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現(xiàn)在使用的電能表可分為三種形式，即感應(yīng)式電能表、脈沖電能表和電子電能表。感應(yīng)式電能表由于價格低廉、計量準(zhǔn)確而得到廣泛使用。它利用金屬鋁轉(zhuǎn)盤中的感應(yīng)電流與通有交流電流的固定線圈的磁場相互作用來產(chǎn)生驅(qū)動力矩以驅(qū)動鋁盤旋轉(zhuǎn)，從而得到累計消耗的電能。但感應(yīng)式電能表由于自身無防盜電功能，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，這一缺點給電力部門帶來的損失日益突現(xiàn)出來。因此，在感應(yīng)式電能表的基礎(chǔ)上加裝防盜電功能，具有一定的現(xiàn)實意義。
1感應(yīng)式電能表盜電現(xiàn)象分析
在感應(yīng)式電能表的使用中，常見的盜電方式有以下幾種：
(1)在電能表的內(nèi)部斷開電壓扣，使得固定線圈內(nèi)無交流電流通過而不產(chǎn)生磁場，從而使鋁盤不能旋轉(zhuǎn)，并最終導(dǎo)致電能表不能對累計消耗的電能進行計量。
(2)電能表的進出線反接，使鋁盤產(chǎn)生相反的旋轉(zhuǎn)，以減小電能表計數(shù)。
(3)在電能表的外部用導(dǎo)線短接電能表，電能表的計量值僅為實際耗電的一半。
2新型防盜電系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)
在分析了防盜電現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，筆者設(shè)計了一種帶防盜電功能的新式智能化感應(yīng)式電能表。該系統(tǒng)主要由光電轉(zhuǎn)換電路、電流檢測電路、單片機AT90S8515、繼電器和報警電路等組成。
該系統(tǒng)的工作原理是將鋁盤的轉(zhuǎn)動經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電脈沖信號輸入到單片機，然后由霍爾磁敏傳感器電路將電能表輸入端的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到單片機中。這樣，當(dāng)有人盜電時，會引起電能表的鋁盤不轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，而輸入導(dǎo)線中仍有電流，此時的單片機會檢測到這些狀態(tài)并使蜂鳴器發(fā)出報警聲，同時繼電器斷開，供電停止。
3 各電路工作原理
3.1 光電轉(zhuǎn)換電路
光電轉(zhuǎn)換電路主要將鋁盤的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電脈沖，以此來作為單片機的一個檢測信號。它以感應(yīng)式電能表的電磁系統(tǒng)為工作元件，并在電能表的鋁盤表面印上黑色的分度線進行分度。為了區(qū)分鋁盤的正反轉(zhuǎn)，分度線間隔寬度應(yīng)按順時針方向逐漸增加，然后用反射式光電頭發(fā)射光束來采集分度線標(biāo)記，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路變換，最后輸出與鋁盤旋轉(zhuǎn)速度和分度線寬度成正比的電脈沖以給單片機提供一路檢測信號。
3.2 電流檢測電路
電流檢測電路主要由線性霍爾磁敏傳感器UGN3501T、鉗形冷軋硅鋼片和信號處理電路組成。
該電路將霍爾元件置于鉗形冷軋硅鋼片的空隙中，當(dāng)有電流流過導(dǎo)線時，就會在鉗形圓環(huán)中產(chǎn)生磁場，其大小正比于流過導(dǎo)線的電流，這個磁場作用于霍爾元件上并感應(yīng)出相應(yīng)的霍爾電勢，該電勢經(jīng)過運算放大器μA741放大后，再加到由運算放大器μA741組成的比較器中，這樣，當(dāng)電路中有電流流過時，比較器輸出的高電平將作為單片機的一個檢測信號加到單片機的PC0端。
3.3 單片機系統(tǒng)電路
單片機系統(tǒng)電路主要完成對光電檢測信號、電流檢測信號的比較計算，同時輸出控制報警信號。該電路由單片機AT90S8515、固體繼電器，蜂鳴器報警電路等組成，電路如圖4所示。
該電路將光電信號加到單片機的輸入捕捉ICP端的目的是利用定時/計數(shù)器T1的輸入捕捉功能來檢測光電轉(zhuǎn)換電路輸出的脈沖及脈沖寬度的變化情況，以確定鋁盤的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。將電流檢測電路的輸出信號加到PC0端，然后通過讀取PC0的電平值和T1對光電信號的捕捉結(jié)果，就可以判斷是否有盜電情況發(fā)生。設(shè)計時應(yīng)將 PC1端接繼電器驅(qū)動電路，PC2端接蜂鳴器報警電路。
4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
該系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要完成對ICP端輸入信號的捕捉、信號脈沖寬度的記錄以及對相連3個脈沖信號的寬度進行比較。其信號捕捉與脈沖計算程序流程框圖如圖5所示。該電能表工作時，可根據(jù)上述比較結(jié)果和 PC0口電平的高低來判定是否有盜電情況發(fā)生，若檢測到PC0端為高電平，而定時/計數(shù)器T1的捕捉結(jié)果為零或脈沖寬度逐漸遞減(3個脈沖為1組)，則表明有盜電情況發(fā)生，此時，單片機PC1端會輸出繼電器控制信號，以使供電線路斷開，同時PC2將輸出1kHz的報警信號，并將其放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警聲。
5 結(jié)束語
由于該防盜電系統(tǒng)是在現(xiàn)有感應(yīng)式電能表的基礎(chǔ)上進行改裝的，因而成本低，設(shè)計簡單，避免了用電戶的重復(fù)投資，既有經(jīng)濟效益，又有一定的社會效益。只是，在改裝中，一定要注意系統(tǒng)電路與繼電器在電路中的接入順序。
