CN102472782B - 电表篡改检测 - Google Patents

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Abstract

通过从电表(10)中的信号源(106a)在电网(12)至少一部分上传送探测信号，从电表检测电网的篡改。接收由探测信号在所述电网(12)中的反射产生的反射信号。将反射信号与基准信号进行比较。当所述比较检测到反射信号与基准信号之间的偏差时、特别地是当检测到来自电表附近的电网中新位置的反射时产生报警信号。

Description

电表篡改检测
技术领域
本发明涉及一种检测可能的偷电的方法和用于检测篡改电网的检测设备。在实施例中，提供了一种适用于检测篡改的电表。
背景技术
偷电包括从电网中分接电流同时避免电表记录电流，所述电表用于为用户计费。通常，通过在电表前连接电力电力线到住户家中或篡改电表本身的操作来实现偷电。目前，这种偷电方式是难处理的。通常需要检测巡视员的目视检测。
可供选择的技术解决方案包括使用防篡改电表。例如，美国专利6232886公开了一种装有可移动检测器的电表。但是，可移动检测不能提供与电表相距一定距离分接电力线的这种形式的偷电。
另一种解决方案包括在配电点测量电流，然后将累计测量电流和连接在所述配电点上的家庭的记录电流使用量进行比较。使用传统电表进行这样的测量包括在一段时间段上测量电流使用。但是即使所有的用户都使用更先进的电表，所述电表可以远距离几乎同步读取，这样的测量还是不能告知那里发生了偷电。
发明内容
除了别的目的，本发明的目的是提供一种技术，该技术使得即使在电表没有被篡改的情况下依旧能够检测到偷电。
提出了一种根据权利要求1所述的电表电路。例如，该电表电路可以是用在电表里的集成电路、或者这种电表内的电路板、或者完整的电表。该电表电路提供从电力线上的电表传送的信号反射的检测。通过将反射信号和基准变化进行比较，连接电力线在仪表环境中来检测仪表。这使得自动检测相距电表一定距离的篡改。例如，当检测到这种形式的篡改时，电表可以向电力公司的数据收集装置发送消息。
在实施例中，可以将基准信号存储于存储器中。可以通过存储当假定没有篡改发生时接收到的反射来获得基准信号，例如当检测人员在场时或当安装仪表时。
由篡改引起的第一次反射的时间延迟表示仪表和篡改位置之间的距离。在实施例中，应用距离窗口在篡改期间用于检测反射。通过这种方式可以消除因离仪表较远的改变引起的错误检测。
在实施例中，所述电表电路保持其中已经检测到偏差的重复反射测量的计数，而且只有计数超过阈值时才产生警报。通过这种方式可以减少由于暂时改变引起的警报或者错误警报。可以使用在预定长度的时间段期间执行的重复反射测量的检测的计数。
在实施例中，所述电表电路包括与电力公司通信的应答机，例如用来报告电流使用情况。在另一实施例中，将经由应答机接收到的消息用于触发反射的检测。通过这种方式，便可以协调不同电表间的测试。
在实施例中，通过应答应传送的信号反射可以用来检测篡改。因此，可以隐蔽篡改检测和/或不需要额外的信号发生器。在另一实施例中，电路中还可以包括分离的信号发生器。通过这种方式，可以针对反射检测来优化信号。可以实现包括多个这种类型的电表的系统，所述系统具有公共的信息收集单元来接收和记录来自多个电表的报警信号。
附图说明
通过使用以下附图对典型实施例的描述，可以使这些和其它目的和优点显而易见。
图1示出了了电网的一部分；
图1a更详细地示出了电表；
图2示出了反射。
具体实施方式
图1示出了电网的一部分。所述网络包括电表10、电缆12和信息搜集单元14。本地负载16经由电表10与电力线12连接。此外，还示出了与电力线相连的非法分接头。需要强调的是，所述附图只示出了电网的一部分。典型地，电网还包括发电机、变压器、断路开关等等(未示出)。在电表10附近，可以提供不同组的电源输出口组成的主电路断电器19a和电路断电器19b。
图1a更详细地示出了电表10。电表10包括传感器100、仪表集成电路101、变压器102和混合器104。仪表集成电路101包括应答机106、控制电路108和检测器电路109。传感器100连接在电缆12和本地负载16之间，而且传感器100具有与控制电路108相连的输出端。控制电路108可以是可编程微控制器电路，所述微控制器电路包括存储的程序如随后描述的来运作。变压器102的具有与电力线12连接的初级侧和经由混合器104与应答器106相连的次级侧。应答器可以包含接收器106a和发射器106b，用来分别从电缆12接收信号和向电缆12发射信号。
混合器104具有与变压器102连接的第一端子以及与应答机106的输出端连接的第二端子，用来从应答机106传输信号到变压器102。混合器104具有与应答机106输入端连接的第三端子。混合器104将来自变压器102的信号分离，然后再将信号提供到应答机106的输入端。检测器电路109包括与应答机106连接的输入端和与控制电路108连接的接口。检测器电路109包括级联连接的采样电路109a、A/D转换器和信号存储器109c。
在操作中，电表执行传统的计量操作。传感器100可以感测通过电表10的电流，然后所述传感器可以针对所述感测的结果发出信号(例如，记录的累积电流使用情况，或者控制电路108上的瞬时电流值记录)。控制电路108可以引起应答机106发送报告信号来报告感测结果。混合器104和变压器102将报告信号传递到电力线12上，然后所述电力线进而再将报告信号传送到信息搜集单元14上，例如为编制账单的目的。
当应答机106在电缆12上引起信号时，所述电缆12用作信号的传输线。然而，不可避免的是沿这根传输线上会发生信号反射，例如，在主电路断电器19a上和在电缆和电极的连接点上。此外，如果有非法分接头18连接到电缆12上时，也会发生信号反射。
图2示意性地示出了存在分接头和不存在分接头两种情况时，分别发生的反射信号20、22，所述反射信号作为响应于脉冲信号的时间函数。在不存在分接头的情况下可以获得的反射信号20可以包含在不同的时间点上由沿电缆12上的反射点引起的多个初级反射24，脉冲传输引起的不同时间延迟与电表10和反射点之间的距离相对应。此外，存在从不同点连续反射之后到达的次级反射。在存在分接头的情况下可以获得的信号22中，由于来自分接头的反射引起额外的初级反射26和额外的次级反射。由分接头引起的信号传输和初级反射26的接收之间的时间延迟表示了电表10和分接头之间的距离。
当应答机106在电缆12上引起信号时，反射信号返回电表10，其中所述反射信号经由变压器102和混合器104反馈给应答机106。检测器电路109对反射信号进行采样，将反射信号数字化然后将数字化的采样值存储在存储器109c。控制电路108读取反射信号的值，然后将所述反射信号与基准信号进行比较，所述基准信号与不存在任何非法分接头18时产生的预期反射信号相对应。所述基准信号也可以保持在存储器109c中，或者可以由控制电路108的存储器(附图中未显示)中的数据来表示。当控制电路108检测到反射信号和基准信号之间的偏差超过预定阈值时，所述控制电路108引起应答机106传送另一信号(报警信号)到信息搜集单元14来报告偏差，所述报告可以被看作是至少是表示疑似出现非法分接头。应答机106可以和检测电路109连接以触发从与传输时间具有预定关系的时间点开始的值的记录。替代地，控制电路108可以提供触发信号或者连续地记录值，并且控制电路108可以根据信号传输的时间点选择一组记录值。
在实施例中，控制电路108配置用于使用初级反射的时间延迟来确定是否发送报警信号。例如只有当超过阈值的初级偏差反射(信号的第一偏差部分)发生在信号传输的预定时间窗口以内时才发送报警信号。所述时间窗口可以定义相距对反射进行监测的电表10的最远距离。这样就防止了不受控制的但是进一步远离电表10的合法负载变化引起错误报警。
在实施例中，控制电路108配置用于只有在重复反射试验时检测到与基准信号的偏差时才发送报警信号。这也减少了错误报警。控制电路108可以配置用于保持对测量偏差的次数的计数，或者保持对检测到偏差的时间间隔的持续时间的计数。在实施例中，控制电路108配置用于当这种计数或指出持续时间超过另一阈值时产生报警信号。
在实施例中，控制电路108配置用于在安装时建立所述基准信号，或者响应于应答机106接收到的更新控制信号来建立所述基准信号。可以通过从检测器电路109中将数字化的样本值复制到存储器中作为基准信号来进行这种基准信号的建立。在实施例中,可以将在重复测量中获得的平均值用作基准信号。在实施例中,电表10可以配置有防篡改外壳上的控制开关(附图中未显示)，并将所述控制开关与集成电路101连接来控制基准信号的存储。因此，需要时维护工程师可以设置基准信号。在另一实施例中，控制电路可以配置用于利用代码来检测应答机106接收到的信号来存储测量基准信号或是平均基准信号。因为这引入了篡改的风险，优选地为此目的使用受保护的通信，例如包括用已知的协议来证明信号的来源包含预定的保密信息。
控制电路108可以选择时间点，所述时间点对用于检测反射的探测信号的传输进行计时和/或将接收到的反射与基准信号进行比较。例如，可以使用周期性的或者随机的计时。但是，优选地是控制电路108配置用于基于在应答机106接收到的计时选择信号来选择计时。这样使得可以避免不同的电表10测量之间的干扰。信息搜集单元18可以配置用于连续地将计时选择信号发送到不同的电表10上，以触发不同的反射测量。
在实施例中，专用探测信号用于引起反射。为了这个目的，所述专用探测信号发生器也可以包括在应答机106，或者应答机106可以设计用于产生探测信号和消息信号。例如，包含振荡信号的脉冲可以用作探测信号。时间依赖信号样本的比较可以像上面描述的那样用于检测反射中的偏差。但是替代地，反射信号可以在比较之前预先处理。例如，可以执行滤波和/或包络检测。虽然已经描述了脉冲探测信号的示例，但是应该意识到，也可以使用其它种类的信号。例如，可以使用频率扫描信号，使得反射信号也是频率扫描信号，但是只是延迟频率扫描。在这种情况下，检测器109可以包括混频器，用来将反射信号和类似的频率扫描本地振荡器混合，使得信号结果是在特定距离处的附加反射导致在与所述距离相对应的频率处具有频率峰值的频谱。在这样的情况下，例如通过低通滤波器施加的频率窗口可以区分附近的反射。可以通过向下混合的信号施加傅里叶变换、并且检测与通过向前述获得的基准信号施加傅里叶变换得出的基准信号的偏差。
代替使用专用的探测信号，可以将由通过电力线发送的规则消息产生的反射可以用于检测篡改。但是并不是必须通过电力线传输消息。尽管在实施例中已经描述了应答机106用于经由电力线12用于传输有关电流的消息和报警，但是应该意识到，也可以选择其它传输形式，比如无线传输或者可以应用互联网的连接来传输。在这种情况下，优选地是在仪表集成电路中加入信号发生器来代替应答机106向电线提供探测信号。虽然附图中显示了使用混合器和变压器来便于电线连接，但是应该意识到，也可以选择其它连接形式，包括将检测电路109和应答机106直接连接或者电容连接，或者是将信号发生器和电力线直接连接或者电容连接。虽然在实施例中显示了使用单一仪表集成电路101来完成所述功能，但是应该意识到，电路器件可以应用在多数集成电路上和/或者其它装置上。
本领域普通技术人员在实践要求权利要求的本发明时根据对于附图、公开和所附权利要求的研究可以理解所公开实施例中的其它变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其它元件和步骤，不定冠词“一”或“一个”也不排除多个。单个处理器或者其他单元可以实现权利要求中详述的许多项目的功能。唯一的事实在于在相互不同的从属权利要求中使用的措施不表示不能有利地使用这些措施的组合。可以将计算机程序存储和/或分布在合适的介质上，例如在光存储器介质或者固态介质，所述介质可以和其它硬件一起应用或者作为其它硬件的一部分，但是也可以以其它形式分布，例如通过电力线、互联网或者其他有线或者无线通信系统。权利要求中的任何参考符号不应该解释为限制权利要求的范围。

Claims (9)

1.一种电表电路，包括：
信号源(106b)，与输出端耦合，所述输出端用于耦合至电网的电力线(12)；
信号接收器(106a)，与输入端耦合，所述输入端用于耦合至所述电力线(12)；
控制电路(108)，所述控制电路配置用于在通过信号源(106b)传输信号时对信号接收器(106a)接收到的反射信号进行记录、将反射信号和基准信号进行比较、以及当在反射信号中检测到与基准信号的偏差时产生报警信号；
其中所述控制电路(108)配置用于基于偏差的对到引起偏差的反射源的信号路径长度加以表示的信号性质选择反射信号中的偏差，并且只有当针对所述偏差的信号路径长度落在路径长度的预定窗口以内时产生所述报警信号。
2.根据权利要求1所述的电表电路，包括存储器(109c)，用于存储与反射信号进行比较的基准信号有关的信息。
3.根据权利要求1所述的电表电路，其中所述控制电路(108)配置用于从由信号接收器接收到的在所述反射信号之前的另一反射信号中获得所述基准信号。
4.根据权利要求1所述的电表电路，其中所述控制电路(108)配置用于保持其中已经检测到与基准信号的偏差的反射信号的计数，并且配置用于当所述计数超过预定阈值时产生所述报警信号。
5.根据权利要求1所述的电表电路，包括与所述控制电路(108)耦合的应答机(106)，所述控制电路(108)配置用于在由应答机(106)接收到的消息的控制下选择的时间点处检测反射信号。
6.一种电表(10)，包括根据任一前述权利要求所述的电表电路。
7.根据权利要求6所述的电表，还包括电流传感器(100)和应答机(106)，所述电流传感器(100)与至少一条电力线(12)耦合，所述控制电路(108)配置用于使应答机(106)传送对电流传感器(100)检测到的电流使用情况加以报告的消息，并且配置用于当在反射信号中检测到与基准信号的偏差时使得所述应答机传送包括所述报警信号的消息。
8.一种配电系统，包括：多个根据权利要求6所述的电表(10)；以及信息搜集单元(14)，配置用于接收和记录来自所述多个电表的报警信号。
9.一种检测篡改电网的方法，所述方法包括：
-从电表(10)中的信号源(106b)在电网(12)至少一部分上传送探测信号；
-在电表(10)中接收由探测信号在所述电网(12)中的反射产生的反射信号；
-将反射信号与基准信号进行比较；
当所述比较检测到反射信号与基准信号之间的偏差时产生报警信号；
其中：基于偏差的对到引起偏差的反射源的信号路径长度加以表示的信号性质选择反射信号中的偏差，只有当偏差的对到引起所述偏差的反射源的信号路径长度加以表示的性质落在路径长度的预定窗口以内时才检测所述偏差。
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