本發明涉及電能計量，具體涉及一種用于采集終端的防分流竊電裝置。

背景技術：

1、隨著能源互聯網建設的深入推進，能源控制作為計量系統中貿易結算的控制傳感設備，正在電力系統中逐步推廣,可有效識別和治理異常用電行為，為開展計量裝置在線監測、用電稽查、故障診斷提供可靠直接的數據支撐，并為實現整體電能計量裝置智能診斷和綜合分析提供了技術手段。現有的電能計量設備通常采用選取合適的ct或pt，將一次回路上的負荷電流變換到二次回路并接入電能表進行計量。電能計量的基本原理為：電壓、電流、功率因數三者的乘積，因此不法用戶可以通過改變接入電能表的電壓、電流或者功率因數實現竊電的目的。目前的技術中對斷電壓、更改電壓相位關系等竊電方法，都有行之有效的解決方法，但是通過改變計量二次回路電流的分流竊電方法，竊電方式隱蔽、難以準確排查、危害極大，給國家帶來巨大的經濟損失。

2、目前常用的竊電模型可分為四大類：一、對采集器外接互感器一次端子進行短路；二、對采集器外接互感器二次端子進行短路；三、對采集器外接互感器二次端子進行開路或者虛接；四、對采集器外接互感器二次端子串接整流設備進行竊電。針對以上竊電模型，現有主流技術方案列舉以下兩種：一、h橋驅動互感器的信號發收電路，將高頻信號通過h橋式電路耦合到高頻磁芯，通過另外一個高頻磁芯耦合接收回來的信號進行采樣，實現對采集器外接互感器二次側的阻抗分析，根據阻抗閾值分區判定竊電模型。該方案的缺點是高頻信號耦合收發過程抗干擾能力較差，容易受到工頻環境中的高頻雜波干擾，因此阻抗閾值分區判定容易出現偏差，識別精度較低。二、直接采樣采集器外接電流互感器二次側端子的虛擬阻抗大小，該方案的缺點是無法識別采集器外接電流互感器二次側串接整流設備竊電和采集器外接電流互感器一次側旁路的竊電模型。

3、總結現有技術存在的技術問題如下，通過改變計量二次回路電流的分流竊電方式極為隱蔽且難以準確排查，給國家造成巨大經濟損失并威脅電力系統安全穩定運行；同時，使用h橋驅動互感器的信號發收電路時，高頻信號在耦合收發過程中易受工頻環境中高頻雜波干擾，導致阻抗閾值分區判定偏差，降低竊電識別精度和可靠性；此外，直接采樣電流互感器二次側端子虛擬阻抗大小的方法無法識別串接整流設備及一次側旁路竊電模型，存在安全漏洞；而且，現有電能計量設備和技術手段在應對復雜竊電行為時存在明顯局限性，難以有效保障電能計量準確性和公正性；最重要的是，市場上缺乏能夠集成多種功能模塊、實現高精度監控和識別的高精度、多功能防竊電裝置。

4、因此，設計解決上述問題的一種用于采集終端的防分流竊電裝置，具有重要的意義。

技術實現思路

1、為解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種用于采集終端的防分流竊電裝置，其包括：

2、磁芯和信號處理與運算電路；

3、所述磁芯包括單工頻計量磁芯和雙高頻磁芯，雙高頻磁芯包括信號注入磁芯和信號接收磁芯；

4、信號處理與運算電路包括工頻信號檢測電路、高頻信號注入電路、高頻信號的諧振檢測電路和由非門構成的自激振蕩電路

5、單工頻計量磁芯和雙高頻磁芯外接互感器二次回路接線貫穿連接；

6、信號處理與運算電路通過多個接口與磁芯連接，具體包括：

7、工頻信號檢測電路連接單工頻計量磁芯的采樣接口，用于檢測工頻信號；

8、高頻信號注入電路連接雙高頻磁芯中的信號注入磁芯，通過該電路產生并注入高頻信號；

9、高頻信號的諧振檢測電路連接雙高頻磁芯中的信號接收磁芯，接收并檢測耦合回來的高頻信號；

10、自激振蕩電路通過信號處理與運算電路間接接收和處理來自磁芯的信號，進行狀態識別；

11、工頻信號檢測電路、高頻信號注入電路、高頻信號的諧振檢測電路和自激振蕩電路在信號處理與運算電路內部相互連接，共同完成信號的濾波、檢測、分析和處理；

12、處理后的信號，即竊電模型識別結果通過通信接口定時上傳至采集終端控制中心，實現遠程監控和管理。

13、優選的方案中，工頻信號檢測電路包括工頻采樣接口in1，工頻采樣接口in1連接電阻r1，r1另一端連接電阻r2、電容c2，r2另一端連接電容c1、運放u1-3，c1另一端連接gnd，c2另一端連接u1-1、電阻r4、電容c4和電容c5，電阻r3連接u1-4、電阻r4另一端，r3另一端連接gnd，c4另一端連接電阻r5、運放u2-3，r5另一端連接基準電壓vref，u2-4連接電阻r7、電阻r8，r7另一端連接電容c6，c6另一端連接gnd，r8另一端連接u1-1、電阻r10，r10另一端連接電容c7、信號輸出out1，c7另一端連接gnd，c5另一端連接電阻r6、運放u3-3，r6另一端連接電容c3、基準電壓vref，c3另一端連接gnd，u3-4連接u3-1、電阻r9，r9另一端連接輸出信號out2，+vcc連接u1-5，-vcc連接u1-2，vdd連接u2-5、u3-5，gnd連接u2-2、u3-2。

14、優選的方案中，高頻信號注入電路包括輸入信號in2，輸入信號in2連接電阻r13的一端，r13另一端連接電阻r14、電容c9、運放u4-4，vdd連接電阻r11，r11另一端連接電容c8、電阻r12、u4-3，c8另一端連接gnd，r12另一端連接gnd，u4-1連接r14另一端、c9另一端、電容c11，c11另一端連接電阻r15、運放u5-3，r15另一端連接gnd，u5-4連接u5-1、輸出信號out3，+vcc連接電容c10、u4-5、電容c12、u5-5，c10另一端連接gnd，c12另一端連接gnd，-vcc連接電容c13、u5-2，c13另一端連接gnd，u4-2連接gnd。

15、優選的方案中，高頻信號的諧振檢測電路包括高頻耦合信號in3，高頻耦合信號in3連接電容c14，c14另一端連接電容c15、電阻r16，c15另一端連接電阻r17、運放u6-3，r17另一端連接gnd，r16另一端連接u6-1、電容c16、電阻r19，r19另一端連接電阻r18、u6-4，r18另一端連接gnd，c16另一端連接電容c17、電阻r21，c17另一端連接電阻r20、運放u7-3，r20另一端連接gnd，r21另一端連接u7-1、電阻r24、電阻r23，r23另一端連接電阻r22、u7-4，r22另一端連接gnd，r24另一端連接電容c18、電阻r25，r25另一端連接電容c19、運放u8-3，c19另一端連接gnd，c18另一端連接u8-1、電阻r28、電阻r27，r27另一端連接電阻r26、u8-4，r26另一端連接gnd，r28另一端連接電阻r29、電阻r30，r29另一端連接電容c20、運放u9-4、電容c21，c20另一端連接gnd，r30另一端連接u9-1、電容c21另一端、電容c22、電容c23，u9-3連接gnd，c22另一端連接電阻r32、運放u10-3，r32另一端連接vref，u10-4連接電阻r33、電阻r34，r33另一端連接電容c24，c24另一端連接gnd，r34另一端連接u10-1、電阻r35，r35另一端連接輸出信號out4，c23另一端連接電阻r31、運放u11-3，r31另一端連接vref，u11-4連接u11-1、電阻r36，r36另一端連接輸出信號out5，+vcc連接u6-5、u7-5、u8-5、u9-5，-vcc連接u6-2、u7-2、u8-2、u9-2，vdd連接u10-5、u11-5，u10-2連接gnd，u11-2連接gnd。

16、優選的方案中，由非門構成的自激振蕩電路高頻耦合信號in4+和高頻耦合信號in4-，高頻耦合信號in4+連接電阻r37、電容c26、反相器u12-1、u12-6，c26一端連接gnd，高頻耦合信號in4-連接電阻r38、電容c27、反相器u12-3，c27一端連接gnd，電容c25連接r37另一端、r38另一端，c25另一端連接gnd，u12-2連接gnd，輸入控制信號in5連接電阻r40，r40另一端連接三極管q1-b，q1-e連接vdd，q1-c連接電容c28、u12-5，c28另一端連接gnd，u12-4連接電阻r39，r39另一端連接輸出信號out6。

17、本發明所達到的有益效果為：

18、本發明集成了工頻計量、高頻信號注入與檢測、自激振蕩檢測等多種功能模塊于一體，實現了對采集終端外接電流回路的全面、高精度監控。其通過精心設計的工頻信號檢測電路、高頻信號注入電路、高頻信號的諧振檢測電路以及由非門構成的自激振蕩電路，不僅確保了工頻信號的精確檢測，還實現了高頻信號的靈活注入與高效檢測，同時利用自激振蕩電路輔助狀態識別。顯著提高了裝置的抗干擾能力，確保了識別竊電行為的準確性和可靠性，該裝置以其多功能集成、高精度識別、強抗干擾能力、靈活性與可擴展性等顯著優勢，在電能計量和防竊電領域展現出了強大的核心競爭力，為電力系統的安全穩定運行提供了有力保障。

19、本發明通過雙高頻磁芯和信號處理與運算電路的配合，高精度地識別各種竊電模型，包括一次側旁路、二次側旁路、二次側開路、二次側串接整流設備等。通過信號處理與運算電路中的濾波、放大等處理，提高了信號的抗干擾能力，確保了識別的準確性和可靠性。通過精心設計的工頻信號檢測電路，能夠精確地檢測并處理工頻信號，為后續分析提供可靠的數據支持。高頻信號注入電路可根據需要產生并注入不同頻率和幅度的高頻信號，為竊電檢測提供多樣化的信號源。通過高頻信號的諧振檢測電路，能夠高效地接收并檢測耦合回來的高頻信號，為竊電行為的分析提供重要依據。由非門構成的自激振蕩電路能夠產生穩定的振蕩信號，該信號的頻率和幅度與電流回路的狀態密切相關，為狀態識別提供了有力的輔助手段。