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单片机在防窃电自动检测装置中的应用 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ－ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＩｎＡｕ ｔｏｍａｔｉｃａｌ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｓｔｅａｌｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ (1.东北大学;2.东北电力科学研究院;3.沈阳大学) 宋君烈1 蓝永林2 刁 芬3 Song,Junlai Lian,Yonglin Diao,Fe 摘要:本文采用矢量分析的方法对用电状态进行实时监测，能准确、及时地识别并记录窃电 时间、窃电方式和窃电量，通过查询、打印或远传的方式输出结果。 关键词：三相电度表;矢量;窃电;单片机 文章编号:1008-0570(2004)08-0057-03 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ａｍｅｔｈｏｄ ｂａｓ ｅｄ ｏｎ ｖｅｃｔｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｒｅａｌ－ｔ ｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔ ｙ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｅｄ． Ｔｈｅ ｓｔｅａｌｉｎｇ ｔｉｍｅ, ｔｈ ｅ ｓｔｅａｌｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅｗａ ｙ ｂｙ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｔｏｌｅｎ ｃａｎ ｂｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｅｄ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ａｎ ｄ ｔｉｍｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｏｕｔｐｕｔ ｂｙ ｑｕｅｒｙ ｉｎｇ, ｐｒｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｄｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｋｉｌｏｗａｔｔｈｏｕｒ ｍｅｔｅｒ、ｖ ｅｃｔｏｒ ｓｔｅａ－ｌｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ、ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ－ ｃｏｍｐｕｔｅｒ １ 引言 随着计算机应用技术的不断发展，单片机在测量控制领域的应用更加广泛。同时，伴随超大 规模集成电路工艺和制造技术的不断完善，单片机的硬件集成度成倍提高、外围芯片的功能 更加齐全，可以完成复杂的测量与监控任务，更加扩大了单片机的应用领域。电力为我国最 重要的能源，由于经济利益的驱使，采用各种技术手段进行非法窃电的现象经常发生。尤其 在三相电度表计量中，通过改变相序、切断相电流、短接相电流、反接相电流、附加相电流 或使用中线供电等窃电方式时有发生。采用不同方法进行组合，能得到数千种窃电方式，个 别单位采用游击战术与电业部门周旋，即晚上窃电，白天恢复，增加了监督工作的难度。为 此我们采用单片机研制了能够实时对三相电用户的用电状态进行监视的自动计量与发生不 正常用电时的报警装置。该装置以双单片机为控制核心，可以累积用户的三相有功用电量， 实时检测三相电压、电流的辐值和相位，判断各相电压和电流的相位差是否正常，借以检查 电度表的输入状态。系统增加一个电流平衡互感器，将三相电流和零序电流合成输出，监视 电流的输出值以及该电流与各相电压的相位差。综合上述信号，可以检测出数十种窃电状态， 基本满足电业部门的监督要求。系统配有实时时钟和非易失存储器，可循环记录８００个窃 电事件，每个事件包括窃电的开始时间、结束时间、窃电方式和窃电量。该数据可以通过键 盘查询或打印，也可以通过电话线用调制解调器与控制中心连网，及时传送窃电信息。该装 置的体积与普通三相电度表相仿，可以单独使用或者与三相电度表一体安装，工作温度范围 宽，可靠性高，使用方便。 ２ 信号检测电路 监控需要的输入信号包括电压互感器输入的三个相电压信号和４个电流信号。图１为电流检 测电路的示意图。 通过３个电流互感器输入相电流信号，电流平衡互感器将三相电流与零序电流合成后从副侧 输出。正常用电时，三相电流与零序电流抵消，副侧无输出，若接入电度表的电流发生短路 或开路时，副侧输出它们的差值。７个信号均分成两路，一路送到过零比较器，变换成方波 信号，供单片机相位检测使用。另一路经放大、整流、滤波后，送入Ａ／Ｄ转换器，进行辐 值测量。 电能计量单元采用三个独立的单相芯片，根据相电流、电压计算各相的瞬时电量，并转换成 频率不同的脉冲信号，由单片机进行累加，计算总用电量。为防止用户在表前窃电，也可以 在供电变压器上引入电压与电流信号进行用电计量。另外，系统也对铅封被破坏和中线窃电 方式进行实时监视。 ３ 矢量检测防窃电原理 矢量分析使用的参数： 为方便讨论，设图１中，ＩＡ ＝ Ｉａ；ＩＢ