專利名稱：基于gfsk無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種防竊電系統(tǒng)，尤其涉及一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，供電企業(yè)按照國家有關(guān)規(guī)定對(duì)電力用戶依據(jù)用電量的多少以及負(fù)荷的性質(zhì)收取相應(yīng)電費(fèi)，這是保證電力企業(yè)健康發(fā)展的重要手段。但少數(shù)電力用戶受利益的驅(qū)使，采取各種不法手段實(shí)施竊電，造成國家電能大量流失，損失驚人。竊電行為不但嚴(yán)重?fù)p害供電企業(yè)的合法權(quán)益，擾亂正常的供用電秩序，而且給電網(wǎng)安全帶來了嚴(yán)重威脅。竊電的手法很多，最常見的是從電能計(jì)量的基本原理入手。具體竊電方法主要有欠壓法、欠流法、移相法、擴(kuò)差法、無表法。(1)欠壓法竊電。即將接入電能計(jì)量設(shè)備的電壓回路斷開或松掉，導(dǎo)致電壓回路失壓或欠壓。( 欠流法竊電。即對(duì)接入電能計(jì)量設(shè)備的電流回路實(shí)施短路或開路，造成流入計(jì)量設(shè)備的電流減少。(3)移相法竊電，也稱錯(cuò)相法竊電或相角法竊電。即改變電能計(jì)量設(shè)備電壓回路或電流回路的接線，從而改變計(jì)量設(shè)備正確的電壓或電流相位關(guān)系，使電能計(jì)量不準(zhǔn)。⑷擴(kuò)差法竊電。從物理上破壞電能計(jì)量設(shè)備的計(jì)量機(jī)理，擴(kuò)大電能計(jì)量設(shè)備誤差。( 表前分流竊電。在電能計(jì)量設(shè)備前私自接線用電， 使一部分電流沒有流經(jīng)計(jì)量設(shè)備，使電量少計(jì)。針對(duì)上述竊電手法，市場(chǎng)上出現(xiàn)了不少防竊電技術(shù)和產(chǎn)品。目前，防治竊電的主要技術(shù)措施包括改進(jìn)電能表的鉛封設(shè)計(jì)；采用防竊電計(jì)量箱；使用具有防竊電功能的電能表；采用人工與便攜式智能反竊電設(shè)備結(jié)合到現(xiàn)場(chǎng)查處竊電行為；利用遠(yuǎn)程抄表技術(shù)通過在線查看計(jì)量裝置工況判斷是否有竊電行為；利用電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的防竊電模塊發(fā)現(xiàn)竊電行為以及將高供高計(jì)與高供低計(jì)相結(jié)合等。但當(dāng)前防竊電技術(shù)存在一定的缺陷對(duì)于電壓法及錯(cuò)相法竊電可采用高速交流采樣芯片采集相電壓、電流信號(hào)，通過與閾值電壓相比較可判斷是否存在失壓或欠壓；同時(shí)，采用傅立葉算法可計(jì)算電流與電壓間的相量角，從而判斷是否存在錯(cuò)相竊電。對(duì)于擴(kuò)差法竊電及表前分流竊電，主要采取硬件防范措施，如采用專用計(jì)量箱或電表箱、封閉變壓器低壓出線端至計(jì)量設(shè)備的導(dǎo)體、采用防撬鉛封等。但由于上述手段只能監(jiān)測(cè)二次側(cè)的電流和電壓，所以這些技術(shù)對(duì)防范計(jì)量回路的竊電以及繞越計(jì)量表計(jì)、回路的竊電行為無能為力。目前營銷自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展迅速，覆蓋面逐漸擴(kuò)大，通過其用戶管理終端可進(jìn)行負(fù)荷管理、應(yīng)急指揮等電網(wǎng)通信調(diào)度。當(dāng)前的防竊電技術(shù)基本沒有考慮現(xiàn)有營銷自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀，在上報(bào)用戶竊電行為時(shí)，均需加裝專用通信信道才能通知用電檢查人員，增加了系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用。有的防竊電系統(tǒng)即使考慮營銷自動(dòng)化系統(tǒng)，可確定實(shí)施竊電用戶所在的具體線路，卻無法定位至某一具體用戶，檢查范圍廣，查處難度大，并且在進(jìn)行電量追補(bǔ)的時(shí)候，缺乏有效的工具和數(shù)據(jù)支持。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，它能夠迅速準(zhǔn)確地鎖定竊電用戶并實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)將此時(shí)的一二次側(cè)負(fù)荷曲線存儲(chǔ)于終端存儲(chǔ)臺(tái)或竊電分析專家系統(tǒng)中，科學(xué)計(jì)算被竊電量，將電能計(jì)量和竊電損失降低到最低程度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，它包括無線采集器，無線采集器通過無線GFSK方式與無線接收器通信，無線接收器和多功能電表均與用電管理終端通信，用電管理終端通過網(wǎng)絡(luò)與用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信，用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信通過防火墻與交換機(jī)通信，交換機(jī)與主機(jī)通信。所述無線采集器包括電流互感器，它與采樣電路連接，采樣電路與高精度A/D轉(zhuǎn)換電路連接，高精度A/D轉(zhuǎn)換電路與嵌入式微處理器CPU I連接，嵌入式微處理器CPU I分別與存儲(chǔ)器I和數(shù)據(jù)傳輸模塊I連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊I通過GFSK方式與無線接收器。所述電路互感器套/串接在客戶變一次側(cè)電力線上。所述無線數(shù)據(jù)接收器安裝在客戶專變二次側(cè)，包括數(shù)傳模塊II，數(shù)傳模塊II與嵌入式微處理器CPU II連接，嵌入式微處理器CPU II與存儲(chǔ)器II和輸出接口電路連接。所述輸出接口為RS485或RS232或TTL接口。本實(shí)用新型給出了一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型防竊電系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由無線采集器、無線接收器以及竊電分析專家系統(tǒng)組成。針對(duì)絕大多數(shù)防竊電系統(tǒng)無法檢測(cè)一次側(cè)數(shù)據(jù)的劣勢(shì)，系統(tǒng)通過套/串接在客戶變一次側(cè)電力線上無線采集器采集一次側(cè)電量數(shù)據(jù)，并通過無線接收器將其傳輸至營銷自動(dòng)化系統(tǒng)。終端設(shè)備經(jīng)過竊電專家系統(tǒng)計(jì)算比較一次側(cè)與二次側(cè)的功率差值來判斷用戶是否存在竊電行為。無線采集器與無線接收器之間運(yùn)用無線GFSK方式傳輸數(shù)據(jù)，保證通信的快速準(zhǔn)確。系統(tǒng)可對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行全天候的自動(dòng)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生竊電行為時(shí)，能夠迅速準(zhǔn)確地鎖定竊電用戶并實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)將此時(shí)的一二次側(cè)負(fù)荷曲線存儲(chǔ)于終端存儲(chǔ)臺(tái)或竊電分析專家系統(tǒng)中，科學(xué)計(jì)算被竊電量，將電能計(jì)量和竊電損失降低到最低程度。本實(shí)用新型使用一次側(cè)和二次側(cè)的平均功率，通過比較二者數(shù)值判斷是否存在竊電情況。其判據(jù)為公式(1)、(2)所示AS > Sp(1)AS = S1-S2(2)式中，Sp為竊電判斷閥值，由無線防竊電系統(tǒng)給定。AS為一二側(cè)平均功率差；Sl 為一次側(cè)的平均功率，S2為二次側(cè)的平均功率。Sl的計(jì)算使用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中一次側(cè)電流信號(hào)，S2則為從多功能電表中得出二次側(cè)的平均功率。無線防竊電系統(tǒng)首先通過無線采集器對(duì)一次側(cè)的電流信號(hào)進(jìn)行采樣，通過無線接收器傳輸至用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。竊電分析專家系統(tǒng)一方面通過計(jì)算數(shù)據(jù)庫中的信息，得到一次側(cè)平均功率Sl ；另一方面從多功能電表中得出二次側(cè)的平均功率S2。通過比對(duì)Sl與S2的差值，專家系統(tǒng)根據(jù)事先確定閥值Sp來判定該次采樣是否超標(biāo)。若確定為竊電，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，定位違規(guī)位置。1.無線數(shù)據(jù)采集器
4[0022]無線數(shù)據(jù)采集器是本系統(tǒng)中最重要的部分，由電流互感器、采樣電路、高精度A/D 轉(zhuǎn)換、嵌入式微處理器CPU(32位ARM平臺(tái))、存儲(chǔ)器、數(shù)傳接口(無線微功耗模塊)等構(gòu)成。 基于虛電位原理進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，無線數(shù)據(jù)采集器可以套/串接在客戶變一次側(cè)電力線上，用于采集、處理、存儲(chǔ)一次側(cè)的三相電流。為了適應(yīng)露天高/低溫和高濕環(huán)境，無線采集器的所有器件都采用抗紫外線的環(huán)氧樹脂密封工藝封裝。其電源供應(yīng)通過流經(jīng)電力線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換而來，無需外接，無二次輸出，全密封、無接點(diǎn)，用戶很難破壞，從而杜絕了不法用戶在計(jì)量回路進(jìn)行竊電的可能。2.無線數(shù)據(jù)接收器無線數(shù)據(jù)接收器由數(shù)傳模塊(無線微功耗模塊)、嵌入式微處理器CPU(32位ARM 平臺(tái))、存儲(chǔ)器和輸出接口電路等構(gòu)成，安裝在客戶專變二次側(cè)，用于接收數(shù)據(jù)采集器采集的一次側(cè)電流數(shù)據(jù)，并通過接口(RS485/RS232/TTL)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備(負(fù)荷管理終端、用電現(xiàn)場(chǎng)終端、電能采集終端等)。無線接收器通過無線GFSK方式接收無線采集器傳輸?shù)囊淮蝹?cè)電流數(shù)值。GFSK (高斯頻移鍵控)調(diào)制是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)高斯低通濾波器預(yù)調(diào)制濾波后，再進(jìn)行FSK調(diào)制的數(shù)字調(diào)制方式。其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)IM symbols/s，最大發(fā)射功率+IOdBm,無線接收器內(nèi)置數(shù)據(jù)協(xié)議，CRC檢錯(cuò)無亂碼輸出，具有恒幅包絡(luò)、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統(tǒng)所希望的特性。接收器接口支持多功能電表DL/T645規(guī)約，可與用電管理終端實(shí)現(xiàn)無縫銜接。支持通配符搜索，可為以后無線接收器即插即用做好準(zhǔn)備。3.竊電分析專家系統(tǒng)竊電分析專家系統(tǒng)直接從用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里讀取數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過用電管理終端的無線采集器收集數(shù)據(jù)，并計(jì)算出特定用戶一次側(cè)一定時(shí)間內(nèi)的平均功率Si。同時(shí)通過計(jì)算多功能電能表的數(shù)據(jù)，得出二次側(cè)相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的平均功率S2?？紤]設(shè)備損耗以及表計(jì)和無線采集器精度的差異等原因，可在系統(tǒng)內(nèi)預(yù)設(shè)好差值。當(dāng)S2加差值的總和仍然小于Sl時(shí)，系統(tǒng)判別為用電異常，系統(tǒng)報(bào)警(一次側(cè)和二次側(cè)數(shù)據(jù)寬容值在主站軟件里設(shè)定)。報(bào)警界面主動(dòng)彈出并且通過短信發(fā)送到特定人員的手機(jī)上。系統(tǒng)根據(jù)異常曲線，分析可能采用的竊電手段，并建議在進(jìn)行查處時(shí)重點(diǎn)關(guān)注。4.用電管理終端用電管理終端采用DL/T645規(guī)約經(jīng)RS485接口與無線數(shù)據(jù)接收器通信，收集自無線數(shù)據(jù)接收器接收的一次側(cè)電流值，同時(shí)抄讀二次側(cè)電能表的數(shù)據(jù)。若修改用電管理終端程序，可以實(shí)現(xiàn)用電管理終端內(nèi)部進(jìn)行視在功率的就地平衡，判斷是否存在用電異常，如果用電異常則通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)及告警信息。如果不修改用電管理終端程序，終端則通過已有信道上傳一次側(cè)和二次側(cè)的數(shù)據(jù)至用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)的主站，由竊電分析專家系統(tǒng)進(jìn)行分析判斷。本實(shí)用新型的有益效果是1) 一次側(cè)監(jiān)測(cè)，二次側(cè)與一次側(cè)實(shí)時(shí)功率曲線比對(duì)，比對(duì)數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確；2)全天候自動(dòng)監(jiān)控，節(jié)約人力物力；3)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)報(bào)警，可以就地平衡；4)無線采集器全密封，無接點(diǎn)，無懈可擊；[0036]5)終端存儲(chǔ)臺(tái)變一次側(cè)和二次側(cè)負(fù)荷曲線，證據(jù)確鑿，科學(xué)計(jì)算被竊電量；6)與現(xiàn)有系統(tǒng)無縫連接，投資少，見效快；7)全天M小時(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，報(bào)警及時(shí)，節(jié)約人力物力、財(cái)力；8)迅速準(zhǔn)確地鎖定竊電嫌疑人，證據(jù)準(zhǔn)確確鑿；9)為供電公司挽回巨額損失，投資回報(bào)率高。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1無線采集器，2無線接收器，3多功能電表，4用電管理終端，5用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站，6防火墻，7交換機(jī)，8主機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖1中，它包括無線采集器1，無線采集器1通過無線GFSK方式與無線接收器2通信，無線接收器2和多功能電表3均與用電管理終端4通信，用電管理終端4通過網(wǎng)絡(luò)與用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站5 (即相應(yīng)的計(jì)算機(jī))通信，用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站5通信通過防火墻6與交換機(jī)7通信，交換機(jī)7與主機(jī)8通信。主機(jī)8內(nèi)安裝有竊電分析專家系統(tǒng)軟件。無線采集器1包括電流互感器，它與采樣電路連接，采樣電路與高精度A/D轉(zhuǎn)換電路連接，高精度A/D轉(zhuǎn)換電路與嵌入式微處理器CPU I連接，嵌入式微處理器CPU I分別與存儲(chǔ)器I和數(shù)據(jù)傳輸模塊I連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊I通過GFSK方式與無線接收器。電路互感器套/串接在客戶變一次側(cè)電力線上。無線數(shù)據(jù)接收器2安裝在客戶專變二次側(cè)，包括數(shù)傳模塊II，數(shù)傳模塊II與嵌入式微處理器CPU II連接，嵌入式微處理器CPU II與存儲(chǔ)器II和輸出接口電路連接。輸出接口為 RS485 或 RS232 或 TTL 接口。
權(quán)利要求1.一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，其特征是，它包括無線采集器，無線采集器通過無線GFSK方式與無線接收器通信，無線接收器和多功能電表均與用電管理終端通信，用電管理終端通過網(wǎng)絡(luò)與用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信，用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信通過防火墻與交換機(jī)通信，交換機(jī)與主機(jī)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，其特征是，所述無線采集器包括電流互感器，它與采樣電路連接，采樣電路與高精度A/D轉(zhuǎn)換電路連接，高精度A/D轉(zhuǎn)換電路與嵌入式微處理器CPU I連接，嵌入式微處理器CPU I分別與存儲(chǔ)器I和數(shù)據(jù)傳輸模塊I連接，數(shù)據(jù)傳輸模塊I通過GFSK方式與無線接收器。
3.如權(quán)利要求2所述的基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，其特征是，所述電路互感器套/串接在客戶變一次側(cè)電力線上。
4.如權(quán)利要求1所述的基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，其特征是，所述無線數(shù)據(jù)接收器安裝在客戶專變二次側(cè)，包括數(shù)傳模塊II，數(shù)傳模塊II與嵌入式微處理器CPU II連接，嵌入式微處理器CPU II與存儲(chǔ)器II和輸出接口電路連接。
5.如權(quán)利要求4所述的基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，其特征是，所述輸出接口為RS485或RS232或TTL接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于GFSK無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)的新型電力防竊電系統(tǒng)，它能夠迅速準(zhǔn)確地鎖定竊電用戶并實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)將此時(shí)的一二次側(cè)負(fù)荷曲線存儲(chǔ)于終端存儲(chǔ)臺(tái)或竊電分析專家系統(tǒng)中，科學(xué)計(jì)算被竊電量，將電能計(jì)量和竊電損失降低到最低程度。它包括無線采集器，無線采集器通過無線GFSK方式與無線接收器通信，無線接收器和多功能電表均與用電管理終端通信，用電管理終端通過網(wǎng)絡(luò)與用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信，用電營銷自動(dòng)化系統(tǒng)主站通信通過防火墻與交換機(jī)通信，交換機(jī)與主機(jī)通信。
文檔編號(hào)H02N6/00GK201956930SQ20102064207
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者孫文英, 龐劍英, 張順生, 楊衛(wèi)東, 王玉國, 章志杰 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司菏澤供電公司