一种基于接线盒设计的微型智能防窃电装置设计

一种基于接线盒设计的微型智能防窃电装置设计

刘超逸 张文彧 刘茵 何艳淑 龙青

广西电网有限责任公司南宁供电局 广西南宁 530000

摘要：针对目前专变计量箱/柜存在的安全运行监测问题，本文提出一种基于接线盒设计的微型智能防窃电安全监测装置，通过对现有接线盒表盖进行改造，集成防窃电、防错误接线、环境检测等功能，在现场装表接电阶段通过物理量判断防止错误接线，在计量装置运行时，实时监控计量箱/柜运行环境，保证计量装置安全稳定运行，并具备停电上报、开盖上报功能，一旦出现私自拆动接线盒或停电，监测器将事件记录，并通过RS485线路传输至专变采集终端从而上报到后端运维管理平台进行告警，通知工作人员快速到达现场，有效减少窃电行为的发生。

关键词：计量箱柜；防窃电装置；安全监测

引言

南宁网区目前专变客户1.3万户，专变计量箱/柜中计量装置的安全稳定运行关系客户及电网的利益，目前对专变客户计量装置的监管存在以下问题。一是专变计量箱/柜运行的环境监测、安全监控尚未开展，无法时时掌握专变计量箱/柜的实际运行情况，确保箱/柜内计量装置稳定运行；二是绝大多数偷电窃电行为是通过私启表盖或接线盒更改线路进行，电能表已具有开盖事件记录功能，故用户转而通过私启接线端子盒，更改线路偷电窃电的情况越发常见，尤其对于工、商业用电等专变用电大户，一旦出现这种情况，将对电网企业造成巨大损失，如何防止用户私启接线端子盒、并对接线盒进行实时监控、有效防止用户私改接线一直是电网企业关注的重点难点；三是每年都会出现因人为错误接线导致计量差错、退补电量的情况，虽在计量自动化系统中可在运行一段时间后通过电气量判断错误接线，但仍已给企业造成一定损失，也为后续沟通客户退补电量工作加大难度。

1系统的设计

系统采用STM32L1系列单片机作为核心控制器，通过IO口和防拆开关进行连接，一旦出现私自拆动接线盒或停电，控制器将事件记录，并通过RS485线路传输至专变采集终端从而上报到“低压末端信息数据运维管理平台”进行告警，通知工作人员快速到达现场，有效减少窃电行为的发生，系统功能框图如图1所示。

图1 系统功能框图

2硬件设计

一种基于接线盒设计的微型智能防窃电装置主要包括电源模块、防拆开关模组、温湿度模块、RS485通讯模块。硬件设备以STM32L1嵌入式模组为核心，RS485模块通过串口与模组连接，完成电表事件的采集和数据上传。本地设计有两个RS485接口，一个用于和电表连接，另外一个用于和后端服务器连接。

2.1 电源部分设计

电源模块的作用是完成电压的转换，即升压或降压，可以将交流电或者直流电变成设计所需要的交流电或者直流电，其体积小、可靠性高、成本低。现在单片机的工作电压一般为DC5V或DC3.3V，在压差不太大的情况下通常选用降压芯片来实现电压的转化。本设计中采集AMS1117-3.3输出3.3V电源为STM32L1模组供电，采用成品的开关电源是为确保系统的稳定性，微型智能防窃电装置主要应用在电力设备上，如果发生故障，维修及更换都比较麻烦，采用成品开关电源可以有效降低故障率。

2.2 温湿度模块

通过在接线盒附近安装微型的温湿度传感器监测专变计量箱/柜的实际运行情况。温湿度传感器采用DHT22传感器，DHT22是一种数字温湿度传感器，能够通过数字信号输出当前环境的温度和湿度值。DHT22可以通过一条数据信号线连接到微控制器或其他外设，从而实现温湿度的实时测量和数据读取。

DHT22采用单总线通信协议，只需要连接一个数字信号线和两个电源线，即可实现传感器的数据读取。传感器本身具有一定的温度和湿度校准能力，因此输出的数据比较可靠。DHT22传感器的测量范围为-40~80℃的温度和0~100%的相对湿度，测量精度为±0.5℃和±5%RH，满足技术指标要求。

2.3 通讯模块

RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好；同时RS485传输距离远，支持节点多。RS485 总线最长可以传输1200m以上（速率≤100Kbps）一般最大支持32个节点，如果使用特制的 485芯片，可以达到128个或者256个节点，所以使用RS485模块来进行数据传输。

因为单片机引脚输出的是TTL电平信号，所以我们需要一个电平转换芯片将TTL电平转换为485电平，这里使用的是SP3485芯片, 我们可以将单片机USART的Tx与DI连接，Rx与RO连接，直接使用串口进行通信，但是发送数据时要使能DE,接收数据时要使能RE,且发送和接收不能同时进行。RS485仅仅规定了接受端和发送端的电气特性，它没有规定或推荐任何数据协议，考虑到通用性，这些使用DLT645协议进行数据的传输，同时检测器RS485通信采用硬件密钥一对一加密，保证了数据传输的安全性和可靠性。

3软件设计

微型智能防窃电装置系统主程序流程图如图2所示。当系统上电后，首先对硬件设备进行初始化操作，然后依次采集电表事件、防拆开关状态、温湿度数据，当采集的数据出现异常、有报警时，立即进入中断处理程序，对异常数据进行记录存储，并将异常数据上报至后台服务器进行告警。

图2 系统主程序流程图

4接线盒结构设计

通过在接线端子盒盖上安装防拆开关，在私开端子盒时触发报警上报给工作人员。接线盒盖使用透明材料，可以防止接线盒误接，装置示意图如图3所示。

图3 装置示意图

通过加工特定外形的接线盒盖子，使其安装时封堵接线盒不用的接线出口，实现物料防误接线设计，接线盒设计示意图如图4所示。

图4 接线盒示意图

结束语

本文设计了一种基于接线盒的微型智能防窃电安全监测装置，通过对现有接线盒表盖进行改造，集成防窃电、防错误接线、环境检测等功能，可有效的降低现场安装错误接线率，提高客户满意水平，降低企业损失，具有很强的实用价值和广阔的应用前景。

参考文献

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