智能反竊電裝置設(shè)計(jì)

摘要本文介紹了一種智能反竊電裝置系統(tǒng)。該系統(tǒng)從高壓母線上獲取系統(tǒng)電源，從母線直接獲取用戶真實(shí)用電信號(hào)，并以此為依據(jù)準(zhǔn)確的判斷用戶是否竊電。系統(tǒng)應(yīng)用微解決器，一旦用戶竊電，系統(tǒng)將自動(dòng)記錄用戶竊電的具體竊電信息。在以上的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一體化方案，即將系統(tǒng)的電源、解決電路固化在一起安裝在高壓母線上，這種結(jié)構(gòu)可以有效地防止用戶對系統(tǒng)進(jìn)行破壞。關(guān)鍵詞:反竊電系統(tǒng)電源微解決器ABSTRACTInthispaper,aunitofintelligentsystem.Thesystembusfromthehighpressuresystemonaccesstopower,directaccessfromthebususersrealpowersignal,andasabasisforaccuratejudgementwhethertheuserFaultTolerant.Applicationofthemicroprocessorsystem,oncetheuserFaultTolerant,thesystemwillautomaticallyrecordtheuserFaultTolerantFaultTolerantdetailedinformation.Onthebasisoftheabove,therealizationoftheentiresystemstructureoftheintegrationprogramme,isaboutthepowersystem,theprocessingcircuitryinstalledinhigh-pressurecuringtogetheronthebus,thisstructurecaneffectivelypreventthedestructionofthesystemusers.Keywords:Anti-electricity-theft；PowerSystem；Microprocessor目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章緒論 11.1反竊電技術(shù)研究的意義 11.2反竊電技術(shù)研究的現(xiàn)狀 11.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思緒 41.4重要內(nèi)容概述 41.5系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定 5第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 62.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 62.2電源CT的設(shè)計(jì) 72.3電源電路設(shè)計(jì) 92.4數(shù)據(jù)解決系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10第三章用戶竊電的判斷 193.1電能表的工作原理 193.2常見的竊電方法 203.3母線電流信號(hào)采樣 203.4用戶竊電方法的判別 23第四章總結(jié) 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31第一章緒論1.1反竊電技術(shù)研究的意義長期以來，竊電問題一直困擾著供電部門，由于竊電手段層出不窮，給反竊電工作帶來很大難度，我們很有必要對竊電的方式方法進(jìn)行研究，以期更好地提高反竊電技術(shù)水平，徹底堵塞竊電漏洞。電是商品。我國電力法的頒布，明確了供用電雙方的權(quán)利和義務(wù)，使電力市場走上規(guī)范化、法制化的道路。用戶用電必須按照國家核準(zhǔn)的電價(jià)和計(jì)量裝置的記錄準(zhǔn)時(shí)交納電費(fèi)。竊電是一種違法犯罪行為，嚴(yán)禁任何單位和個(gè)人非法侵占、使用電能。但是在現(xiàn)實(shí)生活中一些公司和個(gè)人受非法獲利思想的驅(qū)使進(jìn)行竊電以達(dá)成少繳納電費(fèi)甚至不繳納電費(fèi)的目的，國家和電力經(jīng)營公司因此蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。竊電行為不僅損害了國家和電力經(jīng)營公司的經(jīng)濟(jì)利益，還危及電網(wǎng)正常運(yùn)營，阻礙電力工業(yè)正常發(fā)展。個(gè)別用戶的私拉亂掛極易引發(fā)電網(wǎng)事故，使合法用戶的權(quán)益無辜受害，影響地區(qū)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展隨著供電部門對竊電行為的嚴(yán)厲查處，竊電用戶的竊電行為越來越隱蔽。而電力部門僅能對一些具有竊電嫌疑的電力用戶實(shí)行突擊檢查，不也許對所有用戶進(jìn)行全天監(jiān)察。查電者在明處，竊電者在暗處，一些用戶在電力部門檢查之前恢復(fù)正常計(jì)量，在稽查人員離開之后又開始竊電，尚有的用戶的竊電行為非常隱蔽，稽查人員無法發(fā)現(xiàn)。所以，要同竊電行為做斗爭，就迫切需要一種功能齊全的反竊電裝置。1.2反竊電技術(shù)研究的現(xiàn)狀竊電行為給國家、社會(huì)導(dǎo)致了巨大的危害，許多研究部門開發(fā)了各種反竊電裝置，有的已經(jīng)制成產(chǎn)品掛網(wǎng)使用。針對使用不同類型電能表的電力用戶，有不同結(jié)構(gòu)的反竊電裝置。以下是兩種典型的反竊電裝置，是專門用于大型電力用戶的高壓高供型電能表。1.2.1三相防竊電器圖1-1是該裝置的原理圖。圖1-1三相防竊電器原理框圖通過度析，該裝置能判斷短路CT的竊電行為，但判斷這種竊電行為有一個(gè)前提條件，就是在短路CT次級(jí)輸出的同時(shí)不短路CT的次級(jí)輸出。但是CT的次級(jí)輸出直接暴露在低壓側(cè)，容易被用戶做手腳。假如用戶在短路CT的同時(shí)短路CT，這樣CT和CT的電流都為零或者成比例減少，檢流互感器CT次級(jí)沒有信號(hào)輸出，裝置判斷不出竊電，不能起到記錄竊電行為的作用。除此之外，這種反竊電裝置的自我保護(hù)功能也比較差，其判斷機(jī)構(gòu)裸露在外，容易被用戶做手腳，并且整個(gè)系統(tǒng)的電源直接采自低壓220V電網(wǎng)，很容易被用戶切斷電源使整個(gè)裝置無法工作。1.2.2電能表電壓、電流回路實(shí)時(shí)檢測器這種裝置判斷電流型竊電的基本原理是檢測電能表的電流線圈所流過的三相電流之和，當(dāng)電流線圈上的三相電流之和不為零時(shí)，認(rèn)為用戶存在著電流型竊電。分析這種防竊電裝置，在用戶斷路或短路三相電流中的一相或兩相時(shí)，由于穿過檢測電流互感器的三相電流出現(xiàn)不平衡，檢測電流互感器將有信號(hào)輸出，此時(shí)系統(tǒng)能正常工作記錄用戶的竊電行為。但是當(dāng)用戶同時(shí)所有短路三相電流，會(huì)使穿過檢測CT的三相電流消失或仍然會(huì)維持穿過檢測CT的三相電流相等，此時(shí)由于CT沒有信號(hào)輸出系統(tǒng)不能辨認(rèn)這種竊電手段。同樣，這種裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也裸露在低壓空間中，電源取自低壓220V電網(wǎng)，容易受人為破壞。綜合以上兩種反竊電裝置和其它反竊電措施，經(jīng)仔細(xì)分析，現(xiàn)存的反竊電裝置重要存在著以下幾方面的局限性:1、在檢測比較手段上存在著“自己比自己”的弱點(diǎn)，也就是說用作比較基準(zhǔn)的信號(hào)或者是直接是要檢測的信號(hào)，或者是通過相同位置上的CT取過來的信號(hào)，在用戶的某些竊電方式下容易失去比較基準(zhǔn)，不能進(jìn)行對的判斷，導(dǎo)致功能上的缺陷。2、檢測儀安裝在低壓側(cè)，這無疑給電力部門帶來了保護(hù)反竊電裝置的新課題，并且其電源取自低壓電網(wǎng)或電能表的測量PT，容易受到人為破壞或者在用戶斷路PT時(shí)失去工作電源。3、功能單一，僅能記錄用戶的總竊電次數(shù)和總竊電時(shí)間，無法記錄用戶每次竊電的具體竊電情況，涉及起始時(shí)間、竊電方式、結(jié)束時(shí)間等，不能給電力部門進(jìn)行解決時(shí)提供比較具體的依據(jù)?？梢?，開發(fā)具有自動(dòng)進(jìn)行竊電信息抄錄的反竊電裝置是十分必要的。并且，隨著電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的推廣，規(guī)定有一種帶有實(shí)時(shí)總線的反竊電裝置，使電力部門能及時(shí)了解用戶的用電狀態(tài)，以便做出反映。1.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思緒電源CT電源CT采樣CT電源變換電路采樣解決AD轉(zhuǎn)換換換電壓基準(zhǔn)比較電路1電能表信號(hào)采樣信號(hào)解決比較電路2通訊部分微處理器部分高壓母線圖1-2是反竊電系統(tǒng)主機(jī)的原理結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的工作原理可以簡述為:運(yùn)用電源CT從高壓母線感應(yīng)出電流，通過電源變換電路為系統(tǒng)的其余部分提供+5V的工作電源。同時(shí)通過采樣CT從高壓母線上獲取用戶用電的真實(shí)電流信號(hào)，以這個(gè)信號(hào)作為基準(zhǔn)，與從用戶電能表側(cè)取得的電能表記錄的用戶的電流信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)從電能表側(cè)取得的信號(hào)小于從母線上取得的信號(hào)時(shí)，認(rèn)為用戶正在進(jìn)行電流型竊電;系統(tǒng)對用戶是否進(jìn)行電壓型竊電的判別是通過從用戶電能表側(cè)取得的電壓信號(hào)與基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)用戶電能表側(cè)的信號(hào)小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，認(rèn)為用戶正在電壓型竊電。當(dāng)判斷用戶有竊電時(shí)，微解決器根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間記錄用戶的竊電開始時(shí)間和竊電方式，根據(jù)采樣CT的信號(hào)計(jì)算用戶竊電時(shí)的參考用電量，在用戶竊電結(jié)束時(shí)記錄用戶竊電的結(jié)束時(shí)間，并隨時(shí)響應(yīng)手持機(jī)或負(fù)控中心發(fā)出的指令，將用戶的竊電信自、發(fā)送給手持機(jī)或負(fù)控中心。1.4重要內(nèi)容概述論文中的重要工作是大型電力用戶反竊電系統(tǒng)主機(jī)的設(shè)計(jì)。在論文中分4部分對反竊電裝置的研制做具體闡述:第一章緒論介紹了反竊電技術(shù)研究的重要性、發(fā)展現(xiàn)狀，提出了論文的技術(shù)路線和裝置的總體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的總體概述。第二章電源設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是電源CT、電源電路的設(shè)計(jì)和電源性能的測試以及微解決器部分設(shè)計(jì)，并從硬件和軟件兩方面介紹了微解決器部分的設(shè)計(jì)。第三章用戶竊電的判斷在簡述電能表工作原理，介紹常見竊電手法的基礎(chǔ)上給出了電流型竊電和電壓型竊電的判斷方法。第四章總結(jié)1.5系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)定(1)同時(shí)在高壓側(cè)和低壓電表側(cè)采集用戶用電的真實(shí)信號(hào)和電表記錄的用戶用電信號(hào)，兩者進(jìn)行比較判斷用戶是否竊電。(2)供電電源從高壓母線獲取。只要用戶用電，母線中有電流，系統(tǒng)電源便可為系統(tǒng)供電使系統(tǒng)正常工作，用戶不用電，系統(tǒng)失去電源，此時(shí)用戶也不存在竊電情況。(3)竊電儀使用兩種數(shù)據(jù)通訊方式:一種是紅外數(shù)據(jù)傳送方式，使用這種方式進(jìn)行通訊的反竊電儀為Ⅰ型機(jī)，安裝在沒有負(fù)控終端的配電室內(nèi);此外一種是RS485通訊方式，采用這種通訊的反竊電儀為II型機(jī)，安裝在已經(jīng)配備負(fù)控終端的配電室內(nèi)，可以通過負(fù)控終端與負(fù)控中心進(jìn)行通訊?？紤]到現(xiàn)場使用情況，I型機(jī)分為主機(jī)與分機(jī)兩部分，主機(jī)掛在用戶高壓側(cè)用于檢測記錄用戶的竊電情況，分機(jī)為手持式、漢字顯示，主機(jī)和分機(jī)可以通過紅外進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過地址編碼，一臺(tái)分機(jī)可以讀取多臺(tái)主機(jī)的數(shù)據(jù)，以減少單機(jī)平均成本。II型機(jī)的通訊部分和監(jiān)測用戶用電情況的主機(jī)固化在一起，通過雙絞線與負(fù)控終端連接。(4)一體化模塊式結(jié)構(gòu)。為了防止人為破壞和保證安全可靠，將主機(jī)部分用高絕緣性能的樹脂(30kV/mm)固化為一體安裝在用戶的高壓側(cè)，使用戶無法對主機(jī)做手腳。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源要保證在母線電流變化時(shí)，能正常提供后續(xù)電路工作所需要的+5V電源。2.1.1電源設(shè)計(jì)整體概述系統(tǒng)的電源重要由兩部分組成:電源CT和電源變換電路。這兩部分是和后面的檢測解決電路固化在一起，安裝在高壓母線側(cè)，這樣可以提高電源的自我保護(hù)能力，使用戶難以對電源進(jìn)行破壞。電路原理圖如圖2-1示。圖2-1電源電路圖系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中要解決兩個(gè)問題，一是在母線電流較低的情況下保證電源可以提供系統(tǒng)工作所需要的最低電壓、電流，這規(guī)定電源CT的變比要小、損耗要小，但是滿足了這個(gè)條件，母線電流增大時(shí)，電流互感器的次級(jí)輸出電流成比例增大，對于同樣的二次負(fù)載，功耗將增大很多，這就規(guī)定解決母線電流較大時(shí)能量的旁路和散熱等問題。2.2電源CT的設(shè)計(jì)電源CT為母線式電流互感器，在結(jié)構(gòu)上涉及帶二次繞組的鐵芯及一次與二次繞組之間的絕緣。在絕緣內(nèi)有為通過一次繞組(母線)的窗口（通道）。2.2電流互感器的等效電路圖如圖2-2示圖2-2電源互感器的等效電路其中R是初級(jí)線圈的銅阻，X是初級(jí)線圈的漏感，將初級(jí)線圈的銅阻和漏感劃出之后，就剩下一個(gè)抱負(fù)鐵芯線圈電路，但鐵芯中仍然有能量的損耗和儲(chǔ)放，可用等效的電阻R和電感X表達(dá);R是折合到初級(jí)的次級(jí)銅阻，X是折合到初級(jí)的次級(jí)漏感，Z是折合到初級(jí)的次級(jí)負(fù)載。穩(wěn)態(tài)運(yùn)營時(shí)電勢平衡和磁勢平衡方程式為:E=U+I(R+jX)=IZ+I(R+jX)（2-1）流過X的電流在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生磁通，稱此電流為勵(lì)磁電流。電流互感器在正常運(yùn)營時(shí)，另一方面級(jí)阻抗Z較小，繞組電勢很小，磁通密度較低。隨著負(fù)載阻抗增長，感應(yīng)鐵芯磁通密度相應(yīng)增大，增大到一定限度，鐵芯出現(xiàn)飽和。此時(shí)電流互感器的次級(jí)輸出電流除了基波外有一系列的奇次諧波。電流互感器飽和后，鐵芯耗損和溫升提高，影響鐵芯的正常工作，甚至有也許破壞高壓絕緣，同時(shí)諧波的產(chǎn)生也對電子器件的正常工作產(chǎn)生影響。在高飽和后鐵芯會(huì)殘留較大的剩磁，使測量用互感器的精度減少。2.2電源的設(shè)計(jì)是要保證反竊電主機(jī)能適應(yīng)母線電流變化較大的情況。當(dāng)母線電流較低時(shí)，要保證系統(tǒng)能正常工作，互感器的次級(jí)必須要有足夠的輸出，根據(jù)式2-1，互感器鐵芯的損耗應(yīng)當(dāng)越小越好。系統(tǒng)中的電流互感器鐵芯是選用R(Round)型鐵芯。R型鐵芯是由一條硅鋼帶連續(xù)卷繞成梯形截面的二柱式鐵芯，無切割、圓形截面，具有以下特點(diǎn)：1.鐵芯體積小，重量輕，體積比同等功率的E-I型鐵芯小30%，重量低40%。2.鐵芯無氣隙，漏磁低，低于E-I型鐵芯的十分之一3.鐵芯無切割，損耗低，效率高，產(chǎn)熱小于E-I型鐵芯的一半。4.無切割結(jié)構(gòu)和圓形截面使得鐵芯噪聲極低。2.2互感器二次線圈的設(shè)計(jì)重要是線圈匝數(shù)的擬定和繞線類型的選擇。系統(tǒng)在正常工作時(shí)需要的是5V電壓提供30mA電流，這規(guī)定互感器的輸出電流不能低于30mA。考慮到集成穩(wěn)壓器的輸入輸出壓差，互感器的輸出電壓不能低于9V。同時(shí)，互感器得輸出電流、電壓不能過大，否則后繼解決電路功耗增長，影響電路的正常工作。線圈匝數(shù)的計(jì)算公式為:W=（2-2）式2-2中，f為工頻50Hz,Φ=BS為磁通量。對于冷軋硅鋼片，其鐵芯磁通密度可以取1.0T，鐵芯的截面積為7.1cm，若E取9V，由3-2可得W=59匝。這說明要在次級(jí)產(chǎn)生9V電壓，互感器的次級(jí)線圈不能低于59匝。對于輸出電流，假設(shè)規(guī)定互感器在初級(jí)電流為5A時(shí)輸出30mA電流，根據(jù)互感器的初級(jí)、次級(jí)電流之比可以算出互感器的次級(jí)線圈最多為166匝，考慮到互感器的漏感、運(yùn)用效率等因素，實(shí)際匝數(shù)要比這個(gè)匝數(shù)少。系統(tǒng)中選用的電流互感器二次線圈的匝數(shù)為140匝。電源互感器的二次線圈銅芯截面積的擬定重要取決于熱計(jì)算，銅導(dǎo)線長期工作的電流密度應(yīng)限制在2～3A/mm之內(nèi)。2.3電源電路設(shè)計(jì)電源電路要保證在互感器電流變化時(shí)，特別是在互感器二次電流較大時(shí)，電源能為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V電壓。電源電路圖己經(jīng)在圖2-1中給出。電流互感器(CT)的二次電流通過整流橋B1整流、電容C1,C2,C3濾波后送入后面的穩(wěn)壓電路。主機(jī)在與手持機(jī)或負(fù)控終端進(jìn)行通訊時(shí)，瞬時(shí)功耗將增長一倍多，電容C1,C2重要起儲(chǔ)能作用，使系統(tǒng)在母線電流較低時(shí)(5A左右)主機(jī)能正常進(jìn)行與手持機(jī)或負(fù)控終端進(jìn)行通訊。D是多個(gè)二極管串聯(lián)，可以起到限壓的作用，在母線上的電流較大時(shí)保護(hù)整個(gè)電路，此時(shí)D為電路中的重要耗能部分，在封裝時(shí)D與系統(tǒng)的線路板分開，單獨(dú)散熱，系統(tǒng)中的其它部分不受影響。電容C3,C4,C5的作用是克制電源的紋波。在大電容C5存在的情況下，必須使用二極管D2以保護(hù)穩(wěn)壓塊7085TVSS為瞬時(shí)電壓浪涌克制器，當(dāng)受到瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，能吸取能量高達(dá)數(shù)千瓦的浪涌，響應(yīng)時(shí)間10秒，將兩極之間的電壓鉗位于一個(gè)定值，這個(gè)器件在電路中的重要作用是防止電網(wǎng)瞬間過壓或受到雷擊對后面電路的危害。2.3.1電流互感器的次級(jí)輸出電流變化比較大，在電源CT大電流輸出時(shí)必須能消耗掉多余的能量，提供應(yīng)后面電路正常工作所需的電壓。圖2-3的實(shí)驗(yàn)電路是為了驗(yàn)證二極管的作用而設(shè)計(jì)的。由于實(shí)驗(yàn)室中很難得到200A的電流，所以在驗(yàn)證二極管的保護(hù)作用時(shí)沒有使用電流互感器，而是直接使用穩(wěn)壓電源給二極管供電，這樣也可以得到與主機(jī)掛網(wǎng)運(yùn)營時(shí)同樣的效果。圖2-3串聯(lián)二極管的輸出電壓隨電流變化的測試電路圖2-3中的R1,R2,R3,R4是四只5.1Ω，5W的電阻實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)電壓源的輸出，控制回路中的電流變化的關(guān)系。2.4數(shù)據(jù)解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)微解決器部分的重要功能是記錄用戶每次竊電的起始時(shí)間、竊電方式、結(jié)束時(shí)間，計(jì)算用戶在這段時(shí)間的參考用電量，并能通過紅外或RS485總線響應(yīng)手持機(jī)或負(fù)控中。涉及兩部分，一方面是微解決器部分的硬件電路設(shè)計(jì)，第二部分是軟件設(shè)計(jì)。2.4.1硬件電路微解決器硬件電路的設(shè)計(jì)原則是在保證系統(tǒng)功能和可靠性的前提下，盡量減少整個(gè)系統(tǒng)的功耗，減少元器件的數(shù)量，減少電路板的面積以利于最后的固化。這部分電路涉及單片機(jī)、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘芯片、紅外收發(fā)電路等。電路中使用的大部分芯片為CMOS芯片，功耗比較大的部分(A/D轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)器)都使用了串行芯片。圖2-4為這部分的電路框圖，圖2-5為電路原理圖。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器AD轉(zhuǎn)換器母線電流信號(hào)基準(zhǔn)源微處理器用戶竊電信號(hào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘紅外接受紅外發(fā)射圖2-4微解決器部分電路框圖圖2-5微解決器部分電路圖電路圖重要由AT87FS1,TLC549,DS12887A,X25045組成:1、AT87F51芯片簡介AT87F51為系統(tǒng)的主解決器。AT87F51為CFIMOS芯片，允許電壓的波動(dòng)范圍為5V±20%;內(nèi)部帶有4K程序存儲(chǔ)器(ROM)和128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM);通過編程選定，最多可有32根I/O口線;有兩根口線可作為全雙工串行口，可通過編程選擇四種通訊方式;有兩個(gè)16位定期計(jì)數(shù)器，每個(gè)定期器具有四種工作方式;有五個(gè)中斷源，可分為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)是可以編程選定的;內(nèi)部RAM中開辟了4組通用工作寄存器區(qū)，每組8個(gè)通用寄存器，能適應(yīng)多個(gè)中斷和子程序嵌套的情況;有功能強(qiáng)大的布爾解決器;有豐富的尋址方式和指令系統(tǒng)，使用方便;最重要的是，87F51支持等待工作方式，在等待工作方式下，單片機(jī)自身消耗的電流由正常的16mA(5V12MHz)減少為3.7mA，中斷及硬件復(fù)位均可終止等待方式。2、X25045芯片簡介X25045是Xicor公司生產(chǎn)的EEPROM器件，把微解決器外圍器件最基本的三種功能：看門狗定期器、復(fù)位控制和EEPROM集成在單個(gè)8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)，將電源監(jiān)控和看門狗定期功能與高速、三線、非易失性存儲(chǔ)器組合在一起，減少了系統(tǒng)對電路板空間的規(guī)定。其存儲(chǔ)器部分是4096位串行EEPROM，具有簡樸的三總線工作的串行外設(shè)接口SPI，提供了不小于100,000次的使用期限和最少12023的數(shù)據(jù)保存期。3、TLC549芯片簡介TLC549是以8位電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)而構(gòu)造的CMOSA/D轉(zhuǎn)換器。能通過3態(tài)數(shù)據(jù)輸出與微解決器或外圍設(shè)備串行接口。TLC549僅用輸入/輸出時(shí)鐘(I/OCLOCK)和芯片選擇(CS)輸入做數(shù)據(jù)控制。其I/OCLOCK輸入頻率最高可達(dá)1.1MHz。TLC549提供了內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，它通常工作在4MHz而不需要任何外部元件。I/OCLOCK和內(nèi)部時(shí)鐘一起可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送和每秒40,000次轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度。TLC549能在3V至6V的寬電壓范圍下工作，最大消耗電流為3mA，不可調(diào)整誤差最大為±0.5LSB，是較抱負(fù)的低成本、高性能的A/D轉(zhuǎn)換器件。TLC549只需要片選信號(hào)CS、時(shí)鐘CLK、數(shù)據(jù)輸出OUT三根口線與單片機(jī)相連。4、DS12887A芯片簡介DS12887A是一個(gè)雙列24腳實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。內(nèi)部帶有鋰電池，振蕩晶體，寫保護(hù)電路，非易失性記時(shí)時(shí)鐘，靜態(tài)RAM，報(bào)警時(shí)鐘，百年日歷，可編程方波發(fā)生器。通過MOT腳的電平選擇可以選擇與51系列單片機(jī)兼容的總線方式。當(dāng)外部輸入電壓高于4.25V時(shí)，DS12887正常工作;當(dāng)外部輸入電壓低于4.25V時(shí)，無論外部片選信號(hào)的高低，DS12887的片選被強(qiáng)制置成無效，內(nèi)部RAM被寫保護(hù)，此時(shí)所有輸入無效。外部電壓降到3V以下時(shí)，外部電壓被斷開，由內(nèi)部鋰電池給實(shí)時(shí)時(shí)鐘和內(nèi)部RAM供電，以保證時(shí)鐘的對的性。2.4.2軟件設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的軟件部分由系統(tǒng)初始化模塊、系統(tǒng)監(jiān)控模塊和系統(tǒng)動(dòng)作模塊三個(gè)部分組成。按照作用的不同，系統(tǒng)的監(jiān)控模塊和動(dòng)作模塊可以分為三個(gè)層次，圖2-6是系統(tǒng)的監(jiān)控軟件和動(dòng)作程序的結(jié)構(gòu)框圖。監(jiān)控程序ACT1監(jiān)控程序ACT1ACT2ACT3ACT4ACT5ACT6ACT7ACT8X25045讀寫模塊電量采集模塊系統(tǒng)時(shí)鐘控制模塊紅外(485)指令接受模塊紅外(485)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊圖2-6系統(tǒng)軟件整體結(jié)構(gòu)框圖圖2-6中的監(jiān)控程序?yàn)楣芾韺?，作為系統(tǒng)的管理核心，用來調(diào)度和管理各項(xiàng)任務(wù)。ACT1～ACT8是系統(tǒng)的8個(gè)重要?jiǎng)幼髂K，涉及竊電開始解決模塊、竊電繼續(xù)解決模塊、竊電結(jié)束解決模塊、讀系統(tǒng)時(shí)間模塊、修改系統(tǒng)時(shí)鐘模塊、讀竊電記錄模塊、讀竊電狀態(tài)模塊、清除記錄模塊，這些模塊作為系統(tǒng)的任務(wù)層，程序運(yùn)營過程中，監(jiān)控程序根據(jù)運(yùn)營狀態(tài)或外部的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作模塊。上述的動(dòng)作模塊由支撐層的5個(gè)重要任務(wù)模塊提供各種功能支持，這5個(gè)任務(wù)模塊有①X25045讀寫模塊②電量采集模塊③系統(tǒng)時(shí)鐘控制模塊④紅外(RS-485)指令接受模塊⑤紅外(RS-485)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，其中每個(gè)模塊還可以分為幾個(gè)更小的模塊。這種程序結(jié)構(gòu)不僅能增長程序的可讀性，便于系統(tǒng)維護(hù)和功能的擴(kuò)充，并且對系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)有重要的意義。2、單片機(jī)的軟件流程單片機(jī)在復(fù)位后，根據(jù)用戶現(xiàn)在的用電狀態(tài)(有無竊電)和從X25045讀出的用戶以前的用電狀態(tài)，判斷執(zhí)行下面四種重要?jiǎng)幼髂K中的一個(gè):竊電開始、竊電結(jié)束、繼續(xù)竊電、繼續(xù)無竊電。相應(yīng)的動(dòng)作模塊解決結(jié)束以后，根據(jù)當(dāng)時(shí)的內(nèi)部情況和外部狀態(tài)，設(shè)立相應(yīng)的喚醒方式，通過軟件設(shè)立使微解決器進(jìn)入節(jié)電運(yùn)營狀態(tài)。等待相應(yīng)時(shí)間后，由定期中斷或X25045將單片機(jī)喚醒，反復(fù)執(zhí)行下一個(gè)周期。圖2-7是系統(tǒng)軟件的流程圖。用戶以前竊電？用戶當(dāng)前有竊電？竊電繼續(xù)模塊用戶以前竊電？用戶當(dāng)前有竊電？竊電繼續(xù)模塊模塊進(jìn)入節(jié)電運(yùn)營狀態(tài)定時(shí)中斷喚醒YY竊電結(jié)束模塊N用戶當(dāng)前有竊電？竊電開始模塊Y無竊電繼續(xù)模塊N進(jìn)入節(jié)電運(yùn)營狀態(tài)NX25045喚醒初始化單片機(jī)進(jìn)入等待工作方式后，內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)仍然供應(yīng)中斷系統(tǒng)、定期/計(jì)數(shù)器和串行口。系統(tǒng)在有竊電時(shí)的定期中斷喚醒就是運(yùn)用了單片機(jī)的這一特點(diǎn)。在用戶無竊電時(shí)使用的X25045喚醒是運(yùn)用了X25045的定期復(fù)位功能，通過復(fù)位將單片機(jī)喚醒。之所以在不同場合用兩種喚醒方式，是為了更方便的擬定系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的運(yùn)營狀態(tài)，并且X25045的喚醒時(shí)間有一定的誤差，不能用在有竊電時(shí)參考竊電量的計(jì)算，在用戶無竊電時(shí)單片機(jī)定期復(fù)位，能提高單片機(jī)運(yùn)營的可靠性。流程圖中沒有給出系統(tǒng)響應(yīng)外部命令的流程，由于外部命令輸入是作為系統(tǒng)的串行中斷，當(dāng)系統(tǒng)工作在節(jié)電運(yùn)營狀態(tài)時(shí)，這個(gè)中斷能隨時(shí)喚醒單片機(jī)進(jìn)行中斷解決，而在正常的運(yùn)營過程中，系統(tǒng)也是隨時(shí)響應(yīng)這個(gè)中斷。單片機(jī)能響應(yīng)的外部命令有:讀用戶竊電記錄、讀用戶當(dāng)前用電狀態(tài)、讀系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間、修改系統(tǒng)時(shí)間、清除記錄。3、竊電信息的記錄模塊開始置竊電開始時(shí)間模塊開始置竊電開始時(shí)間置竊電結(jié)束時(shí)間=竊電開始時(shí)間置參考竊電量=0竊電記錄數(shù)加1設(shè)立竊電標(biāo)志模塊結(jié)束模塊開始累加參考竊電量修改竊電結(jié)束時(shí)間竊電方式發(fā)生改變？修改竊電方式模塊結(jié)束YN模塊開始累加參考竊電量修改竊電結(jié)束時(shí)間置無竊電標(biāo)志模塊結(jié)束模塊流程圖模塊流程圖模塊流程圖 系統(tǒng)記錄的用戶竊電信息重要是指用戶的總竊電次數(shù)、用戶當(dāng)前的竊電狀態(tài)(有無竊電)和用戶每一次竊電的起始時(shí)間(5字節(jié))、參考竊電量(4字節(jié))、竊電方式(1字節(jié))、結(jié)束時(shí)間(5字節(jié))，其中用戶的竊電起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間精確到分，參考竊電量的值為一個(gè)比例量，手持機(jī)或負(fù)控中心讀得這一數(shù)據(jù)后乘一個(gè)系數(shù)后能得到用戶的參考竊電量(千瓦時(shí))。這些信息所有存儲(chǔ)在串行EEPROMX25045中。與用戶竊電信息記錄有關(guān)的有3個(gè)動(dòng)作模塊:竊電開始模塊，繼續(xù)竊電模塊和竊電結(jié)束模塊。監(jiān)控模塊可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，調(diào)用這3個(gè)模塊中的一個(gè)。圖2-8,2-9,2-10是這三個(gè)模塊的流程圖。這三個(gè)模塊再加上無竊電繼續(xù)模塊就構(gòu)成了系統(tǒng)軟件的主干。無竊電繼續(xù)模塊比較簡樸，這里不再贅述。當(dāng)單片機(jī)檢測到用戶開始竊電時(shí)，生成一條竊電記錄，寫入X25045中。這條竊電記錄中的竊電開始時(shí)間和竊電結(jié)束時(shí)間相等，參考竊電量為0。此后，只要用戶繼續(xù)竊電，單片機(jī)將對母線上的電流進(jìn)行累加，并在每三分鐘結(jié)束時(shí)刷新一次參考竊電量和竊電結(jié)束時(shí)間。假如此時(shí)用戶的竊電方式發(fā)生改變，也將當(dāng)前的竊電方式加入到以前的竊電方式中。在用戶竊電結(jié)束時(shí)的重要工作是修改用戶的用電狀態(tài)標(biāo)記為無竊電。在繼續(xù)竊電模塊中，竊電結(jié)束時(shí)間、參考竊電量是被不斷刷寫而不是在竊電結(jié)束時(shí)一次性寫入，這種做法的優(yōu)點(diǎn)是能保證在電壓局限性或干擾導(dǎo)致RAM數(shù)據(jù)丟失的情況下，系統(tǒng)不會(huì)誤記竊電結(jié)束時(shí)間，也不會(huì)丟失過多的竊電量，缺陷是每一條記錄的竊電結(jié)束時(shí)間、參考竊電量被重新刷寫的頻率比較頻繁，但X25045的每一字節(jié)的寫入次數(shù)有一定的限度。為了延長X25045的壽命，在X25045中使用三個(gè)地址做為指針(1FFH,1F8H,1FOH)，通過三—二表決方式擬定一個(gè)記錄指針來標(biāo)記記錄信息在X25045中的起始位置，每一次刪除記錄后，這三個(gè)指針同時(shí)加5，這樣避免了X25045的同一個(gè)位置被頻繁改寫。由于三個(gè)指針在X25045中的位置不連續(xù)，同時(shí)有兩位數(shù)據(jù)被破壞的概率很小，這樣對系統(tǒng)可靠性的影響不大，但卻極大的延長系統(tǒng)的壽命。表(2-1)是記錄信息在X25045中的存儲(chǔ)方式。X25045的ROM為512字節(jié)，除去必需的數(shù)據(jù)和標(biāo)志外，可以存儲(chǔ)32條竊電記錄。表2-1竊電信息在X25045中的存儲(chǔ)方式1FFH1FFH1F8H1F0H存放記錄指針（X）地址XX+3X+6XX+2X+5X+4X+7存放內(nèi)容竊電標(biāo)志竊電記錄數(shù)ROM標(biāo)志第一條記錄開始說明AA表達(dá)有竊電55表達(dá)無竊電存放的記錄最多為32條檢查ROM是否有效順序放置，每條15個(gè)字節(jié)向X25045中寫入一個(gè)字節(jié)，應(yīng)一方面向X25045發(fā)出WREN指令將X25045的“寫使能”鎖存器置位。在發(fā)送WREN指令過程中，CS一方面被拉至低電平，然后WREN指令由時(shí)鐘同步送入X25045，在指令的所有8位被發(fā)送之后，將CS變?yōu)楦唠娖?，假如在WREN指令后不把CS拉為高電平，那么寫操作將被忽略。接著將CS變低，隨同步時(shí)鐘發(fā)出WRITE指令，之后保持CS為低電平，繼續(xù)提供時(shí)鐘，將1至4個(gè)字節(jié)隨時(shí)鐘發(fā)出，在程序中完畢一個(gè)字節(jié)的讀寫約為400s，假如一次寫入一頁(4個(gè)字節(jié))，平均每一位的寫入時(shí)間約為250s。從X25045讀出一個(gè)字節(jié)，只要將CS變低，隨時(shí)鐘發(fā)出讀命令和要讀出字節(jié)的地址，繼續(xù)保持CS并提供時(shí)鐘，要讀出字節(jié)的內(nèi)容將隨時(shí)鐘出現(xiàn)在X25045的SO引腳上。4、系統(tǒng)時(shí)鐘的操作在用戶的竊電信息中，竊電開始時(shí)間、竊電結(jié)束時(shí)間是一條竊電記錄中比較重要的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)時(shí)間的操作有兩個(gè)重要部分，一方面是在發(fā)現(xiàn)用戶竊電時(shí)，單片機(jī)從DS12887中讀取系統(tǒng)時(shí)間，另一方面就是能根據(jù)外部指令讀取和校正系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間。這部分軟件編寫的基礎(chǔ)是對DS12887的操作。DS12887自身有地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線，單片機(jī)對時(shí)間的操作事實(shí)上是對DS12887內(nèi)的RAM映象進(jìn)行操作。在修改系統(tǒng)時(shí)間時(shí)，為了避免犯錯(cuò)，應(yīng)將DS12887中寄存器B的SET位置位；而在讀系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)，為了避免讀出的時(shí)間高低字節(jié)不一致，要運(yùn)用寄存器A中的UIP位。在UIP位變高以后，至少有244s的時(shí)間讀取數(shù)據(jù)。經(jīng)計(jì)算，程序中從DS12887讀取完整的系統(tǒng)時(shí)間為80s5、參考竊電量的計(jì)算電力法第71條規(guī)定，“盜竊電能的，由電力部門責(zé)令其停止違法行為，追繳電費(fèi)，并處以應(yīng)繳電費(fèi)五倍以下罰款”。系統(tǒng)記錄用戶的參考竊電量，事實(shí)上是記錄用戶在竊電時(shí)間內(nèi)的參考用電量，以給電力部門的追繳電費(fèi)和處罰提供客觀的依據(jù)。無論負(fù)載是星型連接還是三角形連接，三相總功率必然等于各相有功功率之和。而單相電路在時(shí)間T內(nèi)的功耗可以由下式得出:W==（2-3）根據(jù)上面公式，要想比較精確的計(jì)算用戶的竊電量，必須同時(shí)對母線上的電壓和電流進(jìn)行采樣，精度越高，單位時(shí)間的采樣點(diǎn)就必須越多。在實(shí)際應(yīng)用中，由于系統(tǒng)所給出的竊電量只是電力部門對竊電用戶進(jìn)行處罰的參考，而精確測量用戶的竊電量必須增長大量的硬件(三個(gè)PT測量電壓、一個(gè)CT測量電流和相應(yīng)的解決電路)，這樣大大增長了系統(tǒng)的體積、成本。所以在實(shí)際計(jì)算用戶竊電時(shí)的參考用電量，是用下面的公式:W=UI（2-4）其中，U為母線的相電壓(10kV),I為C相上的相電流。在三相三線制系統(tǒng)時(shí)，上式若要成立，必須滿足以下2個(gè)條件:1、母線上的電壓電流波形必須是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波;2、母線上三相電壓都為一個(gè)定值并保持不變，三相電流平衡;顯然，在電網(wǎng)運(yùn)營的大部分時(shí)間內(nèi)，上述兩個(gè)條件不能得到滿足，但考慮一下三個(gè)因素:1、10kV電壓的總諧波畸變率的最大值規(guī)定為4%;2、10kV電網(wǎng)的供電電壓的允許偏差值最大為額定電壓的士7%;3、電網(wǎng)運(yùn)營過程中嚴(yán)禁三相用戶單相用電，以避免電網(wǎng)中三相電流出現(xiàn)嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象;從現(xiàn)場的觀測情況來看，配電室內(nèi)一次變側(cè)三相電流基本平衡。雖然公式2-4不能用來精確計(jì)算用戶的用電量，但可以用做電力部門對竊電用戶進(jìn)行處罰時(shí)的參考。母線電流信號(hào)在第三章中已經(jīng)得到，是一條脈動(dòng)非常小的曲線，單片機(jī)在記錄用戶的竊電量時(shí)，就是每20ms中對這條曲線采樣2次，然后取平均值，再將每次的平均值累加。從嚴(yán)格意義上來說，系統(tǒng)給出的用戶參考竊電量事實(shí)上是母線上電流累加量的一個(gè)比例值。 第三章用戶竊電的判斷本章在分析了電能表結(jié)構(gòu)、工作原理和電力用戶常見竊電方法的基礎(chǔ)上給出了常見各種竊電手段的判別方法。整章共分為4部分，一方面是電能表的工作原理，接著是電力用戶的常見竊電手法，第三部分是母線電流信號(hào)的采集，最后是各種常見竊電手段的分析和判斷。3.1電能表的工作原理從結(jié)構(gòu)上看，目前電力用戶用電的計(jì)量裝置廣泛使用的是感應(yīng)式電能表。三相三線制電路，可以用兩只單相電能表測量其消耗的電能，也可以用一只三相二元件電能表進(jìn)行測量，其中以用三相二元件電能表比較普遍。圖3-1為三相二元件電能表的接線原理圖，圖中第一元件(左邊)電流線圈在A相上，電壓線圈跨接在AB相;第二元件(右邊)的電流線圈在C相上，電壓線圈跨接CB相。電壓線圈電流線圈AB電壓線圈電流線圈ABC電流線圈電壓線圈三相三線二元件電能表事實(shí)上是兩只單相電能表的組合。將兩個(gè)元件單獨(dú)考慮。第一元件所測得的功率瞬時(shí)值為:P=ui=(u﹣u)i（3-1）第二元件所測得的功率瞬時(shí)值為:P=ui=(u﹣u)（3-2）電能表測得的總功率為二元件所測得的功率之和:P=P+P=ui﹢ui﹣u(i﹢i)（3-3）由于三相三線制各相電流瞬時(shí)值之和為0，即i﹢i﹢i=0（3-4）3.2常見的竊電方法竊電行為涉及：1.在供電公司的供電設(shè)施上，擅自接線用電；2.繞越供電公司的供電裝置用電；3.偽造或啟動(dòng)法定的或者授權(quán)的計(jì)量檢定；4.故意損壞供電公司的供電計(jì)量裝置；5.故意使供電公司的用電裝置失效。據(jù)電能計(jì)量部門記錄，現(xiàn)場常見的竊電方法有以下兩類:3.2.1常見的是將PT斷路。這涉及斷A,B,C三相電壓中的一相、兩相甚至三相。最簡樸的做法是將電壓引入端子排上的端子松動(dòng)，或者暗中將引入電能表的引線折斷。3.2.2常見的是將CT短路或?qū)T與電能表的連線暗中折斷，使電流互感器二次輸出電流不通過電能表導(dǎo)致電能計(jì)量的損失。在這種竊電手法中，尚有一種特殊的B相電流竊電，是斷開A,C兩相電流互感器公共端與地線的連接。本論文設(shè)計(jì)的反竊電裝置就是針對這兩種類型的竊電方法。3.3母線電流信號(hào)采樣母線電流信號(hào)的采集為后面判斷是否有電流型竊電提供基準(zhǔn)，并且是系記錄算用戶參考竊電量的依據(jù)。圖3-2母線電流采樣電路圖3-2是母線電流采樣電路。圖中的運(yùn)放Tl-A是用作放大，T1-B用作峰值保持器，T1-C用作電壓跟隨器，T1-D用作比較器。電流互感器CT掛在高壓母線側(cè)，另一方面級(jí)電流通過取樣電阻R轉(zhuǎn)變成電壓，再通過放大電路進(jìn)行放大，由于運(yùn)放為單電源供電，所以它的輸出是半波正弦，這個(gè)信號(hào)通過峰值保持電路，轉(zhuǎn)換成峰值，假如不考慮漏電流對峰值保持電路的影響，在母線電流不變的情況下，峰值保持電路的輸出電壓應(yīng)當(dāng)為一條直線，系統(tǒng)中用這個(gè)信號(hào)來計(jì)算參考竊電量。這個(gè)電壓通過度壓后得到的參考電壓E是用來判斷是否有電流型竊電的基準(zhǔn)。圖中的Tl-D部分是用來防止母線電流過低時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生誤動(dòng)作。3.3.1為了固化、安裝的方便，電流互感器CT2的鐵芯仍選用和電源電流互感器相同的鐵芯。這部分電路采集的信號(hào)用作比較基準(zhǔn)和進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換計(jì)算電量，規(guī)定的精度比較高，互感器CT2屬于測量用互感器。在式2-2中，B的取值只能取0.2T。這樣，通過3-2可以得到以下關(guān)系式:IZ=0.077×W（3-5）式3-5說明，為了保證互感器的精度，互感器次級(jí)的輸出電壓最大值受到次級(jí)線圈匝數(shù)的限制?？紤]到采樣、放大的精度，當(dāng)然互感器的輸出電壓稍高一些好，這樣需要增長次級(jí)線圈的匝數(shù)，但同時(shí)次級(jí)電流下降，導(dǎo)致取樣電阻增大，這樣抗干擾性同樣減少。綜合考慮上述兩種因素，取次級(jí)匝數(shù)為60匝，取樣電阻為0.1/5W。這樣次級(jí)線圈允許輸出的電壓為0.6伏，而在母線電流在0～300A變化時(shí)，互感器的次級(jí)輸出電流將在0～5A之間變化，這樣取樣電阻的輸出電壓將在0～0.5V之間變化，取樣電阻的功率將在0～2.5W之間變化。假如要適應(yīng)額定電流更大的配電所，可以增長次級(jí)線圈的匝數(shù)或減小取樣電阻的阻值。圖3-2中運(yùn)放選用的是TLC2254。TLC2254是TI公司的制造的四路運(yùn)算放大器。具有以下特點(diǎn)：1、輸出幅度大，可以達(dá)成滿電壓幅度輸出;2、噪聲低，輸入阻抗大;3、功耗低，典型值為35uA;4、單電源和分離電源都能達(dá)成所有的技術(shù)指標(biāo)。電路中的TI-B部分是一個(gè)峰值跟隨器。在電路運(yùn)營過程中，假如同相輸入端的電壓高于反相輸入端電壓，運(yùn)放的輸出為高電平，通過二極管D給儲(chǔ)能電容C充電，假如運(yùn)放同相輸入低于反相輸入，運(yùn)放的輸出為低電平，這時(shí)C將通過R進(jìn)行放電。由于二極管的反相漏電流I、運(yùn)放的T1-B,T1-C的輸入電流I、電容器C的漏電流、R的放電電流I的存在，峰值跟隨器的輸出不能絕對等于運(yùn)放同相輸入端的峰值電壓。但通過選擇合適的器件，二極管選開關(guān)二極管、電容器選聚四氟乙烯電容器可以使二極管和電容的漏電降到很低(幾個(gè)uA)，而運(yùn)放TLC2254的輸入端電流只有1pA可以使二極管、電容器、運(yùn)放對峰值跟隨的影響降到很低。R是為了在輸入端電壓減少時(shí)，給電容器C提供一個(gè)放電回路，由于電網(wǎng)上的電流屬于緩慢變化信號(hào)，并且系統(tǒng)對峰值保持的響應(yīng)速度的規(guī)定也不苛刻，這個(gè)電阻選擇阻值較大的電阻。實(shí)際選擇這個(gè)電阻的阻值為200K，這樣可以減少電容器的放電電流，提高峰值保持的精度。峰值跟隨器的輸出通過電壓跟隨器之后，通過可調(diào)電阻W分壓后，輸出的電壓作為判斷用戶是否有電流型竊電的比較基準(zhǔn)。3.4用戶竊電方法的判別本節(jié)可以分為三部分，第一部分是電壓型竊電的判斷，第二部分是電流型竊電的判斷，第三部分是用戶竊電信號(hào)的產(chǎn)生。3.4.1電壓型竊電斷開電能表的電壓接線的竊電方法操作起來最簡樸，是現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的比較常見的竊電方法。1、電壓型竊電對電能計(jì)量的影響電壓型竊電涉及斷開A相電壓、B相電壓和C相電壓的一相或者兩相。下面的分析都是假設(shè)電網(wǎng)中硯相電壓平衡。假如斷開A相電壓，將使電能表測得的U=0,根據(jù)公式(3-1)，電能表的記錄將比正常減少一半。假如斷開C相電壓，將使電能表測得的U=0，根據(jù)公式(3-1),電能表的記錄將比正常減少一半。事實(shí)上斷開A相電壓和斷開C相電壓竊電操作手法相同，給電能表計(jì)量帶來的影響也相稱。B相為電能表兩個(gè)元件電壓輸入的公共端，假如斷開B相電壓將使電能表兩個(gè)元件的電壓線圈串聯(lián)。這樣的結(jié)果是：U=U=0.5U。根據(jù)公式(3-3)，電能表的計(jì)最損失一半。假如斷開三相電壓中的任意兩相，都會(huì)導(dǎo)致U=U=0，使電能表的計(jì)量為0，相稱于三相電壓同時(shí)取下。2、電壓型竊電的判斷圖3-3為判斷是否有A相竊電的電路。圖3-3A從電能表Av,Bv取出的線電壓U，在用戶正常用電的情況下這個(gè)電壓應(yīng)當(dāng)為100V。4N25為光耦，除了隔離作用之外，還起到電平轉(zhuǎn)換的作用。R9,R10組成一個(gè)分壓電路，通過對電源電壓分壓得到一個(gè)基準(zhǔn)電壓，光耦的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，適當(dāng)選取R7,R8,R9,R10的值，可以使電路在用戶正常用電情況下R8兩端的電壓高于R10兩端電壓，比較器LM339的輸出為低電平。假如用戶采用A相電壓竊電方式，斷開電能表的A相電壓，U由100V下降為0V而使R8兩端電壓減少，低于R10兩端電壓，LM339輸出高電平，這個(gè)信號(hào)將通過一個(gè)或門告知單片機(jī)用戶正在竊電。C相電壓竊電判斷的電路圖如3-4示，其原理和圖3-4完全相同，這里不再贅述。圖3-4圖3-5B相電壓竊電判斷電路3.4.2電流型竊電1、電流型竊電對電能表計(jì)量的影響電流型竊電涉及短路或斷路A相電流、C相電流中的一相或者兩相。B相電流竊電的手法是電流型竊電中比較特殊的竊電方法，它采用的手段是將電能表電流互感器的公共端子同大地的連接斷開。假如用戶短路A相電流，測量CT的次級(jí)電流將所有或大部分從短路導(dǎo)線通過。根據(jù)公式(3-1)，假如這時(shí)用戶所有將A相的電流互感器短路，會(huì)使電能表的計(jì)量減少一半。假如斷路A相電流，電能表第一元件的電流線圈無電流通過，電能表的計(jì)量損失一半。假如用戶短路C相電流互感器或斷路C相電流互感器進(jìn)入電能表的連線，電能表的計(jì)量也將減少一半。假如用戶將電能表的公共端子同大地的連接斷開，導(dǎo)致了電能表的兩個(gè)元件的電流線圈串聯(lián)，這不僅導(dǎo)致電能計(jì)量上的誤差，也容易損壞兩個(gè)電流互感器。2、電流型竊電的判斷圖3-6為A相電流型竊電的判斷電路，3-7為C相電流型竊電的判斷電路。這兩個(gè)電路完全相同。都是從電能表的電流端子上直接取來電流線圈上的電壓，將這個(gè)電壓放大后，運(yùn)用其峰值與從母線上取來的參考電壓(E)進(jìn)行比較，當(dāng)用戶正常用電時(shí)，電能表的CT的電流所有流過電能表的電流線圈，通過選擇電路中元件的值，可以使T2-B(T3-B)的輸出電壓大于E;當(dāng)用戶短接電能表的電流端子時(shí)，電能表電流端子兩端電壓減少，這時(shí)可以使T2-C(T3-C)的輸出電壓小于E，可以使T2-D,(T3-D)輸出高電平，表達(dá)用戶正在竊電。圖3-6判斷A相電流型竊電電路圖圖3-7判斷C相電流型竊電電路圖3.4.3竊電信號(hào)的產(chǎn)生這部分從整體上來看是一個(gè)由二極管組成的或門，見圖3-8它根據(jù)前面得到的電流竊電和電壓竊電信號(hào)，向微解決器提供一個(gè)用戶竊電信號(hào)。只要前面的竊電判斷電路有一路輸出高電平，這個(gè)電路將輸出高電平。此外這部分電路設(shè)計(jì)中還要考慮用戶母線電流局限性的情況下使微解決器不要發(fā)生誤記。電路原理圖如圖3-8。圖3-8總竊電信號(hào)產(chǎn)生電路圖中的A1,B1一直到C11等點(diǎn)是前面的電壓型、電流型竊電的竊電信號(hào)通過二極管的輸出。在用戶沒有竊電的情況下，這六