基于實時監測的便攜式防盜電裝置設計

宋超　劉彥

摘要：隨著經濟發展，竊電現象日益嚴重，由竊電造成的電能損耗已成為電網線損中極其重要的組成部分。而目前竊電手段先進，發現難、舉證難，缺少有效便捷的監測裝置。設計一款線上采電的防竊電監測裝置，在配電柜進線端檢測用戶用電狀態并儲存相關數據，判斷是否存在竊電行為。該設計無需充電及外置電源，體積小，操作簡單，高效準確。

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.

關鍵詞：實時監測;便攜式防盜電裝置;設計

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

中圖分類號：TM76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：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。隨著電能計量設備的發展與完善，如今大部分竊電用戶通過在配電柜的進線端引線，掛接用電設備，避免電流流經電流表產生計費，達到竊電目的。針對以上竊電手段，設計一款竊電監測設備，無需外接電源及充電，具有線路采電、攜帶方便、測量準確等優點，可對用戶用電量進行準確測量，通過數據對比分析，實現竊電判斷、證據收集等功能。

1? 總體方案

該設備由電源模塊、信號采集模塊、數據處理模塊、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電源;信號采集模塊完成用戶端配電箱的數據采集;數據處理模塊完成數據計算分析判斷;通信模塊將結果數據上傳上位機。

2? 各模塊電路設計

2.1 電源模塊

設計通過電力互感器二次輸出端取電，為監測設備提供電力支持，實現設備的無源化。從而減小設備質量和體積，方便攜帶，擴大設備使用范圍，減少維護費用，提高使用壽命，保證測量準確性。

電源模塊電路如圖2所示。

按照設計要求，前端互感器為面向企業進行測量的電力電壓互感器，輸入電壓380V，輸出電壓100V，標稱值15VA。選擇安時捷（ANSJ）公司的開關電源模塊進行AC-DC轉換，相較于變壓器和濾波電路組成的轉換電路，其體積小，轉換效率高，當輸入電壓范圍寬時，仍能保證較穩定的電壓輸出。

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計有限公司開發的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，使用電流互感器進行電流變換，后經精密電阻還原電壓信號，確保準確性同時提高抗干擾性。（圖3、圖4）

2.3 數據處理模塊

設計要求開發一種編寫式竊電監測設備，可對監測點實時監測，對采集信號進行快速可靠處理。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，片上資源豐富，集成度高，低功耗，滿足設計要求。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進行通信，接口簡單，價格低廉，使用方便。（圖6）

2.4 通訊接口設計

選用RS232通信方式，不使用對方的傳送控制信號，只需“發送數據”、“接收數據”、“信號地”三條接口線，實現數據傳輸工作。RS232采用芯片MAX232進行電平轉換，內含一個電容性電壓發生器。RS232總線驅動模塊接線圖如圖7，可實現兩路通信。

2.5 主要硬件接線圖（圖8）

3? 結論

針對日益嚴重的竊電現象，設計一種行之有效的便攜式竊電監測設備，無需外加電源及充電，可連接上位機，能夠對用電量進行統計對比判斷，并對數據進行儲存。

參考文獻：

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