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1、2005年第6期 广西电力65计算机应 用基于PIC单片机的电力系统防窃电装置研究StudyaboutPreventiveDeviceAgainstEnergyStealingontheBasisofPICSinglechip江 波JIANG-Bo(武汉大学电气工程学院,湖北 武汉 430072) 摘要:从原理上对窃电现象作了分析,针对窃电手段研制了以MicroChip公司的PIC16F877单片机为核心的防窃电装置,并从硬件和软件两个方面对装置作了介绍。关键词:防窃电装置;PIC16F877单片机;电能计量;RS485接口中图分类号:TM769
2、文献标识码:A 文章编号:1671-8380(2005)06-0065-031 引言户,计量用电量需乘以TA倍率。 窃电现象是电力系统面临的严重问题,这不仅2.2 硬件组成给供电企业带来了巨大损失,而且也给电网的运行 针对两种计量方式,防窃电装置的处理主要在带来了许多不稳定因素,更严重的是对人民的生命软件上区分,与硬件无关,但是现场的安装接线却和财产造成了威胁。本文介绍的防窃电装置采用是有区别的。两种方式的安装原理图分别如图1和PIC16F877单片机为主控制芯片,通过软硬件结合图2所示。不仅可以有效地防止窃电现象,而且还可以通过无 高供高计时,电表安装在高压侧计量,即在变压线
3、电台实现远程即时抄表、各种电网参数的监视及器的一次回路,通过TV和TA将所测电压和电流报警等。转为电表的额定值,而防窃电装置则接在变压器的一块电能表能否计量正确,主要决定于电压、电流、功率因数、安装和接线的正确性,打破其中任何一个条件,都将导致电能表转速变慢、停转甚至反转,从而导致电能失窃。2 防窃电装置的硬件组成2.1 关于计量方式的简介 该装置主要是针对电压等级为10kV及以上的大用户而设计的。供电局对该等级的各种用户的计量方式主要分高供高计和高供低计两种情况(低供低计不在该装置的应用范围内)。两种计量方式的区别在于:高供高计是指使用国家标准电压10kV及以上的高压供电系统,必
4、须经过高压电压互感器(TV)和高压电流互感器(TA)进行计量,计量电量需乘以TV,TA倍率;而高供低计是指35kV,10kV及以下供电系统,有专用配电变压器的大用图1 高供高计表的安装原理图 收稿日期:2005-07-28;修订日期:2005-09-2666广西电力 2005年第6期电路进行半双工通信。图3 低通二阶滤波电路 ②通信电路。在该电路中,PIC单片机主要完成与无线电台的串口通信,与多功能电表的通信以及和采样电路通信的三大通信任务。由于PIC单片机中只有1个异步串口通信模块,通过外接1块SP2338DP串口扩展芯片可将串口扩展为3个以满
5、足需要。但是这是以牺牲传输速率为代价的,子串图2 高供低计表的安装原理图口的数据传输速率只能有母串口的1/4。另外通信电路还需完成以下功能:和万年历时钟芯片DS1302 二次回路。高供低计时,电表和防窃电装置都22校时,通过IC总线与扩展的24LC256EPROM通安装在变压器的二次回路,且电表的前端只有TA,信以备份有关数据,开门报警和温度报警等。没有TV,这也是低计表与高计表的主要区别。3 系统的软件结构 不管是哪一种计量方式,防窃电装置都与电能计量装置配合使用,防窃电装置通过与计量装置各3.1 采样种参数的比对,判断是否发生窃电行为。 采样过程的软件流程相对较简单,主要完
6、成对该装置的现场安装环境比较恶劣,且通过实际三相工频电压电流的采样,计算出其相应的有效值,的调试经验以及性价比的考虑,装置的主控制芯片最后得出视在功率、有功功率、无功功率,并将这些采用美国MicroChip公司的PIC16F877单片机。数据传给通信电路。由于受PIC单片机寄存器的硬件由两部分电路组成,一是采样电路,二是通限制,同时满足采样定理的要求,可以在1个工频周信电路。两部分电路各用1块独立的PIC单片机。期内采样40个点,即每隔500μs启动1次A/D转①采样电路。PIC单片机内部集成了8位A/D换。在本程序中采用CCP2的特殊事件触发方式定转换器,通过设置RA3引脚输入由稳
7、压管稳住的+时以达到要求。CCP2是PIC16F877单片机内部集成的两个捕捉模块中的第二个,通过相关寄存器设2.5V,作为A/D转换的参考电压。置,使CCP2工作在比较工作方式。电压信号的采样采用常用的小型变压器,三相当定时器TIME1开始工作时,CCP2会不断地电压经过变压器降压之后滤波,因为A/D模块只能将预先存在其16位寄存器中的值(500μs对应的输入单极性信号,所以滤波之后的信号需要偏置到16进制为01F4H)与TIME1寄存器中的值做比较,0
