茲但小于負載電流互感器截止頻率的擾動信號注入到某相計量電流回路中，檢測此擾動在該相計量電流回路中有無引起擾動電流就可判知該相負載電流互感器未開路或開路；由單片機和實時時鐘電路控制多路模擬開關將頻率大于負載電流互感器截止頻率的擾動信號注入到某相計量電流回路中，檢測此擾動在該相計量電流回路中有無引起擾動電流就可判知該相負載電流互感器被短接或未被短接。本實用新型可檢測并記錄在三相計量回路中利用使負載電流互感器短接或開路、利用失壓、利用不正確的相序關系或電壓電流之相位關系進行竊電的各種行為。本實用新型又采用了專用的電能表集成電路芯片，有理想的計量精度，完全可以作為電能表使用。本實用新型有內置GSM調制解調器，可利用GSM網絡進行無線數據傳輸。


圖1是本實用新型的總體結構框圖。其中1是電子式電能表，2是擾動部件。
圖2是本實用新型實施例的結構框圖，虛線框1所示部分即為圖1中的電子式電能表1，其中，1-1代表電子式電能表集成電路芯片，1-2代表單片機，1-3代表實時時鐘電路，1-4是非易失性存儲器，1-5是GSM調制解調器，1-6代表(可接入的)抄表機或通用微機，1-7、1-8、1-9代表本地(本裝置內設)電壓互感器，1-10、1-11、1-12代表本地(本裝置內設)電流互感器。虛線框2所示部分即為圖1中的擾動部件2，其中，2-1、2-2是多路模擬開關，2-3、2-4是多諧震蕩器，2-5、2-6、2-7是信號耦合器，2-8、2-9是放大電路，2-10、2-11是帶通濾波電路，2-12、2-13是整流濾波和比較電路。圖2中3是阻抗變換器。
圖3是實施例擾動部件2的原理線路圖。其中A、B、C為各相火線，N為中性線，多路摸擬開關2-1、2-2均選用雙四選一模擬開關4052。LPT1、LPT2、LPT3即圖2中的本地電壓互感器1-7、1-8、1-9，LCT1、LCT2、LCT3即圖2中的本地電流互感器1-10、1-11、1-12。CT1、CT2、CT3是各相負載電流互感器。JCT1、JCT2、JCT3表示原計量儀表的電流線圈。ST1-1、ST2-1、ST3-1為圖2中的信號耦合器2-5、2-6、2-7。P1.2、P1.4、P2.6代表單片機的3個I/O腳。
具體實施方式
為方便起見，這里僅對三相四線制給出實施例，但這不應視作對本實用新型的特殊限定。事實上，本實用新型給出的技術方案既可用于三相四線制，又可用于三相三線制。
實施例圖2是實施例的結構框圖。
本實施例的電能表部分如圖2中的虛線框1所示，其中1-1為電能表集成電路芯片，可采用ADI(Analog Devices Inc.)的ADE7754，這是一種高精度(有功測量的誤差＜0.1％)帶有SPI串行口的多相電能表集成電路芯片，它除了能計量有功電能和視在電能外，還能提供電壓和電流的均方根值、瞬時有功功率以及欠壓過壓等信息?？梢姡肁DE7754組成的電能表，在電能計量的同時，還可以對錯接線、失壓、欠壓等異常用電事件進行監(jiān)測。1-2是單片機，可采用TI公司的MSC1200、Micro Chip公司的PIC16F87或類似產品。1-3是時鐘電路，可采用EPSON公司的RTC-4553或類似產品。1-5是GSM調制解調器，可采用北京華榮匯通信設備有限公司生產的HRH GSM MODEM，當然也可以自行設計制造。
擾動部件2的組成如實用新型專利《一種防竊電裝置》(專利號012197769)中所說。
阻抗變換器3可由運算放大器、光電耦合器組成，其作用是盡量減少擾動部件對電能表電流輸入回路的影響。
權利要求1.一種能監(jiān)測CT狀態(tài)的防竊電電能表，其特征在于它是由電子式電能表(1)和擾動部件(2)組合而成本地電流互感器(1-10)、(1-11)、(1-12)的輸出一路送電能表集成電路芯片(1-1)，另一路經阻抗變換器(3)饋送給擾動部件的多路模擬開關(2-1)；擾動部件的多路模擬開關(2-1)、(2-2)和多諧振蕩器(2-3)、(2-4)的控制腳分別與單片機的I/O腳相連，擾動部件的信號耦合器(2-5)、(2-6)、(2-7)，其原邊與多路模擬開關(2-1)相連，其副邊則由計量電流回路引線組成；擾動部件的整流濾波器和比較器(2-12)、(2-13)與單片機的A/D轉換器或模擬比較器引腳相連。
2.按照權利要求1所述的防竊電電能表，其特征在于它具有GSM調制解調器。
專利摘要一種能監(jiān)測CT狀態(tài)的防竊電電能表，屬于供(用)電計量技術和防竊電技術領域。本實用新型在電子式電能表中增設擾動部件，采用擾動法測定CT的狀態(tài)由單片機控制多路模擬開關將特定頻率的擾動信號注入計量電流回路中，檢測此回路中有無該特定頻率的擾動電流就可判知此CT處于正常狀態(tài)還是被短接或開路。本實用新型可對電流、電壓、功率和電能進行計量，還能監(jiān)測和記錄在三相計量回路中利用使負載電流互感器短路或開路、利用不正確的相序關系或電壓電流之相位關系進行竊電的各種行為。
文檔編號G01R22/00GK2754103SQ200420048568
公開日2006年1月25日 申請日期2004年4月19日 優(yōu)先權日2004年4月19日
發(fā)明者陳冬, 曹建平, 方偉, 黃齊忠, 俞芳 申請人:陳冬, 曹建平, 方偉, 黃齊忠, 俞芳