【正文】 四年光陰一瞬即逝，很榮幸能與摯友們一起度過(guò)，感謝你們陪我經(jīng)歷快樂(lè)與痛苦，在你們身上也讓我受益匪淺，衷心希望我們的友誼地久天長(zhǎng)。導(dǎo)師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)一體化結(jié)構(gòu)的方案，解決以前的反竊電裝置自我防護(hù)能力差的問(wèn)題對(duì)于智能反竊電系統(tǒng)研究的展望：現(xiàn)在的反竊電儀在固化后只能適應(yīng)一種類(lèi)型的 CT，針對(duì)不同的 CT 變化比，需要在固化之前調(diào)節(jié)電路參數(shù)。第四章 總結(jié)本論文研究設(shè)計(jì)的反竊電裝置包括電源部分、用戶竊電判斷部分、微處理器處理部分，論文的主要完成的工作如下：實(shí)現(xiàn)了從高壓側(cè)取電源的思想。電容 C 是為了對(duì)竊電信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，以免發(fā)生誤判斷。電路原理圖如圖 38。當(dāng)用戶短接電能表的f電流端子時(shí)，電能表電流端子兩端電壓降低，這時(shí)可以使 T2C (T3C)的輸出電壓小于 E ，可以使 T2D , (T3D)輸出高電平，表示用戶正在竊電。如果用戶將電能表的公共端子同大地的連接斷開(kāi)，造成了電能表的兩個(gè)元件的電流線圈串聯(lián)，這不但造成電能計(jì)量上的誤差，也容易損壞兩個(gè)電流互感器。如果用戶短路 A 相電流，測(cè)量 CT 的次級(jí)電流將全部或大部分從短路導(dǎo)線通過(guò)。如果用戶采用 A 相電壓竊電方式，斷開(kāi)電能表的 A 相電壓，U 由 100Vab下降為 0V 而使 R8 兩端電壓降低，低于 R10 兩端電壓，LM339 輸出高電平，這個(gè)信號(hào)將通過(guò)一個(gè)或門(mén)通知單片機(jī)用戶正在竊電。 電壓型竊電的判斷圖 33 為判斷是否有 A 相竊電的電路。B 相為電能表兩個(gè)元件電壓輸入的公共端，如果斷開(kāi) B 相電壓將使電能表兩個(gè)元件的電壓線圈串聯(lián)。下面的分析都是假設(shè)電網(wǎng)中硯相電壓平衡。峰值跟隨器的輸出經(jīng)過(guò)電壓跟隨器之后，經(jīng)過(guò)可調(diào)電阻 W 分壓后，輸出的1電壓作為判斷用戶是否有電流型竊電的比較基準(zhǔn)。由于二極管的反相漏電流 I 、運(yùn)放的 T1B, T1C 的輸2 D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A1020R出不能絕對(duì)等于運(yùn)放同相輸入端的峰值電壓。功耗低，典型值為 35uA 。圖 32 中運(yùn)放選用的是 TLC2254?？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，這樣需要增加次級(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，這樣抗干擾性同樣降低。 電流互感器的設(shè)計(jì)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。圖中的運(yùn)放 TlA 是用作放大， T1B 用作峰值保持器，T1C 用作電壓跟隨器，T1D 用作比較器。在這種竊電手法中，還有一種特殊的 B 相電流竊電，是斷開(kāi) A, C 兩相電流互感器公共端與地線的連接。據(jù)電能計(jì)量部門(mén)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的竊電方法有以下兩類(lèi): 電壓型竊電常見(jiàn)的是將 PT 斷路。第二元件(右邊)的電流線圈在 C 相上，電壓線圈跨接 CB 相。整章共分為 4 部分，首先是電能表的工作原理，接著是電力用戶的常見(jiàn)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(jiàn)竊電手段的分析和判斷。雖然公式 24 不能用來(lái)精確計(jì)算用戶的用電量，但可以用做電力部門(mén)對(duì)竊電用戶進(jìn)行處罰時(shí)的參考。顯然，在電網(wǎng)運(yùn)行的大部分時(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:10kV 電壓的總諧波畸變率的最大值規(guī)定為 4% 。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(mén)對(duì)竊電用戶進(jìn)行處罰的參考，而精確測(cè)量用戶的竊電量必須增加大量的硬件(三個(gè) PT 測(cè)量電壓、一個(gè) CT 測(cè)量電流和相應(yīng)的處理電路)，這樣大大增加了系統(tǒng)的體積、成本。經(jīng)?計(jì)算，程序中從 DS12887 讀取完整的系統(tǒng)時(shí)間為 80 s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(mén)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” 。這部分軟件編寫(xiě)的基礎(chǔ)是對(duì) DS12887 的操作。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，在程序中完成一個(gè)字節(jié)的讀寫(xiě)約為 400 s，如果一次寫(xiě)入一頁(yè)(4 個(gè)字節(jié))，平均每一位的寫(xiě)入時(shí)間約為 250 s。表(21)是記錄信息在 X25045 中的存儲(chǔ)方式。在用戶竊電結(jié)束時(shí)的主要工作是修改用戶的用電狀態(tài)標(biāo)記為無(wú)竊電。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到用戶開(kāi)始竊電時(shí)，生成一條竊電記錄，寫(xiě)入 X25045 中。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)。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。系統(tǒng)在有竊電時(shí)的定時(shí)中斷喚醒就是利用了單片機(jī)的這一特點(diǎn)。相應(yīng)的動(dòng)作模塊處理結(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)置相應(yīng)的喚醒方式，通過(guò)軟件設(shè)置使微處理器進(jìn)入節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。ACT1 ～ACT8 是系統(tǒng)的 8 個(gè)主要?jiǎng)幼髂K，包括竊電開(kāi)始處理模塊、竊電繼續(xù)處理模塊、竊電結(jié)束處理模塊、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)行過(guò)程中，監(jiān)控程序根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)或外部的命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作模塊。外部電壓降到 3V 以下時(shí)，外部電壓被斷開(kāi)，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)鐘的正確性 。內(nèi)部帶有鋰電池，振蕩晶體，寫(xiě)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。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177。TLC549 僅用輸入/輸出時(shí)鐘(I/O CLOCK)和芯片選擇(CS)輸入做數(shù)據(jù)控制。]1[X25045 芯片簡(jiǎn)介X25045 是 Xicor 公司生產(chǎn)的 EEPROM 器件，把微處理器外圍器件最基本的三種功能：看門(mén)狗定時(shí)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(mén)狗定時(shí)功能與高速、三線、非易失性存儲(chǔ)器組合在一起，降低了系統(tǒng)對(duì)電路板空間的要求。內(nèi)部 RAM 中開(kāi)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。通過(guò)編程選定，最多可有 32 根 I/O 口線。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)鐘紅外接收紅外發(fā)射圖 24 微處理器部分電路框圖圖 25 微處理器部分電路圖電路圖主要由 AT87FS1,TLC549,DS12887A,X25045 組成:AT87F51 芯片簡(jiǎn)介AT87F51 為系統(tǒng)的主處理器。 硬件電路微處理器硬件電路的設(shè)計(jì)原則是在保證系統(tǒng)功能和可靠性的前提下，盡量降低整個(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。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(méi)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)行時(shí)同樣的效果。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 7085。電流互感器(CT)的二次電流經(jīng)過(guò)整流橋 B1 整流、電容 C1, C2, C3 濾波后送入后面的穩(wěn)壓電路。系統(tǒng)中選用的電流互感器二次線圈的匝數(shù)為 140 匝。線圈匝數(shù)的計(jì)算公式為:W= （2?fE?22）式 22 中，f 為工頻 50Hz, Φ = BS 為磁通量。 互感器二次線圈的設(shè)計(jì)互感器二次線圈的設(shè)計(jì)主要是線圈匝數(shù)的確定和繞線類(lèi)型的選擇。系統(tǒng)中的電流互感器鐵芯是選用 R ( Round )型鐵芯。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，甚至有可能破壞高壓絕緣，同時(shí)諧波的產(chǎn)生也對(duì)電子器件的正常工作產(chǎn)生影響。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電勢(shì)平衡和磁f勢(shì)平衡方程式為:E =U +I (R +jX )=I Z + I (R +jX ) （21）222f22流過(guò) 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)上包括帶二次繞組的鐵芯及一次與二次繞組之間的絕緣。 電源設(shè)計(jì)整體概述系統(tǒng)的電源主要由兩部分組成:電源 CT 和電源變換電路。II 型機(jī)的通訊部分和監(jiān)測(cè)用戶用電情況的主機(jī)固化在一起，通過(guò)雙絞線與負(fù)控終端連接。 (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(méi)有負(fù)控終端的配電室內(nèi)。第三章用戶竊電的判斷在簡(jiǎn)述電能表工作原理，介紹常見(jiàn)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。當(dāng)判斷用戶有竊電時(shí)，微處理器根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間記錄用戶的竊電開(kāi)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。并且，隨著電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的推廣，要求有一種帶有實(shí)時(shí)總線的反竊電裝置，使電力部門(mén)能及時(shí)了解用戶的用電狀態(tài)，以便做出反應(yīng)。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]4[3竊電裝置主要存在著以下幾方面的不足: 在檢測(cè)比較手段上存在著“自己比自己”的弱點(diǎn)，也就是說(shuō)用作比較基準(zhǔn)的信號(hào)或者是直接是要檢測(cè)的信號(hào)，或者是通過(guò)相同位置上的 CT 取過(guò)來(lái)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)行正確判斷，造成功能上的缺陷。 電能表電壓、電流回路實(shí)時(shí)檢測(cè)器 ]2[ 這種裝置判斷電流型竊電的基本原理是檢測(cè)電能表的電流線圈所流過(guò)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