畢業(yè)論文-油田電網(wǎng)電能防盜技術(shù)研究

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文-②在不短路CTH一次側(cè)或二次側(cè)繞組的前提下,僅是短路CTG一次側(cè)或二次側(cè)繞組的竊電行為。(2)無法識(shí)別竊電行為的弊病很多,包括短路W電流線圈的慣用方法,用大變比的CT換下CTH和CTG(這是去年報(bào)紙上揭露出來的一種隱蔽的竊電方法),共有6類11種電流型竊電方法可以用于這個(gè)線路上。(3)不能防止電壓型竊電。(4)更沒有防范相角型竊電的能力。(5)由于該儀器增設(shè)了三相的CTH,等于額外增加了電流型竊電和相角型竊電的機(jī)會(huì)。綜上所述,此專利有三個(gè)缺點(diǎn):(1)沒有防竊電的能力;(2)額外地增加了竊電的可能性;(3)空白占用了資金。針對大慶油田電網(wǎng)實(shí)際情況采取的電能計(jì)量方式大慶電網(wǎng)是一個(gè)特大型的企業(yè)電網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電壓等級(jí)就分成很多種：既有110kV，又有35kV和10kV、6kV。大慶電力集團(tuán)是我國石油系統(tǒng)規(guī)模最大的電力企業(yè)，擁有全國最大的企業(yè)自備電廠和企業(yè)供電網(wǎng)，大慶電網(wǎng)的年供電能力100×108千瓦時(shí)，如此復(fù)雜的供電網(wǎng)和如此大的供電量，更需要有效的用電監(jiān)測系統(tǒng)和防竊電手段。此外，油田電力終端用戶位置分散，除了一般的變電所，還有一些可移動(dòng)的臨時(shí)變電所，且工作環(huán)境極差，監(jiān)控的強(qiáng)度和難度很大。而提到大慶油田電網(wǎng)電能計(jì)量的復(fù)雜性又需要說明電力集團(tuán)所面臨的工作環(huán)境與任務(wù)，大慶電力集團(tuán)主要擔(dān)負(fù)著大慶油田生產(chǎn)、生活用電和東風(fēng)新村、中林街、東光小區(qū)居民供電任務(wù)，這其中既有居民用電和小容量照明負(fù)荷的低壓供電系統(tǒng)，又有針對油田生產(chǎn)供電的高壓系統(tǒng)，對于不同的供電系統(tǒng)有著不同的電能計(jì)量方式。所以，本文認(rèn)為針對油田電網(wǎng)的復(fù)雜性，應(yīng)該采取復(fù)合計(jì)量方式，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同的被測電路(單相、三相三線、三相四線、高壓和低壓)、負(fù)荷情況以及測量對象來選定適當(dāng)?shù)碾娔鼙?、互感器以及?jì)量方式，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確。而對于電能計(jì)量裝置接入位置與方法，根據(jù)實(shí)際情況本文選擇了兩個(gè)安裝方案。具體辦法如下：（1）針對居民用電和小容量照明負(fù)荷，選擇多點(diǎn)，多樓安裝。并且在每棟樓內(nèi)安裝帶鎖的電能表集中柜，鑰匙由電力排查專員管理，然后在每戶都安裝一個(gè)電能表，當(dāng)有住戶偷電時(shí)，集中柜里的電能表會(huì)與住戶家中安裝的電度表不一致，通過兩個(gè)電能表的數(shù)據(jù)對比，檢測系統(tǒng)會(huì)排查出具體的計(jì)量數(shù)據(jù)異常位置，從而便于迅速的發(fā)現(xiàn)竊電情況，并給予相關(guān)處罰。（2）而針對高壓以及大容量照明負(fù)荷，即大型企業(yè)與大型電力用戶，如果發(fā)生竊電，則必是大型偷竊電現(xiàn)象，這也是本文防偷電竊電的重中之重。針對這種情況，本文建議安裝多功能電子式電能表。1多功能電子式電能表的工作原理多功能電能表的結(jié)構(gòu)如圖2—8所示:圖2一8多功能電表結(jié)構(gòu)被測量的高電壓U、大電流I分別經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換器和電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，被送到乘法器中，完成電壓、電流的瞬時(shí)值相乘，輸出一個(gè)與一段時(shí)間內(nèi)的平均功率成正比的直流電壓U。。再通過電壓/頻率轉(zhuǎn)換器將UO轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率f0，即可得到f0正比于平均功率。然后把f0分頻，通過一段時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，顯示相應(yīng)的電能值[17]。2電能的計(jì)量公式電子式電能表的電壓、電流信號(hào)的獲取方法與感應(yīng)式電能表是類似的。下面說明單相電子式電能表的電能計(jì)量公式。假設(shè)被測量的電壓、電流為式中U—交流電壓有效值I—交流電流有效值θ—功率因數(shù)角被測量的功率為其平均值為有功功率。因此一段時(shí)間內(nèi)的有功電量為:3判斷措施現(xiàn)在，針對大型電力用戶，電力系統(tǒng)所裝的多功能電表按其安裝位置的不同，分為高供高計(jì)表和高供低計(jì)表。高供指變壓器的高壓端直接與10KV的電力線相接，而高計(jì)與低計(jì)的不同在于多功能電表是接于變壓器的高壓端還是低壓端。圖2一9高供高計(jì)圖2一10高供低計(jì)如圖2一9、2一10所示，我們給出了高供高計(jì)和低供低計(jì)電表的接線圖，同時(shí)也畫出了我們在設(shè)計(jì)中所使用的傳感器功能模塊的接法。傳感器模塊包括電壓電流采樣，我們就是通過傳感器的采樣值經(jīng)過計(jì)算后與多功能電表的值進(jìn)行比較，以此來判斷用戶是否竊電的。在傳感器設(shè)計(jì)部分，電流采樣用到了巨磁阻[13]，巨磁阻傳感器是一種測量磁場強(qiáng)度的元件，和很多其他器件不同，它是直接測量磁場強(qiáng)度而并非是感應(yīng)磁場的變化速率，所以，對于測量直流電流產(chǎn)生的磁場也是適用的，巨磁阻對磁場的變化是十分靈敏的，應(yīng)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的同向磁阻和霍爾元件相比，巨磁電阻(GMR)傳感器芯片有靈敏度高、熱穩(wěn)定性好、體積小、線性好、線性范圍寬、使用溫度特性好、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，巨磁阻產(chǎn)生的輸出電壓要大得多，一般是傳統(tǒng)的磁電阻效應(yīng)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上(這也是巨磁電阻名字的由來)，并且輸出的電壓和頻率的大小是無關(guān)的，在一個(gè)比較大的磁場范圍內(nèi)輸出電壓和器件所在的磁場大小成線性關(guān)系，當(dāng)然，在磁場達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)有一個(gè)飽和區(qū)間;事實(shí)上，大多數(shù)巨磁阻傳感器在磁場很小的時(shí)候輸出電壓和器件所在的磁場大小也不是線性關(guān)系的，只不過這個(gè)非線性范圍區(qū)間很小。因此，運(yùn)用巨磁阻，準(zhǔn)確度是很高的。針對上面所提到的竊電手段，本系統(tǒng)提供了相應(yīng)的判斷措施。針對電壓我們采取了判斷其失壓和對PT二次側(cè)電壓為零的判斷，這樣就杜絕了用戶在電壓上做手腳的可能。對電流采取的是傳感器采樣的電流與電表的電流相比較的方法，只要它們的差值在設(shè)定的誤差限值之外，就可判斷用戶竊電。另外，還采取了計(jì)量箱的門是否被非法打開的判斷，這樣就從多方面阻止了用戶竊電。本章小結(jié)本章主要闡述了與本系統(tǒng)相關(guān)的理論知識(shí)的研究。分析了常規(guī)竊電方法以及具體竊電手段;設(shè)計(jì)了針對大慶油田電網(wǎng)的防竊電方案。防竊電硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)所要監(jiān)測的對象為變壓器的計(jì)量回路。主要設(shè)計(jì)思想是，在采集與變壓器計(jì)量裝置(電能表)同樣信號(hào)，達(dá)到監(jiān)測其準(zhǔn)確度目的的同時(shí)，將變壓器另一側(cè)的信號(hào)也引入裝置，對所有信號(hào)進(jìn)行綜合分析，從而使監(jiān)測更為完善。一般中小型用電用戶電能計(jì)量方式分為高供高計(jì)和高供低計(jì)兩種[1][16]，前者指計(jì)量高壓供電變壓器的一次高壓側(cè)，后者計(jì)量高壓供電變壓器的二次低壓側(cè)。本系統(tǒng)是針對目前普遍采用的高供高計(jì)的雙變壓器方式所設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)總體方案系統(tǒng)總體可分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分。其中上位機(jī)又分為本地上位機(jī)和遠(yuǎn)程上位機(jī)。下位機(jī)包括電能計(jì)量芯片、傳感器模塊、電源模塊、GSM遠(yuǎn)程通信模塊。系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖3一1所示。圖3一1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖下位機(jī)組成l)主電路板主電路板下位機(jī)的核心組成部分，該電路板包括傳感器采樣電路、多功能電能表電路、電能計(jì)量芯片、時(shí)鐘模塊、通訊模塊。2)GSM遠(yuǎn)程模塊GSM模塊負(fù)責(zé)上下位機(jī)間基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換。該模塊通過RS232接口與下位機(jī)電能計(jì)量芯片相連和本地上位進(jìn)行通信。本地上位機(jī)可通過WindowsXP系統(tǒng)自帶的“超級(jí)終端”實(shí)現(xiàn)模塊的數(shù)設(shè)置。[30]上位機(jī)組成l)遠(yuǎn)程上位機(jī)遠(yuǎn)程上位機(jī)由參數(shù)顯示界面和數(shù)據(jù)庫組成。前者可實(shí)時(shí)顯示來自下位機(jī)的各類參數(shù)以及竊電判定結(jié)果，如出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，界面任務(wù)欄將反復(fù)閃爍以提示值班人員2)本地上位機(jī)本地上位機(jī)目前已開發(fā)的功能主要為對GSM模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。將下位機(jī)監(jiān)測儀的RS232接口與上位機(jī)的串口進(jìn)行對接，即可通過“超級(jí)終端”對模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)傳感器采樣電路在本系統(tǒng)中，傳感器實(shí)現(xiàn)的功能是從變壓器出線端采樣電流、電壓，將折算到多功能電表處的值送給主控制器，以便主控制器將這些數(shù)據(jù)與從多功能電表讀來的數(shù)據(jù)作比較，判斷用戶是否偷電。傳感器部分可分為電壓采樣電路和電流采樣電路，都各自有三路，其中電流采樣電路又分為巨磁阻采樣電路和電流轉(zhuǎn)換電路。電壓采樣電路圖4—1電壓采樣電路此電路包含三路完全相同的采樣電路對應(yīng)變壓器的三相，都采用了電壓互感器。從圖中可以看出經(jīng)過電壓互感器后，電壓為交流16V，0.luF的無極性電容主要起濾波的作用，而圖中有極性的電容是起隔直的作用，圖中兩個(gè)電阻的使用是為了使電壓以1.25V為中心上下波動(dòng)?？烧{(diào)電阻的作用是調(diào)節(jié)電壓，使輸出電壓在0至2.5V之間。電流采樣電路上面我們己經(jīng)談到了電流采樣部分包括兩部分，即先由巨磁阻將電流值采下來變成電壓值，然后由電流轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所需要的電壓值。1）電流轉(zhuǎn)換電路圖4—2電流轉(zhuǎn)換電路由于巨磁阻采樣后得到的電壓值很小，只有380mV左右，因此我們需要將其放大后送入BL0930輸入引腳上。圖4一2從左往右看Icl為輸入信號(hào)，此處的電壓為380mV左右，經(jīng)過兩個(gè)串聯(lián)電阻鉗位后，IC2處的電壓以+2.5V為中心上下波動(dòng)。通過運(yùn)放將電壓放大約2.5倍，此時(shí)IC3處的電壓為以2.5V為中心上下波動(dòng)，電壓范圍為1.25至3.75V之間，最后又通過兩個(gè)電阻的鉗位將電壓限制在以1.25為中心波動(dòng)，幅值范圍為0至2.5V的電壓，此電路也起低通濾波的作用。2）巨磁阻的運(yùn)用圖4—3芯片結(jié)構(gòu)示意圖在本設(shè)計(jì)中，我們用到了巨磁阻，其結(jié)構(gòu)圖如4—3所示。巨磁電阻(GMR)[13]傳感器芯片有靈敏度高、熱穩(wěn)定性好、體積小、線性好、線性范圍寬、使用溫度特性好、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。同時(shí)，巨磁阻產(chǎn)生的輸出電壓要大得多，一般是傳統(tǒng)的磁電阻效應(yīng)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上(這也是巨磁電阻名字的由來)，并且輸出的電壓和頻率的大小是無關(guān)的。與傳統(tǒng)的霍爾元件不同，霍爾元件是磁力線垂空過霍爾元件表面，通過霍爾元件檢測出氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而把母線周圍的磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，即輸出電壓隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化而變化，而巨磁阻效應(yīng)是指在磁場的變化下電阻值發(fā)生急劇變化。BL0930內(nèi)置晶振電能計(jì)量芯片電能計(jì)量芯片選擇上海貝嶺公司生產(chǎn)的BL0930芯片[29]。BL0930集成電路是電子式電度表的核心計(jì)量芯片，它在設(shè)計(jì)上采用了過采樣和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)?從而大大地提高了芯片的測量準(zhǔn)確度,同時(shí),在A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)均由數(shù)字電路進(jìn)行運(yùn)算和處理,保證了芯片的長期穩(wěn)定性?；诖诵酒O(shè)計(jì)的電子式電度表具有外圍電路簡單、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。BL0930對正、反向有功功率均可測量,且可將反向有功功率轉(zhuǎn)換成與正向有功功率方向一致的脈沖輸出,同時(shí)在芯片引腳(Pin12)上給出了反向用電指示。因此,用BL0930制成的電子式電度表具有很強(qiáng)的防竊電能力。工作原理圖4—4原理框圖在通過對電流電壓信號(hào)高精度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，電流電壓信號(hào)通過數(shù)字乘法器得到瞬態(tài)功率信號(hào)p(t)。讓p(t)通過一個(gè)截至頻率很低（如1Hz）的取直低通濾波器，把即時(shí)實(shí)功率信號(hào)取出來。然后對該實(shí)功率信號(hào)對時(shí)間進(jìn)行積分，得到能量的信息。如果選擇積分時(shí)間十分的短，可以認(rèn)為得到的是即時(shí)能量消耗的信息，也可以認(rèn)為是即時(shí)功率消耗的信息，因?yàn)榍昂髢烧叱烧汝P(guān)系。如果選擇的較長的積分時(shí)間，得到的是平均的能量消耗的信息，同樣也可以認(rèn)為是平均功率消耗的信息。取直低通濾波器的輸出會(huì)被送到一個(gè)數(shù)字-頻率轉(zhuǎn)換的模塊，在這里即時(shí)實(shí)功率會(huì)根據(jù)要求作長時(shí)或短時(shí)的積分（即累加計(jì)數(shù)），轉(zhuǎn)換成與周期性的脈沖信號(hào)，這就是基本輸出信號(hào)。圖4—5BL0939管腳圖4—6BL0939系統(tǒng)框圖特點(diǎn)1高精度，在輸入動(dòng)態(tài)工作范圍（500:1）內(nèi)，非線性測量誤差小于0.1%2校表過程中高穩(wěn)定性,輸出頻率波動(dòng)小于0.1%3精確測量正、負(fù)兩個(gè)方向的有功功率，且以同一方向計(jì)算電能4慢速輸出脈沖能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，快速輸出脈沖可用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理5防竊電功能，邏輯輸出腳REVP用于顯示反向用電或者錯(cuò)誤用電狀況6芯片上有電壓檢測電路，檢測掉電狀況具有防潛動(dòng)功能7芯片上帶參考電壓源2.5V±8%（溫度系數(shù)典型值30ppm/℃），也可以使用外部電壓源8芯片上帶晶振時(shí)鐘（芯片內(nèi)置晶振）9單工作電源5V10低功耗15mW（典型值）11采用0.35umCMOS工藝，批量的一致性和產(chǎn)品可靠性得到進(jìn)一步提高。DS1302時(shí)鐘芯片考慮到防竊電數(shù)據(jù)采集裝置系統(tǒng)，長時(shí)間無人職守并且經(jīng)常需要記錄采集的高壓母線的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時(shí)間。記錄及分析這些特殊意義的數(shù)據(jù)，對防竊電系統(tǒng)的性能分析及正常運(yùn)行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間;若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且對現(xiàn)場要求比較高的系統(tǒng)是不允許的，所以考慮在系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片則能很好地解決這個(gè)問題。因此，選用了DS1302時(shí)鐘芯片[18]。下位機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)保存是以時(shí)鐘芯片DS1302為核心的電路完成的。DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓范圍2.5~5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS1320使系統(tǒng)在沒有主電源的情況下也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。片內(nèi)具有31個(gè)字節(jié)靜態(tài)RAM，可用來保存重要數(shù)據(jù)。DS1302引腳少、體積小、價(jià)格低適合作為時(shí)鐘芯片使用在本文采集電路中。下圖是DS1302在采集裝置電路中的電路圖。圖4—7DS1320電路圖通訊電路設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程通信采用GPRS通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信。下位機(jī)通過RS232總線與模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，模塊通過連接GPRS網(wǎng)絡(luò)與INTERNET相連，從而將實(shí)時(shí)電壓、電流等參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)。上位機(jī)同樣可以遠(yuǎn)程控制檢測儀，通過上位機(jī)界面實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集等功能。RS232接口電路RS232接口[29](又稱EIARS232)是目前最常用的一種串行通訊接口。它是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DT和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還種信號(hào)的電平加以規(guī)定。接口的信號(hào)內(nèi)容實(shí)際上RS一232一C的25條引線中有是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3一9條引線。本系統(tǒng)由于不對方的傳送控制信號(hào)，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)就可完成數(shù)據(jù)傳輸工作。圖4一8即RS232總線驅(qū)動(dòng)模塊MAXZ犯的接線圖。該模塊可同時(shí)實(shí)現(xiàn)RS232通信，本系統(tǒng)僅采用第一路。模塊11腳接CPU的TXD端，12腳接CPRXD端。14腳和13腳則有分別并接兩個(gè)端口，在與GPRS模塊的RXD和端相接的同時(shí)，在監(jiān)測儀面板上留出端口與本地上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)對GPRS模參數(shù)設(shè)置。圖4一8RS232模塊接線圖GSM網(wǎng)絡(luò)模塊簡介：系統(tǒng)采用GSM網(wǎng)絡(luò)（GlobalSystemofMobilecommunication全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)）[31]，GSM網(wǎng)絡(luò)是一種起源于歐洲的移動(dòng)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是第二代移動(dòng)通信技術(shù)（中國聯(lián)通或中國移動(dòng)只需防竊電供電端系統(tǒng)（現(xiàn)場控制模塊）和中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備終端位于GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)即可）進(jìn)行通信，可在很短的時(shí)間內(nèi)通知中央監(jiān)控系統(tǒng)，中央監(jiān)控系統(tǒng)再根據(jù)需要向流動(dòng)監(jiān)視人員發(fā)出報(bào)警處理信息（無線工頻模塊與中央處理器的通信方式可采用RS232，其技術(shù)較為成熟）以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和迅速處理故障，制止竊電行為或排除計(jì)量故障，將電能損失降低到最低限。構(gòu)成：GSM系統(tǒng)主要由移動(dòng)臺(tái)（MS）、移動(dòng)網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）、基站子系統(tǒng)（BSS）和操作支持子系統(tǒng)（OSS）四部分組成。移動(dòng)臺(tái)（MS）移動(dòng)臺(tái)是公用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)中用戶使用的設(shè)備，也是用戶能夠直接接觸的整個(gè)GSM系統(tǒng)中的唯一設(shè)備。移動(dòng)臺(tái)的類型不僅包括手持臺(tái)，還包括車載臺(tái)和便攜式臺(tái)。隨著GSM標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字式手持臺(tái)進(jìn)一步小型、輕巧和增加功能的發(fā)展趨勢，手持臺(tái)的用戶將占整個(gè)用戶的極大部分?；咀酉到y(tǒng)（BSS）基站子系統(tǒng)（BSS）是GSM系統(tǒng)中與無線蜂窩方面關(guān)系最直接的基本組成部分。它通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相接，負(fù)責(zé)無線發(fā)送接收和無線資源管理。另一方面，基站子系統(tǒng)與網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）中的移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心（MSC）相連，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶之間或移動(dòng)用戶與固定網(wǎng)路用戶之間的通信連接，傳送系統(tǒng)信號(hào)和用戶信息等。當(dāng)然，要對BSS部分進(jìn)行操作維護(hù)管理，還要建立BSS與操作支持子系統(tǒng)（OSS）之間的通信連接。移動(dòng)網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）移動(dòng)網(wǎng)子系統(tǒng)（NSS）主要包含有GSM系統(tǒng)的交換功能和用于用戶數(shù)據(jù)與移動(dòng)性管理、安全性管理所需的數(shù)據(jù)庫功能，它對GSM移動(dòng)用戶之間通信和GSM移動(dòng)用戶與其它通信網(wǎng)用戶之間通信起著管理作用。NSS由一系列功能實(shí)體構(gòu)成，整個(gè)GSM系統(tǒng)內(nèi)部，即NSS的各功能實(shí)體之間和NSS與BSS之間都通過符合CCITT信令系統(tǒng)No.7協(xié)議和GSM規(guī)范的7號(hào)信令網(wǎng)路互相通信。操作支持子系統(tǒng)（OSS）操作支持子系統(tǒng)（OSS）需完成許多任務(wù)，包括移動(dòng)用戶管理、移動(dòng)設(shè)備管理以及網(wǎng)路操作和維護(hù)。本章小結(jié)本章首先對系統(tǒng)的主要功能設(shè)計(jì)進(jìn)行了概述，然后介紹了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，分模塊介紹了上下位機(jī)的各個(gè)組成。最后介紹了包括傳感器采樣模塊、BL0930內(nèi)置晶振電能計(jì)量、時(shí)鐘模塊、通信模塊等在內(nèi)系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)。結(jié)論1研究目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)初期，進(jìn)行了一定的理論研究，包括各種竊電方法的學(xué)習(xí)與研究、基于電能計(jì)量芯片的研究、基于GSM技術(shù)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)的學(xué)習(xí)、基于時(shí)鐘芯片的研究等。這些理論研究都為以后的系統(tǒng)硬件的研制奠定了基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)基于電能計(jì)量芯片系統(tǒng)，顯示、存儲(chǔ)、監(jiān)控、通信模塊也都能成功完成相應(yīng)的功能。2項(xiàng)目特點(diǎn)與應(yīng)用前景系統(tǒng)下位機(jī)采用基于鎖相環(huán)的多路信號(hào)同步采集技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了多信號(hào)的同步采樣，采樣精度達(dá)到了要求;系統(tǒng)能實(shí)時(shí)對高低壓側(cè)各種電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并采用預(yù)設(shè)判據(jù)進(jìn)行多種分析比較，對欠壓、欠流、移相、無表法等多種計(jì)量故障進(jìn)行準(zhǔn)確判斷;系統(tǒng)可通過下位機(jī)自帶的存儲(chǔ)芯片記錄計(jì)量故障發(fā)生時(shí)間和相關(guān)參數(shù)，為電量差錯(cuò)提供客觀的歷史數(shù)據(jù)的同時(shí)，利用GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，通過分析計(jì)算，可實(shí)時(shí)顯示計(jì)量裝置及配電變壓器電參數(shù)、計(jì)量故障類型，為數(shù)據(jù)的安全以及精確計(jì)量提供了有力的保證。竊電行為造成了供電企業(yè)資產(chǎn)的嚴(yán)重流失，嚴(yán)重破壞了電力運(yùn)行的正常秩序，危及國家的市場經(jīng)濟(jì)秩序。該監(jiān)測系統(tǒng)可提高電力企業(yè)計(jì)量裝置的反竊電技術(shù)水平，打擊竊電大戶，保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電行為或計(jì)量故障，將電能計(jì)量和竊電損失降低到最低程度。項(xiàng)目應(yīng)用后，每年可以為各供電單位挽回竊電電費(fèi)損失數(shù)千萬元。如推廣應(yīng)用到全國，其經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。該系統(tǒng)將有廣闊的應(yīng)用前景。致謝經(jīng)過近兩個(gè)月的撰寫，我的學(xué)士論文終于完成了。在此之際，我思緒萬千，心情久久不能平靜。我有來到哈爾濱理工大學(xué)攻讀學(xué)士學(xué)位，并圓滿地完成學(xué)業(yè)，實(shí)乃導(dǎo)師王永紅教授關(guān)心和勉勵(lì)的結(jié)果。導(dǎo)師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，品德高尚，平易近人，在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在論文的選題、資料查詢和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。我愿借此機(jī)會(huì)向?qū)煴硎局孕牡母兄x!此外，還要感謝班級(jí)的同門以及宿舍的舍友，感謝他們在學(xué)業(yè)上的切磋和指點(diǎn)以及生活上給予我的關(guān)心和幫助。最后，我要感謝我的父母和親人。正是由于他們默默無聞的奉獻(xiàn)和一貫的支持與鼓勵(lì)，才一使我有信心和毅力完成全部的學(xué)業(yè)?！奥仿湫捱h(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。我愿在未來的學(xué)習(xí)和工作過程中，以更加優(yōu)異的成績來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持過我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。參考文獻(xiàn)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量司.電能表技術(shù)手冊.中國計(jì)量出版社，2000中國計(jì)量出版社電能表規(guī)程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)文件匯編中國計(jì)量出版社，2005頁李景村.防止竊電應(yīng)用技術(shù)實(shí)例.中國水利水電出版社，2004邱炳正.交流電能表錯(cuò)誤接線100例解析.中國計(jì)量出版社，2005邱召霞.電子式多功能電能表的校驗(yàn)及應(yīng)用.供用電，2006，06:52~55摩托羅拉工程學(xué)院，文志成.GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù).電子工業(yè)出版社，2005周莉.電力系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表及竊電監(jiān)察系統(tǒng):[碩士學(xué)位論文].武漢:武漢大學(xué)，2004李昂.集中式預(yù)付費(fèi)電能計(jì)量控制系統(tǒng):[碩士學(xué)位論文].西安:西北工業(yè)大學(xué)，2005張小強(qiáng)等.一種基于GPRS技術(shù)的無線監(jiān)控系統(tǒng).中國數(shù)據(jù)通信，2004，6(11):92~95楊士元.電磁屏蔽理論與實(shí)踐.國防工業(yè)出版社，2006Osbum，J.D.M.TheroleofsystemsEMCanalysisinlargesystemEMCManagementbyequipmentEMCassuranee.EleetromagneticCompatibility1991.SymposiumRecord.IEEE1991IntemationalSymposiumon12—16Aug.1991Page(s):189~192郭銀景.電磁兼容原理及應(yīng)用教程.清華大學(xué)出版社，2004Armstrong，K.BestEMCPractieesforelectriealandelectronicassemblyandinstallation.ElectromagnetieCompatibilityinHeavyPowerInstallations(Ref.No.1999/066)，IEEColloquium23Feb.1999Page(s):7/l一710Liau，P.Y.;Chang，Y.C.IntroductiontotheEMCedueationandactivitiesinTaiwan.ElectromagneticCompatibility，1998.1998IEEEIntemationalSymposiumonVolumel，24—28Aug.1998Page(s):415~420vol.1習(xí)趙晶.電路設(shè)計(jì)與制版Protel99高級(jí)應(yīng)用.人民郵電出版社，2000朱杰斌.基于GPRS的低壓配電實(shí)時(shí)監(jiān)測.系統(tǒng)電測與儀表，2006，4:39~42馮志華等.基于鎖相環(huán)的變頻器同步跟蹤實(shí)驗(yàn).電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，11:96~100Guan—ChyunHsieh.Phase—lockedloopteehniques.Asurvey.IndustrialElectronies，IEEETransaetionsonVolume43，Issue6，Dec.1996Page(s):609~615宋國峰等.鎖相環(huán)集成電路及其在車速信號(hào)測量中的應(yīng)用，濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，6:38~45Green，DLock—In，Tracking，andacquisitionofAGC—aidedPhase~lockedloopsCircuitsandSystems，IEEETransactionson，1985，6(32):559~568華成英、童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，2006閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社，1998W77E58規(guī)格說明書.WINBOND，2000W77E58TeehnologyManual(visionAZ)，Winbond，2000汪葉斌等.I2C總線在MCS51系列單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn).微計(jì)算機(jī)信息，2005，l:67~68Sun，S.Softdecision一basediterativeinterferencecancellation(I2C)ingroup一wiseSTBC(G一STBC)MIMOsystems.VehieularTeehnologyConferenee，2003·VTC2003一Spring.The57thIEEESemiannualVolume2，22一25April2003Page(s):984~988vol.2YongmeiDai.Iterativeinierferenceeaneellationandorderedarrayproeessingforgroupwisespacetimetrelliscoded(GSTTC)systems.WirelessCommunieationsandNeyworkingConferenee，2004.WCNC.2004IEEEVolume4，21一25Mareh2004Page(s):2323~2328Vol.4Soehren，W.AMEMS一basedguidanee，navigation，andcontrolunit.positionLoeationandNavigationSymposium，2002IEEE15一18April2002Page(s):189~195BL0930規(guī)格說明書.BL0930.2009包依勤.基于GPRS安全防竊電遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng):[碩士學(xué)位論文].南京:南京大學(xué)，2004劉沛賽等.基于GPRS的配電變壓器實(shí)時(shí)監(jiān)控一體化系統(tǒng).電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(6):82一84Ni，S.，Haggman，S.一G.，GPRSperformanceestimationinGSMcireuitswitehedservieesandGPRSsharedresourcesystems，WirelessCommunieationandNetworkingConferenee，SePt1999，1417~1421孫洪波.三相電能計(jì)量系統(tǒng)防竊電技術(shù)研究:[碩士學(xué)位論文].重慶:重慶大學(xué)，2003Shneiderman，B.，Touchserenesnowoffercompellinguses.Software，IEEEVolume8，Issue2，Mareh1991Page(s):93~94，107DigitalObjeetIdeniifier10.1109/52.73754Myung一JinJung.EffectofTaetileDisplayinVisuallyGuidingInputDeviee.IntelligeniRobotsandSystems，2006IEEE/RSJIntemationalConfereneeonOct.2006Page(s):5046一5051王勇等.基于AT89S51的電能計(jì)量系統(tǒng).微計(jì)算機(jī)信息，2006，10(22):232~234Hefuy，M.S.Designofanimprovedwatehdogcircuitformieroeontroller一basedsystems.Mieroeleetronies，1999.ICM’99.TheEleventhInternationalConfereneeon22一24Nov.1999Page(s):165~168Metzger.MakingRadioFrequeneyIdentificationVisible一AWatehdogTag.PervasiveComPutingandConununicationsWorkshops，2007.PerComWorkshops’07.FifthAnnualIEEEIntemationalConfereneeonMareh2007Page(s):352~356Lu，D.J.watchdogProeessorsandStrueturalIntegrityCheeking.Computers，IEEETransaetionson，VolumeC一31，Issue7，Jul1982Page(s):681~685戴俊峰.電能表錯(cuò)接線遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng):[碩士學(xué)位論文]1.北京:北京交通大學(xué)，2006周爽.反竊電實(shí)用技術(shù)的研究和應(yīng)用:[碩士學(xué)位論文].沈陽:東北大學(xué)，2005附錄漏電電??流從直流電氣化鐵路的磁觀測地磁觀測總是抱怨關(guān)于直流電弧鐵路的干擾,但簡單的磁性觀測結(jié)果可以提供有價(jià)值的位置信息和漏電電流的幅度——F.J.Lowes自從引進(jìn)直流電弧鐵路，地磁觀測站就抱怨產(chǎn)生的干擾,并不得不進(jìn)一步遠(yuǎn)離城市擴(kuò)張。我們自己遭受泰恩賽德的地磁干擾，但是學(xué)會(huì)了怎樣的相應(yīng)的觀察磁場的干擾，實(shí)際上，可以用來給一個(gè)遠(yuǎn)程測量（一小部分）繪制一列火車，因?yàn)樗臓恳娏餮刂本€移動(dòng)的測定分?jǐn)?shù)的值，然后反映情況有關(guān)軌道漏電電阻。而我們的情況是，在磁力紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)物理樓泰恩河上，我們可以觀察到有用的列車大約10公里的軌道精度，可以檢測整個(gè)50公里以上的列車。從火車產(chǎn)生的磁場，操作可以被分為兩部分,對應(yīng)到兩個(gè)疊加電流的分布，只考慮一列火車架空線系統(tǒng)，這將獲取電流從各種整流器的飼養(yǎng)系統(tǒng)，當(dāng)前的分工整流器之間正在考慮通過適當(dāng)?shù)拈_銷和跟蹤電阻，以及有效的內(nèi)部電阻的整流器。架空線是很好的絕緣，因此，在任何一個(gè)時(shí)間所有整流器/整流器和整流器/列車車廂的電流恒定。如果沒有泄漏到接地的回報(bào)的導(dǎo)電軌道，同樣會(huì)為返回電流。在這種情況下，磁場附近軌道的特定部分，將是大小相等，方向相反的消耗和跟蹤電流，h=3-7m外。對于立場比約10米的距離跟蹤,由此產(chǎn)生的磁場,將是一個(gè)線分布;磁場垂直分量8z=[/jI2n)Ihsin20/r2,其中6是角從水平;對一個(gè)典型的兩輛火車電流為1000A，這給了70nT的100米，脫落的距離平方反比。然而，像許多其他的系統(tǒng)，在泰恩賽德地鐵返回電流進(jìn)行在軌運(yùn)行，其中對地有有限泄漏。目前，在整流器和火車軌道電流會(huì)一樣的消耗，但在中間位置電流會(huì)因?yàn)槁╇婋娏黠@著減少，在任何一個(gè)整流器和火車軌道的截面之間可以很方便地思考（a）目前無泄漏的總和作為當(dāng)前鐵路，及（b），實(shí)際上是通過（負(fù)）電流對應(yīng)返回地面。（對于“超越”列車的位置有只（正）（b）項(xiàng)）。電流（A），連同開銷目前，給出了比較小的線偶極子磁場。

但是，（B），對應(yīng)的凈電流（架空+鐵路）在這一點(diǎn)上流動(dòng)（由于跟蹤到地面的整個(gè)系統(tǒng)的泄漏），

提供了一個(gè)更大的循環(huán)領(lǐng)域，8z={JJQ/2TT)Icos61r,一個(gè)典型的250A泄漏電流100mis500nT,只有1/距離脫落。（也有磁場，由于漏電電流，實(shí)際上是在地面流動(dòng)。然而，除了附近的一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向管等，局部集中了電流，這個(gè)位置的貢獻(xiàn)是通常可以忽略不計(jì)。）所以,用適當(dāng)?shù)馁M(fèi)用跟蹤/磁力計(jì)幾何、我們的磁力計(jì)本質(zhì)上是測量凈泄漏電流(b)。泰恩賽德地鐵路線50公里的快速公交系統(tǒng)主要是根據(jù)前英國鐵路軌道，但與中心的新隧道6公里。列車在1500V直流架空線送入，目前沿運(yùn)行軌道返回整流站相距約6公里。標(biāo)準(zhǔn)的2節(jié)車廂，繪制了一個(gè)約1000大致恒定電流，加速離站，然后到下一個(gè)站的海岸。公共服務(wù)系統(tǒng)的一部分，在1980年8月開始，并在1984年2月開始運(yùn)作的完整體系。該系統(tǒng)最繁忙的一部分，每三列火車在一天的大部分時(shí)間，每10分鐘，從物理大樓年底在隧道100米運(yùn)行。1磁場觀測到的物理建筑(垂直分量的房間44)作為第一班火車,觀測往南Gosforth干到草市場分流(倒轉(zhuǎn)的交叉),然后返回。（返回的列車節(jié)節(jié)攀升，所以更長的供電）測量我們發(fā)現(xiàn),便于觀察的垂直分力總磁場,磁場+地鐵,在實(shí)驗(yàn)室里對120米遠(yuǎn)的跑道赫馬基特廣場站,海拔約15°。在這個(gè)中緯度地區(qū)地磁場位置貢獻(xiàn)45000nT;無磁干擾的短周期波動(dòng)的日子是疊加nanoteslas（半）約20nT的晝夜變化。人為干擾取決于地點(diǎn),但我們尚未找到一個(gè)位置遠(yuǎn)離公路和嘈雜的裝置,這種干擾通常不超過nanoteslas過夜。（我們的主要問題一直是值班使用相當(dāng)磁性的電梯！）我們使用一個(gè)磁通門磁力計(jì)噪音不到1nTRMS在時(shí)間常數(shù)的3s,和一個(gè)穩(wěn)定的領(lǐng)域的插比幾元/小時(shí)。所以如果磁性信號(hào)的一個(gè)特定列車運(yùn)動(dòng)可被認(rèn)可的,可以測量這個(gè)信號(hào)到一個(gè)相對準(zhǔn)確對應(yīng)于一個(gè)幾安培的凈目前,大多數(shù)通電流表一樣好。（幾何軌道的不確定性是彎曲不直，意味著絕對校準(zhǔn)不確定5-10％。）識(shí)別個(gè)別列車的信號(hào)，我們使用了1厘米/分鐘的記錄速度。最好的方法是如果只有一列火車在軌道上的觀點(diǎn),例如特殊測試列車運(yùn)行在當(dāng)晚關(guān)閉。然而,它也可用提供足夠的火車,火車信號(hào)是罕見的個(gè)體識(shí)別