Design of Portable Electricity Anti-theft Device Based on Real-time Monitoring
宋超 SONG Chao；刘彦 LIU Yan
（大连科技学院，大连 116052）
（Dalian University of Science and Technology，Dalian 116052，China）
摘要：随着经济发展，窃电现象日益严重，由窃电造成的电能损耗已成为电网线损中极其重要的组成部分。而目前窃电手段先进，发现难、举证难，缺少有效便捷的监测装置。设计一款线上采电的防窃电监测装置，在配电柜进线端检测用户用电状态并储存相关数据，判断是否存在窃电行为。该设计无需充电及外置电源，体积小，操作简单，高效准确。
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.
关键词：实时监测；便携式防盗电装置；设计
Key words: real-time monitoring；portable electricity anti-theft device；design
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0186-02
0 引言
长期以来，主要的窃电方式多为通过电表改造，减小电量测量值。随着电能计量设备的发展与完善，如今大部分窃电用户通过在配电柜的进线端引线，挂接用电设备，避免电流流经电流表产生计费，达到窃电目的。针对以上窃电手段，设计一款窃电监测设备，无需外接电源及充电，具有线路采电、携带方便、测量准确等优点，可对用户用电量进行准确测量，通过数据对比分析，实现窃电判断、证据收集等功能。
1 总体方案
该设备由电源模块、信号采集模块、数据处理模块、通信模块组成。电源模块通过互感器，将线路电信号变化成控制系统电源；信号采集模块完成用户端配电箱的数据采集；数据处理模块完成数据计算分析判断；通信模块将结果数据上传上位机。
2 各模块电路设计
2.1 电源模块
设计通过电力互感器二次输出端取电，为监测设备提供电力支持，实现设备的无源化。从而减小设备质量和体积，方便携带，扩大设备使用范围，减少维护费用，提高使用寿命，保证测量准确性。
电源模块电路如图2所示。
按照设计要求，前端互感器为面向企业进行测量的电力电压互感器，输入电压380V，输出电压100V，标称值15VA。选择安时捷（ANSJ）公司的开关电源模块进行AC-DC转换，相较于变压器和滤波电路组成的转换电路，其体积小，转换效率高，当输入电压范围宽时，仍能保证较稳定的电压输出。
2.2 信号采集模块
信号采集电路完成对电压电流信号的采集、AD转换、信号处理。为避免对电力互感器的影响，需要低功耗、测量精度高、抗干扰能力强的计量芯片，选择珠海炬力集成电路设计有限公司开发的ATT7022B，能够测量有功功率、无功功率、视在功率等，精度高，同时抗干扰能力强，低功耗。前端采集电路为电压采集电路和电流采集电路，在AD转换器介入输入时，电压输入额定值选择0.4V，电流输入额定值我们选择0.1V，AD转换的输入方式选择差分输入。在电压采样电路中，先将电压信号通过电阻变成电流信号，使用电流互感器进行电流变换，后经精密电阻还原电压信号，确保准确性同时提高抗干扰性。（图3、图4）
2.3 数据处理模块
设计要求开发一种编写式窃电监测设备，可对监测点实时监测，对采集信号进行快速可靠处理。选择ATmega128作为控制芯片，具有较高的运算速度，较强的接口能力，无需外加控制外设，片上资源丰富，集成度高，低功耗，满足设计要求。主控制器与ATT7022B通讯接口图如图5。
时钟电路选择美国DALLAS公司推出的低功耗实时时钟电路DS1302，提供年、月、日、时、分、秒等信息，通过串行接口与单片机进行通信，接口简单，价格低廉，使用方便。（图6）
2.4 通讯接口设计
选用RS232通信方式，不使用对方的传送控制信号，只需“发送数据”、“接收数据”、“信号地”三条接口线，实现数据传输工作。RS232采用芯片MAX232进行电平转换，内含一个电容性电压发生器。RS232总线驱动模块接线图如图7，可实现两路通信。
2.5 主要硬件接线图（图8）
3 结论
针对日益严重的窃电现象，设计一种行之有效的便携式窃电监测设备，无需外加电源及充电，可连接上位机，能够对用电量进行统计对比判断，并对数据进行储存。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]贺青.对智能电表“智能”的思考[J].仪器仪表，2012（1）：67-70.
[3]王辉，刘斐.无线电通信技术在防窃电工作中的应用[J].电测与仪表，2015，52（1）：124-128. |
