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电能计量装置防窃电技术发布时间：2023-01-04T08:28:03.067Z 来源：《福光技术》2022年24期作者：豆林林[导读] 为了保证采集数据能够及时、准确，目前研制了基于NB-IoT（窄带物联网）的电能计量装置，通过优化通信模块和计量芯片，提升了电能计量装置的数据采集效果。
国网晋中供电公司山西晋中 030600摘要：为了保证采集数据能够及时、准确，目前研制了基于NB-IoT（窄带物联网）的电能计量装置，通过优化通信模块和计量芯片，提升了电能计量装置的数据采集效果。
但一些用电企业的日常用电量较大，这些企业违反法律规定，将电能计量装置的接线私下短接，减少对用电数据的统计从而少缴大量用电费用。
该违法行为不仅损失了国家的供电收入，同时也给用电企业带来了极大的安全隐患，所以对于窃电监测的研究越来越重视。
本文在此基础上就电能计量装置防窃电技术的相关内容进行了简要的分析，以供参考。
关键词：电能计量装置；防窃电技术1研究背景窃电的形式及手法多种多样，层出不穷。
例如，在供电企业的供电设施上擅自接线用电，如直接从配电变压器的低压瓷柱上挂线，这种窃电行为既不需改变计量装置，又无法掌握其窃电规律，窃电后证据随之消失；绕越供电企业的用电计量装置用电，如短接计量箱进出线；故意损坏供电企业用电计量装置，如把高压电压互感器的熔丝弄断，使电能表慢行或者不转；故意使供电企业用电计量装置不准或失效，例如将电压线圈脱钩，短接电流线圈，在电能表相线加接导线至用电负荷或插座（包括用针刺人导线芯）导致部分电流不通过电流线圈等。
目前更出现了很多针对电子式电能表的强磁窃、高频等窃电方式，窃电手法极具隐蔽性，使得取证愈加困难。
2常见的窃电方法当前配网线路到终端用户采用都是固定计量方式，变电站内计量和用户侧计量采用三相的四五线接线，部分配网终端用户可能使用的是单相接线方式。
国家电网公司对配网终端用户的数据计量装置，其主要组成部分包括获取电压、电流、相位的电能表、互感器以及相关的二次回路。
误差小于0.1%的单相多功能防窃电电表设计方案
锐能微单相计量芯片RN8209 有功/无功电能误差在1500：1 动态范围内0.1%，具有电源监控功能，功耗典型值为32mW，内置2.5V±3%参考电压,温度系数典型值25ppm/℃。
RN8209 能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，内部的电压监测电路可以保证上电和断电时正常工作，可以实现灵活的防窃电方案。
本文主要介绍RN8209 的功能简介、芯片特性，功能方框图及防窃电电能表设计应用方案。
功能简介
RN8209 能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。
RN8209 支持全数字的增益，相位和offset 校正。
有功、无功电能脉冲分别从PF、QF 管脚输出。
RN8209 提供两个串行接口SPI 和RSIO，方便与外部MCU 之间进行通信。
其中RSIO 为锐能微专有的单线通讯接口，可以使用一根数据线实现双向通讯。
RN8209 内部的电压监测电路可以保证上电和断电时正常工作。
芯片特性
计量
提供两路∑-△ADC
有功电能误差在1500：1 动态范围内0.1%，支持IEC62053-22：2003 标准要求
无功电能误差在1500：1 动态范围内0.1%，支持IEC62053-22：2003 标准。
基于智能电能表防窃电技术探析摘要：随着科技的不断进步，现今盗取电力的手段也是多种多样，层出不穷，多种类型的窃电技术在当今社会中盛行，甚至还动用了高科技的技术装备来进行窃电行为，这对电力企业的发展以及社会的稳定有着极大的威胁。
基于此，本文重点就智能电能表防窃电技术进行了研究。
关键词：智能电能表；防窃电技术窃电通常是采取一定的非法手段来谋取私利，损害电力企业经济利益的行为，一些单位尤其是私营企业或者是个体经营者通常会借助窃电的手段来降低企业的运营成本，这样一来也就使得我国的电能出现了非常大的损失。
窃电是一种比较明显的违法行为，这也是供电企业发展过程中一直都要面对的问题。
智能电表的应用为企业防窃电提出了更高的要求，因此，为了更好的保证电力企业的利益，我们要采取有效措施对其加以控制。
1 智能电能表的结构及其特点1.1 智能电能表的结构由于智能电能表的主要部件为16位单片机，并且专用程序都固化在flashROM内，因此智能电能表集成电路的设计与传统电表的集成电路有所不同。
因为安装智能电能表的用户每个月的用电量是通过减电脉冲来结算，所以电能计量装置是由供电部门提供的，供电部门不仅可以监控到用户耗用的电能数量，还可以具体规划供电企业与用电用户之间的电力交易。
换个角度而言，如果用户妄自安装计能表，那么就会出现供电混乱、偷电漏电等问题。
总而言之，安装智能电能表能够有效控制窃电行为。
智能电能表能够传输电能卡、电表中智能存储单元的用电数据，因此可以将用电信息随时反馈给供电方与用户，还可以认证电能卡在SAM模块中是否具有可用性。
持有电能卡的用电用户不仅缴费方便，而且也省去了供电方催缴电费的工作流程。
简而言之，智能电能表在用户与供电方起着连接作用，不仅操作简单快捷，而且元器设备性能很高，不会受温度影响，能够长期高效运作。
1.2 智能电能表的特点智能电能表身负浓郁的商业气息，具有“先买电再用电”的特点。
在日常生活中，用电用户可以根据用电量进行购电，一旦购买量超额，智能电能表就自动断电，不会对用电用户产生其他的经济损失，因此有效避免了用户因超额用电缴纳违约金的事故发生。
富士通半导体设计（成都）有限公司 应用笔记F²MC-8FX 家族8-BIT 微型控制器MB95410H/470H 系列单相智能电表（RN8209）参考设计RN8209 操作应用笔记修改记录修改记录本手册包含14 页。
版权©2011富士通半导体设计（成都）有限公司目录目录修改记录 (2)目录 (3)1概要 (4)2背景 (5)2.1概要 (5)2.2RN8209的特性 (5)2.3功能框图 (5)3硬件框图 (6)3.1电能计量系统的硬件框图 (6)4硬件参考原理图 (7)5软件框图 (9)5.1SPI 帧格式 (9)5.2SPI 通信过程 (9)5.3软件系统框图 (10)6软件函数列表 (11)6.1上层应用函数 (11)6.2底层函数 (12)7更多信息 (13)8附录 (14)8.1图表索引 (14)1 概要这篇应用笔记介绍了电表方案的计量功能。
第2章介绍了背景。
第3章介绍了计量功能的硬件框图。
第4章介绍了硬件参考原理图。
第5章介绍了软件流程图。
第6章介绍了软件函数列表。
2 背景本章介绍了RN8209的背景2.1 概要RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。
RN8209支持全数字的增益、相位和offset校正。
2.2 RN8209的特性∙计量∙软件校表∙提供SPI/RSIO通信接口∙具有电源监控功能∙单+5V电源供电，功耗典型值为32mw∙内置2.5V±3%参考电压，温度系数典型值为25ppm/℃2.3 功能框图图 2-1: RN8209的功能框图第3章硬件框图3 硬件框图本章介绍了电能计量系统的硬件框图3.1 电能计量系统的硬件框图图 3-1: 硬件框图4 硬件参考原理图本章介绍了电能计量系统的硬件参考原理图图 4-1: RN8209 外围电路R1001K图 4-2: 火线电流采样电路图 4-3: 零线电流采样电路R105150KR107100K图 4-4: 电压采样电路图 4-5: SPI 通信电路5 软件框图本章介绍了电能计量系统的软件框图5.1 SPI 帧格式表 5-1: SPI 帧格式5.2 SPI 通信过程图 5-1: SPI 写过程图 5-2: SPI 读过程5.3 软件系统框图Array图 5-3: 软件系统框图6 软件函数列表6.1 上层应用函数表 6-1: 软件上层应用函数列表6.2 底层函数表 6-2: 软件底层函数列表第7章更多信息7 更多信息关于富士通半导体更多的产品信息，请访问以下网站：英文版本地址：/cn/fsp/services/mcu/mb95/application_notes.html 中文版本地址：/cn/fss/services/mcu/mb95/application_notes.html第8章附录8 附录8.1 图表索引表 5-1: SPI 帧格式 (9)表 6-1: 软件上层应用函数列表 (11)表 6-2: 软件底层函数列表 (12)图 2-1: RN8209的功能框图 (5)图 3-1: 硬件框图 (6)图 4-1: RN8209 外围电路 (7)图 4-2: 火线电流采样电路 (7)图 4-3: 零线电流采样电路 (7)图 4-4: 电压采样电路 (8)图 4-5: SPI 通信电路 (8)图 5-1: SPI 写过程 (9)图 5-2: SPI 读过程 (9)图 5-3: 软件系统框图 (10)。
国网单相智能电表嵌入式软件设计金蜂通信有限公司研发中心吴述梗摘要：本文以金蜂单相电表飞思卡尔MZ60CPU方案为实例，结合国网智能电表系列标准(宣贯材料)的具体功能要求，详细分析了其嵌入式软件设计需求，阐明了为达到产品较高性价比和可靠性对CPU片上资源合理优化分配方案，并以实例详尽说明软件中部分关键模块设计思路及编程实现技巧。
一：单相智能电表软件设计需求分析根据国家电网行业标准的要求，结合本方案的硬件，单相智能电表内的嵌入式软件需完成以下功能：(一)：实现以下与硬件相关的底层接口，包括:1：通过SPI口驱动专用计量芯片RN8209, 完成与其命令的交互和数据读写。
2：通过模拟I2C总线，驱动液晶控制器BU9792, 完成与其命令的交互和数据读写。
3：通过模拟I2C总线，驱动接RTC芯片PCF2129, 完成与其命令的交互和数据读写。
4：通过模拟I2C总线，驱动接EEPROM AT24L512, 完成与其命令的交互和数据读写。
5：通过软件模拟的ISO7816协议时序，完成ESAM芯片的热复位、读/写操作。
6：通过软件模拟的ISO7816协议时序，完成IC卡的插入检测、上电控制、复位、数据读/写和下电操作。
7：通过软件模拟的带38KHz调制的异步红外串口，完成红外数据的接收和发送。
8：利用片内A/D,配合相关外围电路，完成电表交流供电状态、后备电池电压、跳闸断电检测等A/D数据的采集和滤波。
9：利用片内I/O腿，完成跳闸控制继电器的开关双向驱动、报警、跳闸、电量脉冲LED 灯和液晶背光、报警蜂鸣器、载波控制等的输出控制信号的实时控制。
10：利用片内I/O腿，完成巡显、编程按键和开盖检测、载波状态等开关输入信号的检测。
11：利用片内两个异步串口，完成电表485口和载波接口的物理层及链路层数据收/发。
（二）：在实现上述底层驱动的基础上，实现以下国网电表标准要求的应用功能：1：电能量和实时电参数的采集、计算，以及由此触发的数据存储。
基于RN8209防窃电电能表设计梁方英;何日阳;陈妙芳【摘要】针对当前严重的窃电现象以及现有防窃电措施不足的问题,提出并设计了一种基于RN8209防窃电电能表,该电能表能够完成相线、零线电流与电网电压的采集与计算,解决了数据采集与处理的实时性问题,单片机根据相线与零线的功率大小对用户用电状况进行实时监测,对各种窃电方式准确甄别.研究结果表明,该系统能够准确、实时地检测出窃电行为,并具有高精度、运行稳定可靠等特点.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2010(027)011【总页数】4页(P106-109)【关键词】电能表;RN8209;防窃电【作者】梁方英;何日阳;陈妙芳【作者单位】浙江机电职业技术学院电气工程系,浙江,杭州,310053;浙江万胜电力仪表有限公司,浙江,杭州,310007;浙江工业职业技术学院电气工程分院,浙江,绍兴,312000【正文语种】中文【中图分类】TH71随着进入家庭的各类电器越来越多,民用电量剧增,受经济利益的驱使,窃电现象也日益严重[1]。
不论在发达国家还是在发展中国家,窃电都是一个非常棘手的问题,每年都给供电企业造成巨大损失。
由于窃电方法千变万化,防窃电电表设计一直是电表工程师面临的严峻挑战,数字式电表的发展为解决窃电问题提供了新途径[2]。
现有供电计量监测仪和基于专用防窃电计量芯片的防窃电电能表可实现实时窃电监测,但成本偏高,不适合居民用户单相电子式电能表采用[3]。
本研究介绍的单相数字式防窃电电能表采用了计量芯片RN8209[4],可以有效防止多种窃电行为。
RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量,并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等,可以灵活地实现防窃电方案。
RN8209提供两个串行接口SPI和RSIO,方便与外部MCU之间进行通信。
RN8209内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作。
RN8209功能框图如图1所示。
